5.3 凸透镜成像的规律（课件，教材配套版）物理新教材人教版八年级上册

该初中物理课件聚焦凸透镜成像规律，从生活中的照相机、投影仪、放大镜等实例入手，引导学生发现像的性质与物距的关系，通过实验探究规律，再应用规律解释生活现象，搭建起从生活经验到实验规律再到实际应用的学习支架。 其亮点在于以核心素养为导向，通过规范实验操作（调节三者中心高度、多组数据共享）培养科学探究能力，用焦距f和2f为分界归纳规律（一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小）训练科学思维，结合生活应用实例深化物理观念。学生能提升实验探究与推理能力，教师可借助清晰的规律总结和分层练习高效开展教学。

第五章 透镜及其应用 凸透镜成像的规律 第3节 · 同步教学课件 从生活中的透镜走向实验规律 从实验规律走向成像判断与应用 人教版 · 八年级上册 5.3 本课研究凸透镜成像的规律。我们将从照相机、投影仪、放大镜的生活经验出发，通过实验获得证据，再用规律解决成像判断问题。 要点：①生活现象 ②实验探究 ③规律应用 时长：1分钟 四维教学目标 核心素养 · 教—学—评一致 1 物理观念 认识凸透镜成像的虚实、大小、正倒与物距 的关系， 能用成像规律解释照相机、投影仪和放大镜 的工作。 2 科学思维 以焦距 f 为参照分析实验数据，比较、归纳 成像规律； 能依据物距变化推理像距、像的大小和虚实 变化。 3 科学探究 调节发光物体、凸透镜和光屏，使三者中 心高度相同； 观察、测量并记录物距、像距和像的性质， 交流证据。 4 科学态度与责任 尊重实验事实，重视多组数据与小组共享， 规范操作； 体会凸透镜成像规律在生活和技术中的应用 价值。 02 [过渡] 本课不仅要记住规律，还要经历观察、测量、归纳和解释。请关注四个方面：形成成像观念，发展规律推理，完成实验探究，并坚持尊重事实、规范操作。 要点：①物理观念 ②科学思维 ③科学探究 ④科学态度与责任 时长：2分钟 从生活中的透镜走向物理规律 照相机 倒立、缩小的实像 投影仪 倒立、放大的实像 放大镜 放大、正立的虚像 可见，像的虚实、大小、正倒与物体到凸透镜的距离 （物距）有关系 03 [过渡] 照相机、投影仪和放大镜都使用凸透镜，但形成的像并不相同。比较三种现象，可以发现像的虚实、大小和正倒可能与物距有关。 要点：①照相机缩小实像 ②投影仪放大实像 ③放大镜放大虚像 时长：2分钟 通过前面的学习，我们已经看到了形形色色的凸透镜成像情况。 凸透镜成像究竟有什么规律呢？ 像的虚实、大小、正倒与物距有怎样的关系呢？ 04 [过渡] [互动] 请学生说出三种成像的差异，再提出本课核心问题：像的虚实、大小、正倒与物距究竟有怎样的关系？ 要点：①明确变量 ②提出问题 时长：2分钟 实验思路 为探究凸透镜成像的规律，我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近， 把每次观察到的物距以及像的虚实、大小、正倒等情况都记录在表格中。 图5.3-1 实验思路示意图 比较实验数据，寻找像的虚实、大小、正倒与物距之间的规律。 05 [过渡] 教材的实验思路是让物体从较远处逐渐移近凸透镜，每改变一次物距，就观察并记录像的性质。最后比较数据，寻找规律。 要点：①逐渐移近 ②记录性质 ③比较数据 时长：2分钟 实验过程（一）实验装置 图5.3-2 探究凸透镜成像规律的装置 发光物体 发光二极管 凸透镜 研究成像情况 光屏 白色硬纸板 调节三者，使它们的中心高度相同。 06 [过渡] [观察] 介绍发光物体、凸透镜和光屏。强调实验开始前要使三者中心高度相同，这是让像完整呈现在光屏上的重要操作。 要点：①认识器材 ②三者等高 ③规范操作 时长：3分钟 实验过程（二）在光屏上获得清晰的实像 1 2 3 放在较远处 把发光物体放在较远处 移动光屏 使光屏上呈现清晰的实像 观察与测量 观察大小、正倒 测出物距和像距 像距：像到凸透镜的距离 把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。 