6.2探究凸透镜成像导学案
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共丰中学学生自主学习案 学生姓名： 班级： 小组 ：
2 第2节探究——凸透镜成像
【学习目标】
1. 初步学会用刻度尺、烛焰、凸透镜等器材探究凸透镜成像规律。
2. 理解实像和虚像的概念。
【本节重点】
分析归纳凸透镜成各种像的条件，及物距与焦距、像距与焦距的关系。
【本节难点】
归纳凸透镜的成像规律。
本节知识概览图
1．凸透镜成像规律：
2．凸透镜成像口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近像远像变大（成实像时）.
新课导引
照相机可以使远处景物的像成在小小的底片上，起关键作用的就是照相机前部的“凸透镜”，如图所示.
照相机成像有怎样的规律？
教材精华
知识点1 实像与虚像
实像：由实际光线会聚而成的像.既能用光屏承接，也可以用眼睛直接观察.
虚像：由反射光线或折射光线的反向延长线会聚而成的像.不能用光屏承接，只能用眼睛观察.
知识点2 物距和像距
物距：物体到凸透镜的距离叫做物距，常用字母“u”表示.
像距：像到凸透镜的距离叫做像距，常用字母“v”表示.
焦距：焦点到光心的距离，用“f”表示.
2倍焦距：焦点到光心距离的2倍，用“2f”表示.
知识点3 凸透镜成像规律
物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像.（u＞2f）
此时像距大于1倍焦距小于2倍焦距.（f＜v＜2f）
像与物体位凸透镜的两侧.
物距大于1倍焦距小于2倍焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像. （f＜v＜2f）
此时像距大小2倍焦距. （u＞2f）
像与物体位于凸透镜的两侧.
物距小于焦距时，凸透镜成正立、放在的虚像. （u＜f）
此时像距大于物距. （v＞u）
像与物体位于凸透镜的同侧.
规律方法小结 （1）1倍焦距是成实像和虚像的分界点，也是成倒立像和正立像的分界点.
(2) 2倍焦距是成放大像和缩小像的分界点.
知识点4 探究凸透镜成像的规律
凸透镜成像情况可用下表表示.
探究实验
【提出问题】凸透镜成像有什么样的规律？
【制订计划与设计实验】取一只焦距为10 cm的凸透镜，用蜡烛作物体，研究烛焰通过凸透镜成像的规律.
【实验器材】焦距为10 cm的凸透镜、短蜡烛、光屏、光具座、火柴.
【实验过程】（1）把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.
（2）把凸透镜放在光具座中央，把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离（即像距），使烛焰在光屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，测出物距和像距.
（3）把蜡烛向凸透镜移近几厘米，重复以上操作，直到屏上得不到烛焰的像.
（4）在成虚像和成实像的情况下，轻轻吹烛焰，使它向左侧或右侧偏斜.注意物与像的左右关系. 共丰中学学生自主学习案 学生姓名： 班级： 小组 ：
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【交流论证】分析表中数据和实验观察到的现象，可以得到下列结论：
(1) 当物距大于焦距时，成实像，当物距小于焦距时，成虚像，且虚像比物体的尺寸大.可用口诀 记忆：一倍焦距分虚实.
(2)当物距大于2倍焦距时成倒立、缩小的实像，像距在焦距与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倍焦距与2倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，像距大于2倍焦距.
当物距等于1倍焦距时，不成像.
当物距小于1倍焦距时，成正立、放大的虚像.
（3）当成虚像时，物、像的左右不变，上下不变；当成实像时，物、像的左右、上下都颠倒.
（4）物体越靠近焦点，所成的像越大.
（5）凸透镜成虚像都是放大的：成实像即有放大的又有缩小的，还有等大的.
（6）凸透镜成实像都是倒立的，成虚像都是正立的.
（7）实像和物体位于凸透镜异侧，虚像和物体位于凸透镜同侧.
（8）物体沿主轴移动时，像与物体移动方向一致.
（9）成实像时，物距减小，像距变大，像也变大.也可以用口诀去记忆：物近像远像变大.
（10）当物距大于2倍焦距时，所成像为缩小的，当物距小于2倍焦距时，所成像为放大的.可用口诀记忆：2倍焦距分大小.
知识点5 利用作图法确定像的性质
凸透镜前一点A射向凸透镜的光经有无数条，经凸透镜折射后会聚于一点A′，A′便是A的像.我们利用A点射向凸透镜的两条特殊光线便可确定A′点的位置.这两条特殊光线的选择是任意的（即三条特殊光线中任意选两条），但选择“经过光心的”和“平行于主轴的”这两条光线时比较方便.
（1）当u＞2f时，成像光路图如图6-43所示.
由图6-43可以看出，A′B′比物体AB小，倒立，且A′B′是由实际光线会聚而成的像，是实像.即u＞2f时，成倒立、缩小的实像.
（2）u=2f时，成像光路图如图6-44所示.
由图6-44可以看出，A′B′比物体AB等大，倒立，且A′B′是由实际光线会聚而成的，是实像.那u=2f时，成倒立、等大的实像.
（3）当f＜u＜2f时，成像光路图如图6-45所示.
