第三章三、凸透鏡成像的規(guī)律探究凸透鏡成像的規(guī)律第1課時(shí)1學(xué)習(xí)組裝實(shí)驗(yàn)器材和利用組裝的器材進(jìn)行凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)。2通過(guò)探究，了解凸透鏡成像的規(guī)律。提出問(wèn)題“活動(dòng)3.5”中用凸透鏡觀察書(shū)上的文字。從貼近書(shū)上的文字開(kāi)始，逐漸增大凸透鏡與書(shū)的距離，看到的文字的變化情況是：

放大的像、

放大的像、倒立

的像，通過(guò)凸透鏡觀察窗外的景物，看到的是

縮小的

像。猜想：凸透鏡所成的像與物體距離凸透鏡的

有關(guān)。正立縮小倒立倒立遠(yuǎn)近實(shí)1.實(shí)驗(yàn)器材：

等。光屏的作用：

。光具座作用：

。2.相關(guān)概念：(1)物距：物體到透鏡的距離，常用u表示。(2)像距：像到透鏡的距離，常用v表示。凸透鏡、光屏、蠟燭、F形LED光源、光具座實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備使蠟燭通過(guò)凸透鏡所成的像成在光屏上，便于判斷像的特點(diǎn)便于確定物體和像的位置1.記錄所選凸透鏡的焦距f。2.將有關(guān)器材放置在水平桌面上，使蠟燭、凸透鏡和光屏在

上且

大致在同一高度；原因：

。3.點(diǎn)燃蠟燭，并使之遠(yuǎn)離凸透鏡。調(diào)整

位置，直至光屏上呈現(xiàn)燭焰

的像。再將蠟燭多次移近凸透鏡，體驗(yàn)如何較好的調(diào)節(jié)成像，了解像的大小、正倒的大致變化情況。實(shí)驗(yàn)步驟同一直線燭心、光心和光屏中心能使?fàn)T焰的像成在光屏的中央且便于測(cè)量物距和像距光屏清晰5.逐次減小物距，重復(fù)上述操作并記錄，直至在光屏上

燭焰的像。無(wú)法呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)序號(hào)物距u/cm像距v/cm像的性質(zhì)正立或倒立放大或縮小實(shí)像或虛像①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

4.點(diǎn)燃蠟燭，并使之遠(yuǎn)離凸透鏡。調(diào)整光屏位置，直至光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像。測(cè)量物距和像距，并將成像的情況記錄在下表中。光屏上像的特點(diǎn)依次為：

→

→

。倒立縮小倒立放大無(wú)法成像6.根據(jù)測(cè)量記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)物距

時(shí)，就不能從光屏上觀察到像。此時(shí)人在

(選填“蠟燭”或“光屏”)一側(cè)通過(guò)透鏡可以觀察到燭焰

。生活實(shí)例：

等。7.在逐次減小物距的過(guò)程中，像的變化情況是：①

→②

→③

。猜想：凸透鏡成像時(shí)，像由倒立縮小變?yōu)榈沽⒎糯蟮倪^(guò)程中，應(yīng)當(dāng)存在

的像，此時(shí)像距

物距。為驗(yàn)證猜想，需要繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中存在的困難是

，你的操作是

。

倒立縮小實(shí)像將蠟燭換成F形LED光源燭焰像的界限模糊，像和物的大小很難測(cè)量比較等于倒立、等大倒立放大實(shí)像正立放大虛像放大鏡觀察物體正立、放大的虛像光屏小于焦距物距像的性質(zhì)像距u與v關(guān)系u>2f倒立、

、實(shí)像f<v<2fu>vu=2f

、等大、

像_____u=vf<u<2f倒立、

、

像v>2f_____

u=f不成像u<f

、放大、

像u<vu<v8.換用不同焦距的透鏡，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)。交流、總結(jié)得出凸透鏡成像規(guī)律，填寫(xiě)下表?？s小放大v=2f倒立實(shí)實(shí)正立虛點(diǎn)擊播放視頻u<v總結(jié)提升

物體通過(guò)凸透鏡成像的性質(zhì)與物距有關(guān)。主光軸上有兩個(gè)位置是成像性質(zhì)變化的分界點(diǎn)，一個(gè)是二倍焦距處，另一個(gè)是一倍焦距(或焦點(diǎn))處，前者是成縮小像與放大像的分界點(diǎn)；后者是成倒立實(shí)像與正立虛像的分界點(diǎn)。點(diǎn)擊返回1.為了探究凸透鏡所成的像與物體左右的關(guān)系，需要將蠟燭換成

。2.當(dāng)蠟燭通過(guò)凸透鏡在光屏上成實(shí)像時(shí)，如果用手或其他不透明的物體擋住透鏡的一部分，光屏上的像將

。

原因：雖然擋住了透鏡的一部分，但光仍然可以從未被遮擋的地方透過(guò)透鏡，

(選填“物距”或“像距”)沒(méi)有發(fā)生改變，所以像的大小、形狀沒(méi)有改變。透過(guò)透鏡的光較原來(lái)要少了許多，所以像的亮度變

。F形LED光源大小、形狀不變，亮度變暗物距暗深度探究123.通過(guò)凸透鏡在光屏上成清晰像時(shí)，凸透鏡位置不變，將蠟燭和光屏位置互換，發(fā)現(xiàn)

