5.3 凸透镜成像的规律（导学案）【学生版】- 人教版八年级上册

人教版八年级（上册）第五章透镜及其应用第3节凸透镜成像的规律（导学案）【学习目标】1.通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。2.经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。3.通过探究活动，体会实验探究活动对认识事物过程中的重要意义。【学习重点】理解凸透镜的成像规律。【学习难点】探究凸透镜成像的规律的过程。【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1．在做“探究凸透镜成像规律”的实验中用到的器材有：蜡烛、、光屏和光具座，分别把上述物体安装在光具座上，调整它们的高度，使得烛焰、凸透镜和光屏的中心在，目的是使像成在光屏的。光屏的作用是承接并显示凸透镜所成的(选填“虚”或“实”)像。2．完成下表的填写：（焦距、物距、像距分别用f、u、v表示）物距u像的性质（填倒立、缩小、实像或虚像）物与像的位置像距v光屏能否承接应用u>2fu＝2ff<u<2fu＝fu<f【合作探究】一、探究凸透镜成像的规律【提出问题】凸透镜成像的虚、实，大、小，正、倒跟什么因素有关？有什么关系？【猜想假设】照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离，而使用投影仪时，物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离。看来像是放大的还是宿小的，跟物体和像相对凸透镜的有关。无论照相机还是投影仪，物体和所成的像分居在凸透镜的两侧，而通过放大镜观察物体，物体和像在透镜的同一侧，像的正倒很可能跟它与物体是否在（同侧/异侧）有关。【设计实验】1.实验方案：①我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟凸透镜的焦距f有关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。我们可以注意观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距……时，物体成像的情况。②物距：到透镜的距离，用符号u表示。像距：到透镜的距离，用符号v表示。2.实验器材：光具座、、蜡烛、光屏、火柴。3.数据记录表格实验次数物距u/cm物距与焦距的关系像的性质像距v/cm虚实大小正倒12…【进行实验与收集证据】1．在光具座上放置蜡烛、凸透镜、光屏时，放在光具座标尺中央。2．调整凸透镜、蜡烛（烛焰的中心）、光屏的高度，使它们的中心大致在，是为了使烛焰的像成在光屏的中央。3.实验步骤：①将凸透镜固定在光具座中间某刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距u＞2f，移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒。同时测出此时的物距u和像距v。②把蜡烛向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离等于二倍焦距，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v，并将数据记录在表格中。④把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离为一倍焦距(在焦点处)，移动光屏，观察光屏上是否有像，眼睛透过透镜能否看到虚像。⑤把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距以内，移动光屏，光屏上不成像，眼睛透过透镜，能否看到虚像，记录像的正倒和大小。测出物距u，记录在表格中。像与物距的关系凸透镜的焦距f=10cm实验次数物距u/cm物距与焦距的关系像的性质像距v/cm虚实大小正倒130u>2f220u=2f3152f>u>f410u=f56u<f——【分析与论证】分析上表记录，进行讨论，找出凸透镜成像的规律。②像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的像，在什么条件下成放大的像？有没有缩小的虚像？③像的倒正：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？④像的放大与缩小的条件：凸透镜成放大实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？⑤像的大小变化：当物体成实像时，物体逐渐靠近透镜时，像距是变大了还是变小了？像是变大了还是变小了？当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像是变大了还是变小了？⑥实像和虚像有什么不同？进行归纳，得出结论：【结论】1．焦点是实像和虚像的分界点。物体在焦点以外成（虚/实）像，焦点以内成（虚/实）像。即一倍焦距分虚实。2．二倍焦距是成放大和缩小像的分界点。物体在二倍焦距以外成（放大/缩小）的实像，在二倍焦距以内成（放大/缩小）的实像。二倍焦距分大小。3．实像必异侧，虚像必同侧（倒立/正立）。4．物距u＞v（像距），像是的，u＜v，像是的（放大/缩小）。5．成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越，像越；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。即成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越，物体距离透镜越远，像越大。即成虚像时，物近像小，物远像大。物体越靠近焦点像越大。6．实像是实际光线的交点，可以在光屏上呈现，虚像是光线的反向延长线的交点，不能在光屏上呈现。实像可以是缩小的，也可以是放大的，虚像一定是的（放大/缩小）。【记忆口诀】一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近（离焦点）像远像变大；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒，像物相互跟着跑。