由图6-45可以看出：A′B′比物体AB大，倒立，用A′B′仍是由实际光线会聚而成的，是实像.即f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像.
（4）当u=f时，成像光路图如6-46所示.
由图6-46可以看出：来自A点的光线经凸透镜折射后平行射出，没有交点，因此，当u=f时，不成像.
（5）当u＜f时，成像光路图如图6-47所示.
由图6-47可以看出：A′B′比物体AB大，正立，用A′B′不是由实际光线会聚而成的，是由折射光线的反向延长线会聚而成的，是虚像.即u＜f时，成正立、放大的虚像；乙图与甲图相比可以看出，当物体沿主轴靠近焦点时，像与物体的移动方向一致，且像变大.
新课导引解读：
共丰中学学生自主学习案 学生姓名： 班级： 小组 ：
4 照相机的镜头相当于一个凸透镜，来自远处物体的光经过照相机镜头会聚在胶卷上，形成被照物体倒立、缩小的实像.
课堂检测
1 下列关于虚像与实像的说法正确的是 （ ）
A．凡是能用眼睛看到的都是实像B．凡是不能用眼睛看到的都是虚像
C．能用光屏承接到的才是实像D．实像必须借助光屏才能看到
2 下列关于像距、物距、焦距的说法正确的是 （ ）
A．物体到像的距离叫像距B．像到物体的距离叫像距
C．焦点到透镜的距离叫焦距D．2f指2倍的焦距
3 有两个小组的同学做“探究凸透镜成像的规律”实验，第一组同学组装的光具如图6-48所示，他们发现：无论怎样移动光屏都找不到像，这是由于________；第二组的同学组装的光具如图6-49所示，他们只能在光屏边缘看到一个残缺的像，这是由于_________.
4 如图6-50所示,a,b,c,d为同一物体在凸透镜主轴上四个不同的位置.
（1）当物体在a点时，所成的像是_______、_______的_______。
（2）物体放在_______点，成倒立、放大的实像，若凸透镜的焦距为8 cm，像到凸透镜的距离________16 cm.
（3）当物体放在________点时，像的大小与物体的大小相等.
5 一个物体到凸透镜的距离是30 cm时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜的主轴移到距凸透镜45 cm处，则成像的情况是 （ ）
A．放大的实像B．缩小的实像
C．等大的实像D．上述三种情况都可能
6 有三个焦距都是20 cm的凸透镜，小明利用它们做了一些简易光学器材.第一个做成了简易照相机，拍摄了墙上的一幅画；第二个做成了一台投影仪，演示了一张幻灯片；第三个直接做放大镜用，观察了一只小昆虫.使用过程中，下列对应关系连线正确的是 （ ）
7 如图6-51所示是分别从凸透镜的2倍焦距和1倍焦距处射向透镜的光线.请在图中画出它们通过透镜后的光路（P是与透镜距离等于2倍焦距的位置）.
8 如图6-53所示的是四位同学组装的凸透镜成像规律实验操作示意图，其中可能在光屏上得到清晰的像是 （ ）
9 凸透镜的焦距为f,将一个物体从距透镜5f处逐渐移动到离透镜1.5f处，在此过程中物体和它的像的距离变化是 （ ）
A．逐渐减小 B．逐渐增大
C．先逐渐减小后逐渐增大D．先逐渐增大后逐渐减小
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5 体验中考
1 （08·太原）在探究凸透镜成像规律的实验中，当两支点燃的蜡烛、凸透镜和光屏分别置于如图6-54所示的位置时，光屏上C，D两处会得到清晰________(填“缩小”“等于”或“放大”)的烛焰的像，生活中的光学器件________就是利用这一成像规律工作的.用一厚纸板挡住A处的烛焰，在光屏上________（填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的像.
2 （08·哈尔滨）同学们利用如图6-55所示的装置探究“凸透镜成像规律”时，将蜡烛从远处逐渐靠近凸透镜的过程中，蜡烛经过_________位置以后，所成实像由缩小变成放大；经过_________位置以后由实像变成虚像.
3 （08·苏州）小明利用一未知焦距的凸透镜探究透镜的成像规律，进行了如下操作并得到了相关结论，请你将空缺部分补充完整.
（1）将一束平行光射向凸透镜，得到如图6-56所示的光路图，则该透镜的焦距为____cm.
（2）将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上，并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在____.
（3）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在下表中.
①上表中实验序号2中像的性质为_______，实验序号4中像距为_______cm.
②当烛焰从远处向透镜靠近时，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.
4 （09·广东）在“凸透镜成像规律”实验中，小华同学进行了如下两个探究：
（1）为研究像距与焦距的关系，他选用焦距不同的三个凸透镜进行实验，实验数据记录
如上表. ①分析表中数据可知，保持物距不变时，焦距越大，则像距越______（填“大”或“小”）.
②实验序号1中成的像应是_______（填“放大”或“缩小”）的实像.
（2）小华用若干个发光二极管组成形状如“E”的发光物体，如图6-57甲所示将发光物体、凸透镜和光屏依次组装到光具座上并调整好，在光屏上成的像如图6-57乙所示，如果只将“E”，换成“R”，并在同一位置观察，光屏上成的像应是图6-57丙中的_____.（填数字序号）
