2021学年第3节 凸透镜成像的规律第2课时导学案及答案

这是一份2021学年第3节 凸透镜成像的规律第2课时导学案及答案，共12页。

环节2 课堂教学展示
备课笔记
备课笔记
知识拓展：
凹透镜的成像规律
如图所示，是将物体放在距离凹透镜的不同位置时的成像光路图，由此光路图可清楚地看出：无论物体放在距离凹透镜的什么位置，均能成正立、缩小的虚像，且距离凹透镜越近，所成的像越大.
（A、B为二倍焦距处）
备课笔记
环节3 课后反馈总结
布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并预习下一课时内容.
课题
凸透镜成像规律的综合应用
课型
新授课
教
学
目
标
知识与技能
1.帮助学生进一步学习凸透镜成像规律在生活中的综合应用.
2.培养学生根据实验现象和实验数据发现问题、分析问题、解决问题的能力.
过程与方法
1.通过探究活动，引导学生从物理现象中归纳科学规律的方法.
2.初步培养学生对探究过程和探究结果进行交流、评价的能力.
情感、态度与价值观
培养学生将物理知识运用到生活实践的意识，引导他们多观察、多提问、多思考、勇于探究物理科学的高峰.
教学重点
发现探究凸透镜成像规律的实验中出现的问题，并能进行正确地分析，想出解决的方法.
教具准备
凸透镜、蜡烛、火柴、光屏、刻度尺、照相机、投影仪、放大镜、多媒体课件.
教学难点
掌握凸透镜成像规律在生活中的综合应用.
教学课时
1课时
课前预习
凸透镜成像的规律如图所示，完成填空.
1.凸透镜所成的实像都是倒立的，且与物体位于凸透镜的两侧，能（填“能”或“不能”）用光屏承接；虚像都是正立的，与物体位于凸透镜的同侧，不能（填“能”或“不能”）用光屏承接.
(A、B为二倍焦距处)
2.一倍焦距是成像虚实的分界点，当物距大于凸透镜的一倍焦距时，物体成实像，当物距小于凸透镜的一倍焦距时，物体成虚像.
3.二倍焦距是成放大与缩小的实像的分界点，当物距大于凸透镜的二倍焦距时，物体成缩小的实像，当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，物体成放大的实像.
4.凸透镜成实像时，当物体从较远处向凸透镜靠近时（物距变小），像到透镜的距离（像距）逐渐变大，像也逐渐变大.
巩固复习
教师引导学生复习上一节内容，并讲解布置的作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
新课导入
通过上一课时的学习，我们知道了凸透镜成倒立缩小的实像、成倒立放大的实像、成正立放大的虚像的条件.我们还进一步学习了照相机、投影仪、放大镜的工作原理，这节课我们将学习凸透镜成像的光路图，探究凸透镜成像规律在生活中的具体应用，并试着做一些关于凸透镜成像的综合性题目，下面我们一起来学习吧！
进
行
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课
判断凸透镜成像时像的变化
在第1节“透镜”中我们学习了透镜的光路图.下面我们将进一步利用光路图去分析透镜成像的原理，首先请同学们回忆一下透镜光路图的特点.
生：凸透镜对光有会聚作用，来自物体的无数条光线通过凸透镜会聚成像.凸透镜有三条特殊光线，一条是平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后，通过焦点；另一条是经过凸透镜光心的光线，传播方向保持不变；最后一条是从焦点射出的光线，经凸透镜后平行于主光轴射出.
同学们说得很好，下面我们再一起分析凸透镜成像时的光路图.
教师用多媒体播放课件“凸透镜成像的5种光路图”，并讲解.
凸透镜成像的5种光路图（多媒体课件）
（1）当物体在2倍焦距以外时，成像光路图如图甲（A、B为二倍焦距处，后同）所示，成倒立、缩小的实像.（可应用于照相机）
（2）当物体在2倍焦距时，成像光路图如图乙所示，成倒立、等大的实像.（可应用于确定焦距）
（3）当物体在1倍焦距和2倍焦距之间时，成像光路图如图丙所示，成倒立、放大的实像.（可应用于投影仪）
（4）当物体在焦点时，光路图如图丁所示，不成像.
