第五章透鏡及其應(yīng)用探究凸透鏡成像的規(guī)律第3節(jié)第一課時(shí)01通過實(shí)驗(yàn)探究并知道凸透鏡成像的規(guī)律。02通過探究活動(dòng)，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程和基本研究方法。03體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)在認(rèn)識(shí)事物過程中的重要意義，建立生活與物理知識(shí)的聯(lián)系.樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理。復(fù)習(xí)：

照相機(jī)、投影儀、放大鏡的成像情況物體離照相機(jī)鏡頭比較遠(yuǎn)，成倒立、縮小的實(shí)像。投影片離投影儀鏡頭比較近，成倒立、放大的實(shí)像。物體離放大鏡很近，成正立、放大的虛像?？梢娡雇哥R所成像的虛實(shí)、大小、正倒跟物體離凸透鏡的距離（即物距）有關(guān)系。有什么關(guān)系呢？用放大鏡近距離看書，看到文字被放大，可是用放大鏡看遠(yuǎn)處的物體時(shí)，卻看到物體成了倒立縮小的像。同樣是凸透鏡，物體到凸透鏡的距離不同，成像特點(diǎn)不同。為何成像特點(diǎn)會(huì)有如此大的差別呢？凸透鏡成像遵循什么規(guī)律呢？探究凸透鏡的成像規(guī)律【提出問題】凸透鏡所成像的虛實(shí)、大小、正倒跟哪些因素有關(guān)？【猜想假設(shè)】①可能與物體到透鏡的

有關(guān)。事例：照相機(jī)、投影儀和放大鏡的成像特點(diǎn)不同，是因?yàn)槲矬w到透鏡的距離不同。②可能與凸透鏡的

有關(guān)。事例：同一物體通過照相機(jī)成像，當(dāng)照相機(jī)的焦距改變時(shí)(調(diào)焦)，凸透鏡所成像的大小會(huì)改變。③像的正倒很可能跟它與物體是否在同側(cè)有關(guān)。事例：照相機(jī)與投影儀，物體和所成的像分居在凸透鏡的

側(cè)；通過放大鏡觀察物體，物體和像在透鏡的

側(cè)。距離焦距兩同一物距u像距v【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】(1)相關(guān)概念①物距u：物體到透鏡光心的距離。如圖所示，物距為

cm；②像距v：像到透鏡光心的距離。如圖所示，像距為

cm；③焦距f：焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離。3060我們可以把物體放在距凸透鏡較遠(yuǎn)的地方，然后逐漸移近，觀察成像的情況。由于凸透鏡對(duì)光的偏折程度跟透鏡的焦距f有關(guān)系，所以研究物距u的變化時(shí)，焦距f可能是個(gè)應(yīng)該注意的參照距離。比如，我們可以注意觀察物距大于、等于、小于一倍焦距、二倍焦距……時(shí)物體成像的情況。

fFO凸透鏡光屏物體2f

像距v物距uf=10cm發(fā)光體—燭焰光屏(2)實(shí)驗(yàn)器材：凸透鏡(焦距為10

cm)、蠟燭、光屏、火柴、光具座?！緦?shí)驗(yàn)過程】(1)在光具座上放置蠟燭、凸透鏡、光屏?xí)r，透鏡放在光具座標(biāo)尺中央。(2)調(diào)整凸透鏡、蠟燭(燭焰的中心)、光屏的高度，使它們的中心大致在

。目的是使?fàn)T焰的像成在光屏的

。同一高度中央實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距與焦距的關(guān)系

物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小正倒1

凸透鏡焦距

f=10cmu＞2f30實(shí)像縮小倒立15(4)數(shù)據(jù)記錄表格像與物距的關(guān)系實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距與焦距的關(guān)系

