教科版八年級(jí)物理上冊(cè) 4.5科學(xué)探究：凸透鏡成像（第4章 光的世界 學(xué)習(xí)、上課課件）

第5節(jié)科學(xué)探究：凸透鏡成像第4章光的世界逐點(diǎn)導(dǎo)講練課堂小結(jié)作業(yè)提升課時(shí)講解1課時(shí)流程2認(rèn)識(shí)透鏡探究凸透鏡成像的規(guī)律凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)認(rèn)識(shí)透鏡知1－講11.透鏡至少有一個(gè)外表面是球面的一部分，用透明材料制成的鏡片。深度理解1.透鏡不一定是玻璃制作的，其他透明物質(zhì)，如水、水晶、石英、金剛石、樹脂等均可制成透鏡。2.每個(gè)透鏡有且只有一條主光軸。3.透鏡的光心在主光軸上。知1－講2.透鏡的類型類型定義圖示應(yīng)用凸透鏡中間厚、邊緣薄放大鏡、照相機(jī)等凹透鏡中間薄、邊緣厚近視眼鏡知1－講3.透鏡的主光軸和光心(1)主光軸：透鏡上通過兩個(gè)球面球心的直線C1C2，如圖1所示。(2)光心：透鏡的中心，如圖1所示，凡是過該點(diǎn)的光，其傳播方向不變。知1－講4.透鏡的焦點(diǎn)和焦距(1)

焦點(diǎn)：①平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，會(huì)聚于主光軸上一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫凸透鏡的焦點(diǎn)(F)，如圖2所示。知1－講②平行于凹透鏡主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后，折射光線的反向延長線交于主光軸上一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫凹透鏡的焦點(diǎn)(F)，如圖3所示。(2)焦距：焦點(diǎn)到光心的距離叫焦距(f)。知1－講5.透鏡對(duì)光的作用(1)凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，凸透鏡又叫會(huì)聚透鏡。凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，不是指光線經(jīng)凸透鏡折射后一定會(huì)聚到一點(diǎn)上，而是指光線通過凸透鏡折射后，折射光線向主光軸偏折，如圖4所示。知1－講(2)凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用，凹透鏡又叫發(fā)散透鏡。凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用，是指光線通過凹透鏡折射后，折射光線比原來的入射光線更偏離主光軸，如圖5所示。知1－講(3)關(guān)于透鏡的三條特殊光線凸透鏡過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后，傳播方向不變跟主光軸平行的光線經(jīng)凸透鏡折射后，折射光線過焦點(diǎn)過凸透鏡焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后，折射光線平行于主光軸射出焦變平，平變焦，心不變。知1－講凹透鏡過光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后，傳播方向不變跟主光軸平行的光線經(jīng)凹透鏡折射后，折射光線的反向延長線過凹透鏡的焦點(diǎn)射向凹透鏡的光線，如果其延長線通過焦點(diǎn)，則該光線經(jīng)凹透鏡折射后平行于主光軸射出拓展延伸1.凸透鏡的焦距長短反映了凸透鏡對(duì)光會(huì)聚能力的強(qiáng)弱，焦距越短，會(huì)聚能力越強(qiáng)；凹透鏡的焦距長短反映了凹透鏡對(duì)光發(fā)散能力的強(qiáng)弱，焦距越短，發(fā)散能力越強(qiáng)。2.相同口徑的凸透鏡，表面越凸，焦距越短，會(huì)聚作用就越強(qiáng)，光通過透鏡后偏折得越厲害。知1－講深度理解在光的折射中，光路是可逆的。若把光源放在焦點(diǎn)上，光源射向凸透鏡的光，經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)成為平行光，如圖6所示，因此凸透鏡可用來制作平行光源。知1－講延長線過凹透鏡焦點(diǎn)的入射光，經(jīng)凹透鏡折射后會(huì)成為平行于主光軸的光，如圖7所示。知1－講教你一招與凸透鏡相關(guān)的三條特殊光線的簡記：過光心的傳播方向不變，平行于主光軸的過焦點(diǎn)，過焦點(diǎn)的平行于主光軸。與凹透鏡相關(guān)的三條特殊光線的簡記：過光心的傳播方向不變，平行于主光軸的過焦點(diǎn)(反向延長線)，過焦點(diǎn)(延長線)的平行于主光軸。知1－講知1－練例1[中考·南充]如圖8所示，一束光射向凸透鏡，請(qǐng)畫出該光經(jīng)過凸透鏡、凹透鏡的折射光路。知1－練解析：由圖可知是凸透鏡的左焦點(diǎn)和凹透鏡的右焦點(diǎn)重合，過凸透鏡焦點(diǎn)的光線，經(jīng)過凸透鏡折射后，折射光線平行于主光軸；平行于凹透鏡主光軸的光線，經(jīng)過凹透鏡折射后，折射光線的反向延長線要過凹透鏡的虛焦點(diǎn)。解題秘方：在作凸透鏡或凹透鏡的光路圖時(shí)，先確定所給光線的特點(diǎn)再根據(jù)透鏡的光學(xué)特點(diǎn)來作圖。知1－練解：如圖9所示。知2－講知識(shí)點(diǎn)探究凸透鏡成像的規(guī)律21.探究凸透鏡成像規(guī)律時(shí)的三個(gè)必備物理量(如圖10所示)(1)焦距：透鏡的焦點(diǎn)到光心的距離，用f