（5）当物体在1倍焦距以内时，成像光路图如图戊所示，折射光线不能在透镜后会聚成实像，只能是折射光线的反向延长线相交于一点，人眼透过凸透镜能看到正立、放大的虚像.（可应用于放大镜）
注意：①由于凸透镜所成的像是通过凸透镜将来自物体的光线会聚形成的，所以凸透镜的大小不会影响透镜能否成像.
②像点是所有折射光线会聚而成的，也就是所有折射光线都要过像点.
【例1】（多媒体展示）如图所示，处于主光轴上的物体AB经凸透镜后在光屏上成像为A′B′，请你根据图中所给的条件画出凸透镜，并确定焦点F的位置.
进
行
新
课
解析：连接BB′.交主光轴于O，则O点即为透镜的光心；过O点作出凸透镜，如图所示；过B作平行于主光轴的光线，与透镜相交，连接交点与B′点，与主光轴的交点为F，则F即为透镜右侧焦点；过B′点作折射光线平行于主光轴，交透镜于另一个点，连接交点与B点，交主光轴于F，则F即为透镜左侧焦点；将图中的所有光线标上箭头，光路图即完成.
答案：如图所示.
凸透镜成像规律的综合应用
1.照相机、投影仪、放大镜中凸透镜成像规律的具体应用
我们的照相机、投影仪、放大镜都是根据凸透镜成像规律成像的，能说出它们的原理吗？
生1：照相机的原理是物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像.
生2：投影仪的原理是物体到凸透镜的距离在2倍焦距和1倍焦距之间时，成倒立、放大的实像.
生3：放大镜的原理是物体到凸透镜的距离小于焦距时，成正立、放大的虚像.
我们从前面课程中知道照相机的镜头相当于凸透镜，胶卷相当于光屏，机壳相当于暗室.我们今天又知道，被拍照的景物到镜头的距离远远大于焦距才能在胶卷上得到倒立、缩小的实像.那么照相机中的调焦环、光圈、快门，它们有什么用处？（上节课已简单介绍，这节课要求学生查阅资料后详细分析）
生1：照相机中调焦环能调节镜头到胶片的距离，拍摄近的景物时，镜头往前伸，离胶片远一些；拍摄远的景物时，镜头往后缩，离胶片近一些，调焦环上刻着数字，表示拍摄的景物到镜头的距离。
生2：光圈是用来控制进入镜头的光的面积，光圈可以开大或缩小，光圈环上刻有光圈数.
生3：快门是用来控制曝光时间的，曝光时间可以从快门上的数字知道.
生4：现代的照相机可以根据光的强弱来自动调节光圈和快门，得到曝光适度的相片，还能自动测量景物到相机的距离，进行自动调焦.这样高度自动化的相机用起来很方便，即使缺乏摄影经验的人也能照出清晰的相片.所以人们戏称为“傻瓜相机”.
同学们讲得很好.看来在下面做了不少工作，我很高兴，那么投影仪的构造呢？看挂图，根据你们收集的资料说出它的构造及作用.
生1：投影仪的构造主要有：镜头（相当于一个凸透镜）、投影片（相当于物体）、屏幕（相当于光屏）、聚光镜、光源和反光镜等部分.
生2：光源是用来照亮投影片的.
生3：聚光镜是由两块螺纹透镜组成，这两块螺纹透镜是用来增大聚光面积，增加投影片的亮度.
生4：反光镜是平面镜，作用是把射向投影片的光反射到屏幕上.
