4.5科学探究：凸透镜成像（教学课件）物理新教材教科版八年级上册

该初中物理课件聚焦凸透镜成像规律及应用，以“放大镜点燃树叶”现象导入，先认识凸透镜和凹透镜的定义、对光的作用及基本概念，再通过实验探究物距与焦距关系对成像的影响，最后联系放大镜、照相机等生活应用，构建完整知识支架。 其亮点是以科学探究为核心，通过实验设计、数据收集归纳成像规律，培养科学思维，结合典例分析强化物理观念。课堂小结用口诀助记规律，学生能提升探究与应用能力，教师可高效开展实验教学与知识梳理。

物理八年级上册 • 教科版 第四章 光的世界 第5节 科学探究：凸透镜成像 学习目标 物理观念 知道凸透镜对光有会聚作用，理解凸透镜成像规律。 科学思维 建立物距、焦距与像的大小、正倒、虚实之间的联系，能运用规律分析问题。 实验探究 经历提出问题、设计实验、收集证据和归纳结论的探究过程。 科学态度与责任 形成尊重事实、实事求是、合作交流的科学态度，增强实验安全意识。 重点难点 教学重点 1. 探究凸透镜成像规律，理解物距与焦距对成像的影响。 2. 掌握凸透镜成像的正倒、大小、虚实及像距变化规律。 3. 了解放大镜、照相机和投影仪等生活应用。 科学难点 1. 通过实验数据归纳凸透镜成像规律，建立物距、 焦距与像的特点之间的联系。 2. 能运用成像规律分析实际问题。 课堂引入 将一个放大镜放在阳光下就能将地上的树叶点燃， 你知道这其中的原理吗？ 知识点1　认识透镜 知识点1：认识透镜 认识透镜：形状不同，作用不同 凸透镜：中间厚，边缘薄的透镜。 老花镜、照相机镜头、望远镜物镜常用凸透镜。 凹透镜：中间薄，边缘厚的透镜。 近视眼镜就是凹透镜。 知识点1：认识透镜 　　透镜的两个表面一般为球面的一部分，有些一面为平面，我们研究的透镜厚度远小于球面的半径。 凸透镜 凹透镜 知识点1：认识透镜 射到地面的太阳光可视为平行光， 让凸透镜正对着太阳，会发生什么呢？ 知识点1：认识透镜 实验：透镜对光的作用 　　将一面凸透镜和凹透镜分别垂直放入几束平行激光束中， 观察光束的变化。 演示实验 知识点1：认识透镜 会聚 发散 凸透镜 凹透镜 结论：光从空气射入透镜时，凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用。 知识点1：认识透镜 关于的透镜基本概念 （1）主光轴：通过两个球面球心的直线叫做主光轴，简称主轴。 C1 C2 凸透镜 C2 C1 凹透镜 主光轴 知识点1：认识透镜 透镜的几何中心，主光轴上的一点，通过这点的光的传播方向不变。 （2）光心（o） C1 C2 凸透镜 C2 C1 凹透镜 光心 o 光心 o 知识点1：认识透镜 　　凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫做凸透镜的焦点。 （3）焦点（F） F 凸透镜有两个实焦点 O 主光轴 光心 焦点 知识点1：认识透镜 （3）焦距（ f ）：焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距。 主光轴 O F f 焦距 知识点1：认识透镜 凸透镜的焦距越小，使光偏折得越明显，对光的会聚能力越强。 凹透镜有焦点吗？ 知识点1：认识透镜 F F 虚焦点 凹透镜有两个虚焦点。 f 焦距 知识点1：认识透镜 理论探究 　　如果将凸透镜和凹透镜按图所示的方式分割，两种透镜都可以看成是由一些形状相似的棱镜组成的，只是它们组合的方式不同而已。据此，请思考透镜对光会聚或发散的原因。 透镜对光的作用 典例分析 例1 （2026•广元）在一期野外求生节目中，求生者手持自制的水凸透镜，正对太阳光和地面上的柴火，形成一个最小、最亮的光斑，柴火一会儿被点燃，这是因为凸透镜对光具有_____作用；若他操作过程中水不断地向外流出，使凸透镜厚度变薄，要使最小、最亮的光斑在柴火上的位置不变，应将水凸透镜_____（选填“远离”或“靠近”）柴火。 