07 [过渡] 把发光物体放在较远处，移动光屏，直到出现清晰实像。观察像的大小和正倒，并测量物距与像距，然后改变物距重复操作。 要点：①移动光屏 ②清晰实像 ③测物距像距 时长：3分钟 实验过程（三）光屏上看不到像时 继续移动与调整 继续向凸透镜移动发光物体， 并调整光屏的位置，重复操作。 思考 你总能在光屏上得到 发光物体的像吗？ 撤去光屏，直接观察 当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏， 从光屏一侧向凸透镜方向看去，观察发光物体的像。 此时发光物体和它的像在什么位置？ 光屏能承接的是实像；虚像要透过凸透镜直接观察。 08 [过渡] 当怎样移动光屏都得不到像时，不要立即判断没有像。撤去光屏，从光屏一侧向透镜观察，判断是否形成虚像，并关注像与物体的位置关系。 要点：①光屏无像 ②撤去光屏 ③直接观察虚像 时长：3分钟 实验记录 记录凸透镜的焦距 f，把实验中得到的数据和观察的结果填入下表。 物距/cm 像的性质 像距/cm 虚实 大小 正倒 每个小组可以自己选择适当的物距，并与各小组共享测量的数据。 多组数据 → 比较分析 → 寻找普遍规律 09 [过渡] 记录焦距、物距、像距和像的性质。鼓励各组选择不同物距并共享数据，用多组证据支持普遍结论。 要点：①完整记录 ②多组测量 ③共享数据 时长：3分钟 实验结论：分析上表记录 1 像的虚实 凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？ 2 像的大小 什么条件下成缩小的实像？什么条件下成放大的实像？有没有缩小的虚像？ 3 像的正倒 凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？ 10 [过渡] 分析时依次回答三个问题：何时成实像或虚像，何时成放大或缩小的像，何时成正立或倒立的像。三类问题共同构成成像规律。 要点：①虚实 ②大小 ③正倒 时长：3分钟 f 用焦距 f 作为参照距离 由于凸透镜对光的偏折程度与透镜的焦距 f 有关系， 因此在描述物距和像距的数据时，建议用焦距 f 作为参照距离。 这样或许更有利于凸显凸透镜成像的规律。 11 [过渡] 不同凸透镜的焦距不同，直接比较厘米数不容易发现共同规律。教材建议以焦距 f 为参照，重点比较物距与 f、2f 的关系。 要点：①焦距影响偏折 ②以f为参照 时长：2分钟 凸透镜成像规律总表 以焦距 f 和 2f 为分界，判断像的虚实、大小、正倒和像的位置。 12 [过渡] [观察] 对照规律表逐行阅读物距范围、像的位置以及像的虚实、大小和正倒。特别关注 f 和2f 两个分界位置。 要点：①规律总表 ②两个分界点 ③像的位置 时长：4分钟 实验表明：凸透镜成像的规律 当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像； 当物距等于2倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像； 当物距小于2倍焦距、大于焦距时， 凸透镜成倒立、放大的实像； 当物距小于焦距时， 凸透镜成正立、放大的虚像。 这就是凸透镜成像的规律。 13 [过渡] 按教材原文完整归纳四种物距条件。要求学生能够由物距范围直接说出像的性质，也能由像的性质反推物距范围。 要点：①大于2f ②等于2f ③f与2f之间 ④小于f 时长：4分钟 特殊位置与分界点 u = 2f 成倒立、等大的实像 像距 v = 2f 是放大与缩小实像的分界 u = f 折射光线平行 不成清晰的像 是实像与虚像的分界 u < f 成正立、放大的虚像 像与物体在透镜同侧 光屏不能承接 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。 14 [过渡] 2f 是放大与缩小实像的分界；f 是实像与虚像的分界。