(選填“不需要”“靠近透鏡”或“遠(yuǎn)離透鏡”)移動(dòng)光屏可以在光屏上得到清晰的像，像的

(選填“倒立”或“大小”)發(fā)生改變。

規(guī)律：當(dāng)u+v>4f時(shí)，凸透鏡可以在

位置成清晰的像，像的

不同。4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，蠟燭燃燒越來(lái)越短，光屏上像將向

(選填“上”或“下”)移動(dòng)，為了使像重新成在光屏中央，可以___________________

操作。不需要大小兩個(gè)大小上將光屏上移、將蠟燭上移、將凸透鏡下移34深度探究5.當(dāng)把凸透鏡換成焦距較小的透鏡時(shí)，保持蠟燭的位置不變，應(yīng)將光屏

(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)透鏡移動(dòng)，可以再次得到清晰的像。6.凸透鏡成實(shí)像時(shí)，若將光屏移走，則燭焰通過(guò)透鏡所成實(shí)像，將_____

(選填“依然存在”或“不會(huì)成像”)。7.實(shí)驗(yàn)時(shí)，無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏，光屏上都得不到像，你認(rèn)為導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因可能有哪些？_______________________________________________________________

?？拷廊淮嬖诳赡苁俏矬w在一倍焦距內(nèi)或在焦點(diǎn)處，也可能燭焰、透鏡、光屏三者中不在同一高度567深度探究學(xué)以致用

(2023·泰州)小華用如圖所示的器材探究凸透鏡成像規(guī)律，已知凸透鏡的焦距為10.0

cm。實(shí)驗(yàn)序號(hào)物距/cm像的大小像的正倒光屏到透鏡的距離/cm①50.0縮小倒立12.5②30.0縮小倒立15.0③20.0等大倒立20.0④15.0放大倒立30.0⑤12.5放大倒立50.0⑥9.0光屏上沒(méi)有像⑦7.0光屏上沒(méi)有像(1)組裝并調(diào)整器材，使?fàn)T焰、光屏的中心位于凸透鏡的

上；(2)小華按照實(shí)驗(yàn)方案完成各操作步驟，將觀測(cè)到的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄在表格中，分析表中信息可得：①當(dāng)物距

焦距時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像；②成實(shí)像時(shí)，隨著物距的減小，像的大小逐漸

。(3)在第⑥、⑦兩次實(shí)驗(yàn)中小華無(wú)論怎樣移動(dòng)蠟燭、凸透鏡和光屏，都不能在光屏上觀察到燭焰的像，于是她認(rèn)為：“物距小于一倍焦距時(shí)，物體通過(guò)凸透鏡不能成像?！边@個(gè)結(jié)論并不嚴(yán)謹(jǐn)，為得出正確的結(jié)論，她應(yīng)該增加的一步操作是：________________________________________

。取下光屏，從光屏一側(cè)通過(guò)透鏡看能否觀察到燭焰的像主光軸大于兩倍變大解析(1)探究凸透鏡成像規(guī)律時(shí)，調(diào)整蠟燭燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，這樣燭焰、光屏和透鏡的中心在同一直線且同一高度上，像成在光屏的中央便于測(cè)量物距和像距；(2)①分析表中信息，可得到的結(jié)論是：當(dāng)物距大于2倍焦距時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像；②由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出物距、像距、成像大小變化規(guī)律是：凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距變大，像變大(即物近像遠(yuǎn)像變大)；(3)光屏上不能成像，即可能物體通過(guò)透鏡沒(méi)有成像，也有可能成的是虛像，所以，她應(yīng)該：取下光屏，從光屏一側(cè)通過(guò)透鏡觀察是否有燭焰的像，如果觀察不到像，說(shuō)明凸透鏡沒(méi)有成像，如果可以觀察到物體的像，說(shuō)明凸透鏡成的是虛像。1.如圖所示，記錄了三次改變物距的成像情況，請(qǐng)用A'、B'、C'分別對(duì)應(yīng)標(biāo)出物體在位置A、B、C時(shí)所成的像。B′A′C′解析根據(jù)凸透鏡的成像規(guī)律可知，成實(shí)像時(shí)，物體靠近透鏡，像逐漸遠(yuǎn)離透鏡，所以位置標(biāo)注如圖所示。A在2倍焦距以外，像A'在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立縮小實(shí)像，B在2倍焦距位置，像B'在2倍焦距處，成倒立等大實(shí)像，C在1倍焦距和2倍焦距之間，像C'在2倍焦距外，成倒立放大實(shí)像。2.如圖所示，將一個(gè)凸