第二节 探究：凸透镜成像的规律（教学课件）物理新教材沪科版八年级全一册

该初中物理课件围绕“探究凸透镜成像的规律”，通过《墨经》记载与太空授课水透镜实验导入，连接古今光学探索，引导学生从生活透镜实例出发，经实验探究构建“提出问题-猜想-设计实验-得出规律-应用拓展”的学习支架。 其亮点在于融合科学态度与责任（传承古代科技成就）、科学探究（实验操作与故障分析）和科学思维（动态规律口诀与模型建构），如用“物近像远像变大”口诀助记规律，通过自制照相机实践应用。学生提升实验探究与问题解决能力，教师获得结构化教学资源，高效落实核心素养。

探究凸透镜成像的规律 实验报告 1. 实验目的 1. 探究凸透镜成像的大小、正倒、虚实跟物距的关系。 2. 体会实像与虚像的区别。 1、 实验器材 凸透镜（焦距）、光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏、火柴。 2、 实验原理 光经过凸透镜发生折射，物距不同，折射光线会聚情况不同，形成不同特点的像。 物距：物体到透镜光心的距离；像距：像到透镜光心的距离。 3、 实验步骤 1. 将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上。 2. 点燃蜡烛，调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度，使像能够成在光屏的中央。 3. 把蜡烛放在 2 倍焦距以外（），来回移动光屏，直到光屏上出现最清晰的烛焰的像，记录像的大小、正倒、虚实，读出物距、像距。 4. 将蜡烛向透镜靠近，分别放在、，重复上面操作，记录实验现象与数据。 5. 将蜡烛放到焦点处（），移动光屏，观察是否能够成像。 6. 继续将蜡烛移到一倍焦距以内（），光屏上接收不到像；撤去光屏，眼睛在光屏一侧透过凸透镜观察烛焰，记录成像特点。 7. 多次重复实验，避免实验偶然性。 4、 实验记录（收集证据） 凸透镜焦距 实验序号 像的大小 像的正倒 像的虚实 物距 像距 1 缩小 倒立 实像 30 15 2 等大 倒立 实像 20 20 3 放大 倒立 实像 14 28 4 不成像 — — 10 — 5 放大 正立 虚像 6 — 1. 实验结论 1. 当：成倒立、缩小的实像，；应用：照相机。 2. 当：成倒立、等大的实像，；可以用来测量凸透镜焦距。 3. 当：成倒立、放大的实像，；应用：投影仪。 4. 当：不成像，折射光线平行射出。 5. 当：成正立、放大的虚像；应用：放大镜。 补充：成实像时，物近像远像变大；物远像近像变小。 1. 证据如何支持实验结论（本题核心） 1. 蜡烛放在，光屏上实实在在接收到倒立、缩小的光亮的像，读出物距、像距，证明：物体在二倍焦距外，成倒立、缩小实像。 2. 蜡烛放在，光屏出现倒立、等大的实像，物距等于像距，证明：物体在二倍焦距处，成倒立、等大实像。 3. 蜡烛在，光屏承接倒立放大的实像，像距大于二倍焦距，证明：物体在一二倍焦距之间，成倒立、放大实像。 4. 蜡烛放在焦点，无论怎么移动光屏，都得不到像，看到射出的光线接近平行，证明：物体在焦点处凸透镜不能成像。 5. 蜡烛，光屏上没有像；眼睛透过透镜，看到正立放大的像，证明：物距小于一倍焦距，成正立放大虚像；虚像不能用光屏承接。 6. 多次改变物距重复实验，多组现象和数据，避免单次实验偶然性，使得到的成像规律具有普遍意义。 1. 反思交流 1. 怎样确定光屏上的像是清晰的？ 在透镜附近前后缓慢移动光屏，找到光屏上烛焰轮廓最锐利、明亮，没有模糊虚影的位置，此时像最清晰。 2. 实像和虚像的区别 实像：由实际光线会聚而成，可以用光屏承接，都是倒立的； 虚像：由光线的反向延长线相交形成，不能用光屏承接，都是正立的。 3. 太空授课水透镜成像（倒立缩小的像） 看到倒立缩小实像，根据规律，说明航天员到水透镜的物距（物距大于 2 倍焦距）。 1. 注意事项 1. 