5.3凸透鏡成像的規(guī)律（教學(xué)設(shè)計）

年級八年級授課時間

課題5.3凸透鏡成像的規(guī)律

1.通過實驗探究，知道凸透鏡成像的規(guī)律。

教學(xué)

2.經(jīng)歷探究過程，提升對證據(jù)的分析和論證能力。

目標(biāo)

3.通過探究活動，體會實驗探究活動對認(rèn)識事物過程中的重要意義。

探究凸透鏡成像的規(guī)律是一個較完整的探究實驗，也是本章的重點。通過學(xué)習(xí)，

不僅要使學(xué)生了解凸透鏡成像的規(guī)律，而且要使學(xué)生了解科學(xué)探究方法。在科學(xué)探究

過程中，引導(dǎo)學(xué)生對凸透鏡的成像規(guī)律進(jìn)行猜想，并初步設(shè)計方案，最后用實驗探究

的方法，得出凸透鏡成像的規(guī)律。

教材

由于本實驗的“分析和論證”部分對于學(xué)習(xí)物理不久的初中學(xué)生來說還有一定的

分析

難度，因此，教材從像的虛實、大小和正倒三個方面提出了問題，引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)

據(jù)進(jìn)行分析，得出結(jié)論。在實際教學(xué)中，可采汨分工合作的方式收集實驗數(shù)據(jù)，不僅

讓學(xué)生獲得一次合作探究的體驗，也節(jié)約了時間，保證了本次探究任務(wù)能在課堂教學(xué)

時間內(nèi)完成。

學(xué)生在本節(jié)課之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過透鏡和生活中的透鏡兩節(jié)內(nèi)容，掌握了凸透鏡

的基本知識，也明白凸透鏡在不同情況下成像性質(zhì)不同。本節(jié)課接著成像性質(zhì)不

同的影響因素來探究凸透鏡成像規(guī)律，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，有利于學(xué)生掌握。在

學(xué)情

前面的教學(xué)中己培養(yǎng)了學(xué)生猜想能力與實驗設(shè)計能力，可以完成本次實驗的表格

分析

設(shè)計，學(xué)生也具備一定的實驗探究能力及動手能力。但學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的分析能

力和論證能力方面還有欠缺，需要在老師的帶領(lǐng)下分析實驗數(shù)據(jù)和總結(jié)實驗規(guī)

律，并培養(yǎng)學(xué)生的論證分析能力。

教學(xué)重點知道凸透鏡的成像規(guī)律。

教學(xué)難點探究凸透鏡成像的規(guī)律的過程。

光具座、光具座附件、蠟燭、火柴、隹距不同的凸透鏡兩個、光屏等。

教學(xué)

多媒體ppt,包含視頻：《探究凸透鏡成像的規(guī)律》、《凸透鏡成像時，像與

器材

物的變化關(guān)系》、《凸透鏡成像的規(guī)律及其應(yīng)用》等。

教學(xué)過程

教師活動學(xué)生活動

導(dǎo)入新課

【播放視頻提出問題】用放大鏡近距離看書，看到文字被放大，可是用放觀看視頻，思

大鏡看遠(yuǎn)處的物體時，卻看到物體成了倒立縮小的像?？紗栴}，進(jìn)入

同樣是凸透鏡，物體到凸透鏡的距離不同，成像特點不同。為何成像特點情景。

會有如此大的差別呢？凸透鏡成像遵循什么規(guī)律呢？

學(xué)習(xí)新課一、探究凸透鏡成像的規(guī)律

【提出問題】凸透鏡所成￡象的虛實、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距離有關(guān)。

支持事例：照相機、投影（文和放大鏡的成像特點不同，是因為物體到透鏡

對老師所提進(jìn)

的距離不同。

行猜想并回

（2）可能與凸透鏡的焦距有關(guān)。

答。

支持事例：同一物體通過照相機成像，當(dāng)照相機的焦距改變時（調(diào)

