5.3 凸透镜成像的规律（教学设计）-【上好课】八年级物理上册同步备课系列（人教版）.docx

1、5.3 凸透镜成像的规律（教学设计）年级八年级 授课时间课题 5.3 凸透镜成像的规律教学目标1. 通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。2. 经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。3. 通过探究活动，体会实验探究活动对认识事物过程中的重要意义。教材分析探究凸透镜成像的规律是一个较完整的探究实验，也是本章的重点。通过学习，不仅要使学生了解凸透镜成像的规律，而且要使学生了解科学探究方法。在科学探究过程中，引导学生对凸透镜的成像规律进行猜想，并初步设计方案，最后用实验探究的方法，得出凸透镜成像的规律。由于本实验的“分析和论证”部分对于学习物理不久的初中学生来说还有一定的难度，因此，教材从像的虚实

2、、大小和正倒三个方面提出了问题，引导学生对实验数据进行分析，得出结论。在实际教学中，可采用分工合作的方式收集实验数据，不仅让学生获得一次合作探究的体验，也节约了时间，保证了本次探究任务能在课堂教学时间内完成。教学器材光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、焦距不同的凸透镜两个、光屏等。 多媒体ppt，包含视频：探究凸透镜成像的规律、凸透镜成像时，像与物的变化关系、凸透镜成像的规律及其应用等。教学过程教师活动学生活动导入新课【播放图片、视频】播放照相机、投影仪、放大镜的成像图片。播放视频凸透镜成像的各种情况。【提出问题】照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是一个凸透镜。它们都利用凸透镜使物体成像，

3、照相机所成的像比物体小，投影仪所成的像比物体大。照相机、投影仪所成的像是倒立的，而放大镜所成的像是正立的。凸透镜所成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系? 今天一起进行探究5.3凸透镜成像的规律。观看透镜或图片，思考问题，进入情景。学习新课 一、探究凸透镜成像的规律【提出问题】凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟哪些因素有关？【猜想假设】 可能与物体到透镜的距离有关。支持事例：照相机、投影仪和放大镜的成像特点不同，是因为物体到透镜的距离不同。可能与凸透镜的焦距有关。支持事例： 同一物体通过照相机成像，当照相机的焦距改变时（调焦），凸透镜所成像的大小会改变。像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。支

4、持事例：照相机与投影仪，物体和所成的像分居在凸透镜的两侧；通过放大镜观察物体，物体和像在透镜的同一侧。【设计实验】（1）相关概念物距u：物体到透镜光心的距离。如图所示，物距为30cm；像距v：像到透镜光心的距离。如图所示，像距为60cm；焦距f：焦点到凸透镜光心的距离。（2）我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟凸透镜的焦距f有关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。我们可以注意观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距时，物体成像的情况。 （3）实验器材：凸透镜（焦距为10cm）、蜡烛、光屏、火柴、光具座。（4）数

5、据记录表格（见下）。【进行实验与收集证据】（1）在光具座上放置蜡烛、凸透镜、光屏时，透镜放在光具座标尺中央。（2）调整凸透镜、蜡烛（烛焰的中心）、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。目的是为了使烛焰的像成在光屏的中央。（2）将凸透镜固定在光具座中间50cm刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距u2f（u20cm），移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察像的大小和正倒，同时测出此时的物距u和像距v，将数据记录在表格中。（3）把蜡烛向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离等于二倍焦距（u=20cm），移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v，将数据记录在表格

6、中。 （4）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间（1020cm），移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v ，记录在表格中。（5）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离为一倍焦距10cm（在焦点处） ，移动光屏，光屏上不成像；眼睛通过透镜也看不到虚像。（6）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距以内（小于10cm），移动光屏，光屏上不成像，眼睛通过透镜，能看到虚像，记录像的正倒和大小。测出物距u，记录在表格中。（7）数据记录汇总实验次数物距u/cm物距与焦距的关系像的性质像距v/cm虚实大小正倒130u

