3.6 探究凸透镜成像规律

3.6 探究凸透镜成像规律学习目标1.通过光路图描述凸透镜所成像的虚实、倒正、大小与物体位置的关系.2.解释放大镜的工作原理,理解虚像和实像的区别.3.尝试根据凸透镜的成像规律,解释常见光学仪器的工作原理.一、情景引入你知道你爷爷戴的是什么镜吗？放在太阳光下，上下移动，看能否会成一个亮点？在房内面向窗户而立，移动凸透镜或光屏板的位置，使窗外景物在屏上形成一个清晰的像，这个像是怎样的？凸透镜成像规律是什么？二、教材研究问题1透镜在生活中有哪些使用？ 透镜与我们的生活和现代科技的联系非常密切，如青少年学生戴的用来矫正视力的 ，老年人由于眼花戴的 ，实验室里用 来观察微小物体的结构，电影院里放映电影的 ，为了保存美好瞬间影像的 等都用到了凸透镜。问题2凸透镜成像有什么规律？物距（u）： 的距离；像距（v）： 的距离；提出问题：利用透镜可以成什么像？成像时，物距（u）、像距（v）与焦距（f）三者之间有怎样的关系？猜想与假设：利用照相机照相时，在相机后面的毛玻璃板上可以看到倒立、缩小像，物距大，像距小； 看电影时，可以在银幕上看到放大、实像，物距小，像距大； 。制订计划与设计实验： 参考课本中所给器材光具座，设想一下你想怎样利用这个光具座进行实验。写出你的想法： 进行实验与收集证据：先利用你前面所学知识测出凸透镜的焦距f= cm。把蜡烛、透镜和光屏放在光具座上。点燃蜡烛，调节透镜和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度上。固定透镜在光具座的中间位置上，使蜡烛在离透镜最远位置上，移动光屏，直到在光屏上得到最清晰的像，观察像的性质，测出物距和像距，并填入表格。减小物距，慢慢移动蜡烛和光屏，在光屏上得到与烛焰等大的清晰的像，测出物距和像距，并填入表格。继续减小物距，移动光屏，以光屏上得到清晰的像，观察像的性质，测出物距和像距，并填入表格。继续减小物距，使得物距等于焦距，移动光屏，观察光屏上的情况。继续减小物距，使得蜡烛在焦点内，移动光屏，观察光屏上的情况，如观察不到像，把光屏取下来，通过透镜向蜡烛看，能观察到什么情况？分析与论证：填写下面空格.序号物距成像特点像距1倒立、缩小、实像fv2f2u=2fV=2f3fu2fv2f4uf物与像同侧5uf物距减小，像距变大，像变大。问题3放大镜是凸透镜哪个规律的应用？ 从上面的实验可以知道，当物距u 焦距f时，通过透镜成 、 、 像，利用这一特点可以把凸透镜做成放大镜，通常选用焦距较 的凸透镜作放大镜。并找一凸透镜体会一下作放大镜使用的情景。三、典例分析如图所示的四种光学现象 ，由于光的折射形成的是 （ ）解析：这是综合基础题，概括了光的规律应用。A说明了光的直线传播，B说明凸透镜成像，属于光的折射现象，是凸透镜成像规律中成正立放大的虚像情况，C说明了平面镜成像规律，D与C一样说明光的反射。答案：B四、达标训练1、小明在做凸透镜成像的实验，他把蜡烛放在2倍焦距的地方，逐渐远离凸透镜。移动光屏，观察像的大小及像到凸透镜的距离。他发现：物距增大时，像 ，像距 （填“变大”“变小”或“不变”）。2、医用体温计的刻度部分为三棱体。横截面如图所示。其正面呈圆弧形。这样就可看清体温计内极细的汞柱，以便于读数，这是因为圆弧形玻璃的作用相当于 ，我们用它能看到汞柱被放大后正立的 。3、一束平行光线经过凸透镜折射后的传播方向如图甲所示，由图可知，此透镜的焦距为 cm；当把烛焰放在此凸透镜左侧12cm处时，如图乙所示，则从该凸透镜右侧通过透镜可以看到一个 、放大的虚像（填：“正立”或“倒立”）。4、透过装水的玻璃杯看到的手指是 （选填“放大”“等大”或“缩小”）的像，这是因为装有水的玻璃杯可看成 。5、在凸透镜成像的实验中可以发现：实像和虚像的分界点是物体在 处，成放大像和缩小像的分界点是物体在 处，把物体放在 处不成像。