烛焰、透镜、光屏三者中心调至同一高度，防止像偏移光屏外。 2. 虚像不能在光屏上观察，要眼睛透过透镜直接观察。 3. 注意用火安全，轻拿轻放凸透镜。 详解 1. 调节三心同一高度目的：使烛焰的像成在光屏中央，方便观察记录像。 2. 实像、虚像区分关键点：能不能被光屏接住。能承接是实像，不能承接是虚像。 3. 证据与结论逻辑：本实验是通过看到的成像现象、测量的物距像距数据作为证据，归纳得出凸透镜成像规律，不是理论推导。多组实验是为排除偶然因素，结论更可靠。 4. 易错：焦点位置不成像，不是成虚像；一定是正立放大虚像。 课本作业简答摘抄版（考试直接写） 证据：不同物距下，观察光屏上像的大小、正倒，读取物距、像距；光屏出现倒立缩小实像；光屏出现倒立放大实像；光屏无像，透过透镜看到正立放大虚像；多次实验。根据观察到现象与测量的数据，归纳得到凸透镜成像的全部规律。 学科网（北京）股份有限公司 $物理八年级全一册 •沪科版 第四章 神奇的透镜 第二节 探究：凸透镜成像的规律 《墨经》有言：“景到，在午有端，与景长，说在端。” 华夏先民早在两千年前便洞悉光影成像的几何之理。古人削冰为镜，既知聚光取火之用，亦察显微成像之妙；今时太空授课，水球透镜映出倒立人影，更见透镜成像的千变万化。物有远近，像有虚实，方寸镜片之间，藏着光影流转的恒定规律。 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 理解物距、像距、实像、虚像的核心概念，系统掌握凸透镜成像的完整规律，能准确区分实像与虚像的本质差异，建立透镜成像的物理认知体系。 02 科学思维 能运用成像规律分析动态成像问题，理解光路可逆原理在透镜成像中的应用，培养基于实验数据归纳规律、基于规律推理论证的科学思维能力。 03 科学探究 完整经历凸透镜成像规律的实验探究过程，掌握光具座的规范操作方法，学会处理实验数据、排查常见故障，提升实验设计与结论归纳的探究能力。 04 科学态度与责任 认识凸透镜成像规律在生活与科技中的应用价值，感受我国古代光学智慧与当代航天科技的传承发展，养成严谨求实、规范操作的科学实验态度。 教学重难点 教学难点 教学重点 01. 实验操作：掌握凸透镜成像实验的器材组装方法，理解 “三心同高” 的实验要求与操作目的。 02. 规律掌握：熟记凸透镜成像的五条核心规律，明确不同物距下像的大小、正倒、虚实特点。 03. 概念辨析：准确区分实像与虚像，理解二者的形成原理与呈现方式的本质差异。 01. 动态规律：深入理解物距变化时像的大小、像距的同步变化规律，建立动态成像的物理图景。 02. 故障分析：能全面分析实验中光屏找不到像的多种原因，具备基本的实验故障排查能力。 03. 迁移应用：灵活运用成像规律解释照相机、放大镜等生活实例，解决多场景成像类实际问题。 课堂引入 早在战国时期，《墨经》便系统记载了光影成像的几何原理，是世界上最早的光学论述之一。古人以冰磨制透镜，不仅用它聚光取火，也观察到了透镜放大物象的奇妙效果，开启了人类对透镜成像的早期探索。 如今，中国航天 “太空授课” 中，航天员在空间站内制作的水透镜，清晰呈现出航天员倒立缩小的人像，让亿万观众直观见证了凸透镜成像的神奇。从古人的经验观察到今日的太空实验，一个核心问题始终贯穿其中：凸透镜成像并非只有一种形态，那么像的大小、正倒、虚实，究竟由什么因素决定？ “格物致知，验之以事。” 物理规律藏于现象背后，唯有系统实验方能探明真相。今天，我们就通过规范的实验探究，总结凸透镜成像的完整规律。 知识点1 探究凸透镜成像的规律 探索新知——生活中的透镜 探索新知——探究凸透镜成像的规律 如图所示，在较暗的房间内手持点燃的蜡烛和凸透镜，移动凸透镜或点燃蜡烛的位置，使烛焰透过凸透镜在墙上形成一个清晰的像。 探索新知——探究凸透镜成像的规律 探索新知——理解物距、像距、焦距概念 F F 2F 2F 物距u 像距 v 3. 像距（v） 光屏承接烛焰清晰的实像，凸透镜光心到清晰像的距离为像距，符号v。 