初二下冊(cè)物理北京版 -凸透鏡成像規(guī)律課件

凸透鏡成像規(guī)律

初二年級(jí)物理

如圖，凸透鏡能成縮小的實(shí)像，此時(shí)物體離凸透鏡較遠(yuǎn)。

如圖，凸透鏡能成放大的實(shí)像，此時(shí)物體離凸透鏡較近。

如圖，凸透鏡能成放大的虛像，此時(shí)需通過(guò)凸透鏡才能看到虛像。

同一個(gè)凸透鏡能成縮小的像，也能成放大的像，那凸透鏡在什么條件下成縮小的像，在什么條件下成放大的像呢？這節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，就能回答這個(gè)問(wèn)題。物距u像距v光具座

如上圖，為了探究凸透鏡成像的條件，我們需要光具座、凸透鏡、發(fā)光物體、光屏。實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們要觀察發(fā)光體發(fā)出的光經(jīng)過(guò)凸透鏡折射后，在光屏上形成的像，是放大還是縮小的。一、探究凸透鏡的成像規(guī)律物距u像距v光具座為了描述物體和像的位置，我們需要測(cè)量物距u和像距v。光心：薄透鏡的中心點(diǎn)。物距u：物體到凸透鏡光心的距離。像距v：像到凸透鏡光心的距離。

物距u像距v光具座同一個(gè)凸透鏡，改變物距u，像距v和像的性質(zhì)會(huì)發(fā)生什么變化呢？如上圖，為此我們改變物距u，將像距v和像的性質(zhì)記錄下來(lái)，然后分析尋找成縮小及放大像的條件。當(dāng)然，只測(cè)量一組數(shù)據(jù)是不行的，我們將物體從遠(yuǎn)處逐漸靠近凸透鏡，連續(xù)實(shí)驗(yàn)得到多組數(shù)據(jù)，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中尋找凸透鏡成像規(guī)律。次數(shù)物距u/cm物高像距v/cm像高放大或縮小正立或倒立實(shí)像或虛像

本實(shí)驗(yàn)采用同一個(gè)凸透鏡（焦距f=10cm）。當(dāng)u=27cm、24cm、21cm、18cm、

15cm、12cm、

9cm、

6cm時(shí)觀察像距、像高和像的性質(zhì)，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。下面我們開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)f=10cm

觀察數(shù)據(jù)表發(fā)現(xiàn)，第1—第3次實(shí)驗(yàn)，物體都成縮小實(shí)像，第4---第6次實(shí)驗(yàn)物體都成放大實(shí)像。我們猜測(cè)，物距在21cm、18cm之間存在某一點(diǎn)，在這一點(diǎn)物體的像由縮小實(shí)像變成放大實(shí)像。在18cm<u<21cm,應(yīng)該存在一個(gè)位置，物體在此處，成等大實(shí)像。

為了找到這個(gè)位置，我們縮小物距的間隔為1cm，即當(dāng)物距u為21cm、20cm、19cm、18cm時(shí)，觀察物體像的性質(zhì)及像高。

下面我們一起實(shí)驗(yàn)，看能不能找到物和像大小相等的位置。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，得到上面的數(shù)據(jù)表。觀察數(shù)據(jù)表發(fā)現(xiàn)，物距為21cm時(shí)，物體成縮小實(shí)像，當(dāng)物距為20cm時(shí)，物體成等大實(shí)像，物距為19cm時(shí)，成放大實(shí)像。顯然物距為20cm處是臨界位置，物距u>20cm，物體成縮小實(shí)像，物距u<20cm時(shí)，物體成放大實(shí)像。而20cm=2f，因此2f處是物體成縮小像和放大像的分界點(diǎn)。由此，我們發(fā)現(xiàn)物體在物距大于2f=20cm的位置，都成縮小倒立實(shí)像。所以，u>2f時(shí),物體成倒立縮小實(shí)像，像距在f<v<2f.

下面，我們接著分析，物體的像由實(shí)像演變成虛像的臨界位置應(yīng)在哪個(gè)區(qū)間次數(shù)物距u/cm物高像距v/cm像高放大或縮小正立或倒立實(shí)像或虛像6

124格22格

放大

倒立實(shí)像

7

94格

大于4格

放大

正立

虛像864格大于4格放大正立虛像

觀察數(shù)據(jù)表發(fā)現(xiàn)，物距為12cm時(shí)，物體成放大實(shí)像，當(dāng)物距為9cm時(shí)，放大虛像。那么在物距大于9cm小于12cm這一區(qū)間，應(yīng)存在一個(gè)臨界點(diǎn)，物體在此處，由成實(shí)像轉(zhuǎn)變?yōu)槌商撓?。為了找到這個(gè)位置，我們?cè)诳s小物距的間隔為1cm，即當(dāng)物距u為12cm、11cm、