表示；(2)物距：物體到透鏡的距離，用u

表示；(3)像距：像到透鏡的距離，用v表示。知2－講2.實(shí)驗(yàn)裝置圖(如圖11所示)知2－講3.實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題(1)將蠟燭、凸透鏡和光屏依次排列在光具座上，并調(diào)整它們的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏的中心在同一高度上，使?fàn)T焰的清晰像能呈現(xiàn)在光屏中心，便于觀察。(2)每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，只能通過移動(dòng)光屏使光屏上得到清晰的像，而不能通過移動(dòng)蠟燭使光屏上得到清晰的像。知2－講(3)在光具座上做實(shí)驗(yàn)時(shí)，最好選用焦距為10cm左右的凸透鏡。若焦距過大，像可能成在光具座以外。(4)在探究物距滿足f<u<2f的情況時(shí)，物體不能太靠近焦點(diǎn)，否則像離凸透鏡太遠(yuǎn)，像太大，不能在光屏上呈現(xiàn)。知2－講4.凸透鏡成像規(guī)律情況物距u像的性質(zhì)像距v正倒大小虛實(shí)1u＞2f倒立縮小實(shí)2f

＞v

＞f2u=2f倒立等大實(shí)v=2f32f＞u

＞f倒立放大實(shí)v

＞2f4u=f不成像5u＜f正立放大虛v＞u知2－講5.凸透鏡成實(shí)像和虛像的主要特征種類實(shí)像虛像正倒倒立正立大小物距越小，像越大物距越小，像越小能否呈現(xiàn)在光屏上能不能像的位置像和物體分別位于凸透鏡的兩側(cè)像和物體位于凸透鏡的同一側(cè)知2－講深度理解移動(dòng)光屏的方法：每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先讓光屏貼近凸透鏡，再逐漸遠(yuǎn)離凸透鏡，直至觀察到光屏上出現(xiàn)清晰的像(或一直都沒看到清晰的像)，而不能隨意左右移動(dòng)光屏。知2－講方法技巧凸透鏡成像時(shí)像隨物體位置變化的規(guī)律:①焦點(diǎn)是成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)，2倍焦距處是成放大像和縮小像的分界點(diǎn)。簡記為：1倍焦距分虛實(shí)，2倍焦距分大小。②成實(shí)像時(shí)，物體離焦點(diǎn)越近所成的像越大，像離透鏡也越遠(yuǎn)。簡記為：成實(shí)像，物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。成虛像時(shí)，物體離透鏡越遠(yuǎn)成的像越大，像離透鏡越遠(yuǎn)。簡記為：成虛像，物近像近像變小，物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大。③無論成實(shí)像還是成虛像，像與物體移動(dòng)的方向一致。知2－練[中考·眉山改編]在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，已知凸透鏡的焦距為10cm。如圖12所示，凸透鏡固定在光具座的50cm刻度線處，通過移動(dòng)蠟燭和調(diào)節(jié)光屏的位置來進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。例2知2－練下列說法中正確的是()A.將蠟燭移到10cm刻度線處，光屏上呈現(xiàn)倒立、放大的實(shí)像B.將蠟燭移到45cm刻度線處，光屏上呈現(xiàn)正立、放大的虛像C.將蠟燭移到35cm刻度線處，光屏上呈現(xiàn)倒立、縮小的實(shí)像D.將蠟燭從10cm刻度線處移向40cm刻度線處的過程中，光屏上呈現(xiàn)的像會(huì)變大知2－練解析：將蠟燭移到10cm刻度線處，物距為40cm，大于2倍焦距，成倒立、縮小的實(shí)像，故A錯(cuò)誤；將蠟燭移到45cm刻度線處，物距為5cm，小于1倍焦距，成的是虛像，光屏上不能成像，故B錯(cuò)誤；解題秘方：算出物距后結(jié)合凸透鏡成像規(guī)律判斷。知2－練將蠟燭移到35cm刻度線處，物距為15cm，在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、放大的實(shí)像，故C錯(cuò)誤；將蠟燭從10cm刻度線處移向40cm刻度線處的過程中，成實(shí)像，物近像遠(yuǎn)像變大，光屏上呈現(xiàn)的像會(huì)變大，故D正確。答案：D知2－練方法點(diǎn)評(píng)凸透鏡成像時(shí)，要素“物距、像距、像的性質(zhì)、應(yīng)用”之間具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，解題時(shí)，只要知道某一要素，就可以根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律推出其他幾個(gè)要素。如題中根據(jù)“物距”，就可以判斷燭焰通過凸透鏡所成像的性質(zhì)。知3－講知識(shí)點(diǎn)凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用31.放大鏡放大鏡實(shí)質(zhì)是一個(gè)短焦距凸透鏡。(1)成像特點(diǎn)：成正立、放大的虛像，如圖13所示。深度理解不要誤認(rèn)為放大鏡在任何情況下都成正立、放大的虛像。用放大鏡觀察遠(yuǎn)處景物時(shí)，看到的是倒立、縮小的實(shí)像。(2)使用：使用放大鏡時(shí)，放大鏡應(yīng)置于物體和眼睛之間，物體離放大鏡較近，眼睛要透過放大鏡來觀察物體。在一定范圍內(nèi)，放大鏡離物體越近，所成的虛像越??；放大鏡離物體越遠(yuǎn)，所成的虛像越大。若放大鏡與物體的距離增大到一定程度，所成的虛像便消失了。知3－講2.照相機(jī)(1)普通照相機(jī)的簡單結(jié)構(gòu)，如圖14所示。①鏡頭：一般由一組透鏡組成，相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡。②膠片：相當(dāng)于光屏。知3－講(2)工作原理：凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像。知3－講深度理解①照相機(jī)成像原理圖，畫的是兩條過光心的光線。②照相機(jī)工作時(shí)，物距大于像距。③“倒立”是指像相對(duì)于物體上下、左右位置顛倒。知3－講3.投影儀(1)投影儀的簡單結(jié)構(gòu)，如圖15所示。①凹面鏡、螺紋透鏡：對(duì)光起會(huì)聚作用。②投影片：投影片上有文字或圖案，相當(dāng)于用來成像的物體。③鏡頭：相當(dāng)于凸透鏡。④平面鏡：反光鏡，其作用是改變光的傳播方向。⑤屏幕：相當(dāng)于光屏。(2)工作原理：凸透鏡成倒立、放大的實(shí)像。知3－講深度理解①投影儀成像原理圖，畫的是兩條過光心的光線。②投影儀工作時(shí)，物距小于像距。③“倒立”是指像相對(duì)于物體上下、左右位置顛倒，而不是指像相對(duì)于地面而言。④為了讓屏幕上成的像看起來是“正立”的，投影片要倒插。知3－練[中考·上海]放大鏡是生活中常見的凸透鏡，結(jié)合圖16以及下表中的數(shù)據(jù)回答問題。例3實(shí)驗(yàn)序號(hào)①②③物距(cm)2.403.053.50像距(cm)4.607.8511.70知3－練解題秘方：本題考查的是凸透鏡的成像規(guī)律，知道成正立、放大虛像和倒立、縮小實(shí)像的條件是解答本題的關(guān)鍵。知3－練(1)根據(jù)上表中凸透鏡成虛像時(shí)的數(shù)據(jù)，可得物距和像距的變化關(guān)系為凸透鏡成虛像時(shí)，___________________。解析：根據(jù)表中凸透鏡成虛像時(shí)的數(shù)據(jù)，可得物距和像距的變化關(guān)系為凸透鏡成虛像時(shí)，物距越大，像距越大。物距越大，像距越大知3－練(2)若要使放大鏡中所成的像變大，放大鏡到物體的距離應(yīng)