本图像成在一倍焦距与二倍焦距之间，满足f<v<2f。 1. 焦距（F） 透镜中心到焦点 F的距离叫焦距；2F 点就是两倍焦距位置，凸透镜左右两侧焦距长度相等。 2. 物距（u） 图中蜡烛是发光物体，物体到凸透镜光心的距离为物距，符号u。 本图中蜡烛在 2F 外侧，满足 u>2f。 探索新知——探究凸透镜成像的规律 （一）提出问题： 像的实虚、大小、正倒跟物体到凸透镜的距离有什么关系？ （二）猜想： 可能与物体到透镜的距离有关 （三）设计实验 如何组装实验装置？透镜、蜡烛、光屏如何放置？ 注意：调整蜡烛、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 探索新知——探究凸透镜成像的规律 物距 像距 成像特点 u>2f u=2f f<u<2f u=f u<f 分析论证、得出结论： 不成像 正立放大的虚像 f<v<2f 倒立缩小的实像 v=2f 倒立等大的实像 v>2f 倒立放大的实像 探索新知——探究凸透镜成像的规律 4、当凸透镜成实像时，随着物距的减少，像距是怎样变化的？ 物距减少 像距增大 1、在实验中，你能发现实像和虚像的分界点在什么位置吗？ 2、在实验中，你能发现放大的像和缩小的像的分界点在什么位置吗？ 焦点是实像和虚像的分界点。 二倍焦距是缩小像和放大像的分界点。 3.什么情况下像和物体在凸透镜两侧？什么情况下像和物体在凸透镜同侧？ 成实像时物像异侧，成虚像时物像同侧 探索新知——探究凸透镜成像的规律 探索新知——记忆口诀 一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小。 实像总是异侧倒；虚像总是同侧正。 物近像远像变大；物远像近像变小。 像的大小像距定；像儿跟着物体跑。 探索新知——拓展延伸 1、为什么要使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度？ 使烛焰成像在光屏的中心 2、凸透镜成像实验中，为什么光屏上始终得不到像？ ①u＜f ④f 过大 ③三心不在同一高度 ②u=f 3、什么情况下像和物体在凸透镜两侧？什么情况下像和物体在凸透镜同侧？ u＞f，成实像时，像、物在凸透镜的两侧； u＜f，成虚像时，像、物在凸透镜的同侧。 探索新知——探究凸透镜成像的规律 典例分析 例1 某物理兴趣小组在探究凸透镜成像规律时，将焦距为10.0cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜两侧，实验前调整好实验器材。如图所示，将蜡烛移至25cm刻度线处，移动光屏，呈现在光屏上的清晰像的特点是（　　） A．倒立、缩小的实像 B．正立、放大的虚像 C．倒立、放大的实像 D．正立、缩小的实像 【解析】凸透镜的焦距是10cm，由图可知，此时物距为u=50.0cm−25.0cm=25.0cm，物距大于二倍焦距，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、缩小的实像，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 A 典例分析 例2 某小组做探究“凸透镜成像规律”的实验，装置如图甲所示。 （1）如图乙所示，将A、B两块透镜分别正对太阳光时，在离透镜较近的光屏上出现了不同的光斑，由此判断需要用_____ （选填“A”或“B”）透镜完成实验； （2）图丙是实验时像距v随物距u变化的图像，根据图像可知： ①该透镜的焦距f＝_______ cm； ②将蜡烛、凸透镜、光屏分别置于15cm、50cm、70cm刻度线处，为能在光屏上呈清晰的像，可保持蜡烛和凸透镜位置不动，仅将光屏向_____ 移动合适距离。 （3）图丁是小华用该凸透镜观看书本上“中国梦”三个字时的情况，如果他想看到更大的正立的“国”字，小明需要将凸透镜_______ （选填“远离”或“靠近”）书本，凸透镜和书本的距离应满足的条件是___________ 。 