3.6 凸透镜成像规律-沪粤版八年级《物理》上册导学案

3.6凸透镜成像规律(导学案)1.知道物距、像距的概念，能说出探究凸透镜成像规律实验的器材组成与基本操作要点。2.经历探究凸透镜成像规律的完整实验过程，掌握凸透镜成像的核心规律，能准确描述不同物距下像的大小、正倒与虚实特点。3.理解放大镜的工作原理，能运用凸透镜成1.凸透镜成像规律的实验探究过程与操作规范3.放大镜的成像原理与实际应用1.实验中“三心同高”的调节与清晰像的精准定位2.物距动态变化时，像的性质与像距的变化规律3.实像与虚像的区分及虚像的观察方法1.物体到透镜光心的距离叫做物距，用字母u表示；像到透镜光心的距离叫做像距，用字母y表3.当物距大于2倍焦距(u>2f)时，凸透镜成倒立、缩小的实像；当物距在1倍焦距和2倍焦距4.当物距小于焦距(u<f)时，在光屏上不能(选填“能”或“不能”)呈现烛焰的像；透过透镜直接5.当物距等于2倍焦距(u=2f)时，成倒立、等大的实像；当物距等于焦距(u=f)时，凸透镜不能6.放大镜的工作原理是：当物体位于凸透镜一倍焦距(焦点)以内时，成正立、放大的虚像；放大镜通常选用焦距较小(选填“大”或“小”)的凸透镜。·焦距(f):焦点到凸透镜光心的距离，是凸透镜的固有属性。2.实验器材光具座(带标尺)、蜡烛、凸透镜、光屏、火柴。将蜡烛、凸透镜、光屏依次固定在光具座上，点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度。实验在较暗的环境中进行，烛焰发出的光与周围环境的对比度更高【例题1】小明用凸透镜甲、乙做光学实验。他先用一“F”光源和凸透镜甲、光具座、光屏做实验，把它们放在如图1所示位置时，“F”光源会在光屏上成一个清晰、等大的像，再把凸透镜乙正对着太阳光，调整凸透镜的位置，直至在白纸上观察到一个最小亮点，测量凸透镜光心到亮点的距离，如图2所示。①凸透镜甲和“F”光源的位置都不动，光屏向右适当移动一段距离图2②凸透镜甲位置不动，“F”光源向右适当移动一段距离，光屏向左适当移动一段距离③“F”光源和凸透镜甲的位置都不动，把凸透镜甲更换为凸透镜乙，光屏向左适当移动一段距离A.只有①是可行B.只有②是可行C.只有③是可行Du=v=2f成倒立、等大的实像，即2f=20.0cm,故该凸透镜的焦距f=10.0远像变大”,要在光屏上再次得到清晰的像，光屏向右适当移动一段距离，②不可行，故镜甲的位置都不动，把凸透镜甲更换为凸透镜乙，此时凸透镜的焦距变小，对光的会聚能力增强，会将光线提前会聚成像，要在光屏上再次得到清晰的像，光屏应向左适当移动一段故选C。【提出问题】凸透镜成像的性质(大小、正倒、虚实)与物距有什么关系?成像情况还与哪些因素有关?【猜想与假设】【设计并进行实验】3.改变蜡烛的位置，分别探究以下5种物距下的成像特点，移动光屏直到出现最清晰的像，记录像【实验数据记录】物距u与焦距的关系像的大小像的正倒像距v的范围fu<<2f—1.分界点一：焦点(u=f)是实像与虚像的分界点，物距大于焦距成实像，物距小于焦距成虚像。2.分界点二：2倍焦距点(u=2f)是放大实像与缩小实像的分界点，物距大于2倍焦距成缩小的像，物距小于2倍焦距(大于焦距)成放大的像。3.实像特点：u>时成倒立的实像，像与物体在透镜的异侧；物距减小，像距增大，像的大小变大。4.虚像特点：u<f时成正立、放大的虚像，像与物体在透镜的同侧；物距增大(物体靠近焦点),虚1.实验过程中，无论怎样移动光屏都找不到清晰的像，可能的原因有哪些?2.蜡烛燃烧一段时间后逐渐变短，光屏上烛焰的像会向哪个方向移动?若要让像回到光屏中央，应如3.当凸透镜成实像时，若用不透光的纸片挡住透镜的上半部分，光屏上的像会发生什么变化?