1、凸透鏡成像的規(guī)律第二節(jié)煙臺崇文學校 一、復習 同學們，上節(jié)課，我們已經(jīng)學習了透鏡的有關(guān)基礎(chǔ)知識，知道了有關(guān)透鏡的光軸、光心及光路一般特征。 這節(jié)課，我們主要通過實驗來探究凸透鏡成像的具體規(guī)律。 觀察凸透鏡成像 1、將一支點燃的蠟燭放在凸透鏡前較遠的位置，在透鏡的另一側(cè)拿一塊白紙屏（光屏）來回移動，（不透過透鏡，在光屏一側(cè)觀察）直到光屏上出現(xiàn)清晰的像為止。觀察光屏上的像，你能描述像的特點嗎？（蠟燭的像距凸透鏡較近，成倒立、縮小的實像） 觀察凸透鏡成像 2、將蠟燭逐漸靠近透鏡，重復上述實驗，你發(fā)現(xiàn)光屏上的像有什么變化？（像變遠，逐漸變大，仍為倒立的實像；最后光屏上的像消失）觀察凸透鏡成像 3、在蠟

2、燭接近光屏的過程中，你在光屏上始終能觀察到蠟燭的像嗎？（不能）如果無論怎樣移動光屏，在光屏上都看不到像，請將光屏拿開，用眼睛通過透鏡觀察蠟燭的火焰。你又有什么新的發(fā)現(xiàn)？你能描述看到的現(xiàn)象嗎？（迎著折射光的方向透過透鏡看去時，觀察到像位于蠟燭后方，成正立放大的虛像）觀察凸透鏡成像u 1.物距(u)：物體到凸透鏡光心的距離；v2.像距(v)：像(或光屏) 到凸透鏡光心的距離；S2=50.0cmS1=33.0cmS3=74.3cmu=?v =?50.033.0=17.0cm74.3-50.0=24.3cm物理術(shù)語F實際光線會聚而成的像2F2F物距（u）像距（v）F實像：物體和像分別在凸透鏡的兩側(cè)（物

3、像異側(cè)）實像既能呈現(xiàn)在光屏，又可用眼睛觀察FF折射光線的反向延長線會聚而成的像虛像：物體和像分別在凸透鏡的同側(cè)（物像同側(cè)）虛像不能呈現(xiàn)在光屏，只能用眼睛觀察1.當凸透鏡靠近課本時，透過凸透鏡看課本上的字，你發(fā)現(xiàn)了什么？觀察2.當凸透鏡逐漸遠離課本時，透過凸透鏡看書本上的字，你又有什么發(fā)現(xiàn)？ 當凸透鏡離課本較近時，我們看到的是字正立放大的（虛）像。 當凸透鏡逐漸遠離課本時，我們先看到的是字倒立放大的（實）像，然后我們看到是字倒立縮小的（實）像。發(fā)現(xiàn) 提出問題 凸透鏡既能成正立、放大的像，也能成倒立、放大的像，還能成倒立、縮小的像。那么，凸透鏡成各種不同性質(zhì)像可能與什么因素有關(guān)？探究凸透鏡成像的規(guī)

4、律發(fā)現(xiàn)： 凸透鏡能成不同性質(zhì)的像。提出問題：猜想：設(shè)計實驗 像的正倒、大小、虛實可能跟物體到凸透鏡的距離有關(guān)像的正倒、大小、虛實可能跟哪些因素有關(guān)？準備實驗1、探究凸透鏡的成像規(guī)律需要的器材。凸透鏡、光具座、蠟燭、光屏、2、測定所選凸透鏡的焦距太陽光聚焦法凸透鏡的焦距最好在5cm-25cm之間，太大或太小都不方便，一般選10cm。因為光具座（一般長1m）長度應大于4f?；鸩袷範T焰的像能完整成在光屏的中央，便于觀察(1)在光具座上從左到右依次放上：_。蠟燭、凸透鏡、光屏設(shè)計實驗實驗時應怎樣放置器材？ (2)點燃蠟燭后，利用光具座調(diào)整蠟燭、凸透鏡和光屏，使燭焰的焰心、凸透鏡的中心和光屏的中心大致在