焦），凸透鏡所成像的大小會已攵變。

（3）像的正倒很可能跟它與物體是否在同側(cè)有關(guān)。

支持事例：照相機與投影￡匕物體和所成的像分居在凸透鏡的兩側(cè)；通過

放大鏡觀察物體，物體和像在為笈鏡的同一側(cè)。

【設(shè)計實驗】

（1）相關(guān)概念

J物距“f------像距i-------日

目「，"%向&io?討論并設(shè)計實

驗方案.進(jìn)行

①物距“：物體到透鏡光心的距離。如圖所示，物距;為30cm；

展示。

②像距也像到透鏡光心的距離。如圖所示，像距為60cm；

③焦距/:焦點到凸透鏡光心的距離。

（2）實驗思路

，一1f1____________

物體—/T

凸透陵光屏

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。由于凸透鏡對光的偏折程度跟凸透鏡的焦距/有關(guān)系所以研究物距”的

變化時，焦距可能是個應(yīng)該注意的參照距離。我們可以注意觀察物距等于、大

于或小于一倍焦距、二倍焦苑……時，物體成像的情況。

（3）實驗器材：凸透鏡（焦距為10cm）、蠟燭、光屏、火柴、光具座。

（4）數(shù)據(jù)記錄表格（見下）。

【進(jìn)行實驗與收集證據(jù)】

（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。進(jìn)行分組實

（2）調(diào)整凸透鏡、蠟燭（燭焰的中心）、光屏的高度，使它們的中心大驗，分工合

致在同一高度。目的是為了使?fàn)T焰的像成在光屏的中央。作，收集證

（2）將凸透鏡固定在光具座中間50cm刻度處，把蠟燭放在較遠(yuǎn)處，使據(jù)。

物距〃,移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)清晰的燭焰的像，觀察

像的大小和正倒，同時測出此時的物距〃和像距山將數(shù)據(jù)記錄在表格中。

（3）把蠟燭向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離等于二倍焦距

（〃=20cm）,移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像，觀察像的

正倒和大小，測出物距〃和像距I，，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。

（4）把蠟燭繼續(xù)向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離在一倍焦距和二倍

焦距之間（10?20cm）,移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的

像，觀察像的正倒和大小，測出物距〃和像距u,記錄在表格中。

（5）把蠟燭繼續(xù)向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離為一倍焦距10cm（在

焦點處），移動光屏，光屏上不成像；眼睛通過透鏡也看不到虛像。

（6）把蠟燭繼續(xù)向透鏡移近，使蠟燭到色透鏡的距離在一倍焦距以內(nèi)

（小于10cm）,移動光屏，光屏上不成像，眼睛通過透鏡，能看到虛像，記

錄像的正倒和大小。測出物苑〃，記錄在表格中。

（7）數(shù)據(jù)記錄匯總

像與物距的關(guān)系凸透鏡的焦距戶10cm

像的性質(zhì)

實驗物距像距

次數(shù)w/cm虛實大小正倒v/cm

130實像縮小倒15

220實像等大倒立20

315實像放大倒立3()

410不成像

56正立放大虛像—

【分析與論證】

分析上表記錄，學(xué)生進(jìn)行討論，找出凸透鏡成像的規(guī)律。

（1）像的虛實：凸透鏡在什么條件下成實像，什么條件下成虛像？

（2）像的大?。和雇哥R在什么條件下成縮小的像，在什么條件下成放大

【播放動畫】一一《凸透鏡成的像與物的變化關(guān)系》觀看視頻，進(jìn)

【播放視頻】-一《探究凸透鏡成像的規(guī)律》一步理解凸透

【交流討論】鏡成像規(guī)律。

（1）在做實驗時，某同學(xué)無論怎樣移動光屏，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？

（2）用卡片把透鏡遮住一部分，光屏上得到燭焰的像性質(zhì)不變，像是否

完整？像的亮度有什么變化？

（3）蠟燭長度變短時，像在光屏上的位置怎樣變化？為了使像仍成在光

進(jìn)行交流討

屏的中央，應(yīng)該怎樣進(jìn)行調(diào)節(jié)？

論，分析3個

【分析】

問題或?qū)嶒炛?/p>

（1）可能原因有：燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上；蠟燭的

遇到的其他問

位置在透鏡的一倍焦距以內(nèi)；蠟燭的位置在透鏡的焦點上。

題。

（2）光屏上像的性質(zhì)不變，還是完整的，但亮度會變暗些。

（3）像將會向上移動。調(diào)節(jié)方法：①將光屏向上移動；②將蠟燭向上移

動；③將透鏡和光屏向下調(diào)節(jié).