B 10.0 左 远离 小于一倍焦距 典例分析 【解析】（1）由图乙可以看出，透镜A中心是黑色（无光），周围有一个光环，半径略大于透镜半径，而透镜B中间光斑半径小于透镜半径，说明透镜A对光线是发散作用，是凹透镜，而透镜B对光线是会聚作用，因此是凸透镜。而实验探究的是“凸透镜的成像规律”，因此选择B透镜。 （2）[1]由图丙可知u＝v＝20.0cm，根据u＝v＝2f，成倒立、等大的实像，即2f＝20.0cm，故该凸透镜的焦距f＝10.0cm [2]因为蜡烛、凸透镜、光屏分别置于15cm、50cm、70cm刻度线处，所以物距为u＝50cm−15cm＝35cm 由于物距大于2倍焦距，则根据凸透镜成像规律，应成倒立、缩小的实像，像距在1倍焦距至2倍焦距之间，即像距10cm＜v＜20cm，此时光屏距离透镜70cm−50cm＝20cm，因此需要将光屏向左移动合适距离。 （3）[1][2]根据凸透镜成虚像时，物远像远像变大，可知，小明需要将凸透镜远离书本，且凸透镜和书本的距离应满足的条件是小于一倍凸透镜焦距。 知识点2 凸透镜成像作图 探索新知——凸透镜成像的本质 探索新知——凸透镜成像的本质 探索新知——物体所成的像 是由物体出发的光，因直线传播、反射、或者是折射而形成的。 实像 虚像 探索新知——凸透镜所成的像 物体出发的光经过凸透镜折射后形成的。 由折射光线实际会聚而成 由折射光线反向延长线相交而成 原理：烛焰任意一点向四周发射光线，两条特殊光线（平行主光轴、过光心）入射透镜，透镜对光线折射偏折，所有折射光线会聚拢，构成像点，无数像点组合成完整烛焰像。 核心特点： 折射后的光线真实相交，交点处有实际光线到达； 能承接在光屏上； 倒立，物距大于一倍焦距u>f时生成。 核心特点： 折射光线向外发散，没有真实交汇；人眼逆着折射光线回看，反向延长线虚拟相交形成像； 无法用光屏承接； 正立、放大，物距小于一倍焦距u<f，放大镜原理）。 探索新知——已知物体和透镜，画像 凸透镜所成的像：物体出发的光经过凸透镜折射后形成的。 通过光心的光线 传播方向不改变 平行于主光轴的光线 折射光线过焦点 三条特殊光线 过焦点的入射光线 平行于主光轴射出 ①选取适当的发光点 ②作出发光点各自所对应的像点 ③连接各像点，形成物体的像 探索新知——已知物体和像，画透镜，找焦点 通过光心的光线 传播方向不改变 平行于主光轴的光线 折射光线过焦点 三条特殊光线 过焦点的入射光线 平行于主光轴射出 典例分析 例3 画出光源S经过凸透镜成的像S'； 【解析】平行于主光轴的光经过凸透镜折射后经过焦点，过光心的光线，传播方向不变，将折射后的两条光线反向延长，交点即为光源S经过凸透镜成的像S'所在的位置，据此作图。 知识点3 成像规律的应用与拓展 探索新知——自制照相机 01 02 成像原理 照相机的镜头相当于凸透镜，被拍摄的景物位于镜头 2 倍焦距以外，在底片上形成倒立、缩小的实像。 制作方法 用两个可前后滑动的纸筒组装，一个纸筒一端固定凸透镜作为镜头，另一个纸筒一端粘贴半透膜作为 “底片”。将镜头正对室外景物，前后伸缩纸筒调节距离，即可在半透膜上呈现景物缩小、倒立的清晰实像。 拓展规律 1：动态成像规律 实像动态：物体向凸透镜靠近（物距减小），像会远离透镜，且像逐渐变大，即物近像远像变大；物体远离透镜则相反（物远像近像变小）。 物体位置变化对实像的影响 虚像动态：物体在一倍焦距以内时，越靠近透镜，虚像越小；越远离透镜（仍在一倍焦距内），虚像越大。 物体位置变化对虚像的影响 拓展规律 2：光路可逆性 在凸透镜成像中，光路是可逆的。 实验前提 光屏上仍能呈现清晰的像，但像的大小与性质与原来相反。 实验结果 将蜡烛与光屏互换位置。 操作步骤 典例分析 例4 如图甲所示，（a）圆筒上固定有凸透镜，相当于照相机的______，（b）圆筒上固定有半透明膜，相当于照相机的______（以上两空均选填“镜头”或“胶卷”）；如图乙所示，把两个圆筒没有镜头、薄膜的一端套在一起，就制成了一架照相机。