初中物理人教版八年级上册第3节 凸透镜成像的规律学案设计

第三节探究凸透镜成像的规律导学案

学习目标：

1、探究凸透镜成像的探究过程。

2、理解凸透镜的成像规律，知其物距、像距变化，像距变化的规律。

3、掌握凸透镜成实像、虚像的条件。

4、会画各种成像的光路图。

学习重点：

1、理解凸透镜的成像规律，知其物距、像距变化，像距变化的规律。

2、掌握凸透镜成实像、虚像的条件。

3、会画各种成像的光路图。

学习难点：

1、理解凸透镜的成像规律，知其物距、像距变化，像距变化的规律。

2、掌握凸透镜成实像、虚像的条件。

3、会画各种成像的光路图。

课前预习：

1、画出一个带箭头的线段“个”竖立在凸透镜主轴上，u>2f，f<u<2f，u<f三个不同位置上成像光路。

2、小宇在做“探究凸透镜成像规律”实验，其实验装置的示意图如图所示，a、b、c、d、e是主光轴上的五个点，F点和2F点分别是凸透镜的焦点和二倍焦距点。

（1）在a、b、c、d、e这五个点中：

①把烛焰放在________点上，可以成正立、放大的虚像；

②把烛焰放在________点上，所成的像最小；

③把烛焰放在________点上是属于照相机原理；

④把烛焰放在________点上是属于投影仪原理。

（2）小宇做完实验后，又想用手表代替蜡烛，看在光屏上能成什么样的像。于是他在透明的玻璃板上用黑色笔画了个手表盘，如图甲所示。把这个玻璃板放在蜡烛的位置上，并用平行光源对着玻璃板上的表盘照射，如图乙所示，移动光屏直到成清晰像为止。此时表盘在光屏上所成的像是图丙中的哪一个（    ）

合作探究：

提出问题：凸透镜成像的           与那些因素有关？

猜想假设：凸透镜的成像性质与          、            有关。

设计实验与收集证据：

一、测定凸透镜的焦距

如右图，测得凸透镜的焦距   f=         .

二、调节装置

调节       和        ，使         、        和           在同一          。

目的：使像成在                     .

注意：如在桌面实验，应使三者中心在同一水平线上。

三、实验步骤与记录表格

（一）评价：1、应在每一个区间内               ，                   ;

   2、还应对                       时的成像特点进行探究。

（二）动态连续观察

 现象：当物体靠近透镜时，像               透镜，像逐渐             。

 口诀：物          像                   。

（三）成像条件逐条分解

 1、成倒立、缩小、实像的条件：u       ，成                 ，此时     v     .

2、成倒立、等大、实像的条件：u      ，成               ，此时 v         。

3、成倒立、放大、实像的条件：     u     ，成               ，此时 v      。

（四）探究u<f时的成像性质

1、u<f时，光屏上           像。

2、u<f时，凸透镜成                  。

3、此时的像与物在               侧。

4、u<f时，成的像上下左右与物体方向              。

5、观察虚像时，眼睛应在               一侧，透过             观察。

例题：观察凸透镜所成虚像正确的是（    ）

6、想要看到更大的虚像，可以将物体再      透镜一些，或将透镜稍         物体一些。

7、当u=f时，         像

【交流合作】

1、成实像与虚像物距的分界点：          焦距处是成     和     的分界点。

口诀：一倍焦距分         .

2、成放大的像与缩小的像的分界点：      焦距处是成      的像和     的像的分界点

口诀：二倍焦距分          .

3、归纳方式一

4、归纳方式二

【实验思考】

1、凸透镜成实像时，都是        立的；凸透镜成虚像时，都是       立的。

2、凸透镜成放大的像时，         （一定/不一定）都是虚像；

   凸透镜成缩小的像时，         （一定/不一定）都是实像。

3、凸透镜成实像时，       、       都颠倒。

4、凸透镜成的实像和虚像          用眼睛直接观察。

5、无论怎样移动光屏，都不能在光屏上找到像，这是什么原因？

(1)物距 u      f；(2)透镜、光屏、烛焰三者中心不在             。

6、凸透镜成的像偏在光屏上端，可以向    移动光屏，或向      调节凸透镜，或向

          调节蜡烛。

技巧：像移动的方向与物体移动的方向        ；

像移动的方向与透镜移动的方向        。（如右图）

7、能否通过移动凸透镜找像？

若移动凸透镜，      将随之改变，       也会改变，此时的像就不是我们要找的那个像了。所以，实验过程中，凸透镜的位置须        ,而应通过移动        来找像。

8、如果凸透镜被挡住或摔坏一半，成像性质        ，亮度          。

9、成实像时，物与像之间的距离L与f有何关系？成实像时，物像间距L        4f。

10、成实像时，物与像的移动速度相同么？

 当u>2f时，       移动速度较快；当f<u<2f时，       移动速度较快。

11、凸透镜成实像时，将物体与光屏交换位置，根据          性，光屏上恰好能成清晰的像，成像性质         （改变/不变）.