【例題1】如圖所示，保持凸透鏡的位置不變，先后把燭焰放在心從

c、d、。各點，并分別調(diào)整光屏的位置。則：

?！?AF

.I.尸…V

-f1

-——2f------做例題1，會

①把燭焰放在點，屏上出現(xiàn)的像最大；運用凸透鏡成

②把燭焰放在點，屏上出現(xiàn)的像最小。像的規(guī)律分析

③把燭焰放在點，光屏上出現(xiàn)清晰的像時，屏距透鏡最遠(yuǎn)。問題。

④把燭焰放在_____________點，光屏上不會出現(xiàn)像。

【答案】①C,②4,③C,④乩e。

【解析】根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，物體放在焦點之外，物距越小，像距越

大，實像越大。當(dāng)屏上像最大時，則物距是最小的，c?點符合：當(dāng)屏上像最小

時，則物距是最大的，。點符合；燭焰放在c點時，屏上出現(xiàn)最清晰像時，屏

距凸透鏡最遠(yuǎn)。物體放在焦點處或之內(nèi)時，屏上均不能成像，小e點符合。

【例題2】在做“凸透餞成像”的實驗中，凸透鏡焦距是10cm,當(dāng)光屏

距凸透鏡16cm時，燭焰在光屏上成清晰的像。若光屏不動，將凸透鏡向光屏

方向移動2cm,要使光屏上再次得到清晰的像，下列說法正確的是（D）做例題2,知

A.蠟燭不動，像變小B.蠟燭靠近凸透鏡，像變小道凸透境成像

C.蠟燭遠(yuǎn)離凸透鏡，像變大D.蠟燭遠(yuǎn)離凸透鏡，像變小規(guī)律中像距、

【解析】凸透鏡焦距是10cm,光屏離凸透鏡16cm（像距）時,物距的變化情

2p>16cm>/,所以在光屏上得到一個倒立、縮小的實像。況。

保持光屏位置不變，把凸透鏡向光屏方向移動2cm,像距變小，像變小，

則物距增大，故蠟燭應(yīng)遠(yuǎn)離凸透鏡。只有D正確。

【例題3】小明做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實驗，實驗所用凸透鏡的

焦距為戶10cm,他把凸透餞固定在光具座1.50cm處，調(diào)節(jié)蠟燭的燭焰、凸透

鏡和光屏的中心在同一高度。

①如圖甲所示，若此時他們想在實驗中能用光屏承接到燭焰的實像，光屏做例題3,提

應(yīng)在_________（選填“50?60cm”、“50?60cm"）范圍內(nèi)移動；高綜合運用凸

②保持凸透鏡位置不變，把蠟燭放在30cm刻度線處，調(diào)整光屏到透鏡的透鏡成像規(guī)律

距離，則會在光屏上看到燭焰（選填“放大”、“縮小”或“等大”）分析解決問題

倒立的像。的能力，

③為了使光源更加比較穩(wěn)定，發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方

格板上替代蠟燭作為光源進(jìn)行實驗。當(dāng)“F”形光源在35cm刻度處，在光屏

上得到清晰的像，應(yīng)該是圖丙中的（填序號）。

【答案】①60~70cm；②等大；③B。

【解析】①由圖可知，物距〃=40cm>?/?，則成倒立、縮小的實像，

像距滿足f<v<2fy即10cm<v<20cm,則光屏的位置應(yīng)在60cm~70cm處。

②保持凸透鏡位置不變，把蠟燭放在30cm刻度處，此時物距

W=20cm=2/-,所以凸透鏡成倒立、等大的實像，像距i=20cm.

③當(dāng)“F”形光源在35cm刻度處，此時物距

2^>z/=5O.Ocm-35.Ocm=15.Ocm>/,

成倒立、放大的實像，成像時左右顛倒，上下相反。故B符合題意，

ACD不符合題意。

故選Bo

學(xué)習(xí)新課二、凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用

【提問】上一節(jié)學(xué)過照相機、投影儀、放大鏡的成像特點，它們成像的原

理及像的性質(zhì)應(yīng)該怎樣具體描述呢？

【利用ppt講解】

1.照相機

（1）照相機原理：物距時，成倒立、縮小的實像，像距/<v<

2f0成像光路圖：

根據(jù)實臉結(jié)論

和上一節(jié)課所

學(xué)知識，找出

照相機.投影

①調(diào)節(jié)依據(jù)：凸透鏡成倒立、縮小的實像時，物近像遠(yuǎn)像變大。儀、放大鏡的

②調(diào)節(jié)方法：像偏小，物體靠近相機，暗箱拉長，像偏大：物體遠(yuǎn)離相工作原理，并

機，暗箱縮短。會進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.投影儀

（1）投影儀原理：物距f<u<2fM，成倒立、放大的實像，像距

v>2/o成像光路圖：

（2）投影儀的調(diào)節(jié)

