5.3 凸透镜成像的规律---2024-2025学年人教2024版物理八年级上册教学同步课件

播放一段使用相机拍摄远近不同物体，照片中物体清晰成像的视频，以及用投影仪在屏幕上展示不同大小图片的视频片段。​视频播放结束后，提问学生：“在视频中，相机能让远近不同的物体都清晰成像，投影仪能在屏幕上呈现大小不同的像，你们知道这背后是怎么做到的吗？这和凸透镜成像有什么关系呢？” 引导学生思考并积极发言，激发学生对凸透镜成像规律的探究兴趣，从而引出本节课的主题 —— 凸透镜成像的规律。​（二）知识新授​实验探究凸透镜成像规律（20 分钟）​演示实验 1：搭建实验装置，将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，调整它们的高度，使烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心大致在同一高度。向学生介绍实验目的是探究凸透镜成像规律，以及实验中需要测量和记录的物理量，如物距（蜡烛到凸透镜的距离 u）、像距（光屏到凸透镜的距离 v）、像的大小、正倒和虚实情况。​把蜡烛放在较远处（大于 2 倍焦距），移动光屏，观察光屏上成像的情况，记录像的大小、正倒和虚实，同时测量并记录物距和像距。此时，光屏上成倒立、缩小的实像，像距在 1 倍焦距和 2 倍焦距之间。​改变蜡烛的位置，将蜡烛移到 2 倍焦距处，再次移动光屏，观察成像情况并记录相关数据。此时，光屏上成倒立、等大的实像，像距等于 2 倍焦距。​把蜡烛移到 1 倍焦距和 2 倍焦距之间，移动光屏，观察成像情况。此时，光屏上成倒立、放大的实像，像距大于 2 倍焦距。​最后，把蜡烛放在小于 1 倍焦距处，在光屏上观察不到像，通过凸透镜观察蜡烛，记录看到的像的特点（正立、放大的虚像）。​学生分组实验：将学生分成若干小组，每组配备实验器材，包括光具座、凸透镜（焦距已知）、蜡烛、光屏、火柴、刻度尺等。各小组按照演示实验的步骤，进行实验探究，多改变几次蜡烛的位置，记录不同物距下的成像情况和对应的物距、像距数据。实验过程中，教师巡视各小组，指导学生规范操作，提醒学生注意观察像的变化细节，以及物距和像距的测量准确性。​实验结束后，组织学生分析实验数据，讨论得出凸透镜成像规律：​当物距大于 2 倍焦距时，成倒立、缩小的实像，像距在 1 倍焦距和 2 倍焦距之间。​当物距等于 2 倍焦距时，成倒立、等大的实像，像距等于 2 倍焦距。​当物距在 1 倍焦距和 2 倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，像距大于 2 倍焦距。​当物距小于 1 倍焦距时，成正立、放大的虚像，像与物在凸透镜同侧。​引导学生绘制物距 - 像距关系图像，横坐标表示物距 u，纵坐标表示像距 v，将实验数据在图像上描点，然后用平滑曲线连接各点。通过图像，让学生更直观地观察到物距和像距之间的变化关系，以及不同成像区域的分布情况。​凸透镜成像规律的理论分析（15 分钟）​回顾光的折射知识，讲解凸透镜成像的原理。从光的折射角度出发，当光线通过凸透镜时，由于凸透镜对光线的会聚作用，不同方向的光线在经过折射后会按照一定规律汇聚或发散，从而形成不同性质的像。通过光路图演示，展示平行于主光轴的光线、过光心的光线、过焦点的光线经过凸透镜折射后的传播路径，以及它们如何相交形成实像或其反向延长线相交形成虚像。​引入凸透镜成像公式 1/u + 1/v = 1/f，向学生解释公式中各物理量的含义，并通过具体实例进行简单计算演示。例如，已知凸透镜焦距 f = 10cm，当物距 u = 30cm 时，求解像距 v。