会聚 远离 典例分析 【解析】凸透镜能会聚太阳光，会聚光线使柴火温度升高点燃，利用凸透镜对光的会聚作用；水透镜变薄，折光能力变弱，焦距变大，要让光斑仍落在柴火上，需将透镜远离柴火。 故答案为：会聚；远离。 典例分析 例2 （2023•沈阳）下列应用中涉及的光学元件，对光有发散作用的是（　　） C 典例分析 【解析】A、放大镜是利用物距小于凸透镜的一倍焦距时，物体成正立放大的虚像，凸透镜对光线起会聚作用，故A不符合题意； B、平面镜成的是正立、等大的虚像，其原理是光的反射，平行光反射后仍是平行光，既不会聚也不发散，故B不符合题意； C、近视镜片是凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，故C符合题意； D、汽车前灯反光装置是一个凹面镜，凹面镜对光线起会聚作用，故D不符合题意。 故选：C。 知识点2　探究凸透镜成像的规律 知识点2：探究凸透镜成像的规律 将一个放大镜分别靠近观察书本和远处的楼房，看看有什么不同的情况？ 放大镜离书本近 放大镜离楼房远 成正立、放大的像 成倒立、缩小的像 相同的放大镜为什么会成不同的像呢，其成像的规律是什么呢？ 知识点2：探究凸透镜成像的规律 实验：探究凸透镜成像的规律 问题与猜想 演示实验 　　放大镜能看到正立的像，也能看到倒立的像。 像的大小、正倒是否与物体的位置有关？ 　　凸透镜和焦距保持不变，只改变光源到凸透镜的距离， 观察、记录像的正倒、大小、虚实以及像距。 实验思路 知识点2：探究凸透镜成像的规律 器材与规范 · 光具座：导轨、支架、滑块、标尺。 · 平面光源、凸透镜、白屏。 · 调节三者中心大致在同一高度。 · 实像可在光屏上承接，虚像不能 注意：不要用眼睛直视强光源或太阳光；移动器材时轻拿轻放。 知识点2：探究凸透镜成像的规律 　　保持凸透镜位置不变，将光源从远离透镜处逐渐向透镜靠近，同步调节光屏位置，直至光屏上呈现清晰的像。分别记录每次成像的物距、像距，观察像的大小与正倒；选取多个不同物距位置重复实验，观察各类成像特点。 进行实验、收集证据 物距(u)：物体到凸透镜光心的距离; 像距(v)：像到凸透镜光心的距离。 知识点2：探究凸透镜成像的规律 知识点2：探究凸透镜成像的规律 物距u/cm 物距与焦距的关系 倒立或正立 放大或缩小 实像或虚像 像距特点 30 u＞2f 倒立 缩小 实像 f＜v＜2f 20 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 15 f＜u＜2f 倒立 放大 实像 v＞2f 10 u=f 不成清晰实像，光线经透镜后平行 像距趋于无穷 6 u＜f 正立 放大 虚像 焦距 f=10cm 实验数据 知识点2：探究凸透镜成像的规律 实验结论 实像异侧倒，虚像同侧正。 一倍焦距分虚实：u＞f多为实像，u＜f 成虚像。 二倍焦距分大小：u＞2f缩小，f＜u＜2f 放大。 实像：物近像远像变大; 虚像：物近像近像变小。 知识点2：探究凸透镜成像的规律 1. 安装规范：安装好凸透镜与光屏，使发光物和光屏分别置于在凸透镜________；点亮发光物，调节高度，使凸透镜中心、光屏中心、发光中心大致在___________，这样目的是使像成在____________。 两侧 同一高度 光屏中央 交流与评估 知识点2：探究凸透镜成像的规律 2. 将光源从很远的地方逐渐向凸透镜靠近，观察在这个过程中，光源经过哪个位置以后，所成实像由缩小变成放大，经过哪个位置以后由实像变成虚像。 透镜成什么像，取决于物体上各点发出的光经透镜后的走向。 知识点2：探究凸透镜成像的规律 ①像的虚实：凸透镜成实像和成虚像的条件是什么？ 实像 虚像 f 当u＞f 时时，物体成实像； 当u＜f 时，物体成虚像。 