【模板】201學(xué)年八年級物理上冊4.5實(shí)驗(yàn)探究_凸透鏡成像同步課堂含解析新版教科版

1、4.5實(shí)驗(yàn)探究-凸透鏡成像目標(biāo)要求重、難點(diǎn).認(rèn)識透鏡以及透鏡的分類理解透鏡的主要概念了解透鏡對光的作用掌握透鏡的三條主要光線重點(diǎn)通過探究理解凸透鏡成像規(guī)律重點(diǎn)繼續(xù)加深對實(shí)像與虛像的認(rèn)識一、透鏡及其概念1.透鏡是用透明物質(zhì)制成的表面為球面一部分的光學(xué)元件，透鏡是根據(jù)光的制成的。2.透鏡與面鏡區(qū)別：面鏡利用光的成像，透鏡利用光的成像；透鏡成像遵循光的，面鏡成像遵循光的。3.透鏡分類：透鏡分為凸透鏡和凹透鏡。（1）凸透鏡：中間厚、邊緣薄的透鏡（遠(yuǎn)視鏡鏡片，照相機(jī)的鏡頭、投影儀的鏡頭、放大鏡等）。（2）凹透鏡：中間薄、邊緣厚的透鏡（近視鏡等）。4.透鏡光路基本概念：圖（1）是透鏡光路示意圖。（1）過透

2、鏡兩個(gè)球面球心的直線叫（主軸），用“cc/”表示,透鏡的幾何中心叫光心，用“o”表示。a.凸透鏡光路b.凹透鏡光路圖(1) 透鏡光路示意圖（2）平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)叫凸透鏡焦點(diǎn)，用“f”表示，如圖（2）a所示；平行于凹透鏡主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后發(fā)散，其會交于一點(diǎn)，這是凹透鏡的焦點(diǎn)（虛焦點(diǎn)），如圖（2）b所示。a.凸透鏡光路概念b.凹透鏡光路概念圖（2）透鏡光路概念（3）焦點(diǎn)到光心的距離，焦距用“f”表示，圖（1）中就是“of”之間的距離。凸透鏡和凹透鏡都各有兩個(gè)焦點(diǎn)，凸透鏡的焦點(diǎn)是實(shí)焦點(diǎn)，凹透鏡的焦點(diǎn)是虛焦點(diǎn)。（4）物體到光心的距離叫，用“u”表示。（5

3、）像到光心的距離叫（11），用“v”表示。5.透鏡的三條特殊光線（1）過光心的光線，經(jīng)透鏡折射后傳播方向(12)，如圖（3）所示。圖（3）過光心的光線（2）平行于主光軸的光線，經(jīng)凸透鏡折射后經(jīng)過另一側(cè)(13)；經(jīng)凹透鏡折射后向外發(fā)散，但其反向延長線過(14)，如圖（4）所示。圖（4）平行于主軸的光線（3）經(jīng)過凸透鏡焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于(15)；射向異側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后平行于(16)，如圖（5）所示。圖（5）過焦點(diǎn)的光線6.透鏡的作用：凸透鏡有(17)光線作用，所以凸透鏡也叫(18)；凹透鏡有(19)光線作用，所以凹透鏡也叫(20)。7.實(shí)像和虛像區(qū)別（1）成像原理不同實(shí)像：物

4、體上每一點(diǎn)射出的光線經(jīng)反射或折射后，光線會聚到一點(diǎn)所成的像。虛像：物體上每一點(diǎn)射出的光線經(jīng)反射或折射后，光線散發(fā)，但其反方向延長線相交與一點(diǎn)。（2）承接方式不同實(shí)像：可以用光屏承接，也可以用眼睛觀看。虛像：只能用眼睛觀看。二、凸透鏡成像規(guī)律1.凸透鏡成像規(guī)律：如圖是常見凸透鏡成像規(guī)律光路圖，詳見下表（1）。表（1）凸透鏡成像規(guī)律表成像條件物距（u）成像的性質(zhì)像距（v）應(yīng)用u2f倒立、縮小的實(shí)像fv2f照相機(jī)（圖a）u=2f倒立、等大的實(shí)像v=2f圖dfu2f倒立、放大的實(shí)像v2f投影儀（圖b）u=f不成像射出的是平行光線0uf正立、放大的虛像vf放大鏡（圖c）a. u2fb. fu2fc.0u