①調(diào)節(jié)依據(jù)；凸透鏡成倒立、放大的實像時，物近像遠(yuǎn)像變大。

②調(diào)節(jié)方法：像偏小，投影片靠近鏡頭，投影儀遠(yuǎn)離屏幕；像偏大，投影

片遠(yuǎn)離鏡頭，投影儀靠近屏暮。

3.放大鏡

（1）放大鏡成像原理：當(dāng)物距〃</時，凸透鏡成正立、放大的虛像，虛

像與物體在同側(cè)。成像光路圖：

（2）放大鏡的調(diào)節(jié)

①調(diào)節(jié)依據(jù)：凸透鏡成虛像時，物近像近像變小。

②調(diào)節(jié)方法：像偏小，物體稍微遠(yuǎn)離鏡頭，適當(dāng)調(diào)節(jié)眼睛位置；像偏大,做例題4并解

物體梢微靠近鏡頭，適當(dāng)調(diào)節(jié)眼睛位置。析，知道照相

【例題4】如圖所示，甲是的工作原理圖，乙是的工作機.、放大鏡成

原理圖。（選填“照相機”、幻燈機”或“放大鏡”）像的不同。

SLXJ"7"一哪一,

Jry1J

甲乙

【答案】照相機，放大鏡。

【解析】由圖甲可知，物距大于二倍焦距，所以是照司機的工作原理。

圖乙，蠟燭到凸透鏡的距離小于焦距，此時在凸透鏡口勺另一-側(cè)可以觀察到

正立、放大的虛像，所以乙是放大鏡的工作原理。

做例題6并解

【例題5】物理實驗課上，如圖所示為小海做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的

析，知道投影

實驗裝置圖，當(dāng)點燃的蠟燭、透鏡、光屏位于如圖所示的位置時，光屏上得到

儀成像的原理

燭焰清晰的像。則（）

與特點,

左07分

月I6cm10203040s6070Ko9011K息

生飛

A.物距為40cm,像距為50.0cm

B.光屏上成倒立、縮小的實像

C.照相機應(yīng)用了該次實驗的成像規(guī)律

D.投影儀應(yīng)用了該次實驗的成像規(guī)律

【答案】D。

【解析】AB.由圖示知，物距為n=40.0cm-30.0cm=l0.0cm

光屏到凸透鏡的距離，即像距為v=90.0cm-40.0cm=50.0cm

則物距小于像距，成倒立、放大的實像，故AB不符合題意；

C.照相機所成的像是倒立、縮小的實像，故照相機不是應(yīng)用該次實驗的

成像規(guī)律，故C不符合題意；

D.投影儀成倒立、放大的實像，故投影儀應(yīng)用了該次實驗的成像規(guī)律，

故D符合題意。

學(xué)習(xí)新課三、用作圖法研究凸透鏡成像規(guī)律

【過渡】通過實驗可以得出凸透鏡成像的規(guī)律，我們用作圖的方法也可以

研究凸透鏡成像的規(guī)律。

1.凸透鏡的三條特殊光線

通過光心的光線傳播方向不改變；平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后通

做例題6,會

用作圖法確定

透鏡成像的特

【答案】右圖。

【解析】平行于主光軸的光線折射后過焦點，通過光心的光線傳播方向不

變，兩條折射光線交點即是A的像

I.圖記錄了三次改變物距的成像情況，請用卬、B'、，分別對應(yīng)標(biāo)出物體在位置

A、8、C時所成的像。

B

課【答案】見下圖。

堂【解析】物體在位置A、8時，物距大于2倍焦距，凸透鏡成倒立縮小的實像，且

練物距越大，像越??；物體在位置C時，物距大于1倍焦距小于2倍焦距，凸透鏡成倒立

習(xí)放大的實像。

2.如圖所示，現(xiàn)在有很多場所的安保工作中采用人臉識別系統(tǒng)，識別系統(tǒng)的攝像機

可以自動將鏡頭前1m處的人臉拍攝成數(shù)碼相片傳遞給計算機進(jìn)行識別，攝像機的鏡頭

A.相當(dāng)于凸透鏡，焦距可為0.5m

B.相當(dāng)于凸透鏡，焦距可為0.1m

C.相當(dāng)于凹透鏡，焦距可為0.5m

D.相當(dāng)于凹透鏡，焦距可為0.1m

【答案】B.