即u=f 是成虚像和实像的分界点。 知识点2：探究凸透镜成像的规律 ②像的大小：凸透镜成像大小的条件是什么？ 当u＞2f 时，物体成缩小的像； 当u＜2f 时，物体成放大的像。 即u=2f 是成像大小的分界点。 缩小像 放大像 2f 知识点2：探究凸透镜成像的规律 ③像的正倒：凸透镜成正立和成倒立的像的条件？ 凸透镜所成的实像都是异侧倒立，虚像都是同侧正立。 知识点2：探究凸透镜成像的规律 ④物距、像距与像的大小关系 Ａ Ｂ Ａ＇ Ｂ＇ 当物距＜相距时 当物距＞相距时 Ａ Ｂ Ａ＇ Ｂ＇ 成放大的像时必定像距大于物距，成缩小的像时必定像距小于物距。 知识点2：探究凸透镜成像的规律 ⑤像和像距随物距的变化规律 · 凸透镜成实像时，物距减小，像距变大，像变大，像与物同方向移动; 物距增大，像距变小，像变小，像与物同方向移动。 · 凸透镜成虚像时，物距减小，像距减小，像变小。 典例分析 例3 （2025•淄博）淄博琉璃烧制技艺是国家级非物质文化遗产。小明在琉璃馆参观时用一个焦距为15cm的凸透镜观察琉璃瓶的细节，当凸透镜距离瓶子10cm时，他看到的像是（　　） A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、放大的实像 C 典例分析 【解析】由题意可知，凸透镜焦距f=15cm,物距u=10cm,根据凸透镜成像规律，u＜f,凸透镜成正立放大的虚像。 故选：C。 典例分析 例4 （2026•凉山州）如图所示，光线1为入射光线，光线2为光线1经过虚框内透镜的折射光线，O为该透镜的光心，请在虚框内画出适当的透镜，并画出光线3经过透镜后的折射光线。 典例分析 【解析】通过光学元件的光线比起入射光线更加远离主光轴，所以该透镜对光线有发散作用，因此填凹透镜；过凹透镜光心的光线其传播方向不变，如图所示： 典例分析 例5 （2026•湖北）如图为某汽车灯光投射原理图。灯丝发出的一束光在椭圆镜面P点发生反射，再经凸透镜折射后平行于主光轴射出，F为凸透镜的焦点。请画出该折射光线的入射光线，并在椭圆镜面上标记P点。 P 典例分析 【解析】过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴，此入射光交椭圆镜面于点P，如图所示： 知识点3　凸透镜成像规律的应用 知识点3：凸透镜成像规律的应用 　　放大镜就是凸透镜，它可以将较小的物体“放大”。 物距满足u＜f ，呈现的是物体正立、放大的虚像。 （1）放大镜 放大镜成像原理图 近处小物体放大观察 知识点3：凸透镜成像规律的应用 　　照相机的镜头相当于一个凸透镜，要求被拍物体成像在相机内感光元件上。 （2）照相机 远处景物记录 照相机成像原理图 ①成像原理：物距u＞2f 时 ，成倒立、缩小的实像，像距 f＜v＜2f。 知识点3：凸透镜成像规律的应用 ②照相机的调节 a.调节依据：凸透镜成倒立、缩小的实像时，物近像远像变大。 b.调节方法： 像偏小时，物体靠近相机，暗箱拉长； 像偏大时，物体远离相机，暗箱缩短。 知识点3：凸透镜成像规律的应用 　　投影仪、放映机等投影设备都有一个相当于凸透镜的镜头，物距满足f＜u＜2f 时 ，成倒立、放大的实像，像距 v>2f。 （3）投影仪 小图像放大呈现 投影仪成像原理图 知识点3：凸透镜成像规律的应用 讨论交流 　　照相机、投影仪成的像，是光线经凸透镜实际会聚形成的，该处有光线聚集，可用光屏承接；若将感光胶片置于像的位置，便可记录该像，这类像叫做实像。 　　放大镜看到的像，并非实际光线会聚而成，像的位置并没有光线汇聚，因此光屏无法承接，这类像叫做虚像。 为什么眼睛可以看见虚像，光屏却接收不到？ 知识点3：凸透镜成像规律的应用 　　虚像处没有真实光线，但是物体发出的光经过透镜折射后，射入人眼，人眼逆着折射光线看去，大脑会沿光线反向延长线，感知到虚像； 　　光屏只能接收真实光线的会聚点，所以无法呈现虚像。 