在晴朗的白天，用自制照相机观察窗外景物时，需要把自制照相机的______（选填“凸透镜”或“薄膜”）端对准窗外的景物，调节半透明膜到镜头的距离，可以成______（选填“放大”或“缩小”）、______（选填“倒立”或“正立”）的像。 【解析】凸透镜相当于照相机的镜头，半透明膜相当于照相机的胶卷；观察窗外景物时，需要让来自窗外景物的光经凸透镜折射后成像，所以应该让凸透镜对准窗外的景物；照相机成的是倒立、缩小的实像。 镜头 胶卷 凸透镜 缩小 倒立 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 探究新知 1. 请完成“探究凸透镜成像的规律”的实验报告，并在实验报告中说明你收集的证据是怎样支持实验结论的。 课堂练习 探究新知 2. 透过一颗水珠看物体，你看见的“物体”会有什么变化？尝试解释观察到的现象。 看到的物体变大（正立、放大）。 水珠中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜（放大镜）。 透过水珠看物体时，物体到水珠的距离小于一倍焦距（）。 根据凸透镜成像规律：当物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像，所以看到物体被放大。 补充拓展： 如果物体离水珠很远，物距大于 2 倍焦距，也可能看到倒立缩小的像；日常生活透过水珠看近处物体，最常见现象是看到正立放大的像。 联系前面知识点：烈日洗车，水珠相当于凸透镜会聚太阳光。同样的水珠，作用可以是放大成像，也可以会聚光线。 课堂练习 探究新知 3. 探究凸透镜成像的规律，完成下列各题： （1）按左图所示操作，测出本实验所用凸透镜的焦距为多少？ （2）调整光屏、凸透镜、烛焰的高度，使它们的中心大致在同一高度的目的是什么？ （3）将蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上依次摆放，点燃蜡烛后，发现无论如何移动光屏总找不到像，可能的原因是什么？ （4）假设在如右图所示的条件下，烛焰恰好能在光屏上成清晰的像。若在此情况下沿光具座移动蜡烛远离凸透镜，为能再次在光屏上看见烛焰清晰的像，应怎样移动光屏？ 焦距为 10.0cm 使像成在光屏中央 ① 烛焰、凸透镜、光屏三者中心不在同一高度，像成在光屏外；② 蜡烛放在一倍焦距以内，成虚像，虚像不能用光屏承接；③ 蜡烛正好放在焦点上u=f，折射光线平行射出，不成像；④ 光具座长度不足，像距太大，光屏无法到达成像位置。 将光屏向靠近凸透镜方向移动 课堂练习 探究新知 4. 如图所示，把一支点燃的蜡烛放在凸透镜 2 倍焦距以外，在凸透镜的另一侧调节光屏的位置可找到一个清晰的烛焰的像，这个像与图中哪个选项相近？请说明理由。 D A B C D 当蜡烛放在凸透镜 2 倍焦距以外，凸透镜成倒立、缩小的实像，D 符合该成像特点。 课堂练习 探究新知 相机应该远离被拍者。 1. 现象分析：现在只能看到身体上半部分，说明此时的像太大。想要拍到全身，需要让像变小。 2. 凸透镜成实像规律：物远像近像变小。 - 物距：物体到镜头（凸透镜）的距离；像距：镜头到相机底片 / 感光元件的距离。 - 增大物距（相机远离人），像就会变小；同时镜头要向内收缩，减小像距，才能得到清晰的像。 3. 逻辑： 远离被拍者→物距变大→像变小，就可以把人的全身纳入画面。 5. 照相时，在某位置从取景器只能看到被拍者身体的上半部分。如果想拍到其全身像，在其他条件不变的情况下，相机应该靠近还是远离被拍者？ 为什么？ 6. 某同学在做探究凸透镜成像规律的实验时，蜡烛和光屏的位置如图所示，此时在光屏上得到了倒立、等大、清晰的实像。接下来把蜡烛移动到 35 cm 刻度处，则应将光屏向 ____________（选填“左”或“右”）移动，光屏上才可得到倒立、____________、清晰的实像。 