【解析】攝像機的鏡頭相當(dāng)于一個凸透鏡，是利用了凸透鏡成倒立、縮小的實像原

理，此時物距大于2倍焦距，EPu>2f,得出了V0.5m。所以選B。

3.如圖所示為某同學(xué)用放大鏡觀察掛圖上的昆蟲的情景，卜列說法正確的是（）

A.此時人眼看到的是昆蟲正立、放大的實像

B.此時人眼到放大鏡的距離一定小于焦距

C.放大鏡成像是因為光通過放大鏡時發(fā)生了折射

課D.該現(xiàn)象的成像原理與投影儀的成像原理相同

堂【答案】C

練【詳解】ABC.放大鏡是利用凸透鏡對光的折射成像，當(dāng)物體在一倍焦距以內(nèi)時，

習(xí)成正立放大的虛像，物體到放大鏡的距離一定小于焦距，人眼到放大鏡的距離不一定小

于焦距，故C正確，AB錯誤。

D.投影儀是利用物體在一倍焦距和二倍焦距之間，成倒立放大的實像的原理，與放

大鏡不同，故D錯誤.

故選C。

4.如圖所示為商場中經(jīng)常看到的廣告投影燈及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，各個方向都能看

到地面上的廣告圖標(biāo)，這是發(fā)生了反射。已知鏡頭焦距為12cm,則廣告片到鏡頭

的距離應(yīng)在cm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，為了在地面上得到更大的、清晰的廣告圖標(biāo)像，

可將凸透鏡適當(dāng)________（靠近/遠(yuǎn)離）廣告片。

甲乙

t答案】漫，12~24,靠近.

【解析】商場中經(jīng)?？吹降膹V告投影燈及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，各個方向都能看到地

面上的廣告圖標(biāo)，這是發(fā)生了漫反射，將光線反射到各個方向。

攝影燈成的像是倒立放大的實像，已知鏡頭焦距為12cm,則廣告片到鏡頭的距離應(yīng)

在f~2f范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，即在12~24cm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

為了在地面上得到更大的、清晰的廣告圖標(biāo)像，可將凸透鏡適當(dāng)靠近廣告片，減小

物距，增大像距。

5.在“探究凸透境成像規(guī)律”的實驗中，蠟燭、凸透鏡及光屏處于圖示位置時，在

光屏上得到燭焰清晰的像。下列說法正確的是（）

A.光屏上成倒立、縮小的實像

B.圖中成像特點與照相機的成像特點相同

C.透鏡不動，蠟燭向左移動，光屏向右移動，可再次得到清晰的像

D.透鏡不動，將蠟燭與光屏互換位置，光屏上仍能得到清晰的像

【答案】Do

【解析】由圖知，物距小r像距，此時光屏上成倒".、放大的實像，幻燈機或投影

儀利用了此原理，選項AB錯誤；成實像時，物遠(yuǎn)像近像變小，若將蠟燭向左遠(yuǎn)離凸透

鏡，則應(yīng)將光屏向左靠近凸透鏡才能得到清晰的像，且像變小，選項c錯誤：透鏡不

動，將蠟燭與光屏互換位置，根據(jù)光路的可逆性，光屏上仍能得到清晰的像，選項D正

確。

6.在探究凸透鏡成像規(guī)律時，小捷用了9個紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排

列在白色的板上代替蠟燭作光源，用平行光聚焦法測得凸透鏡的焦距為10cm。

（1）凸透鏡固定在光具座的零刻度線上，小捷將光源移至光具座30cm處后，再移

動光屏，至到如圖所示位置，光屏上會出現(xiàn)清晰（填“放大”、“縮小”或“等

大”）的實像；如果她將光源再遠(yuǎn)離凸透鏡一些，這時光屏應(yīng)