12、利用凸透镜成像作图，如右图：

13、用发光F字代替蜡烛的优点：

①便于判断像与物上下、        是否颠倒。

②成像        ，不会          ；

③底部的方格便于比较像与物的          关系。

14、虚像与实像的观察

课后练习：

1.一个焦距为10 cm的凸透镜，当物体从离透镜30 cm处逐渐移到离透镜20 cm处的过程中，像与像距的变化为（    ）

    A.像逐渐变小，像距逐渐变小       B.像逐渐增大，像距逐渐增大

    C.像先小后大，像距逐渐增大       D.像逐渐增大，像距逐渐变小

2.通过实验发现凸透镜可以成实像，也可以成虚像；可以成放大的像，也可以成缩小的像；可以成倒立的像，也可以成正立的像。我们可以看到，物体通过凸透镜所成的像的____________、____________、____________、____________等取决于物距和凸透镜的____________关系。

3.当物距___________ 2倍焦距时，凸透镜成的像是___________实像；当物距___________焦距时，成虚像，并且虚像的尺寸___________。

4.一个物体在凸透镜前20 cm处，在屏上成一倒立缩小的像，则透镜的焦距f（    ）

   A.10 cm<f<20 cm              B.f>10 cm              C.f<10 cm                D.f>20 cm

5.许多家庭的门上都装有防盗门镜(俗称“猫眼”)。从室内透过防盗门镜向外看，可以看到来客的正立、缩小的像。由此可以断定，此时防盗门镜的作用相当于一个（    ）

    A.凸透镜              B.凹透镜            C.凸透镜和凹透镜           D.玻璃砖

6.（2010天津模拟）如图3-3-1所示，凸透镜的焦距为8 cm，当物体AB放在该凸透镜主轴上距离凸透镜12 cm的位置处时，调整光屏的位置使光屏上出现该物体清晰的像，则在光屏上得到一个（    ）

图3-3-1

    A.倒立放大的实像           B.倒立缩小的实像       C.正立放大的实像           D.正立放大的虚像

7.（2010江苏连云港模拟）如图3-3-2是用来研究凸透镜成像规律的实验装置示意图(屏未画出)，当蜡烛和透镜放在图示位置时，通过移动光屏，可以在光屏上得到与物体等大的像。若透镜位置不变，将蜡烛移到刻度为30 cm处，则（    ）

图3-3-2

A.移动光屏，可以在屏上得到倒立放大的像          B.移动光屏，可以在屏上得到倒立缩小的像

C.移动光屏，可以在屏上得到正立放大的像          D.不论光屏移到什么位置，都不能在屏上得到清晰的像

8.（2010江苏徐州课改区模拟）如图3-3-3所示，是赵强同学用蜡烛、凸透镜和光屏研究凸透镜成像规律的实验装置，其中还需要调整的是____________。调整后烛焰能在光屏上成____________立的实像，若想使像变大，应将蜡烛向____________移。

图3-3-3

9.（2010河南模拟）在观察凸透镜成像的实验中，光屏上已成清晰、缩小的像，当烛焰向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向____________ (填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动，若要观察到烛焰放大的虚像，烛焰到透镜的距离应____________透镜的焦距。

10.有一焦距为10 cm的凸透镜，将物体从离凸透镜30 cm处沿主光轴移到距透镜20 cm处，这个过程中所成的像（    ）

    A.始终是正立、放大的实像               B.始终是倒立、放大的实像

    C.离透镜越来越远，像变大               D.离透镜越来越近，像变小

11.（2010山东滨州模拟）张晨在做研究凸透镜成像的实验时,保持凸透镜位置不变,如图3-3-5所示,先后使烛焰位于a、b、c、d四点,并分别调整光屏的位置。实验后,他归纳出以下说法，其中错误的是（    ）