6、关于实像和虚像，说法错误的是 （ ） A、实像和虚像都能用眼睛看到； B、实像是倒立的，虚像是正立放大的； C、实像能在光屏上得到，虚像则不能； D、实像是光实际会聚而成，虚像不是；7、关于实像和虚像，下列说法正确的是 （ ）A、实像能用光屏收集到，虚像不能；B、虚像是人的幻觉，并没有光线进入人眼，实像则相反；C、实像一定是由光的折射现象形成的，而虚像都是放大的；D、实像有放大的也有缩小的，而虚像都是放大的；8、某凸透镜的焦距为10cm。当物体沿主光轴从距透镜30cm处向透镜处移动时，则下述凸透镜所成像的变化情况中，正确的是 （ ）A、像始终变大； B、像始终变小；C、像先变小后变大； D、像先变大后变小；9、在做凸透镜成像的实验过程中，有一只小飞虫落在了凸透镜上，此时蜡烛火焰在光屏上的像会 （ ）A、几乎无影响； B、光屏上也会出现一小虫子，但不清晰；C、像上有只小飞虫； D、像会变得模糊不清；10、在用光具座研究凸透镜成像规律的实验中：(1)测量凸透镜的焦距如图所示，则该凸透镜的焦距为_cm(2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上点燃蜡烛后，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在_上(3)当烛焰距凸透镜30cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、_的实像。11、张强同学在做“凸透镜成像规律”的实验时，调整物体到凸透镜的距离和像到凸透镜的距离，在光屏上得到一个清晰的烛焰的像，然后他用纸板把凸透镜遮住一半，请猜想会发生什么现象？（1）你的猜想是： 。（2）猜想的理由是： 。（3）验证结果： 。12、张强同学在光具座上做“探究凸透镜成像”的实验中，当光屏、凸透镜及烛焰的相对位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。由此判断，他所用凸透镜的焦距 （ ）A、一定小于20cm ； B、一定在10cm和16cm之间；C、一定小于8cm ； D、一定在8cm和10cm之间。13、在一个不透明的木板上，钻一个小孔用眼睛通过小孔可以观察到一定的范围如图所示。为了扩大观察的范围，在小孔中嵌入各种形状的玻璃制品。则在图中的四个截面中能获得最大观察范围的是： ( )14、有一凸透镜不知焦距，你有几种办法可以测出它的焦距？15、将一物体置于凸透镜前，使物距分别为6cm、18cm和24cm，得到的像分别是放大的虚像、放大的实像和缩小的实像，试推证：凸透镜的焦距f应满足9cmf12cm。五、中考试题1.我们都做过“探究凸透镜成像规律”的实验，图示为该实验的装置图。实验时首先利用太阳光测出所使用的凸透镜的焦距f。请你认真思考以下的实验方法和过程，然后回答问题：a分别把点燃的蜡烛放在一倍焦距f和二倍焦距2f处，调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像以及所成像的特点，经过分析总结得出凸透镜成像的规律。b除a中的做法外，还应该把蜡烛放在大于2f的某一位置和大于f、小于2f的某一位置，观察并记录对应的成像情况，才能总结得出凸透镜成像的规律。c把点燃的蜡烛从距凸透镜较远的位置逐渐移近（或从较近的位置逐渐远离），通过不断调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像，以及所成像的特点，包括观察所成像随烛焰位置变化而变化的趋势，尤其是在f和2f处所成像的情况，从而总结得出凸透镜成像的规律。d与c不同的是，将蜡烛从靠近凸透镜的位置逐渐远离，其它做法相同。以上探究过程与方法中，科学合理的是： （填标号）。解析：这是探究凸透镜成像规律的实验，要求同学们要熟悉本实验的目的、器材、步骤、数据分析与评估等。a和b是不全面的，只不过是某些成像的特殊情况，并不能分析总结得出凸透镜成像的规律答案：c、 d 2.把高2 cm的发光棒立于焦距为5 cm的凸透镜前，在凸透镜后的光屏上成了4 cm高的像，物体离凸透镜的距离可能是 A7.5 cm B12.5 cm C4.5 cm D 10 cm解析：物体是2cm，而像是4cm，说明像变大了，这是物距在f与 2f之间时成的倒立放大的实像情况，则可断定物距是5-10cm之间。