【例题1】如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，并分别调整光屏的位置。则：①把烛焰放在_________点，屏上出现的像最大；②把烛焰放在_________点，屏上出现的像最小。③把烛焰放在_____点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。④把烛焰放在_____________点，光屏上不会出现像。【例题2】在做“凸透镜成像”的实验中，凸透镜焦距是10cm，当光屏距凸透镜16cm时，烛焰在光屏上成清晰的像。若光屏不动，将凸透镜向光屏方向移动2cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列说法正确的是（）A．蜡烛不动，像变小B．蜡烛靠近凸透镜，像变小C．蜡烛远离凸透镜，像变大D．蜡烛远离凸透镜，像变小探究二、凸透镜成像规律的应用【想一想】上一节学过照相机、投影仪、放大镜的成像特点，它们成像的原理及像的性质应该怎样具体描述呢？1.照相机①照相机原理：物距u＞2f时，成、的像，像距f＜v＜2f②成像光路图：2.投影仪①投影仪原理：物距u：f＜u＜2f时，成、的像，像距v>2f②成像光路图：3.放大镜①放大镜成像原理：当物距u<f时，凸透镜成、的像，虚像与物体在侧。②成像光路图：【精讲点拨】1.凸透镜成像时，比较物距与像距的大小，也可以判断像的性质。①如果像距大于物距，则像的大小大于物体的大小；②如果像距等于物距，则像的大小等于物体的大小；③如果像距小于物距，则像的大小小于物体的大小。2.在凸透镜成像规律中有两个一致性，即像随物体移动方向的一致性，像的大小随像距大小变化的一致性。【归纳整理】物距u像的性质物与像的位置像距v光屏能否承接应用u>2f倒立缩小实像异侧2f>v>f能照相机u＝2f倒立等大实像异侧v＝2f能测焦距f<u<2f倒立放大实像异侧v>2f能投影仪u＝f不成像获得平行光u<f正立放大虚像同侧|v|>u不能放大镜【课堂练习】1.回答下列问题：①比较物距u与焦距f的关系：当_______时，凸透镜成实像；当_______时，凸透镜成虚像。②比较物距u与焦距f的关系：当__________时，凸透镜成倒立、放大的实像。③比较物距u与焦距f的关系：当_________时，凸透镜成倒立、缩小的实像。④某凸透镜成实像，当物距变小时，像距________，像的大小_______。2.回答下列问题：①当物体在2倍焦距以外时，凸透镜成_____、_____的____像；像在1倍焦距和2倍焦距之间。②当物体在1倍焦距和2倍焦距之间时，凸透镜成_____、____的_____像；像距在二倍焦距以外。③当物体在焦距以内时，凸透镜成_____、_____的_____像；像距大于物距。④当物体放在焦点上时，______成像（选填“能”或“不能”），光线经折射后平行射出。3.一个物体到凸透镜的距离是30cm时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜的主光轴移到距凸透镜65cm处，则成像的情况（写出像的性质：大小、虚实、倒正）：________________。4.放映幻灯片时，为了使屏幕上的像更大一些，应采取的措施是（）A．将镜头移近幻灯片，再将幻灯机向后移，B．将镜头远离幻灯片，再将幻灯机向前移，C．将镜头移近幻灯片，再将幻灯机向前移，D．将镜头远离幻灯片，再将幻灯机向后移。5．现在有很多场所的安保工作中采用人脸识别系统(如图所示)，识别系统的摄像机可以自动将镜头前1m处的人脸拍摄成数码相片传递给计算机进行识别，摄像机的镜头（）A．相当于凸透镜，焦距可为0.5mB．相当于凸透镜，焦距可为0.1mC．相当于凹透镜，焦距可为0.5mD．相当于凹透镜，焦距可为0.1m6.某同学将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处时，在光屏上得到一个缩小的像。当蜡烛距透镜9cm时，在光屏上得到一个放大的像。这个凸透镜的焦距可能是（）A．10cmB．8cm C．6cmD．4cm7．图所示为“验证凸透镜成像规律”实验的情景，所用透镜焦距为10cm。（1）图中，A是________，B是___________。（2）调试实验装置时，应使烛焰的中心和凸透镜、光屏的中心大致在_________上，目的是为了______________。（3）图示情景验证的是凸透镜成__________像的特点（填写像的性质）。（4）若要验证凸透镜成倒立、放大实像的特点，在不移动凸透镜的情况下，应把蜡烛移到______cm处（选填“小于30”、“30~40”或“40~50”），光屏移到________cm处（选填“大于70”、“60~70”或“50~60”）。8.如图所示，小乐用放大镜看指纹时，觉得指纹的像太小，为使指纹的像大一些，正确的做法是（）A．眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍近些B．眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍远些C．放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍近些D．放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍远些9.在探究凸透镜成像的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，烛焰在光屏上恰好成一清晰的像。下列说法正确的是（）A．凸透镜的焦距是20cm B．此时光屏上的像是放大的C．用f＝15cm的凸透镜替换图中透镜，需向右移动光屏，可在光屏上成清晰的像 D．用f＝15cm的凸透镜替换图中透镜，需向左移动光屏，可在光屏上成清晰的像10．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜及光屏处于图示位置时，在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是（）A．光屏上成倒立、缩小的实像B．图中