将数据代入公式 1/30 + 1/v = 1/10，通过移项计算可得 v = 15cm，与实验结果相符合，进一步验证公式的正确性和实用性。让学生进行一些简单的公式应用练习，巩固对公式的理解和运用能力。​从理论上分析像的大小、正倒、虚实随物距变化的原因。当物距大于 2 倍焦距时，光线经过凸透镜折射后，在光屏上会聚形成倒立、缩小的实像，这是因为物体离凸透镜较远，光线发散程度较大，经过凸透镜会聚后，像相对物体变小。当物距在 1 倍焦距和 2 倍焦距之间时，光线会聚后形成倒立、放大的实像，此时物体离凸透镜较近，光线发散程度较小，经过凸透镜会聚后，像相对物体变大。当物距小于 1 倍焦距时，光线经过凸透镜折射后，其反向延长线相交形成正立、放大的虚像，因为此时光线无法在光屏上会聚，只能通过眼睛逆着折射光线的方向看到虚像。​凸透镜成像规律的应用（15 分钟）​展示生活中各种与凸透镜成像规律相关的实例图片或视频，如照相机、投影仪、放大镜、眼睛等。以照相机为例，讲解其工作原理是利用凸透镜成倒立、缩小的实像，当我们拍摄物体时，调节镜头与物体的距离（物距），使物体位于凸透镜的 2 倍焦距以外，通过调节镜头的焦距（对于一些可调节焦距的相机）或改变镜头与感光元件的距离（像距），使像清晰地呈现在胶片或感光元件上。组织学生讨论在使用相机拍摄时，如何根据拍摄对象的远近和想要的成像效果，合理调节相机参数，运用凸透镜成像规律进行分析。​对于投影仪，介绍其利用凸透镜成倒立、放大的实像，投影片位于凸透镜的 1 倍焦距和 2 倍焦距之间，通过反光镜将像投射到屏幕上。让学生思考在使用投影仪时，如果发现屏幕上的像模糊或大小不合适，应该如何根据凸透镜成像规律进行调节。​讲解放大镜的工作原理是利用凸透镜成正立、放大的虚像，当我们用放大镜观察物体时，物体位于凸透镜的 1 倍焦距以内，通过调节放大镜与物体的距离，使像看起来更清晰、更大。组织学生进行实际操作，用放大镜观察书本上的字，感受像的变化，并运用所学知识解释观察到的现象。​以眼睛为例，介绍眼睛的晶状体相当于一个凸透镜，视网膜相当于光屏。正常眼睛通过调节晶状体的厚度（改变焦距），使远近不同的物体都能在视网膜上成清晰的倒立、缩小的实像。对于近视眼和远视眼，分别讲解其成因和矫正方法。近视眼是因为晶状体太厚，折光能力太强，使像成在视网膜前方，需要佩戴凹透镜进行矫正，凹透镜对光线有发散作用，使光线先经过凹透镜发散后再经过晶状体，能使像成在视网膜上。远视眼是因为晶状体太薄，折光能力太弱，使像成在视网膜后方，需要佩戴凸透镜进行矫正，凸透镜对光线有会聚作用，帮助光线会聚在视网膜上。通过这些实例，让学生体会凸透镜成像规律在解释和解决生活实际问题中的重要应用。​（三）课堂总结（5 分钟）​与学生一起回顾本节课的主要内容，包括凸透镜成像规律（不同物距下的成像特点）、成像原理（光的折射）、成像公式以及在生活中的应用实例。强调理解和掌握这些知识对于解释生活中诸多光学现象的重要性。​鼓励学生在课后继续观察生活中的光学现象，尝试用所学的凸透镜成像规律进行分析，提高对知识的应用能力。同时，引导学生思考在生活中还有哪些地方可以应用凸透镜成像规律，拓宽学生的思维视野。​（四）课堂练习（5 分钟）​在 PPT 上展示练习题，涵盖凸透镜成像规律的判断（如判断 “当物体位于凸透镜的 1 倍焦距处时，成正立、放大的虚像” 是否正确）、根据成像特点分析物距范围（给出一些像的特点，让学生判断物体的物距所在区间）、利用成像公式的计算（给出物距、像距、焦距中的两个量，让学生求解第三个量）、生活中成像问题的分析（描述一些使用相机、投影仪、放大镜或与眼睛视力相关的情境，让学生运用成像规律进行解释和解决）等方面。