5、fd.u=2f凸透鏡成像光路圖凸透鏡成像規(guī)律需要牢記，同學(xué)們可以自己總結(jié)其規(guī)律。也可以背下下面口訣：“物大焦，倒立實(shí)，物越大，像越小；物小焦，正立虛；物為焦，不成像”。這里的“物”指物距，“像”指像距，“焦”指焦距。2.注意：（1）實(shí)像是由實(shí)際(21)而成，在光屏上可呈現(xiàn)，可用眼睛直接看，所有光線必過(22)；（2）虛像不能在光屏上(23)，但能用眼睛看，由光線的(24)會聚而成。3.凹透鏡成像規(guī)律：凹透鏡始終成縮小、正立的虛像，如圖所示。凹透鏡成像光路圖注意：大家還要記?。禾撓瘢?、像同側(cè)；實(shí)像，物、像異側(cè)。表（2）凸透鏡、凹透鏡比較表折射現(xiàn)象；反射現(xiàn)象；折射現(xiàn)象；折射定律；反射定律；主光軸

6、；匯聚于；反向延長線側(cè)；焦距；物距；(11)相距；(12)不改變；(13)焦點(diǎn)；(14)同側(cè)焦點(diǎn)；(15)主光軸；(16)主光軸；(17)匯聚；(18)匯聚透鏡；(19)發(fā)散；(20)發(fā)散透鏡；(21)光線匯聚；(22)像點(diǎn)；(23)呈現(xiàn)；(24)反向延長線。【重點(diǎn)一】三條主要光線1.凸透鏡：（1）第一條光線，平行主軸的光線，經(jīng)過透鏡后一定通過焦點(diǎn)。（2）第二條光線，通過光心的光線，經(jīng)過透鏡后方向不變化。（3）第三條光線，通過焦點(diǎn)的光線，經(jīng)過透鏡后一定平行主軸。如圖所示。2.凹透鏡：（1）第一條光線，平行主軸的光線，經(jīng)過透鏡后，折射光線的反向延長線經(jīng)過左側(cè)焦點(diǎn)。（2）第二條光線，通過光心的光線

7、，經(jīng)過透鏡后方向不變。（3）第三條光線，延長線經(jīng)過右側(cè)焦點(diǎn)的光線，經(jīng)過透鏡后，平行主軸。如圖所示。3.作圖時(shí)利用三條主要光線其中兩條即可完成“像點(diǎn)”。但一定要注意凸透鏡和凹透鏡的不同：凸透鏡是折射成的像可以是 正、倒；虛、實(shí)；放、縮；凸透鏡起聚光作用。凹透鏡所成的像均是正立、縮小的虛像。【重、難點(diǎn)二】凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹客哥R凸透鏡成像規(guī)律。像與物的大小關(guān)系、物距變化成像規(guī)律變化、像的虛實(shí)。【實(shí)驗(yàn)器材】凸透鏡、光具座、蠟燭、光屏、火柴等?！緦?shí)驗(yàn)步驟】一、按圖組裝器材。調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏在同一水平線上。二、將蠟燭放在遠(yuǎn)處（此時(shí)u>2f），移動光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的

8、大小、正立還是倒立，并測量物距和像距；數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)表格。三、將蠟燭往凸透鏡方向移動，使2f>u>f，移動光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒立，并測量物距和像距；數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)表格。四、將蠟燭繼續(xù)往凸透鏡方向移動，使u=f，移動光屏，看能否成像。五、將蠟燭繼續(xù)往凸透鏡方向移動，使u<f，移動光屏，看在光屏上能否找到像。六、實(shí)驗(yàn)表格物距與焦距關(guān)系物距（cm）像的性質(zhì)像距（cm）大小正倒虛實(shí)u>2fu=2f2f>u>fu=fu<f七、整理器材。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】等大、等距、對稱、反向、虛像。物距像的性質(zhì)像距（cm）應(yīng)用大小正倒虛實(shí)u>2f縮小