用纸片挡住透镜上半部分，光屏上仍然会呈现完整的烛焰像，但像(2)将一支点燃的蜡烛A放在玻璃板一侧，将一支未点燃的蜡烛放在玻璃板另一侧，在蜡烛A一侧透过玻【解析】(1)实验器材选用玻璃板代替平面镜，目的是为了便于确定像的位置，因为玻璃板具有透光性，既能反射光，又能透过光，既能看到蜡烛A的像，又能看到另一侧的蜡烛B。(2)移动蜡烛、凸透镜和光屏至图中位置，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像(像未画出),这个像是倒立、【解析】(1)[1][2]实验中，为使像成在光屏的中央，应调整光屏、凸透镜和烛焰的中心大致在同一高度[2]凸透镜成实像时，物远像近像变小，将蜡烛向左移至某一位置，物距增大，像距减小，要使像变清晰，光屏应向左移动。探究三、凸透镜的应用——放大镜·同一放大镜：物体越靠近焦点(物距越接近焦距),看到的虚像越大。·不同放大镜：在物距相同时，凸透镜的焦距越小，放大倍数通常越大。·老花眼镜利用凸透镜成放大虚像的原理矫正远视；·盛水的圆柱形玻璃杯、圆形露珠都相当于凸透镜，能起到放大作用；·生物课上使用的放大镜，就是小焦距凸透镜的典型应用。【讨论交流】1.使用放大镜观察物体时，物体应该放在放大镜的什么位置?想要看到更大的像，应该将放大镜靠近物体还是远离物体?想要看到更大的虚像，应将放大镜适当远离物体(物距增大，向焦点靠近),但物体不能超出放大镜盛水的圆柱形玻璃杯，中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜；手指紧靠在玻【例题4】工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。(2)凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的焦距范围之内；【解析】(1)[1]中间厚两边薄的透镜叫凸透镜，工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于(2)[2]当物体在凸透镜一倍焦距范围内时，成正立、放大的虚像，故凸透镜与仪表的距离应在一倍焦距与生活、科技密切相关：近视眼/远视眼眼镜与生活、科技密切相关：近视眼/远视眼眼镜、投影仪、放大镜、显微镜等提出问题：凸透镜能成什么样的像?成像情况与哪些因素有关?(涉及物距u、像距v、焦距f)猜想与假设：猜想凸透镜总是成实像，像的大小及像距可能与物距、焦距有关设计实验与制订方案：选用光具座(含标尺、可移动支架座，配件：光屏、凸透镜、光源如探究凸透镜成蜡烛)实验步骤：蜡烛、凸透镜、光屏依次放光具座上，调节三者中心与烛焰中心获取与处理信息不同物距成像情况：移动蜡烛调节光屏，记录u>2f、f<u<2f、u<f等情况的像的大小、正倒、虚实特殊情况：探究u=2f、u=f时的成像情况原理：物距小于焦距(u<f),成正立放大的虚像1.小明利用如图所示的光具座“探究凸透镜成像规律”,他将观察和测量的部分结果记录在下表中：实验次数像的性质1234(1)分析表中信息可得：凸透镜的焦距f=cm;当物距u=20cm时，像距(2)如图是航天员王亚平在太空授课制作水球时呈现的情景，此时，她在球中所成的像与上表中第次实验所成像的性质相同。【解析】(1)[1]表中数据可知u=v=30cm[2]当物距u=20cm时，等于第1次实验的像距，根据在光的折射中，光路是可逆的可知，第3次实验的像距应等于第1次实验的物距，即v=60cm。(2)如图所示是航天员王亚平在太空授课制作水球时呈现的情景，此时物距大于像距，根据凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，即她在球中所成的像与上表中第1次实验所成像的性质相固定在光具座上40cm刻度线处。