课堂练习 探究新知 右 1. 求焦距：光屏得到倒立、等大实像，根据凸透镜规律，此时u=v=2f。 从图中：蜡烛在 30cm，透镜在 50cm，光屏在 70cm。 物距u=50cm-30cm=20cm，2f=20cm，所以焦距f=10cm。 2. 蜡烛移到 35cm 刻度处，计算物距：透镜仍在 50cm 处，物距 u=50cm-35cm=15cm。f=10cm，所以此时满足 f<u<2f。 3. 成像规律：当f<u<2f，凸透镜成倒立、放大的实像，像距v>2f。 4. 物距变化判断光屏移动方向：蜡烛向透镜靠近（物距变小），成实像遵循：物近像远像变大。 物距变小，像距变大，所以光屏要向右移动。 放大 7. 某小组利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像，该像是倒立、__________（选填“放大”或“缩小”）的实像。如果保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏交换位置，光屏上还能呈现清晰的像吗？如果能，此时烛焰的像有什么特点？ 课堂练习 探究新知 缩小 1. 初始状态：物距大于像距u>v，根据凸透镜成像规律，当u>2f，成倒立、缩小的实像。 2. 光路可逆原理：光折射时光路是可逆的。透镜不动，把蜡烛和光屏交换位置，光屏上仍然可以成清晰实像。 交换后物距、像距互换，此时物距在一倍焦距和二倍焦距之间f<u<2f，成倒立、放大的实像。 能呈现清晰的像；交换位置后成倒立、放大的实像。 8. 人们现在广泛使用智能手机来拍照。请上网查询与手机镜头成像原理有关的内容，并查询不同型号的手机镜头的成像原理是否一样，整理了解到的信息，然后跟同学分享你的收获。 课堂练习 探究新知 1. 物理原理回顾：照相机、手机摄像头，都是u>2f，成倒立、缩小实像。手机镜头是多片透镜组合（凸透镜+少量矫正畸变的凹透镜），整体等效为一个凸透镜，图像传感器代替传统照相机的胶片当光屏。 2. 成像完整过程：景物反射光线→进入镜头（凸透镜组折射）→在传感器上形成倒立缩小实像→光信号转为电信号→手机芯片处理，翻转画面（我们看到照片是正的，是软件翻转，光学成像是倒立）→保存照片。 3. 区分 “物理原理” 和 “硬件技术” -✔物理原理：全部手机摄像头一样，凸透镜成倒立缩小实像。 -❗硬件不一样：镜头数量、焦距大小、传感器大小不一样；有的有长焦、广角镜头，有的只有一颗镜头；拍照效果不同，但是不改变基础光学规律。 4. 拓展：手机点击屏幕对焦，是马达推动镜头小范围移动，改变镜头到传感器（光屏）的距离（像距），让像清晰落在传感器上，符合凸透镜成像规律 “物距改变，像距也要跟着改变”。 手机镜头相当于凸透镜，拍照时物体位于二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像。所有手机摄像头的基础成像物理原理相同；不同型号手机镜头数量、焦距、硬件配置不同，拍照效果有差异。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业。 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 古人云 “物有远近，象有虚实，循光而察，其理自明”。凸透镜成像，变的是物距远近，不变的是折射规律；世间万象纷繁，背后总有恒定的物理法则。愿我们常怀探究之心，于光影变幻中寻规律，于实验求证中见真知，一步步解锁光学世界的更多奥秘。 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 探究凸透镜成像的规律 实验报告 1. 实验目的 1. 探究凸透镜成像的大小、正倒、虚实跟物距的关系。 2. 体会实像与虚像的区别。 1、 实验器材 凸透镜（焦距）、光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏、火柴。 