9、倒立實(shí)像2f<v<f照相機(jī)2f>u>f放大倒立實(shí)像v>2f投影儀u<f放大正立虛像-放大鏡2.考查內(nèi)容考查方向解答思路如何測量焦距一束平行光通過凸透鏡后會聚的點(diǎn)即為焦點(diǎn)，可測焦距保障實(shí)驗(yàn)成功蠟燭、凸透鏡不動，移動光屏直至在光屏上成清晰的像如何判斷成虛像物距小于焦距時(shí)，無論怎么移動光屏都無法在光屏上成像無法成像的原因蠟燭在焦點(diǎn)上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蠟燭與凸透鏡和光屏沒有在同一水平線上成像位置如何移動可調(diào)節(jié)蠟燭或凸透鏡蠟燭變短成像上移像的明暗變化用遮光板擋住部分光線，成像完整但像變暗一、選擇題1.在驗(yàn)證凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)中，蠟燭、凸透鏡和光屏在光

10、具座上的位置如圖所示，此時(shí)在光屏上得到燭焰清晰的像；若保持透鏡位置不變，將蠟燭在光具座上移動5厘米，對于此時(shí)成像的性質(zhì)判斷正確的是（ ）。a一定是縮小的實(shí)像；b可能是放大的實(shí)像；c一定是正立的虛像；d可能是放大的虛像2.下列圖中，作圖有錯(cuò)誤的是（ ）。a b c d a平面鏡成像； b光的反射； c放大鏡成像； d照相機(jī)成像3.在做凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明把物體放在距離凸透鏡40cm處，在光屏上得到一個(gè)倒立、縮小的實(shí)像，則該凸透鏡的焦距可能是（ ）。a30cm； b25cm； c20cm； d15cm4.一物體沿凸透鏡的主光軸移動，當(dāng)物體距凸透鏡20cm時(shí)，能在凸透鏡的另一側(cè)光屏上得到一個(gè)放大

11、、倒立的像，當(dāng)物體離凸透鏡9cm時(shí)，則（ ）。a一定成正立、放大的虛像；b一定成倒立、縮小的實(shí)像；c可能成倒立、縮小的實(shí)像；d可能成正立、放大的虛像5.下列關(guān)于成像的說法正確的是：( )。a.蠟燭的火焰經(jīng)過凸透鏡在光屏上成一清晰的像，如果用硬紙片蓋住凸透鏡的上半部分，則光屏上的像將只剩下下半部分；b.平面鏡中的像之所以叫虛像是因?yàn)樗：磺?；c.用圓形透明的魚缸養(yǎng)魚，從側(cè)面觀賞缸內(nèi)的魚，你看到的那條魚是實(shí)物；d.將凸透鏡5倍焦距以外的物體，沿著主光軸逐漸移到1.5倍焦距處，像會從小變大6.某物體放在凸透鏡前20cm處時(shí)，在光屏上得到了物體倒立放大的實(shí)像，則該凸透鏡的焦距可能是( )。a10cm

12、； b15cm； c20cm； d.25cm7.小燕同學(xué)在做“研究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，將點(diǎn)燃的蠟燭、凸透鏡、光屏調(diào)試到如圖所示的位置，光屏中心正好出現(xiàn)清晰的像（未畫出）。下列說法中正確的是（ ）。a凸透鏡焦距為20cm； b屏上的像是倒立、縮小的實(shí)像；c焟燭燃燒變短，屏上像的位置會下降；d取走光屏，則凸透鏡不成像8.把一個(gè)凸透鏡對準(zhǔn)太陽光，在距凸透鏡10 cm處得到一個(gè)最小最亮的光斑。若將一物體放在此透鏡前15cm處，經(jīng)凸透鏡所成的像是（ ）。a倒立、縮小的實(shí)像 b倒立、放大的實(shí)像c正立、放大的虛像 d正立、縮小的虛像 9.昆蟲觀察盒的盒蓋是一個(gè)凸透鏡（如圖所示），盒蓋到盒底的距離為10c

