5.3 凸透鏡成像的規(guī)律（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)生版】- 人教版八年級(jí)上冊(cè)

人教版八年級(jí)（上冊(cè)）第五章透鏡及其應(yīng)用第3節(jié)凸透鏡成像的規(guī)律（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過實(shí)驗(yàn)探究，知道凸透鏡成像的規(guī)律。2.經(jīng)歷探究過程，提升對(duì)證據(jù)的分析和論證能力。3.通過探究活動(dòng)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)對(duì)認(rèn)識(shí)事物過程中的重要意義?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】理解凸透鏡的成像規(guī)律?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】探究凸透鏡成像的規(guī)律的過程?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1．在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中用到的器材有：蠟燭、、光屏和光具座，分別把上述物體安裝在光具座上，調(diào)整它們的高度，使得燭焰、凸透鏡和光屏的中心在，目的是使像成在光屏的。光屏的作用是承接并顯示凸透鏡所成的(選填“虛”或“實(shí)”)像。2．完成下表的填寫：（焦距、物距、像距分別用f、u、v表示）物距u像的性質(zhì)（填倒立、縮小、實(shí)像或虛像）物與像的位置像距v光屏能否承接應(yīng)用u>2fu＝2ff<u<2fu＝fu<f【合作探究】一、探究凸透鏡成像的規(guī)律【提出問題】凸透鏡成像的虛、實(shí)，大、小，正、倒跟什么因素有關(guān)？有什么關(guān)系？【猜想假設(shè)】照相時(shí)物體到凸透鏡的距離比像到凸透鏡的距離，而使用投影儀時(shí)，物體到凸透鏡的距離比像到凸透鏡的距離?？磥?lái)像是放大的還是宿小的，跟物體和像相對(duì)凸透鏡的有關(guān)。無(wú)論照相機(jī)還是投影儀，物體和所成的像分居在凸透鏡的兩側(cè)，而通過放大鏡觀察物體，物體和像在透鏡的同一側(cè)，像的正倒很可能跟它與物體是否在（同側(cè)/異側(cè)）有關(guān)?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】1.實(shí)驗(yàn)方案：①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(duì)光的偏折程度跟凸透鏡的焦距f有關(guān)系，所以研究物距u的變化時(shí)，焦距可能是個(gè)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、二倍焦距……時(shí)，物體成像的情況。②物距：到透鏡的距離，用符號(hào)u表示。像距：到透鏡的距離，用符號(hào)v表示。2.實(shí)驗(yàn)器材：光具座、、蠟燭、光屏、火柴。3.數(shù)據(jù)記錄表格實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距u/cm物距與焦距的關(guān)系像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小正倒12…【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】1．在光具座上放置蠟燭、凸透鏡、光屏?xí)r，放在光具座標(biāo)尺中央。2．調(diào)整凸透鏡、蠟燭（燭焰的中心）、光屏的高度，使它們的中心大致在，是為了使?fàn)T焰的像成在光屏的中央。3.實(shí)驗(yàn)步驟：①將凸透鏡固定在光具座中間某刻度處，把蠟燭放在較遠(yuǎn)處，使物距u＞2f，移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)清晰的燭焰的像，觀察并記錄像的大小和正倒。同時(shí)測(cè)出此時(shí)的物距u和像距v。②把蠟燭向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離等于二倍焦距，移動(dòng)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(cè)出物距u和像距v，并將數(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為一倍焦距(在焦點(diǎn)處)，移動(dòng)光屏，觀察光屏上是否有像，眼睛透過透鏡能否看到虛像。⑤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以內(nèi)，移動(dòng)光屏，光屏上不成像，眼睛透過透鏡，能否看到虛像，記錄像的正倒和大小。測(cè)出物距u，記錄在表格中。