同学们回答得非常好.现在我们又学习了凸透镜成像规律，那么凸透镜的成像规律在照相机、投影仪、放大镜中有哪些应用呢？
进
行
新
课
教师向学生展示照相机、投影仪、放大镜，然后请三位同学利用凸透镜成像规律分析：①如何让焦距不变的照相机得到更大的实像？②如何让投影仪得到更大的实像？③如何让放大镜得到更大的虚像（提示：虽然在“生活中的透镜”中有简单介绍照相机、投影仪、放大镜的使用方法，但当时这些操作都只是让学生记住或者是从生活经验中知道，并没有结合理论知识去理解，而本次提问探究的目的是要求学生在学习了凸透镜成像规律的基础上，利用物距、像距、焦距之间的关系去解释为什么要这样操作，利用了什么原理，因此这些问题不仅帮助学生进一步理解了凸透镜成像规律，并检验了他们理论联系生活的实践能力.）
学生积极思考并鼓励作答的三位同学说出答案.
生1：照相机中的凸透镜成实像是利用了u＞2f，f＜v＜2f，若要想得到更大的实像，就要利用“物近像远像变大，物远像近像变小”，即在凸透镜成实像时，随着物距减小，所成像变大，像距也跟着变大；反之随着物距增大，所成像变小，像距也跟着变小.因此我们要让照相机镜头靠近被照物体（缩小物距），同时加大镜头到底片的距离（增大像距）.
生2：投影仪中的凸透镜成实像是利用了f＜u＜2f,v＞2f,若要得到更大的实像，利用“物近像远像变大，物远相近像变小”的原理，就要让投影仪的凸透镜靠近投影片（缩小物距），同时加大镜头到屏幕的距离（增大像距）.
生3：放大镜中的凸透镜成虚像是利用了u＜f,若要想得到更大的虚像，就要让放大镜远离物体（增大物距），同时物体的像也会远离放大镜（像距增大），但距离不能大于焦距，若物距大于焦距，则起不到放大镜的作用了.
教师鼓励学生的回答.并另请三名学生上台进行实际操作演示，以加深印象.
【例2】（多媒体展示）小丽组在探究凸透镜成像的规律时，使用的透镜焦距为10cm，他们把蜡烛和凸透镜分别放在如图所示位置，然后调节光屏至合适的位置，则显示出一个倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的像，像的位置在60cm刻度处 的侧（选填“左”或“右”）.在照相机和投影仪中，成像情况与此类似的是 .
解析：从题装置图可以看出，蜡烛距凸透镜的距离是30cm>2f,因此蜡烛在光屏上所成的像是一个倒立、缩小的实像，此时像距应大于1倍焦距小于2倍焦距，即在60cm刻度线的左侧，照相机的成像原理与此类似.
答案：缩小 左 照相机
2.凸透镜成像规律的综合应用
凸透镜成像规律历来是中考考查的重点，尤其是凸透镜成像规律的实验探究及其生活中的综合应用.要求学生熟练解答，凸显学生综合运用知识、分析问题，解决问题的能力.下面我们就一起来进行相关练习.
【例3】（2015·上海）在“验证凸透镜成像规律”实验中，某小组同学利用焦距为10厘米的凸透镜、高为3厘米的发光体、光屏和光具座进行实验，将测得的物距u，像距v以及所成像的高L像分别记录在下表中.在验证得到凸透镜成实像的初步规律后，为了进一步研究，他们进行适量的运算，将结果分别记录在下表的后两列中.
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（1）根据实验1~6的数据，分析比较像距v随物距u的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成像时， .
（2）根据实验1~6的数据，分析比较像高L像与v/u的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成实像时， .
（3）该小组同学继续利用表中的数据及相关条件，分析、归纳得出结论.
①根据实验1~3的数据，分析比较物距变化量Δu与像距变化量Δv的大小关系及成像情况，可得出的初步结论是 .
②根据实验1~6的数据，分析物距u变化时，L像、u+v的变化情况，可得出的初步结论是
解析：从表中数据可以看出，物距在不断减小，像距却不断增大，故可得出结论：凸透镜成实像时，像距随物距的减小而增大；（2）从表中的数据看出，像距小于物距，则像高小于物高；像距大于物距，则像高大于物高，进而根据数据进行定量分析，可发现物高与像高的比值等于物距与像距的比值；（3）①根据实验1~3的数据，分析比较物距变化量Δu与像距变化量Δv的大小关系及成像情况可以看出，物距始终大于二倍焦距，且物距从60.0厘米到30.0厘米，变化量较大，而像距从12.0厘米到15.0厘米，变化量较小，故可得出的初步结论是：当物距大于二倍焦距时，物距变化量Δu大于像距变化量Δv；②根据实验1~6的数据，分析比较物距u变化时，L像、（u+v）的变化情况，可得出的初步结论是：当物体成实像时，物距越小，像越大，像距与物距的和（u+v）先变小后变大.
