透過放大鏡分別觀察近處物體和遠(yuǎn)處物體，你發(fā)現(xiàn)了什么？凸透鏡成像有哪些規(guī)律呢？
學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究凸透鏡成像的規(guī)律
問題：通過放大鏡看課本，字變大了；看遠(yuǎn)處景物，卻變倒立縮小了，那么凸透鏡所成的像的大小、正倒等特點(diǎn)與什么有關(guān)呢？
猜想：可能與物體和凸透鏡之間的距離有關(guān)。
實(shí)驗(yàn)器材：蠟燭、光屏、凸透鏡、光具座（帶刻度尺）、火柴。
物距：物體到凸透鏡的距離，用u表示。像距：像到凸透鏡的距離，用v表示。
探究像的特點(diǎn)與物距的關(guān)系，需要將物體置于透鏡前的不同位置，尋找像的位置，確定像距, 記錄物距、像距及成像特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上尋找成像規(guī)律。
（1）組裝器材：將蠟燭、凸透鏡（焦距已知）和光屏安裝在光具座上，調(diào)節(jié)它們的高度，使?fàn)T焰中心、透鏡中心和光屏中心在一條與光具座平行的直線上。
（2）將點(diǎn)燃的蠟燭放在距離透鏡2倍焦距以外的位置，移動(dòng)光屏，直到光屏上呈現(xiàn)出燭焰清晰的像。觀察像的正倒、大小、虛實(shí)。依次減小物距，測(cè)量出每一次的物距、像距，并觀察像的情況。（3）在成虛像和成實(shí)像兩種情況下，輕輕吹蠟燭的火焰，使它垂直于光具座沿水平方向偏斜，觀察燭焰的像與燭焰的偏斜方向是否相同。（4）將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄在表格中。
通過觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和收集到的數(shù)據(jù)，我們可以得到，凸透鏡成像的正倒、大小、虛實(shí)、位置等取決于物距和透鏡焦距之間的關(guān)系。
（1）當(dāng)u＞2f 時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像，像與物位于凸透鏡的異側(cè)。
（2）當(dāng)u=2f 時(shí)，成倒立等大的實(shí)像，像與物位于凸透鏡的異側(cè)。
（3）當(dāng) f＜u＜2f 時(shí)，成倒立放大的實(shí)像，像與物位于凸透鏡的異側(cè)。
（4）當(dāng)u＝f 時(shí)，不成像。
（5）當(dāng)u＜f 時(shí)，成正立放大的虛像，像與物位于凸透鏡的同側(cè)。
（1）用焦距不同的凸透鏡做實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)論相同嗎？
相同，說明凸透鏡成像的規(guī)律與焦距大小是無關(guān)的。
（2）物體成虛像和實(shí)驗(yàn)時(shí)，像與物的左右、上下位置發(fā)生變化嗎？與平面鏡成像對(duì)比，凸透鏡成像有什么不同點(diǎn)？
物體通過凸透鏡成虛像時(shí)，像與物的左右、上下位置不變；物體通過凸透鏡成實(shí)像時(shí)，像與物的左右、上下位置相反。平面鏡始終成虛像，像與物等大，左右相反，上下位置不變。凸透鏡成虛像時(shí)，是成正立放大的虛像，左右、上下位置都不變。
（3）實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)在什么位置？
焦點(diǎn)處是實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)
（4）縮小的像和放大的像的分界點(diǎn)在什么位置？
二倍焦距處是縮小像和放大像的分界點(diǎn)
口訣：一倍焦距分虛實(shí)；二倍焦距分大小。
（5）什么情況下像和物在凸透鏡兩側(cè)？
（6）什么情況下像和物在凸透鏡同側(cè)？
口訣：實(shí)像總是異側(cè)倒；虛像總是同側(cè)正。
（7）當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，隨著物距的減少，像距和像的大小是怎樣變化的？
凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距越小，像距越大，像越大。
口訣：實(shí)像總是異側(cè)倒；物近像遠(yuǎn)像變大。
（8）當(dāng)凸透鏡成虛像時(shí)，隨著物距的減少，像距和像的大小是怎樣變化的？
凸透鏡成虛像時(shí)，物距越小，像距越小，像越小。
口訣：虛像總是同側(cè)正；物近像近像變小。
不論凸透鏡成實(shí)像還是虛像，像距越大，像就越大；且像總是跟著物體移動(dòng)。
（9）凸透鏡成實(shí)像或虛像時(shí)，像的大小和像距有怎樣的關(guān)系呢？物體移動(dòng)時(shí)，像如何移動(dòng)呢？
口訣：像的大小像距定；像總跟著物體跑。
一倍焦距分虛實(shí)；二倍焦距分大小。實(shí)像總是異側(cè)倒；物近像遠(yuǎn)像變大。虛像總是同側(cè)正；物近像近像變小。像的大小像距定；像總跟著物體跑。
1. 在做“探究凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)”時(shí)，將焦距為10 cm的凸透鏡和蠟燭放在光具座上，位置如圖所示。則在光屏上( ) A．成倒立、放大的實(shí)像 B．成倒立、縮小的實(shí)像 C．光屏上不會(huì)承接到像 D．像距大于10 cm小于20 cm
2. 把物體放在主光軸上，當(dāng)物體距凸透鏡40cm時(shí)，在光屏上得到一個(gè)倒立、放大的像，則該凸透鏡的焦距可能為( )
A.40cm B.30cm C.20cm D.10cm
3. 一物體經(jīng)凸透鏡在光屏上成一個(gè)實(shí)像，如果這時(shí)用紙將透鏡遮住一半，則( ) A．屏上不能成像 B．屏上成的像是原來的一半 C．要移動(dòng)光屏，才能成清晰的像 D．屏上仍成原來的像，但比原來的暗
4. 現(xiàn)在航拍越來越多地應(yīng)用到了日常生活中。某學(xué)校使用小型無人機(jī)來拍攝學(xué)校運(yùn)動(dòng)會(huì)的盛況。如圖所示，無人機(jī)底部的攝像機(jī)鏡頭可以看成一個(gè)凸透鏡，那么當(dāng)無人機(jī)在高空拍攝整個(gè)運(yùn)動(dòng)會(huì)場(chǎng)面時(shí)，所成縮小、倒立、清晰的實(shí)像應(yīng)最靠近凸透鏡主軸上的a、b、c、d哪一點(diǎn)?說出你判斷的依據(jù)。

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第二節(jié) 凸透鏡成像的規(guī)律

版本： 北師大版（2024）

年級(jí)： 八年級(jí)上冊(cè)（2024）

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