2、 实验原理 光经过凸透镜发生折射，物距不同，折射光线会聚情况不同，形成不同特点的像。 物距：物体到透镜光心的距离；像距：像到透镜光心的距离。 3、 实验步骤 1. 将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上。 2. 点燃蜡烛，调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度，使像能够成在光屏的中央。 3. 把蜡烛放在 2 倍焦距以外（），来回移动光屏，直到光屏上出现最清晰的烛焰的像，记录像的大小、正倒、虚实，读出物距、像距。 4. 将蜡烛向透镜靠近，分别放在、，重复上面操作，记录实验现象与数据。 5. 将蜡烛放到焦点处（），移动光屏，观察是否能够成像。 6. 继续将蜡烛移到一倍焦距以内（），光屏上接收不到像；撤去光屏，眼睛在光屏一侧透过凸透镜观察烛焰，记录成像特点。 7. 多次重复实验，避免实验偶然性。 4、 实验记录（收集证据） 凸透镜焦距 实验序号 像的大小 像的正倒 像的虚实 物距 像距 1 缩小 倒立 实像 30 15 2 等大 倒立 实像 20 20 3 放大 倒立 实像 14 28 4 不成像 — — 10 — 5 放大 正立 虚像 6 — 1. 实验结论 1. 当：成倒立、缩小的实像，；应用：照相机。 2. 当：成倒立、等大的实像，；可以用来测量凸透镜焦距。 3. 当：成倒立、放大的实像，；应用：投影仪。 4. 当：不成像，折射光线平行射出。 5. 当：成正立、放大的虚像；应用：放大镜。 补充：成实像时，物近像远像变大；物远像近像变小。 1. 证据如何支持实验结论（本题核心） 1. 蜡烛放在，光屏上实实在在接收到倒立、缩小的光亮的像，读出物距、像距，证明：物体在二倍焦距外，成倒立、缩小实像。 2. 蜡烛放在，光屏出现倒立、等大的实像，物距等于像距，证明：物体在二倍焦距处，成倒立、等大实像。 3. 蜡烛在，光屏承接倒立放大的实像，像距大于二倍焦距，证明：物体在一二倍焦距之间，成倒立、放大实像。 4. 蜡烛放在焦点，无论怎么移动光屏，都得不到像，看到射出的光线接近平行，证明：物体在焦点处凸透镜不能成像。 5. 蜡烛，光屏上没有像；眼睛透过透镜，看到正立放大的像，证明：物距小于一倍焦距，成正立放大虚像；虚像不能用光屏承接。 6. 多次改变物距重复实验，多组现象和数据，避免单次实验偶然性，使得到的成像规律具有普遍意义。 1. 反思交流 1. 怎样确定光屏上的像是清晰的？ 在透镜附近前后缓慢移动光屏，找到光屏上烛焰轮廓最锐利、明亮，没有模糊虚影的位置，此时像最清晰。 2. 实像和虚像的区别 实像：由实际光线会聚而成，可以用光屏承接，都是倒立的； 虚像：由光线的反向延长线相交形成，不能用光屏承接，都是正立的。 3. 太空授课水透镜成像（倒立缩小的像） 看到倒立缩小实像，根据规律，说明航天员到水透镜的物距（物距大于 2 倍焦距）。 1. 注意事项 1. 烛焰、透镜、光屏三者中心调至同一高度，防止像偏移光屏外。 2. 虚像不能在光屏上观察，要眼睛透过透镜直接观察。 3. 注意用火安全，轻拿轻放凸透镜。 详解 1. 调节三心同一高度目的：使烛焰的像成在光屏中央，方便观察记录像。 2. 实像、虚像区分关键点：能不能被光屏接住。能承接是实像，不能承接是虚像。 3. 证据与结论逻辑：本实验是通过看到的成像现象、测量的物距像距数据作为证据，归纳得出凸透镜成像规律，不是理论推导。多组实验是为排除偶然因素，结论更可靠。 4. 易错：焦点位置不成像，不是成虚像；一定是正立放大虚像。 课本作业简答摘抄版（考试直接写） 证据：不同物距下，观察光屏上像的大小、正倒，读取物距、像距；光屏出现倒立缩小实像；光屏出现倒立放大实像；光屏无像，透过透镜看到正立放大虚像；多次实验。根据观察到现象与测量的数据，归纳得到凸透镜成像的全部规律。 $