图3-3-5

    A.烛焰位于a点时，屏上出现的实像最小    B.烛焰位于b点时，成放大的实像

    C.烛焰位于c点时，屏上出现的实像最大    D.烛焰位于d点时，成放大的实像

12.一物体放在凸透镜前18 cm处，在透镜另一侧20 cm处成一清晰像，则此透镜的焦距 （    ）

    A.一定大于20 cm               B.一定小于9 cm

    C.一定在10 cm到8 cm之间      D.一定在9 cm到10 cm之间

13.在研究凸透镜成像实验时，当烛焰离透镜12 cm时成的是放大的实像，当烛焰离透镜7 cm时成的是放大的虚像，则这个透镜的焦距不可能是下列的哪个值（    ）

    A.8 cm        B.10 cm            C.11 cm           D.14 cm

14.一物体沿凸透镜的主光轴移动，当物距为30 cm时，在凸透镜另一侧的光屏上得到一个放大的实像，当物体移到物距为15 cm时，它的像一定是（    ）

    A.放大的实像            B.缩小的实像         C.放大的虚像           D.缩小的虚像

15.在观察凸透镜成像的实验中，把物体从距凸透镜2倍焦距之外逐渐向凸透镜靠拢的过程中，光屏上所成的像将（    ）

    A.一直变大          B.一直变小          C.先变大后变小      D.先变小后变大

16.一个物体在凸透镜前的主光轴上，在凸透镜另一侧的光屏上形成该物体的明亮、清晰的实像，当用不透光的物体遮住凸透镜的上半部分后，物体此时在光屏上形成的像是（    ）

    A.只有上半部分，亮度不变                   B.只有下半部分，亮度不变

    C.与原来相同，亮度不变                     D.与原来相同，亮度变暗

17.（2010江苏南通模拟）小明在做“凸透镜成像”实验时，将点燃的蜡烛放在凸透镜前20 cm处，在透镜另一侧的光屏上观察到缩小的像。小明又把点燃的蜡烛置于原来的光屏处，则所成像的性质是（    ）

    A.倒立放大的实像          B.正立放大的虚像        C.倒立缩小的实像          D.倒立等大的实像

18.在凸透镜2倍焦距以外的地方，沿主光轴方向平放一根粗细均匀的棒AB，如图3-3-6所示，则形成的像A′B′为

图3-3-6

    A.比实物短，且B′端比A′端粗             B.比实物短，且A′端比B′端粗

    C.比实物长，且B′端比A′端粗             D.比实物长，且A′端比B′端粗

19.（2010福建莆田模拟）在研究凸透镜成像实验中，当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时，眼睛通过透镜观察到的虚像可能是图3-3-7中的（    ）

图3-3-7

20.在“研究凸透镜成像”的实验中，当凸透镜、烛焰和光屏放在图3-3-8中A、B、C三个位置时，屏上成一个缩小的像，则在A点位置放的是____________，在B点位置放的是____________，在C点位置放的是____________。

图3-3-8

21.（2010广西柳州课改区模拟）在“探究凸透镜成像的规律”的实验中。

(1)实验时，应使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在________________________。

(2)所用凸透镜的焦距为10 cm。某同学的实验数据如下表。

①分析1、2、3次实验的数据可知                               、                              、

                                。

②在第5次实验中，从____________一侧透过透镜看到在____________一侧放大的像。

探究凸透镜成像的规律——习题——答案

1，思路解析：由于f=10 cm，当u=30 cm时成倒立缩小的实像且像距在10 cm到20 cm之间，当u=20 cm时成倒立等大的实像且像距为20 cm，即像由缩小到等大，像距由10 cm到20 cm之间变为20 cm。

答案：B

2，思路解析：对于一个确定的凸透镜，焦距是唯一的，成像的情况只取决于物体距离凸透镜的远近。

答案：大小  虚实  正倒  位置  焦距

3，思路解析：物距大于2倍焦距，凸透镜成倒立的实像，当物距小于焦距时成放大的虚像。

答案：大  倒立  小于  大于物的尺寸

4，思路解析：解决这类问题的关键是根据凸透镜的成像特点和成像条件，物体通过凸透镜成倒立、缩小的实像，物距必然大于2倍焦距，即u>2f。本题中有20 cm>2f，解不等式得：f<10 cm。

答案：C

5，思路解析：它是由凹透镜和凸透镜组合而成的。从室内通过”猫眼”向室外观看，可以看到室外正立缩小的景象，能看到较大的范围情况；凹透镜对光线有发散作用，才会看到较大的范围，凹透镜应在外边，两透镜之间的距离等于凸透镜的焦距。

答案：C

6，思路解析：根据凸透镜成像规律可以知道，当f<u<2f时，成倒立、放大的实像，A正确。当u>2f时，成倒立、缩小的实像，所以B错。当u<f时，成正立、放大的虚像，所以CD错。

