第三节凸透镜成像的规律

第三节《凸透镜成像的规律》教案【教学目标】1.知识与技能：（1）通过实验探究,根据记录实验数据分析，完成凸透镜成像表格，并分析凸透镜成像特点。

（2）说出凸透镜成倒立缩小实像、倒立放大实像、正立放大虚像的条件。

（3）会利用凸透镜成像规律解释一些简单的现象。

2.过程与方法（1）经历从生活现象中提炼问题的过程，体会如何提出有价值的问题。

（2）经历用图片重叠来分析数据的过程，学会归纳实验数据的方法。

3.情感、态度与价值观（1）在探究问题的过程中，有克服困难的信心和决心，有主动与他人合作和交流的精神。

（2）经历探究凸透镜成像规律的过程，乐于探索生活中的常见器物的原理，有将科学技术应用于日常生活的意识。

【教学重点】1.结合生活实际提出合理猜想。

2.对实验表格进行分析，总结凸透镜成像规律。

【教学难点】1.引导学生猜想“像的正倒、大小、虚实跟物距有什么关系”的过程。

2.引导学生设计实验方案，并从实验中总结凸透镜的成像规律。

【教学方法】科学探究、小组讨论、多媒体演示。

【教学准备】多媒体课件、光具座、凸透镜（f=10cm）、F型光源【教学过程】【板书设计】第三节凸透镜成像的规律成倒立成倒立一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。

物近像远像变大，物远像近像变小。

【教学反思】关于《探究凸透镜成像规律》课题的教学，虽然学生对凸透镜成像已有初步的感性认识基础，但是由于凸透镜成像探究实验涉及的实验器材多、记录的数据多、操作过程复杂，还有相关的概念多，如焦距、物距、像距、实像、虚像等概念，所以对于学习物理时间不长的初二学生来说，凸透镜成像实验探究操作及数据分析历来是教学难点。

因此，本节课探究的重点放在“设计实验”“进行实验与收集证据”、“分析与论证”环节上。

本节以学生自主实验探究为主的教学方式，从整体上发挥了学生的主动性与参与性，锻炼了学生的创造能力和设计能力。

当然在教师的适时引导下，把握了课堂的讨论方向和课堂进程，因此整堂课既尊重了学生的主体地位，也发挥了教师主导作用。

第五章光透镜及其应用第3节凸透镜的成像规律学习目标：1、理解凸透镜的成像规律；能在探究活动中，初步获得提出问题的能力2、通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法，学习从物理现象中归纳科学规律的方法了解透镜在日常生活中的应用。

3、知道凸透镜在三种常见仪器上所成的像不同。

知识点：探究凸透镜的成像规律1、测量凸透镜焦距的三种方法①平行对点法；②点对平行法；③二倍焦距等大法。

如下表所示：方法操作方法图利用太阳光会聚，即在光屏上成最小最亮平行对点的光斑，测量此点到透镜中心的距离取一电光源，放在凸透镜前，移动凸透镜，直到光屏上呈现的光斑与凸透镜相同为点对平行止，则电光源到透镜的距离即为凸透镜的焦距在光具座上，使蜡烛和光屏等距离的远离或靠近凸透镜，直到光屏上成倒立等大的等大成像像为止，测量蜡烛到凸透镜的距离除以2即为凸透镜的焦距。

2、实验前准备：应按蜡烛、凸透镜、光屏的顺序排放在光具座上，调整它们的高度,使三者中心大致在同一直线。

这样做的目的是使像成在光屏的中央。

有如下的三种调节方法：移动的元件方法蜡烛向上移动凸透镜向下移动光屏向上移动3、设计表格，记录实验数据与成像特点（物距：物体距光心的距离，用u表示；像距：光屏到光心的距离，用v表示）。

4、为防止结论得出的偶然性，每个范围内分三次测量，并观察记录。

5、根据实验现象和记录得出结论：成像条件物距（u）成像的性质像距（v）应用u﹥2f 倒立、缩小的实像f﹤v﹤2f 照相机u=2f 倒立、等大的实像v=2ff﹤u﹤2f 倒立、放大的实像v﹥2f 投影仪（幻灯机）u=f 不成像0﹤u﹤f 正立、放大的虚像v﹥u 放大镜6、实验分析（1）本次实验主要是探究像的虚实、大小、正倒与物距之间的关系。

（2）凸透镜成像中像的性质并不是由物距决定的，而是由物距与焦距的相对大小决定的。

（3）物体离凸透镜的焦点越近，像越大，像距也越大。

（物近、像远、像变大）。

焦点处不成像7、若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蜡烛在焦点以内（u<f）②烛焰在焦点上(u=f)③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置例题讲解：例1、（2011年福建福州）小雪小组在“探究凸透镜成像大小与焦距的关系”实验中，对课本的实验装置进行了改进，如图所示。