5、同一高度2022/8/25交流合作實驗思考 若像在光屏的邊緣（偏上或偏右下），是什么原因？ 燭焰的焰心、凸透鏡的中心和光屏的中心不在同一高度交流合作實驗思考 像成在光屏的邊緣，怎么辦？怎樣移動光屏？怎樣移動蠟燭？怎樣移動透鏡？ 若像在光屏偏上位置：保持凸透鏡、蠟燭位置不變，只向上移動光屏；保持凸透鏡、光屏位置不動，只向上移動蠟燭；保持蠟燭、光屏位置不動，只向下移動凸透鏡；交流合作我明白了 若像成在光屏的邊緣像往哪邊偏，物體和光屏就向哪邊移動；像往哪邊偏，凸透鏡就向相反方向移動； 若像在光屏偏左位置：保持凸透鏡、蠟燭位置不變，只向左移動光屏；保持凸透鏡、光屏位置不動，只向左移動蠟燭；保持蠟燭、光

6、屏位置不動，只向右移動凸透鏡； 1.把蠟燭放在距凸透鏡較遠處，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使燭焰在屏上成清晰的實像。觀察實像的大小和正倒，測出物距u和像距v。 方案一 2. 保持凸透鏡的位置不動，（為了全面的研究凸透鏡的成像規(guī)律的操作）：把蠟燭向凸透鏡靠近,每次都調(diào)節(jié)光屏到凸透鏡的距離,使燭焰在光屏上成清晰的像.記錄物距、像距和像的性質(zhì)。多次改變物距，重復以上操作。方案一方案一 3.繼續(xù)移近蠟燭，當蠟燭距凸透鏡很近時，移動光屏，觀察屏上是否總能得到蠟燭的像。如果屏上得不得蠟燭的像，則通過凸透鏡觀察像的大小和正倒。 把蠟燭固定在光具座的一端，使凸透鏡從較遠處逐漸向蠟燭移動，同時調(diào)整光屏的位置，觀察像

7、的大小和正倒，測出物距u和像距v。重復上述實驗。 方案二FFf2022/8/25作圖研究u2f fvv） 倒立縮小實像 利用通過凸透鏡的三條特殊光線2022/8/25FFfu=2f v=2f （即u=v） 倒立等大實像 FFffu2f （即uv）倒立放大實像 FFfu=f 不成像因為光線平行 FFfuu）倒立放大虛像 凸透鏡成像規(guī)律結(jié)論u與f的關(guān)系像的性質(zhì)像的位置應用舉例實像或虛像放大或縮小正立或倒立與物體同側(cè)或異側(cè)v與f的關(guān)系u與v的關(guān)系u2f一束平行光實像點縮小異側(cè)v=fuv測定焦距u2f實像縮小倒立異側(cè)fvv照相機u=2f實像等大倒立異側(cè)v=2fu=v測定焦距2fuf實像放大倒立異側(cè)v2

8、fuv投影儀u=f不能成像，得到一束平行光。探照燈uu放大鏡2022/8/25實驗拓展 1、在實驗中，你能發(fā)現(xiàn)實像和虛像的分界點在什么位置嗎？ 那放大的實像和縮小的實像的分界點又在什么位置呢？焦點是實像和虛像的分界點 二倍焦距是放大的實像和縮小的實像的分界點2022/8/252022/8/25實驗思考2、你的實驗方案是否完整？還存在什么問題？你有什么改進的建議？ 不完整，應該更換不同焦距的透鏡，重復幾次試驗，使實驗結(jié)論具有普遍性，避免實驗結(jié)論的偶然性。實驗拓展12022/8/252022/8/25實驗思考3、當光屏上得到清晰的縮小實像時，保持透鏡位置不動，將物體和光屏的位置互換，會看到什么現(xiàn)象