13、m，利用凸透鏡能成正立、放大像的原理可以方便地觀察小昆蟲。在一次實(shí)驗(yàn)中，小明不小心把盒蓋上的凸透鏡打碎了。為了修好觀察盒，老師分別給他提供了焦距為4cm、8cm、10cm和12cm的凸透鏡各一個(gè)，他應(yīng)該選擇（ ）。a焦距為4cm的凸透鏡； b焦距為8cm的凸透鏡；c焦距為10cm的凸透鏡；d焦距為12cm的凸透鏡二、填空題、實(shí)驗(yàn)探究題10.如下圖所示，把一支點(diǎn)燃的蠟燭放在距離凸透鏡2倍焦距以外的地方，在透鏡的另一側(cè)調(diào)節(jié)光屏位置可找到一個(gè)清晰的像。這個(gè)像是下圖中的。11.在探究凸透鏡成像的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中：小明通過物理知識的學(xué)習(xí)，知道放大鏡就是凸透鏡在活動課中，他用放大鏡觀察自己的手指

14、，看到手指的像；再用放大鏡觀察遠(yuǎn)處的房屋，看到房屋的像（選填“放大”、“等大”或“縮小”）12.在用光具座研究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中：（1）測量凸透鏡的焦距如圖所示，則該凸透鏡的焦距為cm。（2）將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上，并且要讓燭焰中心、透鏡中心、光屏中心在同一。序號物距/cm30251815像距15172330像的性質(zhì)倒立、縮小、實(shí)像倒立、縮小、實(shí)像倒立、放大、實(shí)像倒立、放大、實(shí)像（3）上表是小王實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄數(shù)據(jù)的一部分，比較組數(shù)據(jù)可得出的規(guī)律是：物距大于二倍焦距時(shí)，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，這一規(guī)律可應(yīng)用于（選填“放大鏡”、“照相機(jī)”、“投影儀”）。13.（1）如圖甲所示，有兩束

15、光線射向凸透鏡，請完成光路（f為焦點(diǎn)，o為光心）；（2）某同學(xué)利用上述凸透鏡來探究“凸透鏡成像規(guī)律”：如圖乙所示，讓平行光經(jīng)過凸透鏡后，在光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的光斑，由此可知，凸透鏡的焦距是cm；蠟燭與凸透鏡的位置如圖丙所示，移動光屏，在光屏上能形成淸晰的倒立的、（選填“放大”、“等大”或“縮小”）的像，根據(jù)此原理可以制成（選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機(jī)”）；如果保持蠟燭和凸透鏡的位置不變，把光屏向右移動一小段距離后，要想在光屏上再次得到清晰的像，可在蠟燭與凸透鏡之間放一個(gè)（選填“近視眼鏡”或“遠(yuǎn)視眼鏡”）。三、作圖題14.如圖所示，請畫出由s點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)過凸透鏡后的折射光線，并確定發(fā)

16、光點(diǎn)s的像點(diǎn)s。15根據(jù)光通過透鏡前后的方向，在圖中的虛框內(nèi)畫上適當(dāng)類型的透鏡。一、選擇題1.【答案】b?！窘馕觥坑蓤D可知，在移動蠟燭前，像距等于物距，此時(shí)成像是倒立、等大的實(shí)像；也說明了物體在2倍焦距位置上，故凸透鏡的焦距是10cm；如果在光具座上移動蠟燭5cm，一種可能物距大于2倍焦距，另一種可能物距大于焦距小于2倍焦距；前一種情況，蠟燭的像成倒立縮小的實(shí)像，后一種情況，蠟燭的像成倒立放大的實(shí)像；從給出的四種答案看，唯一正確的是b。2.【答案】c。【解析】此題涉及到平面鏡成像和凸透鏡成像，根據(jù)平面鏡成像規(guī)律，像與物等大、對稱、反向等規(guī)律可知a圖是正確的；b圖是平面鏡光路，反射角等于入射角，