答案：A3. 如下图所示是幻灯机的工作原理图幻灯机的镜头相当于一个镜为了使观众看到正立的像，幻灯片要(填“顺着或“倒着)插入架上用强光照射幻灯片，幻灯片上的画面在屏幕上形成像(填“实”或“虚”)。解析：这是凸透镜成像规律中一个应用：在物距在f与 2f之间时成的倒立放大的实像情况。答案：凸透镜；倒着；实。六、课堂测评1、凸透镜成像规律的实验中需要的器材有：光具座、蜡烛、 、光屏、火柴等。 放在蜡烛和光屏之间，调整透镜、光屏的高度，使它们的中心大致在 。2、在“研究凸透镜成像条件”的实验中，凸透镜的焦距为10cm；当烛焰在光屏上成倒立、缩小的实像时，蜡烛到凸透镜的距离应大于 cm；当蜡烛到凸透镜的距离小于 cm时，透过凸透镜能看到正立、放大的虚像。3、关于凸透镜的成像规律，下列说法中正确的是 （ ）A、物体位于焦点以内时，成正立、放大的实像；B、物体位于焦点以内时，成正立、放大的虚像；C、物体位于焦点以外，2倍焦距以内时，成倒立、放大的虚像；D、物体位于焦点以外，2倍焦距以内时，成正立、放大的实像；4、用一个凸透镜成像时，下列说法中正确的是 （ ）A、成实像时，物体离凸透镜越远，像越大；B、成虚像时，物体离凸透镜越近，像越大；C、实像总是倒立的，虚像总是正立的；D、实像和虚像都可能成放大或缩小的。5、在研究凸透镜成像规律的实验中，小明同学无论怎样移动光屏，在光屏上始终观察不到烛焰清晰的像，造成这种现象的原因不可能是 （ ）A、蜡烛、凸透镜、光屏三者中心不在同一水平线上；B、蜡烛距凸透镜距离大于焦距；C、蜡烛距凸透镜距离小于焦距；D、蜡烛距凸透镜距离等于焦距；6、把一张透明塑料纸铺在一张平放于水平桌面上的报纸上，用筷子在塑料上滴一个水珠（直径约为5mm），透过水珠看到报纸上的字，下列说法正确的是（ ）A、是放大的实像；B、是放大的虚像；C、是缩小的实像；D、是缩小的虚像；7、物体经凸透镜所成的像，哪种像无法显示在光屏上 （ ）A、倒立的像； B、放大的像； C、缩小的像； D、正立的像；8、蜡烛放在离凸透镜20cm的主光轴上，在透镜的另一侧光屏上得到放大的像，若把蜡烛向透镜方向移动8cm，则所成的像一定是 （ ）A、缩小的； B、放大的； C、正立的； D、倒立的；9、如下图所示四种现象中，由于光的反射而形成的 （ ）10、如下图所示，其中不属于光的折射现象的是 （ ）A B C D激光笔物距u像距vFFO11、如下图所示，把一支点燃的蜡烛放在距离凸透镜2倍焦距以外的地方，在透镜的另一侧调节光屏位置可找到一个清晰的像。这个像是下图中的 （ ） A B C D12、小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像的规律”的实验。如图所示：(1)要使像能够成在光屏的中央，应将光屏向 调整(选填“上”或“下”)；(2)实验过程中，当烛焰距凸透镜15cm时，移动光屏至某一位置，在光屏上得到一等大清晰的像，则该凸透镜的焦距是 cm；(3)接着使烛焰向左移动5cm，此时应该将光屏向 移到某一位置(选填“左”或“右”)，才能在屏上得到倒立、 、清晰的实像(选填“放大”、“缩小”或“等大”)。13、用一个凸透镜成像时，下列说法不正确的是 （ ）A、成实像时，物体离凸透镜越近像越大； B、成虚像时，物体离凸透镜越近，像越大； C、成虚像时，物体离凸透镜越近像越小；D、实像总是倒立的，虚像总是正立的。参考答案四、达标训练1、变小 变小 2、凸透镜 虚像 3、15 正立 4、放大 凸透镜 5、焦点 2倍焦距 焦点 6、 B 7、A 8、A 9、A 10、 （1）9.5 （2）同一高度 （3）缩小 11、（1）像是完整的，但高度变暗些 （2）透镜上每一部分都能成完整像 （3）与猜想相同 12、D 13、D 14、法一、（自然法）把透镜放在阳光下，移动透镜后的光屏位置，直到能得到最小最亮光斑为止，用刻度尺测出光屏到透镜的距离；法二、（二倍成像法）在光具座上移动蜡烛和光屏的位置，直到