【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，提升對證據(jù)的分析和論證能力。
3. 通過探究活動，體會實(shí)驗(yàn)探究活動對認(rèn)識事物過程中的重要意義。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】
理解凸透鏡的成像規(guī)律。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】
探究凸透鏡成像的規(guī)律的過程。
【自主預(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、凸透鏡、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同一高度，目的是使像成在光屏的中央。光屏的作用是承接并顯示凸透鏡所成的實(shí)(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）
【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)】照相時物體到凸透鏡的距離比像到凸透鏡的距離大，而使用投影儀時，物體到凸透鏡的距離比像到凸透鏡的距離小?？磥硐袷欠糯蟮倪€是宿小的，跟物體和像相對凸透鏡的距離有關(guān)。無論照相機(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)有關(guān)。
【設(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，焦距可能是個應(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，物體成像的情況。

②物距：物體到透鏡的距離，用符號u表示。
像距：像到透鏡的距離，用符號v表示。
2. 實(shí)驗(yàn)器材：光具座、凸透鏡、蠟燭、光屏、火柴。

3. 數(shù)據(jù)記錄表格
【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，透鏡放在光具座標(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同一高度，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。同時測出此時的物距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，測出物距u和像距v，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中。

③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和二倍焦距之間，移動光屏，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，測出物距u和像距v，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 = 10 cm
【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。
①像的虛實(shí)：凸透鏡在什么條件下成實(shí)像，什么條件下成虛像？
②像的大小：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？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，物距跟像距相比，哪個比較大？成縮小實(shí)像時，物距跟像距相比，哪個比較大？
⑤像的大小變化：當(dāng)物體成實(shí)像時，物體逐漸靠近透鏡時，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，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)以外成實(shí)像，焦點(diǎn)以內(nèi)成虛像。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縮小的實(shí)像，在二倍焦距以內(nèi)成放大的實(shí)像。二倍焦距分大小。
3．實(shí)像必異側(cè)倒立，虛像必同側(cè)正立。
4．物距u＞v（像距），像是縮小的，u＜v，像是放大的。
5．成實(shí)像時，物體距離透鏡越近，像距離透鏡越遠(yuǎn)，像越大；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，物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。成虛像時，物體距離透鏡越近，像越小，物體距離透鏡越遠(yuǎn)，像越大。即成虛像時，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，虛像一定是放大的。
【記憶口訣】
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，屏距透鏡最遠(yuǎn)。
④把燭焰放在_____________點(diǎn)，光屏上不會出現(xiàn)像。
【答案】①c；②a；③c；④d、e。
【例題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，燭焰在光屏上成清晰的像。若光屏不動，將凸透鏡向光屏方向移動2cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列說法正確的是（ ）
A．蠟燭不動，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
【答案】D
【解析】凸透鏡焦距是10cm，光屏離凸透鏡16cm（像距）時，2f＞16cm＞f，所以在光屏上得到一個倒立、縮小的實(shí)像。
保持物體與光屏的位置不變，把凸透鏡向光屏方向移動2cm，像距變小，像變小，則物距增大，故蠟燭應(yīng)遠(yuǎn)離凸透鏡。只有D正確。
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，成倒立、縮小的實(shí)像，像距 f＜v＜2f
②成像光路圖：

2.投影儀
①投影儀原理：物距u：f＜u＜2f 時，成倒立、放大的實(shí)像，像距 v >2f
②成像光路圖：

3.放大鏡
①放大鏡成像原理：當(dāng)物距uv>f
能
照相機(jī)
u＝2f
倒立
等大
實(shí)像
異側(cè)
v＝2f
能
測焦距
f

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第3節(jié) 凸透鏡成像的規(guī)律

版本： 人教版

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