物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小正倒2u=2f20實(shí)像等大倒立20凸透鏡焦距

f=10cm實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距與焦距的關(guān)系

物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小正倒3f＜u＜2f15實(shí)像放大倒立30凸透鏡焦距

f=10cm實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距與焦距的關(guān)系

物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小正倒4u=f

10

凸透鏡焦距

f=10cm不成像實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距與焦距的關(guān)系

物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小正倒5

u＜f7虛像放大正立凸透鏡焦距

f=10cm(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論物距u和焦距f的關(guān)系像的性質(zhì)像的位置像距v和焦距f的關(guān)系應(yīng)用舉例正立或倒立縮小或放大實(shí)像或虛像與物同側(cè)或異側(cè)u>2f倒立縮小實(shí)像異側(cè)f<v<2f照相機(jī)u=2f倒立等大實(shí)像異側(cè)v=2f-f<u<2f倒立放大實(shí)像異側(cè)v>2f投影儀u=f不成像u<f正立放大虛像同側(cè)-放大鏡【交流與討論】(1)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)無論怎樣移動(dòng)光屏，都無法在光屏上觀察到燭焰的像。發(fā)生這一現(xiàn)象可能原因有哪些？①燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在

上；②蠟燭的位置在透鏡的

以內(nèi)；③蠟燭的位置在透鏡的

上。同一高度一倍焦距焦點(diǎn)(2)用卡片把透鏡遮住一部分，光屏上得到燭焰的像性質(zhì)是否變化？像是否完整？像的亮度有什么變化？答案光屏上像的性質(zhì)不變，還是完整的，但亮度會(huì)變暗些。(3)蠟燭長(zhǎng)度變短時(shí)，像在光屏上的位置怎樣變化？為了使像仍成在光屏的中央，應(yīng)該怎樣進(jìn)行調(diào)節(jié)？答案像將會(huì)向上移動(dòng)。調(diào)節(jié)方法：①將光屏向上移動(dòng)；②將蠟燭向上移動(dòng)；③將透鏡和光屏向下調(diào)節(jié)。(2024·無錫模擬)小明在探究凸透鏡成像特點(diǎn)時(shí)，將蠟燭、凸透鏡、光屏放置在如圖所示位置，光屏上恰好出現(xiàn)等大的清晰的像，當(dāng)他不小心用手指尖觸摸到了凸透鏡時(shí)，光屏上

(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)有他指尖的像，此凸透鏡的焦距為

cm。當(dāng)蠟燭被移至57

cm刻度處，無論怎樣移動(dòng)光屏，光屏上始終接收不到像，要想觀察到像可以從凸透鏡的

(選填“左”或“右”)側(cè)用眼睛觀察，生活中的

是利用這個(gè)原理制成的。不會(huì)10.0左放大鏡不小心用手指尖觸摸到了凸透鏡時(shí)，因?yàn)槭种概c凸透鏡的距離小于焦距，不成實(shí)像，所以光屏上不會(huì)有指尖的像。蠟燭恰好在光屏上成倒立、等大的像，由凸透鏡成像規(guī)律可知，此時(shí)u=v=70.0

cm-50.0

cm=20.0

cm=2f則f=10.0

cm。當(dāng)蠟燭被移至57

cm刻度處，此時(shí)物距是7.0

cm，物距小于焦距，成正立、放大的虛像，光屏上始終接收不到像，且像和物在凸透鏡的同一側(cè)，因此要想看到這個(gè)像，應(yīng)從凸透鏡的左側(cè)透過凸透鏡去觀察。放大鏡是利用物距小于焦距，成正立放大的虛像這個(gè)原理制成的。A.實(shí)驗(yàn)中隨著蠟燭消耗，像在光屏位

置如圖，要使像回到光屏中央，要

把凸透鏡向上調(diào)節(jié)B.如圖位置凸透鏡成像原理和照相機(jī)相同C.若把圖中蠟燭向左移，光屏向右移動(dòng)才能看到清晰的像D.若把圖中光屏移走，蠟燭移到45

cm處，眼睛在A位置能看到蠟燭正立

的像1.(2024·阜陽期中)在用調(diào)節(jié)好的光具座“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，選用的凸透鏡焦距為10

cm，下列分析或做法中正確的是(

)D2.(2024·南陽開學(xué)考)小紅同學(xué)在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)凸透鏡、蠟燭和光屏處在如圖所示的位置時(shí)，燭焰在光屏上成清晰的像，下列說法正確的是(