9、？光屏上成倒立放大實像實驗拓展12022/8/252022/8/25分析歸納實驗拓展2022/8/25思路(根據(jù)光路可逆性進行分析)當物體在光屏上成縮小的實像時，此時u大于2f，則像距v應在f和2f之間若透鏡位置不動，而把物體和光屏的位置對調(diào)，則原來的像距為現(xiàn)在的物距，原來的物距為現(xiàn)在的像距根據(jù)上述分析蠟燭應在光屏上呈現(xiàn)放大的像。2022/8/25實驗思考4、當光屏上得到清晰的實像時，用手遮住半個透鏡，會看到什么現(xiàn)象？像仍然是完整的，且大小不變，只是變暗了。實驗拓展2022/8/252022/8/25實驗思考5、當看到燭焰通過凸透鏡在光屏上成放大的像，在凸透鏡上粘一個小黑點，會看到什么現(xiàn)象？實

10、驗拓展2022/8/25光屏上沒有黑點的像2022/8/25實驗思考6、實驗進行一段時間后蠟燭變短了，要使蠟燭的像仍在光屏的中心，應將光屏向哪兒移動？蠟燭變短了，光屏上的像會向上偏（畫出光路圖可清楚直觀看到）；要將像移到光屏中心應將光屏向上移動。實驗拓展2022/8/252022/8/25實驗思考7、實驗進行一段時間后蠟燭變短了，要使蠟燭的像仍在光屏的中心，應將光屏向哪兒移動？蠟燭變短了，光屏上的像會向上偏（畫出光路圖可清楚直觀看到）；要將像移到光屏中心應將光屏向上移動。實驗拓展2022/8/25實驗思考8、光屏上看不到像的原因有哪些？實驗拓展1.燭焰、凸透鏡和光屏的中心不在同一高度；2.蠟燭

11、在焦點以內(nèi)，成虛像；3.蠟燭在焦點位置，不成像；4.蠟燭在一倍焦距和二倍焦距之間，靠近焦點的位置，像距較大，像成在光具座之外；2022/8/25實驗思考9、蠟燭由較遠處向2f處移動，再從2f向f移動，物與像的距離如何變化？實驗拓展2022/8/25遠處2f處：物與像距離逐漸變??；2f處：物與像距離最小，為4f；2ff處：物與像距離逐漸變大；實驗思考10、物距介于f2f范圍內(nèi)，將物體向左移動距離s，為能在光屏上成清晰的像，則他應將光屏向左移動距離s，則s與s之間大小關(guān)系是？實驗拓展s大于s解析：比較u和v的大小，誰的數(shù)值大，誰移動距離更大。實驗思考 11、在做實驗時，小明好奇的將自己的近視眼鏡放

12、在蠟燭和凸透鏡之間靠近凸透鏡的位置，結(jié)果光屏上的像變得模糊了，保持蠟燭和凸透鏡位置不動，要使成像清晰，應將光屏向 （填“遠離”或“靠近”）凸透鏡的方向移動？實驗拓展遠離實驗思考12、在實驗過程中,如何測量凸透鏡的焦距?實驗拓展 用平行光垂直射向透鏡,在透鏡的另一側(cè)用光屏承接到最小、最亮的亮點,測出亮點到凸透鏡的距離，即為焦距。 用蠟燭成像，當物與像大小相同時,測出蠟燭到凸透鏡的距離d，f=d/2。規(guī)律精煉一倍焦距分虛實；二倍焦距分大小。二倍焦距物像等；像的大小像距定；實像與物異側(cè)倒，物近像遠像變大；虛像與物同側(cè)正；物近像近像變小；像兒跟著物體跑。注意：焦點（一倍焦距）能分虛實和正倒！物體越靠近