7、 2f实像缩小倒立15220u = 2f实像等大倒立203152f u f实像放大倒立30410u =f不成像56u 2f倒立缩小实像异侧2fvf能u2f倒立等大实像异侧v2f能fu2f能uf不成像uu不能【记忆口诀】一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近（离焦点）像远像变大；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒，像物相互跟着跑。【播放动画】凸透镜成的像与物的变化关系【播放视频】探究凸透镜成像的规律【交流讨论】（1）在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？【分析】可能原因有：烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内

8、；蜡烛的位置在透镜的焦点上。（2）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像性质不变，像是否完整？像的亮度有什么变化？【分析】光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。（3）蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调节？【分析】像将会向上移动。调节方法：将光屏向上移动；将蜡烛向上移动；将透镜和光屏向下调节.【例题1】如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，并分别调整光屏的位置。则：把烛焰放在_点，屏上出现的像最大；把烛焰放在_点，屏上出现的像最小。把烛焰放在_点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。把烛焰放在_点，光屏

9、上不会出现像。【答案】c，a，c，d、e。【解析】根据凸透镜成像规律，物体放在焦点之外，物距越小，像距越大，实像越大。当屏上像最大时，则物距是最小的，c点符合；当屏上像最小时，则物距是最大的，a点符合；烛焰放在c点时，屏上出现最清晰像时，屏距凸透镜最远。物体放在焦点处或之内时，屏上均不能成像，d、 e点符合。【例题2】在做“凸透镜成像”的实验中，凸透镜焦距是10cm，当光屏距凸透镜16cm时，烛焰在光屏上成清晰的像。若光屏不动，将凸透镜向光屏方向移动2cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列说法正确的是（D）A蜡烛不动，像变小 B蜡烛靠近凸透镜，像变小 C蜡烛远离凸透镜，像变大 D蜡烛远离凸透镜

10、，像变小 【解析】凸透镜焦距是10cm，光屏离凸透镜16cm（像距）时，2f16cmf，所以在光屏上得到一个倒立、缩小的实像。保持光屏位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，像距变小，像变小，则物距增大，故蜡烛应远离凸透镜。 只有D正确。【例题3】小明做“探究凸透镜成像的规律”的实验，实验所用凸透镜的焦距为f=10cm，他把凸透镜固定在光具座上50cm处，调节蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度。如图所示，若此时他们想在实验中能用光屏承接到烛焰的实像，光屏应在_（选填“5060cm”、“5060cm”）范围内移动；保持凸透镜位置不变，把蜡烛放在 30cm刻度线处，调整光屏到透镜的距离，则会

11、在光屏上看到烛焰_（选填“放大”、“缩小”或“等大”）倒立的像。他们想模拟投影仪的成像原理，应在步骤的基础上将蜡烛向_（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动，同时调节光屏的位置，使光屏向_（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。他保持凸透镜的位置不变，同时取下光屏，直接用眼睛观察凸透镜成像的各种情况。小明移动蜡烛使它从零刻度线处逐渐靠近凸透镜，同时小华从透镜的右侧透过透镜现察烛焰的像，下图是小华整理并记录看到的像的情况，根据你所学的知识，判断出最先看到的像的编号是_（选填代表像编号的数字）。【答案】6070cm ；等大；靠近，远离；。【解析】由图可知，物距u=40cm2f，则成倒立、缩

12、小的实像，像距满足fv2f，即10cmv2f。成像光路图：（2）投影仪的调节调节依据：凸透镜成倒立、放大的实像时，物近像远像变大。 调节方法：像偏小，投影片靠近镜头，投影仪远离屏幕；像偏大，投影片远离镜头，投影仪靠近屏幕。3. 放大镜（1）放大镜成像原理：当物距uf 时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像与物体在同侧。成像光路图：（2）放大镜的调节调节依据：凸透镜成虚像时，物近像近像变小。 调节方法：像偏小，物体稍微远离镜头，适当调节眼睛位置；像偏大，物体稍微靠近镜头，适当调节眼睛位置。【例题4】如图所示，甲是_的工作原理图，乙是_的工作原理图。（选填“照相机”、幻灯机”或“放大镜”） 【答案】照