10cm、9cm時(shí)，觀察物體的像的性質(zhì)及像距。

下面我們一起實(shí)驗(yàn)，看能不能找到物體由成實(shí)像到成虛像的臨界位置。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，我們得到如下數(shù)據(jù)

觀察數(shù)據(jù)表發(fā)現(xiàn)，物距為11cm時(shí)，物體成放大實(shí)像，當(dāng)物距為10cm時(shí)，不成像。物距為9cm時(shí)，物體成放大虛像。即物體由成實(shí)像到不成像（u=10cm），再到成虛像。顯然，不成像的位置就是臨界點(diǎn)。而10cm正是透鏡的焦距，這個(gè)臨界點(diǎn)就是焦點(diǎn)處。不難得出結(jié)論：

u<f,物體成正立放大虛像；

u>f,物體成倒立實(shí)像。綜合歸納實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到：（1)u>2f時(shí),物體成倒立縮小實(shí)像.(2)u=2f，成等大倒立實(shí)像。(3)u>f,物體成倒立實(shí)像。

(4)u=f，物體在此處不成像；(5)u<f,物體成正立放大虛像；

分析數(shù)據(jù)表：成實(shí)像又分縮小實(shí)像、放大實(shí)像。

u>2f時(shí)，成縮小實(shí)像。則放大實(shí)像就只能是大于一倍焦距又小于二倍焦距。

即

f<u<2f,物體成倒立放大實(shí)像。

綜合分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)物距與像的性質(zhì)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。（1）u>2f,物體成倒立縮小實(shí)像，f<v<2f.（2）u=2f,物體成倒立等大實(shí)像，v=2f.（3）f<u<2f,物體成倒立放大實(shí)像，v>2f.（4）u<f,物體成正立放大虛像，v>u

本次實(shí)驗(yàn)采用f=10cm的凸透鏡，換用焦距f=5cm的凸透鏡，改變物距觀察像的性質(zhì)和像距，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們分析一下，得到結(jié)論是否相同。次數(shù)物距u/cm物高像距v/cm像高放大或縮小正立或倒立實(shí)像或虛像

1144格7.82格多縮小倒立實(shí)像2124格8.5約3格縮小倒立實(shí)像3104格104格等大倒立實(shí)像484格13.36.5格放大

倒立

實(shí)像564格3020格

放大

倒立

實(shí)像654格

734格

大于4格

放大

正立

虛像824格大于4格放大正立虛像

綜合分析f=5cm得到的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)物距與像的性質(zhì)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。（1）u>2f,物體成倒立縮小實(shí)像，f<v<2f.（2）u=2f,物體成倒立等大實(shí)像，v=2f.（3）f<u<2f,物體成倒立放大實(shí)像，v>2f.（4）u<f,物體成正立放大虛像，v>uf=5cm

凸透鏡成像規(guī)律。二、用做光路圖的方法研究凸透鏡成像的性質(zhì)1、u>2f時(shí)：燭焰的像在f<v<2f，像是倒立縮小實(shí)像。2、當(dāng)u=2f時(shí):

燭焰的像在v=2f，像是倒立等大實(shí)像。3、當(dāng)f<u<2f時(shí):燭焰的像在v>2f，像是倒立放大實(shí)像。4、當(dāng)u=f時(shí):不成像。5、當(dāng)u<f時(shí):成正立放大虛像。

我們通過(guò)做光路圖，得到的結(jié)論與實(shí)驗(yàn)探究得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致。凸透鏡成像規(guī)律：

三、凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用照相機(jī)幻燈機(jī)探照燈放大鏡眼鏡

1、照相機(jī)：成倒立縮小實(shí)像。我們看與凸透鏡成像規(guī)律的那一條相對(duì)應(yīng)？物距u/cm像距v/cm放大或縮小正立或倒立實(shí)像或虛像應(yīng)用u>2ff<v<2f

縮小

倒立

實(shí)像照相機(jī)u=2fv=2f

等大

倒立

實(shí)像f<u<2fv>2f放大倒立實(shí)像u=fu<f放大正立虛像

照相機(jī)的工作原理圖2、測(cè)量焦距：當(dāng)u=2f時(shí)，燭焰的像在v=2f，像是倒立等大實(shí)像。3、幻燈機(jī)：當(dāng)f<u<2f時(shí)，燭焰的像在v>2f，成倒立放大實(shí)像。物距u/cm像距v/cm放大或縮小正立或倒立實(shí)像或虛像應(yīng)用u>2ff<v<2f