)A.利用這一成像規(guī)律可制成幻燈機(jī)B.要使光屏上燭焰的像變小，只需將

蠟燭靠近凸透鏡C.實(shí)驗(yàn)中，蠟燭越燒越短，光屏上燭焰的像向上移動(dòng)D.為了便于從不同方向觀察光屏上的像，光屏應(yīng)選用較光滑的玻璃板C3.(2024·開州階段練習(xí))小明在光具座上從左向右依次放蠟燭、凸透鏡、光屏探究凸透鏡成像的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。下列說法正確的是(

)B實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345物距u/cm6030201512像距v/cm1215203060A.該凸透鏡的焦距為20

cmB.從第1次實(shí)驗(yàn)到第5

次實(shí)驗(yàn)，成在光屏上的像越來越大C.當(dāng)物距u=45

cm時(shí)，移動(dòng)光屏，可在光屏上成倒立、放大的實(shí)像D.第5次實(shí)驗(yàn)后，在貼近凸透鏡左側(cè)放一眼鏡片，向右移動(dòng)光屏，能在光

屏上成清晰的像，則眼鏡片對(duì)光起會(huì)聚作用恰好在光屏上成清晰的實(shí)像，生活中的

(選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”)就是利用了這樣的成像原理；在圖乙中，小南將一凹透鏡置于蠟燭和凸透鏡之間，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊了，為了在光屏上再次得到清晰的像，保持蠟燭和凸透鏡的位置不變，應(yīng)將光屏向

(選填“左”或“右”)移動(dòng)。4.(2024·重慶南岸區(qū)模擬)如圖甲所示，小南在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，一束平行于主光軸的光通過凸透鏡后在光屏上得到一個(gè)最小最亮的光點(diǎn)，則凸透鏡的焦距為

cm；如圖乙所示，燭焰10.0投影儀右實(shí)驗(yàn)中隨著蠟燭消耗，像逐漸向上移，要使像回到光屏中央，要把凸透鏡和光屏向下調(diào)或?qū)⑾灎T向上調(diào)，故A錯(cuò)誤；凸透鏡焦距為10

cm，此時(shí)物距為15.0

cm，在一倍和兩倍焦距之間，成的是倒立、放大的實(shí)像，與投影儀成像原理相同，照相機(jī)成的是倒立、縮小的實(shí)像，故B錯(cuò)誤；成實(shí)像時(shí)，“物遠(yuǎn)像近像變小”，所以若把圖中蠟燭向左移，物距變大，則像距變小，光屏向左移動(dòng)才能看到清晰的像，故C錯(cuò)誤；蠟燭移到45

cm處，此時(shí)物距小于一倍焦距，成的是正立的虛像，虛像與物在同側(cè)，所以把圖中光屏移走，在光屏一側(cè)，即A位置能看到蠟燭正立的像，故D正確。由題圖知，蠟燭放在2倍焦距之外，所以此時(shí)成縮小、倒立的實(shí)像，照相機(jī)是根據(jù)這個(gè)原理制成的，而幻燈機(jī)是根據(jù)物距處于f和2f之間時(shí)，成放大、倒立的實(shí)像原理制成，故A錯(cuò)誤；要使光屏上的燭焰的像變小，蠟燭應(yīng)遠(yuǎn)離凸透鏡，同時(shí)要將光屏靠近凸透鏡，故B錯(cuò)誤；蠟燭越燒越短，光屏上燭焰的像會(huì)向上移動(dòng)，故C正確；為了便于從不同方向觀察光屏上的像，光屏應(yīng)選用較粗糙的毛玻璃板，故D錯(cuò)誤。當(dāng)物距和像距相等時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像，則有u=v=2f=20

cm，解得該凸透鏡的焦距f=10

cm，故A錯(cuò)誤；根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，從第1次實(shí)驗(yàn)到第5次實(shí)驗(yàn)，物距逐漸變小，則像距逐漸變大，同時(shí)像變大，故B正確；實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345物距u/cm6030201512像距v/cm1215203060實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345物距u/cm6030201512像距v/cm1215203060當(dāng)物距u=45

cm時(shí)，物距大于二倍焦距，所以可在光屏上成倒立、縮小的實(shí)像，故C錯(cuò)誤；第5次實(shí)驗(yàn)后，在貼近凸透鏡左側(cè)放一眼鏡片，向右移動(dòng)光屏，能在光屏上成清晰的像，說明成像延遲，則眼鏡片對(duì)光起發(fā)散作