13、相机，放大镜。 【解析】由图甲可知，物距大于二倍焦距，所以是照相机的工作原理。图乙，蜡烛到凸透镜的距离小于焦距，此时在凸透镜的另一侧可以观察到正立、放大的虚像，所以乙是放大镜的工作原理。【例题5】在银幕上看到的电影画面都是正立的，在放电影时应将电影片（D）A正立着放在大于2f 的位置上B倒立着放在大于2f 的位置上C正立着放在2f 和f 之间的位置上D倒立着放在2f 和f 之间的位置上【解析】投影仪成的像是倒立放大的实像，物距满足大于 f 小于2f，为了让观众看到正立的实像，放电影时应将电影片倒立着放在2f 和 f 之间的位置上，故ABC不符合题意，D符合题意。 所以选D。根据实验结论和上一节

14、课所学知识，找出照相机、投影仪、放大镜的工作原理，会进行调节。 做例题4并解析，知道照相机、放大镜成像的不同。做例题5并解析，知道投影仪成像的原理与特点。学习新课 三、用作图法研究凸透镜成像规律【过渡】通过实验可以得出凸透镜成像的规律，我们用作图的方法也可以研究凸透镜成像的规律。1. 凸透镜的三条特殊光线通过光心的光线传播方向不改变；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点；经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。2. 用作图法研究凸透镜成像规律（1）物距大于2倍焦距，即u2f 时，成倒立、缩小的实像，像距v： fv2f。（3）物距uf 时，凸透镜成正立、放大的虚像。（4）物距u=2f

15、 时，成倒立、等大的实像，像距v=2f（5）物距u=f 时，不成像。【例题6】请用作图法找出蜡烛火焰A点的像A 。【答案】右图。【解析】平行于主光轴的光线折射后过焦点，通过光心的光线传播方向不变，两条折射光线交点即是A的像A。 回忆凸透镜的三条特殊光线。会用作图法研究凸透镜成像的各种情况。注意仅用两条光线也得出成像的规律。做例题6，会用作图法确定透镜成像的特点。课堂练习课堂练习1. 物理实验课上，如图所示为小海做“探究凸透镜成像规律”的实验装置图，当点燃的蜡烛、透镜、光屏位于如图所示的位置时，光屏上得到烛焰清晰的像。则（）A物距为40cm，像距为50.0cmB光屏上成倒立、缩小的实像C照相机应

16、用了该次实验的成像规律D投影仪应用了该次实验的成像规律【答案】D.【解析】AB由图示知，刻度尺的分度值为1cm，蜡烛到凸透镜的距离，即物距为 u=40.0cm-30.0cm=10.0cm光屏到凸透镜的距离，即像距为 v=90.0cm-40.0cm=50.0cm则物距小于像距，成倒立、放大的实像，故AB不符合题意；C照相机所成的像是倒立、缩小的实像，故照相机不是应用该次实验的成像规律，故C不符合题意；D投影仪成倒立、放大的实像，故投影仪应用了该次实验的成像规律，故D符合题意。2. 如图所示，现在有很多场所的安保工作中采用人脸识别系统，识别系统的摄像机可以自动将镜头前1 m处的人脸拍摄成数码相片传

17、递给计算机进行识别，摄像机的镜头（ ）A相当于凸透镜，焦距可为0.5 m B相当于凸透镜，焦距可为0.1 mC相当于凹透镜，焦距可为0.5 m D相当于凹透镜，焦距可为0.1 m【答案】B.【解析】摄像机的镜头相当于一个凸透镜，是利用了凸透镜成倒立、缩小的实像原理，此时物距大于2倍焦距，即u2f，得出 f 0.5m.所以选B。3. 小明同学将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处时，在光屏上得到一个缩小的像。当蜡烛距透镜9cm时，在光屏上得到一个放大的像。这个凸透镜的焦距可能是（）A10 cm B8 cm C6 cm D4 cm【答案】C.【解析】因为物距u15cm时，是缩小的实像，所以u2f，

18、 即 15 cm2f f7.5 cm又知物距u9cm时，是放大的实像， 所以 f9 cm2f 9cmf4.5 cm综合两个不等式得焦距f：4.5cmf7.5 cm所以选C.4. 如图所示，小乐用放大镜看指纹时，觉得指纹的像太小，为使指纹的像大一些，正确的做法是（ ） A眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍近些B眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍远些C放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍近些D放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍远些【答案】B。【解析】用放大镜看指纹时，指纹必须在焦点以内，且指纹离焦点越近，虚像越大，所以为使指纹的像大一些，让放大镜离手指稍远些。 5. 如图，放大镜能使我们看清邮票的细微之