縮小

倒立

實(shí)像照相機(jī)u=2fv=2f

等大

倒立

實(shí)像f<u<2fv>2f放大倒立實(shí)像幻燈機(jī)u=fu<f放大正立虛像幻燈機(jī)的工作原理圖4、探照燈的工作原理：F當(dāng)u=f時(shí)，光源在焦點(diǎn)處發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)凸透鏡折射后變成平行光。物距u/cm像距v/cm放大或縮小正立或倒立實(shí)像或虛像應(yīng)用u>2ff<v<2f

縮小

倒立

實(shí)像照相機(jī)u=2fv=2f

等大

倒立

實(shí)像f<u<2fv>2f放大倒立實(shí)像放大鏡u=f探照燈u<f放大正立虛像5、放大鏡：當(dāng)u<f時(shí)，成正立放大虛像。物距u/cm像距v/cm放大或縮小正立或倒立實(shí)像或虛像應(yīng)用u>2ff<v<2f

縮小

倒立

實(shí)像照相機(jī)u=2fv=2f

等大

倒立

實(shí)像f<u<2fv>2f放大倒立實(shí)像放大鏡u=f探照燈u<f放大正立虛像放大鏡實(shí)際放大鏡就是凸透鏡，當(dāng)u<f時(shí)，成正立放大虛像。晶狀體發(fā)生形變，例如變厚了，凸透鏡（晶狀體）的焦距變了，人眼看到的景物成像在視網(wǎng)膜前，眼睛看不清遠(yuǎn)處的景物、黑板上的文字，這就是近視眼。眼前放一凹透鏡，使光線發(fā)散一些，使人眼看到的景物成像在視網(wǎng)膜上，所以近視眼鏡的鏡片是凹透鏡。近視眼：6、眼睛和眼鏡：晶狀體發(fā)生形變，例如變薄了，凸透鏡（晶狀體）的焦距變了，人眼看到的景物成像在視網(wǎng)膜后面，眼睛看不清近處的景物、文字，這就是遠(yuǎn)視眼，也叫老花眼。在眼睛前面放一凸透鏡，使光線更會(huì)聚一些，讓近處的景物、文字成像在視網(wǎng)膜上，這就是遠(yuǎn)視眼鏡，也叫老花鏡。遠(yuǎn)視眼（老花鏡）的鏡片是凸透鏡。遠(yuǎn)視眼：四、凸透鏡成像規(guī)律的幾個(gè)推論

（1）ｕ＝ｆ是成實(shí)像與虛像的分界點(diǎn)

（2）ｕ＝２ｆ是成放大像與縮小像的分界點(diǎn)

（3）凸透鏡成實(shí)像時(shí)一定是倒立的（4）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距變小，像距變大，像變大

（5）ｋ放大率＝ｖ／ｕ，（ｖ＞ｕ放大的像，ｖ＝ｕ等大的像，ｖ＜ｕ縮小的像）（6）凸透鏡成虛像時(shí)，物距變大，像距變大，像變大。（ｕ＜ｆ時(shí)，放大鏡）

（7）凸透鏡成縮小像時(shí)一定是實(shí)像順口溜：一倍焦距分虛實(shí)；二倍焦距分大??；二倍焦距物像等；像的大小像距定；實(shí)像與物異側(cè)倒，物近像遠(yuǎn)像變大；虛像與物同側(cè)正，物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大；下面，我們用一個(gè)課件來(lái)復(fù)習(xí)一下，凸透鏡成像規(guī)律和這幾個(gè)推論。需要同學(xué)們要牢記凸透鏡成像規(guī)律；牢記凸透鏡成像規(guī)律的幾個(gè)推論。并應(yīng)用規(guī)律和推論解決問(wèn)題。五、課堂練習(xí)1、物距u：

距離。

像距v：

距離。

物距u：物體到透鏡光心的距離。

像距v：

像到透鏡光心的距離。

次數(shù)物距u/cm物高像距v/cm像高放大或縮小正立或倒立實(shí)像或虛像

1354格141格多

縮小

倒立

實(shí)像2304格152格

縮小

倒立

實(shí)像3254格16.52格多縮小倒立實(shí)像4204格204格等大

倒立

實(shí)像

2、觀察上面第1到第4次實(shí)驗(yàn)記錄表，回答問(wèn)題：（1）因?yàn)閡=2f時(shí)成等大倒立實(shí)像，上面實(shí)驗(yàn)中用到的凸透鏡的焦距是

厘米。（2）u＞2f時(shí)，物體成

實(shí)像。

（1）10（2）倒立縮小

次數(shù)物距u/cm物高像距v/cm像高放大或縮