例如，给出 “一个物体通过凸透镜在光屏上成倒立、放大的实像，已知凸透镜焦距为 12cm，则物体到凸透镜的距离可能是（ ）A. 8cm B. 12cm C. 18cm D. 25cm”“已知凸透镜焦距为 15cm，当物体放在凸透镜前 35cm 处时，求像距以及像的性质，并画出光路图”“小明是近视眼，他看远处物体时，像成在视网膜的什么位置？应该佩戴什么类型的眼镜进行矫正？请用凸透镜成像规律解释” 等问题。​学生在座位上独立完成练习，教师巡视观察学生答题情况。练习结束后，公布答案，学生自行批改，针对学生普遍存在疑问的题目，教师进行详细讲解，巩固学生对知识的掌握，及时查漏补缺。 凸透镜成像的规律。（重点）（难点）观察图片，思考：我们了解它们都是利用凸透镜成像 , 那么它们所成的像分别有什么特点呢? 这其中有什么规 律吗?倒立、缩小的实像倒立、放大的实像正立、放大的虚像1.提出问题：凸透镜成像的不同与什么因素有关呢？2.猜想：凸透镜成像规律是什么？f = 10cm发光体光屏3.设计实验：请大家利用所给器材，设计一个实验，探究凸透镜的成像规律。4.实验步骤： 1.为了使烛焰的像，能够成在光屏的中央，我们需要调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。 如果无法成清晰的像，我们可以拿掉光屏，透过透镜看看像的性质。5.进行实验6.分析和结论像的大小与物距是否有关？在什么情况下成缩小的像？在什么情况下成放大的像？在什么情况下成等大的像？实验分析当u＞2f 时，成缩小的像；当u＜2f 时，成放大的像；当u=2f 时，成等大的像。像的正倒与物距是否有关？在什么情况下成正立的像？在什么情况下成倒立的像？当u＞f 时，成倒立的像；当u＜f 时，成正立的像。像的虚实与物距是否有关？在什么情况下成虚像？在什么情况下成实像？ 当u＞f 时，成实像；当u＜ f 时成虚像。根据上表的数据，凸透镜成放大的实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小的实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？当u＜v 时，成缩小的像；当u＜v时，成放大的像。一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小。实像总是异侧倒；物近像远像变大。虚像总是同侧正；物近像近像变小。像的大小像距定；像儿跟着物体跑。凸透镜成像的规律: 例1 小明在探究凸透镜成像规律时，蜡烛与光屏分别置于凸透镜两侧，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在如图所示的a、b、c、d 四点，分别调整光屏的位置。当蜡烛位于______点时，光屏上出现放大的像；当蜡烛位于___点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像。b或cd例2 将物体放在凸透镜前16 cm处，在光屏上得到倒立、缩小的像，则凸透镜的焦距可能是（ ） Ａ.10cm Ｂ.7cm Ｃ.8cm Ｄ.16cmB例3 在探究凸透镜成像实验中，当物距为20cm时，得到一个倒立、缩小的实像，此时像距为13cm，则凸透镜的焦距是（ ） A.f >20cm B.13cm5cm。1.在“探究凸透镜成像规律”的实验中，将凸透镜正对着太阳，在距凸透镜15 cm 处得到一个最小、最亮的光斑，则该凸透镜的焦距为 cm；若将一个物体放在此透镜前40 cm 处，可在透镜另一侧光屏上得到一个倒立、 （填“放大”“等大”或“缩小”）的实像。