第四章

神奇的透鏡第二節

探究：凸透鏡成像的規律新課引入新課講授課堂小結隨堂練習新課引入如圖，在中國航天的“太空授課”中，航天員在空間站內，做出了水透鏡。通過這個水透鏡，我們看到了航天員倒立縮小的像。日常生活中的放大鏡中間比邊緣厚，屬于一種凸透鏡，將凸透鏡靠近物體時，我們可以看到放大的像，而當放大鏡與物體相距較遠時，看到的像則會縮小。凸透鏡成像是否有特定的規律？新課講授知識點探究：凸透鏡成像的規律1.物距與像距（1）物距（u）：物體到透鏡光心的距離簡稱為物距。（2）像距（v）：像到透鏡光心的距離簡稱為像距。物距

u像距

v（2）猜想與假設①在放大鏡后面放一張白紙，放大鏡成的放大的像不會呈現在白紙上；而縮小的像則能呈現在白紙上，故凸透鏡可能成虛像，也可能成實像。②物體到放大鏡的距離不同，即物距不同時，放大鏡的成像情況不同，故凸透鏡的成像情況與物距大小有關，物距與焦距的大小關系可能影響凸透鏡成像情況。凸透鏡成的是實像還是虛像？

可能影響成像情況的因素有哪些？2.實驗：探究凸透鏡成像的規律（1）提出問題根據放大鏡分析，凸透鏡能成什么樣的像？成像情況與哪些因素有關？（3）實驗裝置：凸透鏡（已知焦距）、光具座（帶刻度尺）、蠟燭、光屏和火柴。（4）·實驗設計：分別改變物距的大小，觀察并記錄此時像距的大小及像的大小、倒正、虛實情況。（5）實驗步驟①將蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在光具座上。點燃蠟燭，調節凸透鏡和光屏的高度，使凸透鏡的光心、光屏的中心和燭焰的焰心大致在同一高度。②使蠟燭與凸透鏡間的距離大于2倍焦距，即u>2f，沿直線移動光屏，直到光屏上出現明亮、清晰的燭焰的像。觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。確保燭焰的像成在光屏中央。判斷燭焰的像是否最清晰的方法：向前或向后移動光屏，像都會變模糊。③把蠟燭移向凸透鏡，使蠟燭與凸透鏡間的距離等于2倍焦距，即u=2f，移動光屏，觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。④把蠟燭再移向凸透鏡，使蠟燭與凸透鏡間的距離在1倍焦距與2倍焦距之間，即f<u<2f，移動光屏，觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。⑤把蠟燭繼續移向凸透鏡，使蠟燭在凸透鏡的焦點上，即u=f，移動光屏，看是否能夠成像。⑥把蠟燭移到凸透鏡的1倍焦距以內，即u<f，移動光屏，在光屏上看不到燭焰的像。從光屏一側透過凸透鏡用眼睛直接觀察燭焰的像。（6）實驗結論①當u＞f時，在凸透鏡的另一側形成倒立的實像：

當u＞2f時，物體成縮小的像；

當

f＜u＜2f時，物體成放大的像。②當u＜f時，在凸透鏡的同側形成正立的、放大的虛像。物距（u）像的性質像的位置倒正大小虛實像距（v）u＞2f倒立縮小實像f＜v＜2f與物異側u＝2f倒立等大實像v＝2f與物異側f＜u＜2f倒立放大實像v＞2f與物異側u＝f不成像、得到一束平行光u＜f正立放大虛像v＞u與物同側（7）分析與論證①如果用一張卡片遮住凸透鏡的一部分，光屏上的像會如何變化？

燭焰向四面八方發出光，透鏡被卡片遮住的部分沒有光能夠透過，但未被卡片遮住的部分均有燭焰各個位置發出的光透過，故光屏上燭焰的像仍然完整，不過亮度變暗了（透過凸透鏡的光減少）。②當光屏上得到燭焰清晰的像時，若保持燭焰和光屏的位置不動，僅移動凸透鏡，能否再次在光屏上得到燭焰清晰的像？為什么？

凸透鏡成像的原理為光的折射，根據折射光路的可逆性可知，移動凸透鏡后，當物距等于原來的像距，像距等于原來的物距時，光屏上仍能得到燭焰清晰的像。③根據凸透鏡的成像規律，你能不能想到其他的粗略測量凸透鏡焦距的方法？

固定凸透鏡，移動蠟燭和光屏，保持物距始終等于像距，當光屏上有燭焰清晰的像時，u=v=2f，由此可測出凸透鏡的焦距。④隨著時間的流逝，燭焰逐漸變矮，此時燭焰的像將成在光屏______，判斷的依據是______________________________（選填過透鏡的特殊光線）；保持蠟燭和光屏不動，僅將光屏向_____（選填“上”或“下”）調節可以使燭焰的像再次成在光屏中央。上方過凸透鏡光心的光傳播方向不變下3.凸透鏡成像規律（靜態）（1）一倍焦距分虛實：當u＞f時，成實像；當u<f時，成虛像；當u=f時，不成像。（2）二倍焦距分大小：當u＞2f時，成縮小的像；當u=2f時，成等大的像；當u＜2f但≠f

時，成放大的像。（3）凸透鏡成的實像都是倒立的，且像、物位于凸透鏡兩側；凸透鏡成的虛像都是正立的，且像、物位于凸透鏡同側。FFO4.利用光路圖理解凸透鏡靜態成像規律2f2fu＞2f，成倒立、縮小的實像像和物體在凸透鏡兩側FFO2f2fu=2f，成倒立、等大的實像4.利用光路圖理解凸透鏡靜態成像規律FFO2f2ff＜u＜2f，成倒立、放大的實像4.利用光路圖理解凸透鏡靜態成像規律FFOu=f，不成像，得到一束平行光4.利用光路圖理解凸透鏡靜態成像規律FFO像和物體在凸透鏡同側u＜f，成正立、放大的虛像4.利用光路圖理解凸透鏡靜態成像規律典例5.凸透鏡成像規律（動態）（1）成實像時，物近像遠像變大：成實像時，若物距減小，與凸透鏡主光軸平行的光被折射后傳播方向不變；過光心的光順時針旋轉，使得兩束光的交點向下移動，實像變大。FFO成實像時，物近像遠像變大FFO成虛像時，物近像近像變小典例5.凸透鏡成像規律（動態）（2）成虛像時，物近像近像變小：成虛像時，若物距減小，與凸透鏡主光軸平行的光被折射后傳播方向不變；過光心的光順時針旋轉，由于我們看到的虛像是光的反向延長線相交產生的，此時反向延長線的交點向下移動，故虛像變小。知識窗自制照相機

用紙板做兩個可套在一起且能前后滑動的紙筒，紙筒一端固定凸透鏡，即鏡頭；另一紙筒的一端粘貼半透膜，即底片。將鏡頭正對景物，前后伸縮紙筒調節成像位置，使半透膜上出現景物縮小、倒立的實像，這就是照相機成的像。課堂小結探究：凸透鏡成像的規律凸透鏡成像規律（靜態）一倍焦距分虛實；二倍焦距分大小；實像倒立虛像正。成實像時，物近像遠像變大；成虛像時，物近像近像變小。凸透鏡成像規律（動態）隨堂練習1B在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，當點燃的蠟燭、凸透鏡及光屏處于圖中所示的位置時，在光屏上得到燭焰清晰的像。下列說法正確的是

（

）A.該凸透鏡的焦距范圍為7.5cm＜f＜15.0c