物距：物体到凸透镜的距离，用u表示。

像距：像（光屏）到凸透镜的距离，用v表示。

凸透镜成像的规律1.（1）当物距大于两倍焦距时（u＞2f）,成倒立，缩小的实像，此时像距f＜v＜2f。

照相机应用此规律成像。

(2)当物距等于两倍焦距时（u=2f），成倒立，等大的实像，此时像距v=2f。

（3）当物距大于一倍焦距而又小于两倍焦距时(f＜u＜2f）,成倒立，放大的实像，此时像距v＞2f。

幻灯机（投影仪）应用此规律成像（4）当物距等于焦距时（u=f），得到平行光，无法成像。

（5）当物距小于焦距时（u＜f），成正立，放大的虚像。

放大镜应用此规律成像。

2.焦点是成实像和虚像的分界点，也是成倒立和正立的像的分界点。

两倍焦距处是成放大缩小的像的分界点。

3．实像都是倒立的，虚像都是正立的。

4. 成实像时，物体离透镜越近，像就越大；成虚像时，物体离透镜越近，像就越小。

5.成实像时，物体向前靠近凸透镜，光屏就要相应的向后移动远离透镜，才能成清晰的像。

凸透镜成像的规律口诀：（1）一倍焦距分虚实，两倍焦距分大小（2）虚则正，实则倒（3）成实像口诀：物近像远像变大，物远像近像变小课后作业：1．要想利用凸透镜使小灯泡发出的光线变成平行光，应该把小灯泡放在凸透镜的____ 上.2．关于凸透镜的三条特殊光线是，通过光心的光线传播方向____ ；平行主光轴的光线经透镜折射后____ 焦点；通过焦点的光线经透镜折射后____ 主光轴.3．物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时，成____ 、____ 的____ 像，根据这个道理制成了____ .4. 把物体置于凸透镜主光轴上距透镜40 cm，透镜的焦距为15 cm，则物体通过透镜成的像是____ 立____ 的____ 像.若将物体向透镜方向移动了15 cm，则物体的像将向____ 方向移动，同时像变为____ 立____ 的____ 像.5.幻灯机和电影放映机的镜头是____ 镜，物体应放在____ ，像在____ ，像的性质是____ .若要使银幕画面更大些，幻灯机与电影机应离银幕____ 些.6.在探究凸透镜成像的实验中，必须使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在____ 。

魔杯”是怎样显像的？
市场上销售一种有趣的酒杯—一“魔杯”．当你向杯中注入酒时，杯底会呈现出栩栩如生的龙凤画面，但当你饮完杯中酒后，龙凤也跟着无影无踪了．自然，龙凤不会随酒进入君腹，那么这是怎么一回事呢?
我们不妨挑选一只底部内壁有明显突起的无色透明的小空瓶，让瓶底对准阳光，能证实它也有会聚作用！放一枚硬币在桌上，把小空瓶移至硬币上方，通过瓶口观察瓶底外的硬币，你会发现硬币被放大了！空瓶成了放大镜．逐渐加大瓶底与硬币间的距离，硬币的像不断增大，一会儿硬币的像不见了．保持瓶币间的距离，往瓶内注入少许清水．
随着瓶底被水淹没，一个清晰的硬币像又复现了．
从本节的学习中，我们知道：凸透镜的成像规律是，物距小于1倍焦距，像为放大的虚像，且与物位于透镜同侧；物距等于或大于1倍焦距，透镜不成像或成实像．但透镜焦距并非一成不变，我们可以改变透镜周围的介质，“拉长”或“缩短”透镜的焦距．在上述实验中，当硬币的像不见时，瓶底与硬币间的距离大致与透镜的1倍焦距相等，向瓶内注入水后，犹如在瓶底凸面上加了一个“水凹透镜”
，这一“水凹透镜”对光线的发散作用“拉长”了瓶底凸透镜的焦距，从而使原来位于瓶底透镜焦点外的硬币一下进入“组合透镜”的一倍焦距之内，所以清水就能显出硬币的像了．
仔细观察能显像的酒杯——“魔杯”的构成，可以发现它的杯碗底部有圆弧形的凸起，相当于一个焦距很短的凸透镜．在这一凸起的下方不远处嵌有一张比透镜直径小得多的龙凤画片……．对照上述清水显硬币的实验原理，我们就不难知道“魔杯”显像的秘密了．。

课时教案
（3）怎样使完整的像出现在光屏的中央？
F形发光体、凸透镜、光屏在同一水平高度，
使发光物体完整的像呈现在光屏中央。

（4）如何找到清晰的像？
不断前后移动光屏，找到像的边缘最清晰，像最小最亮的位置。

（5）如何测量物距和像距？
借助光具座上的刻度尺测量像到凸透镜的距离为像距v,发光物体到凸透镜的距离为物距u。

3、实验思路：在本次实验，我们需要改变那个量，观察或测量什么呢？
改变物距，找到清晰的像，观察像的虚实、大小、正倒等情况。

4、设计表格
物距/cm
像的性质
像距/cm 虚实大小正倒
5、实验过程：
（1）将凸透镜固定在0cm刻度线处，将发光物体固定在距离凸透镜较远处，即25cm处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的像，观察像的虚实和正倒，测出物距和像距，记录在表格中。