答案：（1）像距v随物距u的减小而增大
（2）同一发光体，物高与像高的比值等于物距与像距的比值
（3）①当凸透镜成缩小实像时，Δu大于Δv②当凸透镜成实像时，物距u减小，像高L像增大，u+v先变小后变大
教
学
板
书
课
堂
小
结
大家这节课的收获确实不少，我们共同学习了透镜成像的光路分析，并巩固学习了凸透镜成像规律的综合应用.请同学们在课后通过上网查阅资料了解更多关于凸透镜的应用.好,这节课就学到这里，谢谢！
教
材
习
题
解
答
【教材P99“动手动脑学物理”】
1.照相机、投影仪、放大镜的成像都遵循凸透镜成像的规律，说一说它们分别应用了凸透镜成像的哪个规律.
解：照相机利用了物距大于二倍焦距时物体通过凸透镜成缩小、倒立的实像的规律；投影仪利用了物距大于一倍焦距小于二倍焦距时物体通过凸透镜成放大、倒立的实像的规律；放大镜利用了物距小于一倍焦距时物体通过凸透镜成放大、正立虚像的规律.
3.学习使用照相机，向有经验的人了解光圈、快门和调焦环的作用.“傻瓜相机”有没有光圈和快门？是不是需要“调焦”？
解：傻瓜相机也有光圈和快门，只不过它们都安装在机身里面，傻瓜相机内部增加了一些电子、机械设备，可以根据光线的明暗程度自动调整光圈、快门，不需要人工调节；傻瓜相机也能自动聚焦，不需要手动调整.
在天安门广场某处，小丽想拍摄天安门城楼的全景，但发现在该位置只能从观景框中看到城楼的一部分.请你利用本节课学到的知识，帮小丽想想办法.应如何做，才能拍摄到天安门城楼的全景？
解：小丽应向远离天安门的方向移动，以增大物距，使所成的像变小，这样就可以拍摄到天安门城楼的全景.
难
题
解
答
【例4】（2015·山东泰安）在“探究凸透镜成像的规律”时，当烛焰离透镜13cm时成放大的实像，当烛焰离透镜8cm时成放大的虚像，则这个透镜的焦距可能是（）
A.4cm B.6cm C.7cm D.12cm
解析：根据凸透镜成像的规律：当烛焰离透镜13cm时，成放大的实像，则烛焰在一倍焦距和二倍焦距之间，而f＜13cm＜2f，所以6.5cm＜f＜13cm；当烛焰离透镜8cm时成放大的虚像，则烛焰在一倍焦距以内，即f＞8cm，综上所述8cm＜f＜13cm，故D选项正确.
答案：D
教
学
反
思
1.本课时的目的是深入了解凸透镜成像规律的实验，并掌握凸透镜成像的光路图.在实验过程中，交流讨论是探究的重要环节之一，要求学生能用自己的语言描述结论，还要能认真听取别人的观点，汲取正确有益之处.关于凹透镜的结构、性能、成像规律等内容，可以通过相关实验和阅读让学生认识.可以让学生通过实验，对凹透镜成像特点有感性认识.
2.在学习“凸透镜成像规律的综合应用”时，教师要突出从生活中或以往的经验引入，引导学生从具体事例中提出关键问题，对于凸透镜成像规律的理解，教师要注意不要让学生死记硬背，而应结合凸透镜在生活中的应用,如照相机、投影仪、放大镜的使用方法和结构特点去巧记，让理论联系实际，从而强化学生运用物理知识解决实际问题的意识.
教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结