17、也是正確的；d圖凸透鏡成像倒立、縮小的實(shí)像，也是對的；只有c圖是錯(cuò)誤的，凸透鏡成虛像時(shí)，一定是正立放大的虛像，像距大于物距，故虛像不可能在蠟燭與凸透鏡之間，應(yīng)該在蠟燭左側(cè)，故c圖是錯(cuò)的。本題答案是c。3.【答案】d。【解析】在做凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果物體放在距離凸透鏡40cm處，物距為40cm；在光屏上得到一個(gè)倒立、縮小的實(shí)像，說明物體在2倍焦距以外，也就是說，透鏡的焦距應(yīng)小于20cm，則正確答案應(yīng)是15cm。故正確答案是d。4.【答案】a?！窘馕觥咳绻矬w距凸透鏡20cm時(shí)，能在凸透鏡的另一側(cè)光屏上得到一個(gè)放大、倒立的像，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，此時(shí)物距一定在焦距和2倍焦距之間，也就是說凸透鏡

18、的焦距一定是10cm<f<20cm；當(dāng)物距為9cm時(shí)，物距在焦距之內(nèi)，故物體成像是正立、放大的虛像。故正確答案是a。5.【答案】d?！窘馕觥縜中，蠟燭的火焰經(jīng)過凸透鏡在光屏上所成的清晰的像，不會因?yàn)橥哥R某部分被遮擋而受到影響，因?yàn)殡m然被遮擋的部分不能進(jìn)行光的折射，但其他區(qū)域仍可以進(jìn)行成像，故a錯(cuò)。平面鏡成像是虛像，虛像不是說它模糊不清；虛像的含義是光線不能達(dá)到像的位置，無法用光屏接收，故b錯(cuò)。用圓形透明的魚缸養(yǎng)魚，魚缸相對于一個(gè)凸透鏡，所以從側(cè)面賞缸內(nèi)的魚，我們看到的是魚的像，不是實(shí)物；故c錯(cuò)。凸透鏡成像時(shí)，如果物體從2倍焦距以外，逐漸接近于透鏡焦距時(shí)，物體的像會逐漸變大，故d正確

19、。6.【答案】b?！窘馕觥课矬w成倒立清晰的實(shí)像，說明物體在透鏡焦點(diǎn)以外，也就是說凸透鏡的焦距一定小于20cm；成放大的實(shí)像說明物距在焦距和2倍焦距之間，故唯一正確的答案是b。7.【答案】b?！窘馕觥吭趫D中所示的情況下，光屏中心正好出現(xiàn)清晰的像，說明此時(shí)物體所成的像是實(shí)像；凸透鏡成像實(shí)像時(shí)一定是倒立的；從物與光屏位置可以看出，物距大于像距，也就是說，成像是縮小的實(shí)像，為此可以判斷正確答案是b。凸透鏡焦距從光具座上無法判斷，故a錯(cuò)；蠟燭燃燒變短，像的位置應(yīng)向上移動，故c錯(cuò)；取走光屏，凸透鏡照樣成像，只是沒有顯示在光屏上而已，故d錯(cuò)。正確答案是b。8.【解析】（1）將一個(gè)凸透鏡對準(zhǔn)太陽光，可在距透鏡10cm的地方得到一個(gè)最小亮點(diǎn)，所以凸透鏡的焦距f=10cm。（2）一個(gè)物體放在這個(gè)透鏡前15cm處，此時(shí)fu2f，成倒立、放大的實(shí)像。故選b。9.【解析】根據(jù)凸透鏡作放大鏡使用時(shí)，物距和焦距的關(guān)系進(jìn)行判斷：uf，成正立、放大的虛像。解答：盒蓋處安裝凸透鏡，盒底處有昆蟲，要使凸透鏡作放大鏡使用時(shí)，物距小于焦距，此時(shí)物距是10cm，所以選擇焦距為12cm的凸透鏡。故選b。10.【答案】b?！窘馕觥堪岩恢c(diǎn)燃的蠟燭放在距離凸透鏡2倍焦距以外的地方，在透鏡的另一側(cè)調(diào)節(jié)光屏位置可找到一個(gè)清晰的像