15缩小2.如图，手机扫描二维码，相当于给二维码拍了一张照片，手机摄像头相当于凸透镜，影像传感器相当于光屏，下列说法正确的是 （ ） A．物体上的二维码是光源B．扫码时二维码要位于摄像头二倍焦距以外 C．要使屏幕上二维码的像变小，只需将二维码靠近凸透镜D．影像传感器上成的是正立的实像 B3.在探究凸透镜成像规律的实验中，将点燃的蜡烛放在凸透镜前某一位置，在凸透镜后20 cm 的光屏上出现一个等大、倒立的像，如果将蜡烛移动到凸透镜前25 cm 处，则 （ ） A．光屏上会出现倒立、放大的实像B．将光屏靠近凸透镜一段距离，光屏上会出现倒立、缩小的实像C．将光屏远离凸透镜一段距离，光屏上会出现倒立、放大的实像D．无论怎样移动光屏，光屏上均找不到像B4.蜡烛距凸透镜40 cm，能在距凸透镜30 cm 的光屏上得到一个倒立、缩小的实像，则透镜的焦距可能是 （ ） A．40cm B．25cm C．16cm D．12cmC1. (1)调节发光物体、透镜和光屏，使它们的中心 ⁠ ，这样可使像成在光屏的 ⁠。(2)物体在凸透镜的焦点之外成 像，焦点之内成 像；物体在凸透镜的2倍焦距之外成 ⁠的像，2倍焦距之内成 的像；凸透镜所成的实像是 立的，虚像是 立的。在同一高度　中央　实　虚　缩小　放大　倒　正　2. [2023哈尔滨香坊区二模]如图所示，在探究凸透镜成像特点的实验中，蜡烛到凸透镜距离如图所示，光屏在图示位置接收到清晰的像，则图中物距为 cm，光屏上像的性质为 ⁠。30.0　倒立、缩小的实像　3. [2024上海杨浦区期末]若一个凸透镜的焦距为12 cm，将一支点燃的蜡烛放在此凸透镜前20 cm处，在凸透镜的另一侧调节光屏的位置，得到一个清晰的像，该像是(　B　)B4. 如图所示，A、B、C、D在凸透镜主光轴上，F为焦点，P为2倍焦距处。若保持凸透镜和光屏的位置不变，则物体放在哪个位置时，可能在光屏上观察到物体的像(　B　)B【思路点拨】本题隐含像距大于2倍焦距。5. 小宇同学有一次用爷爷的放大镜(焦距为10 cm)看窗外的物体时，竟发现看到的物体是倒立的，心里想：放大镜成像到底有什么规律呢？于是他从实验室借来一架光具座、一个光屏、一根蜡烛，进行实验探究：(1)在图中的装置上保持放大镜的位置不变，将蜡烛移至光具座20 cm刻度线处，移动光屏发现烛焰在光屏上成倒立、缩小的像。根据这个原理可制成 (填“照相机”或“投影仪”)。照相机　(2)向右将蜡烛移至光具座35 cm刻度线处，移动光屏至某位置，烛焰在光屏上成一倒立、 (填“缩小”“放大”或“等大”)的像。(3)继续向右将蜡烛移至光具座45 cm刻度线处，小宇同学发现无论怎么移动光屏，在光屏上都得不到像。这是因为此时烛焰通过凸透镜成的是 (填“实像”或“虚像”)。放大　虚像　6. [2023益阳]点燃蜡烛，烛焰通过焦距为20 cm的凸透镜甲成缩小的像。现用焦距为10 cm的凸透镜乙替代凸透镜甲，且保持烛焰和透镜的位置不变，烛焰通过凸透镜乙所成的像是(　A　)A7. [2024崇左江州区期末]如图所示，让一束平行光经过一凸透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。小明用此透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，则下列说法正确的是(　A　)A8. [2023苏州期末]如图所示，光屏上接收到烛焰清晰的像，则该凸透镜的焦距范围是(　B　)B