答案：A

7，思路解析：由题意可知u＝30 cm，u＝2f，求出焦距f＝15 cm。若透镜位置不变，将蜡烛移到刻度为30 cm处，此物距变为10 cm。当物距小于焦距时，在光屏上得不到蜡烛的像，即成虚像。

答案：D

8，思路解析：本实验应将蜡烛、光屏和凸透镜调整到同一高度；若像变大，应减小物距，蜡烛向右移。

答案：降低光屏的高度  倒  右

9，思路解析：凸透镜成实像的变化规律是：当物距大于焦距时，凸透镜都能成实像，且像距也在大于焦距的范围内。若物体逐渐向凸透镜移动，向焦点靠近，则像逐渐远离透镜，且逐渐放大；若物体逐渐远离凸透镜，则像逐渐向凸透镜移动，接近焦点，且逐渐缩小。所以，题中应先后填上“远离”和“小于”。

答案：远离  小于

10，思路解析:由凸透镜成像规律可知，当物距在2倍焦点以外运动时，所成的像始终为倒立、缩小的实像，但物距越小，像越大，像距越大。

答案:C

11，思路解析：烛焰在d点时，位于焦点以内，成正立、放大的虚像，故D选项错误。

答案：D

12，思路解析：由于本题中物像异侧，说明此像是一实像；又由于像距比物距大，可推知此像是一放大、倒立的实像，此时物体应在一倍焦距和二倍焦距之间，像在另一侧的二倍焦距之外。

即f<18 cm<2f            ①

20 cm>2f                ②

综合① ② 解得9 cm<f<10 cm。

答案：D

13，思路解析：根据题意当u=12 cm时成放大的实像、u=7 cm时成放大的虚像可得出：f<12 cm<2f，7 cm<f，解该不等式组可得7 cm<f<12 cm。而14 cm不在这个范围内。

答案：D

14，思路解析：从条件“当u=30 cm时，成放大的实像”可得：f＜30 cm＜2f，即15 cm＜f＜30 cm。当物体移到物距为15 cm时，即物体在焦距之内，成正立放大的虚像。

答案：C

15，思路解析：在凸透镜成像的情况中，当物体的位置发生移动时，像的位置也随之移动，像与物是朝同一方向移动的。当物体从二倍焦距之外移向凸透镜时，像做远离凸透镜的运动，且像变大；当物体离凸透镜接近二倍焦距时，像也接近凸透镜接近二倍焦距，像继续变大；当物继续移向凸透镜，像仍做远离凸透镜的运动，当物距小于1倍焦距时，像变为虚像，像仍变大；当物继续靠近凸透镜，像仍做远离凸透镜的运动，像继续变大，所以A正确。

答案：A

16，思路解析：解此题的关键在于正确理解凸透镜成实像的原理：物体射出的光经凸透镜折射后会聚在透镜后面的光屏上，形成物体的实像，无论透镜多大都能成像，只是镜面小一些，透光量少些，像暗淡一些，不会影响像的完整性，尽管题中条件是将凸透镜上半部分遮住不透光，物体仍能够由它的下半部分透光成像，并且能够成一个完整的像，但是会聚在光屏上的光会少一些，像变暗，应选D.

答案：D

17，思路解析：凸透镜成像的规律是，物在2倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像。由题干可知，点燃的蜡烛成的是倒立、缩小的实像。像距小于2倍焦距而大于1倍焦距。如果在像的位置上放物体，那么物距就是在1倍焦距与2倍焦距之间，成像在2倍焦距以外，且一定是倒立的、放大的实像。所以BCD错，A正确。

答案：A

18，思路解析：因为u＞2f所以f＜v＜2f,成的是倒立缩小的实像，故像A′B′比物体AB短，这样就排除了CD的正确性。又因A与B两点相比,B点物距小，其像距大，像也变大，故B端的像比A端的像A′要粗些。

答案：A

19，思路解析：由题意知u<f成虚像，观察者的眼睛应在蜡烛的异侧通过透镜观察到正立、放大的虚像。故选B。

答案：B

20，思路解析：屏上成的像是实像，要成倒立缩小的实像，物距大于像距，物、像在凸透镜的两侧。

答案：光屏  凸透镜  蜡烛

21，答案：(1)同一高度

(2)物距大于焦距时像是倒立的  物距越大，像距越小，物距越小，像距越大  物距大于2倍焦距时成缩小的像  光屏  蜡烛