物距等于焦距时，不能得到清晰的像。 要点：①u=2f ②u=f ③一倍焦距分虚实 时长：3分钟 实像与虚像怎样判断？ 实像 · 可以在光屏上呈现清晰的像 · 凸透镜所成实像都是倒立的 · 像与物体在凸透镜两侧 虚像 · 不能在光屏上呈现 · 应从光屏一侧向透镜方向观察 · 像与物体在凸透镜同侧 最直接的实验判断：能否用光屏承接。 15 [过渡] 实验中判断虚实像最直接的方法是看能否用光屏承接。还可以结合正倒和像物位置关系进行判断。 要点：①光屏承接 ②正倒 ③同侧或异侧 时长：3分钟 动态变动成像判断：物体移动 成实像时 物体向凸透镜靠近（物距减小） 像远离透镜 像变大 成实像时 物体远离凸透镜（物距增大） 像靠近透镜 像变小 成实像：物近像远像变大，物远像近像变小。 16 [过渡] 成实像时，可以用“物近像远像变大，物远像近像变小”判断。先判断物距增减，再同步判断像距和像的大小。 要点：①物距变化 ②像距变化 ③像大小变化 时长：3分钟 动态变动成像判断：更换或移动透镜 1 先判断焦距怎样变化 焦距变小，透镜对光的偏折能力更强；焦距变大，偏折能力更弱。 2 再判断清晰像的位置怎样移动 物体位置不变时，依据新的物距与焦距关系，判断像距变化。 3 最后移动光屏寻找清晰像 光屏固定时，可通过移动透镜使新的像平面重新与光屏重合。 判断顺序：焦距变化 → 像距变化 → 光屏移动方向。 17 [过渡] 更换透镜或移动透镜时，先判断焦距或物距怎样变化，再判断清晰像平面的位置，最后确定光屏或透镜应向哪个方向移动。 要点：①判焦距 ②判像距 ③判移动方向 时长：3分钟 应用一：照相机 物距大于2倍焦距 凸透镜成倒立、缩小的实像 物体通常离照相机的镜头比较远， 清晰的像落在镜头后方的成像面上。 照相机：远物成小像 18 [过渡] 照相机拍摄远处物体时，物距大于2f，形成倒立、缩小的实像。拍摄范围和像的大小都可以用动态成像规律解释。 要点：①u大于2f ②倒立缩小实像 时长：2分钟 应用二：投影仪 焦距 < 物距 < 2倍焦距 凸透镜成倒立、放大的实像 物体离投影仪的镜头比较近， 在远处的屏幕上形成放大的实像。 投影仪：近物成大像 19 [过渡] 投影仪把物体放在焦距与2倍焦距之间，在远处屏幕上形成倒立、放大的实像。 要点：①f与2f之间 ②倒立放大实像 时长：2分钟 应用三：放大镜 物距小于焦距 凸透镜成正立、放大的虚像 物体离放大镜比较近， 眼睛透过凸透镜观察放大的虚像。 放大镜：焦内正立放大 20 [过渡] 使用放大镜时，物体必须在焦点以内，眼睛透过透镜看到正立、放大的虚像。 要点：①u小于f ②正立放大虚像 时长：2分钟 想想议议 照相机 在照相机中，凸透镜成倒立、缩小的实像， 像的位置在哪个范围内？ 物距与像距相比，哪个比较大？ 投影仪 在投影仪中，凸透镜成倒立、放大的实像， 像的位置在哪个范围内？ 物距与像距相比，哪个比较大？ 21 [过渡] [互动] 分别根据照相机和投影仪的像的性质，判断像距范围，并比较物距与像距的大小。要求说明判断依据。 要点：①由像的性质反推范围 ②比较物距像距 时长：4分钟 练习与应用 1 1 请分别说一说照相机、投影仪、放大镜 是如何应用凸透镜成像的规律工作的。 照相机 投影仪 放大镜 回答时说明：物距范围、像的虚实、大小和正倒。 22 [过渡] 学生分别说明照相机、投影仪和放大镜的物距范围以及像的虚实、大小和正倒，形成完整表达。 要点：①三种应用 ②完整规律表达 时长：3分钟 练习与应用 2 找一个圆柱形的玻璃瓶，里面装入水。把一支笔放在玻璃瓶的 一侧，透过玻璃瓶，可以看到这支笔（图5.3-3）。 如果把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动， 你会看到什么现象？ 实际做一做，验证你的猜想。 图5.3-3 猜想 → 实验验证 23 [过渡] 先作出笔由近到远时物距变化的猜想，再实际观察。注意圆柱形装水玻璃瓶可以看作具有会聚作用的透镜。 