乙(2)图甲中，当蜡烛B移到cm刻度线处时，蜡烛B与蜡烛A的像完全重合；(3)移去蜡烛B,在其原来位置上放一块光屏，光屏上承接不到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是(4)在(3)的基础上，撤去玻璃板，在40cm刻度线处放一个凸透镜，再向右移动光屏会得到清晰的烛焰像，就是利用了此成像特点；(2)由图甲知，物与平面镜的距离为20cm,因像与物到镜面的距离相等，故当蜡烛B移到40cm+20cm(4)在(3)的基础上，撤去玻璃板，在40cm刻度线处放一个凸透镜，再向右移动光屏，此时物距不变，像距变大，像距大于物距，会得到清晰的烛焰像，即成倒立、放大的实像，投影仪就是利用了此成像特点。(5)如图乙所示，一束光与镜面成30°角射向平面镜，过入射点作出法线，入射角为60°,根据反射角等乙(2)小明同学想利用LED发光字研究凸透镜所成实像与发光物体在上下左右的位字中，适合做本次研究的LED光源的是字。【解析】(1)[1]由图甲可知，凸透镜的焦距为65.0cm-50.0cm=15.0cm(2)研究凸透镜成像的上下、左右位置关系，应该选用上下部分和左右部分都不对称的字，如图B所现出清晰的烛焰的像，此时物距为30cm,下列说法正确的是()A.此透镜的焦距可能为16cm,光屏上呈倒立、缩小的实像B.此透镜的焦距可能为12cm,光屏上呈倒立、放大的实像C.保持蜡烛和透镜位置不变，仅拿掉光屏，如图，用肉眼在A位置沿图示方向能看到实像D.保持透镜位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，光屏应向右移动一段距离才能再次找到烛焰清晰的像【解析】AB.由图可知，此时物距大于像距为30cm,则满足u=30cm>2f解得焦距f<15cm,故AB错误；C.此时成的是实像，保持蜡烛和透镜位置不变，仅拿掉光屏，如图，用肉眼在A位置沿图示方向看去时，经过凸透镜的光线会进入人眼成像在视网膜上，所以能看到实像D.保持透镜位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，物距变大，根据凸透镜成像规律可知像距变小，光屏应向左移动一段距离才能再次找到烛焰清晰的像，故D错误。示。根据你在课堂上探究得到的实验结论，判断下列说法正确的是()凸透镜点燃的蜡烛光屏光具座B.当u=12cm时，光屏上得到清晰、缩小的像C.当u=7cm时，光屏上得到清晰、放大的像D.蜡烛从距透镜12cm处移到18cm处，像变小【答案】DB.当u=12cm时，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，光屏上得到清晰、放大的像，故B错误；6.某实验小组在探究凸透镜成像规律的实验时，调整位置如图所示，光屏上刚好出现烛焰清晰的像，此时成的是像；若仅将图中的凸透镜换成中间带小孔的黑色硬塑料板，那么在光屏上会出现7.如图所示，小明在项目学习的过程中自制了一架照相机模型，使用的凸透镜焦距为8cm。小明在教室凸透镜【答案】倒立远离8.如图所示是小明准备制作的昆虫观察瓶，为便于观察瓶底的小昆虫，他应去掉瓶盖(厚度不计)在瓶【答案】大于虚像大于手机摄像头二倍焦距【解析】[1][2]瓶口到瓶底的距离为10cm,物距是10cm,凸透镜做放大镜使用时，凸透镜的焦距要大于9.如图为凸透镜成像的一种情况，其中AB是物体，请作出物体经过凸透镜折射后所成实像A'B'的位置。【答案】【解析】过凸透镜光心的光线传播方向不变，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，两条折射光线的交点