像與物距的關(guān)系凸透鏡的焦距f=10cm實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距u/cm物距與焦距的關(guān)系像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小正倒130u>2f220u=2f3152f>u>f410u=f56u<f——【分析與論證】分析上表記錄，進(jìn)行討論，找出凸透鏡成像的規(guī)律。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的像？有沒有縮小的虛像？③像的倒正：凸透鏡在什么條件下成正立的像？在什么條件下成倒立的像？④像的放大與縮小的條件：凸透鏡成放大實(shí)像時(shí)，物距跟像距相比，哪個(gè)比較大？成縮小實(shí)像時(shí)，物距跟像距相比，哪個(gè)比較大？⑤像的大小變化：當(dāng)物體成實(shí)像時(shí)，物體逐漸靠近透鏡時(shí)，像距是變大了還是變小了？像是變大了還是變小了？當(dāng)物體成虛像時(shí)，物體逐漸靠近透鏡，像是變大了還是變小了？⑥實(shí)像和虛像有什么不同？進(jìn)行歸納，得出結(jié)論：【結(jié)論】1．焦點(diǎn)是實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)。物體在焦點(diǎn)以外成（虛/實(shí)）像，焦點(diǎn)以內(nèi)成（虛/實(shí)）像。即一倍焦距分虛實(shí)。2．二倍焦距是成放大和縮小像的分界點(diǎn)。物體在二倍焦距以外成（放大/縮小）的實(shí)像，在二倍焦距以內(nèi)成（放大/縮?。┑膶?shí)像。二倍焦距分大小。3．實(shí)像必異側(cè)，虛像必同側(cè)（倒立/正立）。4．物距u＞v（像距），像是的，u＜v，像是的（放大/縮?。?。5．成實(shí)像時(shí)，物體距離透鏡越近，像距離透鏡越，像越；物體距離透鏡越遠(yuǎn)，像距離透鏡越近，像越小。即成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。成虛像時(shí)，物體距離透鏡越近，像越，物體距離透鏡越遠(yuǎn)，像越大。即成虛像時(shí)，物近像小，物遠(yuǎn)像大。物體越靠近焦點(diǎn)像越大。6．實(shí)像是實(shí)際光線的交點(diǎn)，可以在光屏上呈現(xiàn)，虛像是光線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，不能在光屏上呈現(xiàn)。實(shí)像可以是縮小的，也可以是放大的，虛像一定是的（放大/縮?。！居洃浛谠E】一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小，物近（離焦點(diǎn)）像遠(yuǎn)像變大；虛像（與物）同側(cè)正，實(shí)像異側(cè)倒，像物相互跟著跑。【例題1】如圖所示，保持凸透鏡的位置不變，先后把燭焰放在a、b、c、d、e各點(diǎn)，并分別調(diào)整光屏的位置。則：①把燭焰放在_________點(diǎn)，屏上出現(xiàn)的像最大；②把燭焰放在_________點(diǎn)，屏上出現(xiàn)的像最小。③把燭焰放在_____點(diǎn)，光屏上出現(xiàn)清晰的像時(shí)，屏距透鏡最遠(yuǎn)。④把燭焰放在_____________點(diǎn)，光屏上不會(huì)出現(xiàn)像?！纠}2】在做“凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)中，凸透鏡焦距是10cm，當(dāng)光屏距凸透鏡16cm時(shí)，燭焰在光屏上成清晰的像。若光屏不動(dòng)，將凸透鏡向光屏方向移動(dòng)2cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列說(shuō)法正確的是（）A．蠟燭不動(dòng)，像變小B．蠟燭靠近凸透鏡，像變小C．蠟燭遠(yuǎn)離凸透鏡，像變大D．蠟燭遠(yuǎn)離凸透鏡，像變小探究二、凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用【想一想】上一節(jié)學(xué)過照相機(jī)、投影儀、放大鏡的成像特點(diǎn)，它們成像的原理及像的性質(zhì)應(yīng)該怎樣具體描述呢？1.照相機(jī)①照相機(jī)原理：物距u＞2f時(shí)，成、的像，像距f＜v＜2f②成像光路圖：2.投影儀①投影儀原理：物距u：f＜u＜2f時(shí)，成、的像，像距v>2f②成像光路圖：3.放大鏡①放大鏡成像原理：當(dāng)物距u<f時(shí)，凸透鏡成、的像，虛像與物體在側(cè)。②成像光路圖：【精講點(diǎn)撥】1.凸透鏡成像時(shí)，比較物距與像距的大小，也可以判斷像的性質(zhì)。①如果像距大于物距，則像的大小大于物體的大小；②如果像距等于物距，則像的大小等于物體的大小；③如果像距小于物距，則像的大小小于物體的大小。2.在凸透鏡成像規(guī)律中有兩個(gè)一致性，即像隨物體移動(dòng)方向的一致性，像的大小隨像距大小變化的一致性?！