要点：①提出猜想 ②观察变化 ③实验验证 时长：4分钟 练习与应用 3 某同学用放大镜观赏邮票。 如果想让像变得更大一些， 他应该怎样做？ 思考：物距怎样变化，虚像会变得更大？ 保持物体在焦点以内进行判断 24 [过渡] 判断放大镜虚像变大时，要保证物体始终在焦点以内，再思考物体应靠近还是远离焦点。 要点：①焦内成虚像 ②判断物距变化 时长：3分钟 练习与应用 4 某同学利用图5.3-2所示的器材做实验。他先用焦距为20 cm的透镜甲进行实验， 在光屏上得到了缩小的实像。接下来他想改用焦距为10 cm的透镜乙继续实验。 如果不改变发光体和光屏的位置，还想在光屏上得到缩小的实像， 透镜乙应该放在透镜甲的左侧还是右侧？ 发光体 透镜甲原位置 光屏 左侧还是右侧？ 先比较焦距，再判断新的像距与固定光屏的位置关系。 25 [过渡] 透镜焦距从20 cm变为10 cm，发光体和光屏固定。按“焦距变化—像距变化—透镜移动方向”的顺序分析。 要点：①比较焦距 ②固定物屏 ③移动透镜 时长：4分钟 练习与应用 5（题干） 5 实验小组的同学通过实验探究凸透镜成像的规律。实验器材有： 一个凸透镜、光屏、高度为3.0 cm的光源和刻度尺。 实验时，物距从4.0 cm开始，每次增加2.0 cm。 下表是他们记录的物距、像距、像的高度和正倒情况。 光源高度 3.0 cm 物距从 4.0 cm 开始 每次增加 2.0 cm 下一页完整呈现数据表。 26 [过渡] 先读取实验条件：光源高度3.0 cm，物距从4.0 cm开始，每次增加2.0 cm。明确这些数据将在后续判断中使用。 要点：①器材 ②光源高度 ③物距步长 时长：2分钟 练习与应用 5（完整数据表） 观察表中：物距、像距、像的高度和正倒怎样随物距变化。 27 [过渡] [数据] 横向观察物距增大时像距和像高的变化，并寻找等大像对应的数据。注意表中的空缺与正倒变化。 要点：①读取表格 ②等大像 ③虚实分界 时长：4分钟 练习与应用 5（三个小问） 1 实验中怎样判断实像是放大的还是缩小的？ 2 请根据表中数据判断该凸透镜的焦距是多少。 3 在这个实验中，要使所成的像为虚像， 光源的位置应在哪个范围？ 28 [过渡] 第1问比较像高与物高；第2问利用等大像时物距等于2f；第3问利用物距小于焦距时成虚像。请学生逐问写出依据。 要点：①比较像高 ②确定焦距 ③确定虚像范围 时长：5分钟 练习与应用 6 某同学在做探究凸透镜成像规律的实验时，在光屏上得到了发光物体清晰的像， 但他不小心用手指尖触碰到了凸透镜，这时光屏上会出现怎样的情况？ 有人认为，光屏上会有指尖的像； 也有人认为，光屏上会出现指尖的影子。 你是怎样认为的？ 观点一：光屏上有指尖的像 观点二：光屏上出现指尖的影子 请依据凸透镜成像的光路与实验现象进行判断。 29 [过渡] 分析手指接触透镜后，指尖是否满足凸透镜成像条件，以及遮挡部分光线会怎样影响原来物体的像。要求用光路和实验事实论证。 要点：①指尖成像条件 ②遮挡光线 ③证据论证 时长：4分钟 练习与应用 7 在天安门广场某处，某同学想拍摄天安门城楼的全景，但发现在该位置无论如何调节， 都只能从观景框中看到城楼的一部分。 请你利用本节课学到的知识，帮他想想办法。 应如何做，才能拍摄到天安门城楼的全景？请说明理由。 30 [过渡] 想拍摄更大范围，需要使城楼在成像面上的像变小。结合照相机“物远像小”的规律，判断拍摄位置怎样改变并说明理由。 要点：①拍摄全景 ②像变小 ③物距改变 时长：4分钟 课堂总结 成像规律 一倍焦距分虚实 二倍焦距分大小 实像倒立，虚像正立 生活应用 照相机：倒立缩小实像 投影仪：倒立放大实像 放大镜：正立放大虚像 动态判断 物近像远像变大 物远像近像变小 先判焦距，再判像距 从实验事实出发，用规律解释生活，用证据完成判断。 31 [过渡] 回顾三个层次：用f和2f判断成像规律，用规律解释三种生活透镜，用变化关系完成动态判断。[停顿] 最终的判断必须有物距范围或实验现象作为依据。 要点：①规律 ②应用 ③动态判断 时长：3分钟 $