19、处。下列能用来说明其成像原理的图是（）【答案】C。【解析】放大镜能使我们看清邮票的细微之处，是利用凸透镜成像规律，物距在一倍焦距之内，成正立、放大的虚像；A小孔成像是利用光的直线传播原理，故A不符合题意；B人从平面镜看到蜡烛，是光的反射原理，故B不符题意；C蜡烛在凸透镜的一倍焦距之内，根据凸透镜成像规律可知，此时成正立、放大的虚像。故C符合题意；D蜡烛与像分别在凸透镜的两侧，根据凸透镜成像规律可知，此时成的是实像。故D不符合题意。6在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜及光屏处于图示位置时，在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是（ ） A光屏上成倒立、缩小的实像 B图中成像特点与照

20、相机的成像特点相同 C透镜不动，蜡烛向左移动，光屏向右移动，可再次得到清晰的像 D透镜不动，将蜡烛与光屏互换位置，光屏上仍能得到清晰的像 【答案】D。【解析】由图知，物距小于像距，此时光屏上成倒立、放大的实像，幻灯机或投影仪利用了此原理，选项AB错误；成实像时，物远像近像变小，若将蜡烛向左远离凸透镜，则应将光屏向左靠近凸透镜才能得到清晰的像，且像变小，选项C错误；透镜不动，将蜡烛与光屏互换位置，根据光路的可逆性，光屏上仍能得到清晰的像，选项D正确。7. 物理课上，同学们用凸透镜观察周围的物体，透过凸透镜不能看到的像是（ ）A正立放大的像B正立缩小的像C倒立放大的像D倒立缩小的像【答案】B。【解

21、析】AB当uf，成正立放大的虚像，故A不符题意，B符合题意；Cfu2f，成倒立放大的实像，应用于幻灯机，故C不符题意；D当u 2f，成倒立缩小的实像，应用于照相机，故D不符合题意；8. 在探究凸透镜成像规律的实验中，凸透镜的焦距为10cm。（1）将蜡烛和凸透镜甲固定在如图所示位置，点燃蜡烛后，在光屏上得到烛焰清晰_（选填“放大”或“缩小” ）的实像。这是_（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）的原理；（2）保持凸透镜位置不变，将蜡烛移动到15cm刻度线处，应该向 _（选填“左”或“右”）移动光屏，才能再次得到烛焰清晰的像；（3）改用焦距为20cm的凸透镜继续进行实验，并保持位置不变。应该将_

22、（选填“蜡烛”或“光屏”）从原刻度线处（图示位置）缓慢地向_（选填“左”或“右”）移动，才能在光屏上得到烛焰清晰的像。【答案】（1）放大，投影仪；（2）左；（3）蜡烛，左。【解析】（1）由图可知，物距小于像距，物距处于f 和2f 之间，成倒立、放大的实像。应用是投影仪或幻灯机。（2）凸透镜位置不变，将蜡烛移动到15cm刻度线处，物距变大，像距会变小，应该向左移动光屏，才能再次得到烛焰清晰的像，所以应该向左移动光屏。（3）改用焦距为20cm的凸透镜乙继续进行实验，此时物距小于一倍焦距，无法在光屏上得到清晰的像，要得到清晰的像，应该增大物距，即将蜡烛向左移动。课堂小结第3节 凸透镜成像的规律物距u像的性质物与像的位置像距v光屏能否承接应用u2f倒立缩小实像异侧2fvf能照相机u2f倒立等大实像异侧v2f能测焦距fu2f能投影仪uf不成像uu不能放大镜板书设计 第3节 凸透镜成像规律一、实验目的：探究凸透镜成像的规律二、实验器材：光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏、火柴、凸透镜（f=10cm）三、实验步骤：（略）四、实验结论：当u2f时，成倒立缩小的实像，像距fv2f 当u=2f时，成倒立等大的实像，像距v=2f当fu2f当u=f时，不能成像当uu物距增大时，像距减小，像变小；物距减小时，像距增大，像增大。作业