練w納整理】物距u像的性質(zhì)物與像的位置像距v光屏能否承接應(yīng)用u>2f倒立縮小實(shí)像異側(cè)2f>v>f能照相機(jī)u＝2f倒立等大實(shí)像異側(cè)v＝2f能測(cè)焦距f<u<2f倒立放大實(shí)像異側(cè)v>2f能投影儀u＝f不成像獲得平行光u<f正立放大虛像同側(cè)|v|>u不能放大鏡【課堂練習(xí)】1.回答下列問題：①比較物距u與焦距f的關(guān)系：當(dāng)_______時(shí)，凸透鏡成實(shí)像；當(dāng)_______時(shí)，凸透鏡成虛像。②比較物距u與焦距f的關(guān)系：當(dāng)__________時(shí)，凸透鏡成倒立、放大的實(shí)像。③比較物距u與焦距f的關(guān)系：當(dāng)_________時(shí)，凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像。④某凸透鏡成實(shí)像，當(dāng)物距變小時(shí)，像距________，像的大小_______。2.回答下列問題：①當(dāng)物體在2倍焦距以外時(shí)，凸透鏡成_____、_____的____像；像在1倍焦距和2倍焦距之間。②當(dāng)物體在1倍焦距和2倍焦距之間時(shí)，凸透鏡成_____、____的_____像；像距在二倍焦距以外。③當(dāng)物體在焦距以內(nèi)時(shí)，凸透鏡成_____、_____的_____像；像距大于物距。④當(dāng)物體放在焦點(diǎn)上時(shí)，______成像（選填“能”或“不能”），光線經(jīng)折射后平行射出。3.一個(gè)物體到凸透鏡的距離是30cm時(shí)，在光屏上得到一個(gè)放大的實(shí)像，若把物體沿凸透鏡的主光軸移到距凸透鏡65cm處，則成像的情況（寫出像的性質(zhì)：大小、虛實(shí)、倒正）：________________。4.放映幻燈片時(shí)，為了使屏幕上的像更大一些，應(yīng)采取的措施是（）A．將鏡頭移近幻燈片，再將幻燈機(jī)向后移，B．將鏡頭遠(yuǎn)離幻燈片，再將幻燈機(jī)向前移，C．將鏡頭移近幻燈片，再將幻燈機(jī)向前移，D．將鏡頭遠(yuǎn)離幻燈片，再將幻燈機(jī)向后移。5．現(xiàn)在有很多場(chǎng)所的安保工作中采用人臉識(shí)別系統(tǒng)(如圖所示)，識(shí)別系統(tǒng)的攝像機(jī)可以自動(dòng)將鏡頭前1m處的人臉拍攝成數(shù)碼相片傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別，攝像機(jī)的鏡頭（）A．相當(dāng)于凸透鏡，焦距可為0.5mB．相當(dāng)于凸透鏡，焦距可為0.1mC．相當(dāng)于凹透鏡，焦距可為0.5mD．相當(dāng)于凹透鏡，焦距可為0.1m6.某同學(xué)將一支點(diǎn)燃的蠟燭放在距凸透鏡15cm處時(shí)，在光屏上得到一個(gè)縮小的像。當(dāng)蠟燭距透鏡9cm時(shí)，在光屏上得到一個(gè)放大的像。這個(gè)凸透鏡的焦距可能是（）A．10cmB．8cm C．6cmD．4cm7．圖所示為“驗(yàn)證凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)的情景，所用透鏡焦距為10cm。（1）圖中，A是________，B是___________。（2）調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)使?fàn)T焰的中心和凸透鏡、光屏的中心大致在_________上，目的是為了______________。（3）圖示情景驗(yàn)證的是凸透鏡成__________像的特點(diǎn)（填寫像的性質(zhì)）。（4）若要驗(yàn)證凸透鏡成倒立、放大實(shí)像的特點(diǎn)，在不移動(dòng)凸透鏡的情況下，應(yīng)把蠟燭移到______cm處（選填“小于30”、“30~40”或“40~50”），光屏移到________cm處（選填“大于70”、“60~70”或“50~60”）。8.如圖所示，小樂用放大鏡看指紋時(shí)，覺得指紋的像太小，為使指紋的像大一些，正確的做法是（）A．眼睛和手指不動(dòng)，讓放大鏡離手指稍近些B．眼睛和手指不動(dòng)，讓放大鏡離手指稍遠(yuǎn)些C．放大鏡和手指不動(dòng)，讓眼睛離放大鏡稍近些D．放大鏡和手指不動(dòng)，讓眼睛離放大鏡稍遠(yuǎn)些9.在探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示，燭焰在光屏上恰好成一清晰的像。下列說(shuō)法正確的是（）A．凸透鏡的焦距是20cm B．此時(shí)光屏上的像是放大的C．用f＝15cm的凸透鏡替換圖中透鏡，需向右移動(dòng)光屏，可在光屏上成清晰的像 D．用f＝15cm的凸透鏡替換圖中透鏡，需向左移動(dòng)光屏，可在光屏上成清晰的像10．在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，蠟燭、凸透鏡及光屏處于圖示位置時(shí)，在光屏上得到燭焰清晰的像。下列說(shuō)法正確的是（）A．光屏上成倒立、縮小的實(shí)像B．圖中