13、焦點像越大 1.如圖所示,找到一個圓柱形的玻璃瓶,里面裝滿水,把一支鉛筆水平放在玻璃瓶的一側(cè),透過玻璃瓶,可以看到那支鉛筆;把鉛筆由靠近玻璃瓶的位置向遠處慢慢地移動時,透過玻璃瓶，你可以看到一個有趣的現(xiàn)象。試著描述這個現(xiàn)象。這個實驗與前面用凸透鏡所做的實驗有什么異同？動手動腦學物理 解析：玻璃瓶相當于柱透鏡，鉛筆較近時（uf）成倒立放大的實像，觀察到鉛筆尖突然改變方向，繼續(xù)向遠處移動，鉛筆逐漸變??； 相同：成像變化都與物距有關(guān)； 不同：玻璃瓶是柱面凸透鏡，焦距較短；動手動腦學物理 3.焦距變大相當于物體向焦點靠近，（物近像遠像變大）因而會看到像距v變大，像變大；仍為倒立的實像。動手動腦學物理

14、2.物體從3f處向2f位置移動時，成像逐漸變大，像距逐漸變大； 解析：實驗中,換焦距較大或較小的透鏡后像如何變化? 提示: f大,會聚能力弱；f小,會聚能力強； 成像：f變大，像距變大像變大； f變小，像距變小像變??；動手動腦學物理 4、在看電影或電視時，經(jīng)?？吹竭@樣的現(xiàn)象：如果鏡頭畫面上有前后兩個人,當前面的人的像清晰時,后面那個人的像是模糊的;而當后面的人的像清晰時,前面那個人的像又模糊了.如果是遠鏡頭,則前后的人物都可呈清晰的像。結(jié)合所學知識，解釋其原因。動手動腦學物理 因為前后兩個人與攝像機鏡頭的距離（即物距）不同，所以像距也不同，距鏡頭越近，像距越大，反之，像距越??；而膠卷只能在其中

15、一個人成像的位置上，這個人畫面清晰，另一個人就模糊了。如果是遠鏡頭,則前后人物成像的像距很接近，都比較靠近焦點，都可呈清晰的像。動手動腦學物理(1)當物距為18cm時，可以在光屏上得到一個倒立、 縮小的實像。則焦距范圍為 。(2)當物距為18cm時，可以在光屏上得到一個倒立、 放大的實像。則焦距范圍為 。(3)當物距為18cm時，通過透鏡可以看到一個正立、 放大的虛像。則焦距范圍為 。f 18cm9cm f 18cm(4)當光屏距透鏡18cm時，可在光屏上得到一個倒立、 縮小的實像。則焦距范圍為 。(5)當光屏距透鏡18cm時，可在光屏上得到一個倒立、 放大的實像。則焦距范圍為 。9cm f

16、18cmf 9cm在“研究凸透鏡成像”的實驗中，2022/8/25隨堂練習1 如圖所示，保持凸透鏡的位置不變，先后把燭焰放在a、b、c、d、e各點，并分別調(diào)整光屏的位置。則：1、把燭焰放在 點，屏上出現(xiàn)的像最大； 把燭焰放在 點，屏上出現(xiàn)的像最小。abcdeFFf2f2022/8/252022/8/25abcdeFFf2f2、把燭焰放在 點，屏上出現(xiàn)清晰的像時， 屏距凸透鏡最遠。3、把燭焰放在 點，屏上不會出現(xiàn)像。隨堂練習12022/8/252022/8/25 在利用蠟燭研究凸透鏡成像的實驗中凸透鏡的焦距是10cm，點燃的蠟燭放在距凸透鏡15cm處，在凸透鏡另一側(cè)的光屏上觀察到了蠟燭清晰的像，這個像一定是（ ）A. 倒立放大的實像B. 倒立縮小的實像C. 正立放大的實像D. 正立放大的虛像隨堂練習22022/8/25A2022/8/25 在利用蠟燭研究凸透鏡成像的實驗中,點燃的蠟燭放在距凸透鏡15cm處，在凸透鏡另一側(cè)的光屏上觀察到了蠟燭清晰的像，這個像可能是（雙選）（ ）A. 倒立放大的實像B. 倒立縮小的實像C. 正立放大的實像D. 正立放大的虛像隨堂練習42022/8/25A