典例分析 例6 （2026•山东）麦收时节，小明在学校的劳动实践田收获小麦时，用焦距为10cm的凸透镜观察到的麦穗如图。此时麦穗到透镜的距离可能是（　　） A．5cm B．10cm C．15cm D．20cm A 典例分析 【解析】由图可知，此时成正立放大的虚像，物距小于一倍焦距10cm,故A正确、BCD错误。 故选：A。 典例分析 例7 （2026•广安）小清在探究凸透镜成像规律时，光屏上刚好得到清晰的像，如图所示。下列分析正确的是（　　） A．该凸透镜的焦距是20cm B．用F光源代替蜡烛可以使光源更稳定 C．图中凸透镜的成像规律与放大镜的成像规律相同 D．保持光源和凸透镜位置不变，小清取 下眼镜放在光源和凸透镜之间适当位置， 向右移动光屏可再次得到清晰的像，说 明他是远视眼 B 典例分析 【解析】A、将蜡烛放置在10cm刻度处，如图所示可得出物距大于像矩，则物距为u=40cm-10cm=30cm,故有2f＜30cm,则像距为v=55cm-40cm=15cm,故有2f＞15cm＞f,则该凸透镜焦距范围：7.5cm＜f＜15cm,故A错误； B、F光源代替蜡烛可以使光源更稳定，与蜡烛相比高度不会变化，故B正确； C、凸透镜成实像时，u＞v,即u＞2f时，成倒立、缩小的实像，照相机就是根据这个原理制成的，故C错误； D、保持蜡烛和凸透镜的位置不变，小清取下眼镜放在光源和凸透镜之间适当位置，向右移动光屏可再次得到清晰的像，光线推迟会聚成像，凹透镜对光线具有发散作用，近视眼镜是凹透镜，说明他是近视眼，故D错误。 故选：B。 课堂小结 透镜对光的作用 凸透镜会聚光 凹透镜发散光 一焦分虚实，二焦分大小 实像异侧倒，物远像变小 虚像同侧立，物远像变大 像大像距大，像小像距小 认识透镜 凸透镜 凹透镜 凸透镜成像规律 放大镜 照相机 投影仪 科学探究：凸透镜成像 凸透镜成像规律的应用 课堂练习 1. 已给出入射光和出射光，请判断盒内的光具，并通过实验来检验你的结论。 课堂练习 2. 实像能用光屏承接。如果不设光屏，你能不能观察到实像？请用实验检验你的想法。 答：实像能用光屏承接。如果不设光屏，也可以观察，比如将凸透镜举在手中，通过凸透镜观察窗外远处的大树，可以看到倒立缩小的实像，说明了可以不用光屏直接观察实像。 课堂练习 3. 如图所示，香港科技大学科学家团队开发出世界上首款3D人工眼，首次复制了人眼的曲面结构，为视觉类人形机器人和视力障碍患者带来了新希望。关于3D人工眼球，下列说法正确的是（　　） A．该人工眼对光具有发散作用 B．物体通过该人工眼成正立、缩小的实像 C．利用该人工眼看物体时，物体应在其二倍焦距以内 D．当物体远离人工眼时，所成的像会变小 D 课堂练习 4. 如图是某实践小组制作的投影仪模型。通过推拉纸盒调整手机到凸透镜（焦距f=10cm）的距离，可将手机上的画面放大，并清晰地投影到白墙上。下列说法正确的是（　　） A．手机到凸透镜的距离应该大于20cm B．凸透镜到墙的距离应该小于纸盒长度 C．为了方便观看影片，手机应该倒立放置 D．要使画面变大，只需将投影仪远离墙面 C 课堂练习 5．如图所示，凸透镜成像的实验中，小明在光屏上得到烛焰清晰的像，以下说法正确的是（　　） A．此时光屏上成倒立缩小的实像 B．当蜡烛因燃烧而变短，若要像仍成在光屏中央，需将光屏向上移动 C．在蜡烛和凸透镜之间放一个远视眼镜，适当向右移动光屏能在光屏上看到清晰的像 D．将蜡烛放到20.0cm刻度线 处时，移动光屏，能在光屏上 承接到放大的像 B 发展空间 家庭实验室 　　请把针孔照相机改成带凸透镜的照相机，使它能照近处的花朵，也能照远处的景物。 自制有透镜的照相机 课后作业 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 $