______(填“遠(yuǎn)”或“近”)一些。解析：若要使放大鏡中所成的像變大，放大鏡到物體的距離應(yīng)遠(yuǎn)一些。遠(yuǎn)知3－練(3)物理課本在物距L1

時(shí)成放大、正立的像，在物距L2時(shí)成倒立、縮小的像，請(qǐng)比較L1、L2

的大小關(guān)系并說明理由：_____________________________________________________________________________________。L1＜L2，成放大、正立的虛像時(shí)，物距小于1倍焦距；成倒立、縮小的實(shí)像時(shí)，物距大于2倍焦距知3－練解析：物理課本在物距L1

時(shí)成放大、正立的像，在物距L2

時(shí)成倒立、縮小的像，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，物距小于1倍焦距時(shí)，成放大、正立的虛像；物距大于2倍焦距時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，故L1<L2。知3－練易錯(cuò)提醒凸透鏡成實(shí)像與成虛像時(shí)，調(diào)節(jié)像的大小的操作方法完全相反：要使所成的實(shí)像變大，物體要靠近凸透鏡；要使所成的虛像變大，物體要遠(yuǎn)離凸透鏡(仍在1倍焦距內(nèi))。知3－練[新考向小制作中考·德州]如圖17所示，小剛自制了一架模型照相機(jī)。例4知3－練已知凸透鏡的焦距為10cm，外殼的長度為20cm，若將凸透鏡對(duì)準(zhǔn)窗外景物，在外殼內(nèi)前后移動(dòng)內(nèi)紙筒，在半透明膜上可以得到景物______(填“倒立”或“正立”)的______(填“放大”或“縮小”)的像；若將凸透鏡正對(duì)燃燒的蠟燭，當(dāng)蠟燭距離凸透鏡至少______cm時(shí)，可以在外殼內(nèi)移動(dòng)的半透明膜上得到清晰的燭焰的像。倒立縮小20知3－練解題秘方：解答本題的關(guān)鍵是知道：凸透鏡成像時(shí)，u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像