（2）移动发光物体向凸透镜靠近5cm，移动光屏，使光屏上呈现清晰的像，观察像的虚实和正倒，测出物距和像距，记录在表格中。

（3）再仿照前一步，将发光物体依次靠近凸透镜5村cm，继续进行实验，直到发光体靠近凸透镜。

6、进行试验，收集数据
实验过程中分析讨论：物距小于多少时，光屏上看不到像了，可能是什么原因？
取走光屏，从光屏一侧观察，发现看到放大的像，但是光屏上没有，联想到放大镜的成
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教案示例第三节凸透镜成像的规律第一课时第二课时第二课时（二）、实像与虚像通过刚才做实验，我们知道凸透镜成像有的可以呈现在光屏上，有的不能呈现在光屏上。

这些成像有什么区别呢？什么叫实像？什么叫虚像？我们把光屏上得到的像叫做实像，得不到的像叫做虚像。

光屏上能承接的像是实际光线的会聚点。

而虚像不能用光屏收到，只能用眼睛看到，它不是实际光线会聚点，而是它们的反向延长线的交点。

回过头来我们看看凸透镜什么时候成实像，什么时候成虚像？回忆实验，观察的记录表格，可以得出：当物距小于焦距时，即，凸透镜成正立的虚像，虚像只能用眼睛看到，不能用光屏接到；当物距大于焦距时，即，凸透镜成倒立的实像，可以用光屏承接。

板书：二、虚像和实像由实际光线会聚成的像叫做实像。

像不是由实际光线会聚成的，而是它们的反向延长线的交点成的像叫虚像。

（三）、想想议议我们知道什么是实像、什么是虚像之后，请你们进一步猜测并根据上面探究所得的资料进行分析,什么情况下凸透镜成实像、什么情况下成虚像。

1.物体在1倍焦距以外时，成倒立的实像。

2.物体在1倍焦距内时，成正立的虚像。

照相机和投影仪能在光屏上成实像，放大镜成的像在光屏上得不到，但眼睛能看到成虚像。

像与物在凸透镜同侧成虚像，像与物在凸透镜两侧成实像。

我们的照相机、投影仪、放大镜都是根据凸透镜成像规律成像的，能说出它们的原理吗？照相机的原理是物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像。

投影仪的原理是物体到凸透镜的距离在2倍焦距和焦距之间时，成倒立、放大的实像。

放大镜的原理是物体到凸透镜的距离小于焦距时，成正立、放大的虚像。

我们知道了照相机、投影仪、放大镜的原理。

想进一步了解它们吗？我们从上节课知道照相机的镜头相当于凸透镜，胶卷相当于光屏，机壳相当于暗室。

我们今天又知道，被拍照的景物到镜头的距离远远大于焦距才能在胶卷上得到倒立、缩小的实像，那么照相机中的调焦环、光圈、快门，它们有什么用处？照相机中调焦环是调节镜头到胶片的距离，拍摄近的景物时，镜头往前伸，离胶片远一些，拍摄远的景物时，镜头往后缩，离胶片近一些，调焦环上刻着数字，表示拍摄的景物到镜头的距离。

第三节 凸透镜成像的规律
1、 实验器材：光具座、蜡烛、凸透镜、光屏、火柴
2、 实验操作：
a、 实验前，依次将蜡烛、凸透镜、光屏安装在光具座上，并使烛焰、凸透镜、光
屏的中心在同一高度，这样可以使烛焰的像成在光屏中央。
b、实验过程中固定好凸透镜的位置，将蜡烛放在适当的位置后，移动光屏找像，
在移动过程中，眼睛要注意光屏上的像由模糊直到清晰为止，测量并记录此时的像距
和物距。
c、试验时，蜡烛逐渐变短，像会向上移动。为了使像成在光屏的中央，可以
①. 将光屏向上调；
②. 将凸透镜向下调；
③. 将蜡烛向上调。
d、将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都
不能在光屏上得到清晰的像，原因可能是：
①. 蜡烛在凸透镜的一倍焦距以内（或焦点上）
②. 烛焰、凸透镜、光屏三者中心不在同一高度
e、实验中成实像时，用手挡住凸透镜的一部分，光屏上的像变暗；像的大小不变。
3、 凸透镜成像的规律：
a、 动态规律：
物远像近像变小；物近像远像变大。
远：大于2倍焦距； 近：大于1倍焦距小于2倍焦距；
太近：小于1倍焦距。
b、静态规律

1 倍焦距分虚实；
u＝ f

正立放大虚像u＜f不成像v＞2f倒立放大实像2f ＞u＞ fv＝2f倒立等大实像u＝2f2f ＞v＞ f倒立缩小实像u＞2f正倒大小虚实像距像的性质物距位置与物异侧与物异侧与物异侧与物同侧应用照相机、摄像机测焦距投影仪、幻灯机放大镜

2 倍焦距分大小。