第三节凸透镜成像的规律

第三节凸透镜成像的规律【课标指南】1．知识与技能：理解凸透镜的成像规律．2．过程与方法：(1)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；(3)学习从物理现象中归纳科学规律的方法．3．情感态度与价值观：(1)具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理(2)乐于参与观察、试验、制作等科学实践．4．重点与难点：重点是凸透镜成像规律；难点是凸透镜成像的原理和对凸透镜性质的描述．【典例剖析】例1：在观察凸透镜成像的现象时，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在图3-3-1中的a，b，c，d，e各点，并且分别调整光屏的位置，那么：(1)把烛焰放在点时，屏上所成的像最大．(2)把烛焰放在点时，屏上所成的像最小．(3)把烛焰放在点时，无论怎样调整屏的位置都不能接收到像，眼睛也无论如何看不到像．(4)把烛焰放在点时，可以用眼睛观察到正立放大的像．思路导航：根据凸透镜的成像规律，a，b，c三点都在焦点以外，即到凸透镜的距离大于焦距，都能成实像．其中a点离凸透镜最远，物距最大，所成的像最小；b点在二倍焦距处，所成的像与物体等大；C点在焦点以外二倍焦距以内，成倒立、放大的实像，故物体放在C点，在屏上所成的像最大；d点是焦点，ｕ=f，不能成像，即看不到也承接不到d点所成的“像”；e点在焦距之内，能成正立放大的虚像．答案：(1)c(2)a(3)d(4)e学法指津：掌握凸透镜的成像规律，并能运用自如，才能正确解答这类问题.练习：1．一个物体位于焦距为10㎝的凸透镜前，从距离凸透镜50㎝处逐渐移近到距透镜22㎝处的过程中，像的大小变化情况是（）A．逐渐变小，但总比物体大B．逐渐变大，但总比物体小C．逐渐变大，但总比物体大D．像无论如何变化，始终比物体大例2：有A、B、C三个凸透镜，用它们做成像实验时，烛焰与透镜的距离相同，得到的像分别为：A镜：倒立放大的像；B镜：倒立缩小的像；C镜：正立放大的像．则这三个凸透镜的焦距关系为（）A．fA＞fB＞fCB．fC＞fA＞fBC．fA＜fB＜fCD．fB＞fC＞fA思路导航：解题时先根据各凸透镜成像的情况推出物距与焦距的关系，然后进行比较得出结论．对于A镜，其物距ｕ与焦距的关系应该满足fA＜ｕ＜2fA才能得到倒立放大的像，图3-3-1即1/2ｕ＜fA＜ｕ；对于B镜，成倒立缩小像的条件是：ｕ＞2fB即fB＜1/2ｕ；对于C镜，成正立放大像的条件是：ｕ＜fC即fC＞ｕ因此可以得出：fC＞fA＞fB答案：B学法指津：熟悉凸透镜成像的各种情况，根据它们成像的情况推知物距与它们的焦距的关系，抓住物距相同这一关键，比较fA、fB、fC的大小，从而得出关系式．练习：2．将物体放在凸透镜的主光轴上，当物体离凸透镜的距离分别为18㎝，12㎝，4㎝时，通过凸透镜依次可以得到缩小的实像、放大的实像、放大的虚像，则该凸透镜的焦距f的范围是（）Ａ．4㎝＜f＜6㎝B．6㎝＜f＜9㎝C．8㎝＜f＜12㎝D．12㎝＜f＜18㎝例3：小芳在探究“凸透镜的成像规律”的活动中，当烛焰、凸透镜和光屏的相对位置如图3-3-2所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像．由此判断，他所用的凸透镜的焦距（）A．一定大于20㎝B．一定小于8㎝C．一定在10㎝到16㎝之间D．一定在8㎝到10㎝之间思路导航：从图中可以看到，物距ｕ=20㎝，像距ｖ=16㎝，由ｕ＞ｖ可知在光屏上成倒立缩小的实像．则ｕ＞2f，即20㎝＞2f，且f＜ｖ＜2f，即f＜16㎝＜2f，联立求解可得8㎝＜f＜10㎝．答案：D学法指津：凡是光屏上能接收的一定是实像，像这种给出物距、像距的大小，可以通过比较ｕ和ｖ的大小，判断成放大还是缩小的像，从而依据凸透镜的成像规律确定是作何种应用，建立不等式组解出凸透镜焦距的范围．练习：3．在研究凸透镜成像规律的实验中，当物体离凸透镜24㎝时，恰能在光屏上得到一个缩小的清晰的像，由此可以判断所用凸透镜的焦距为（）A．小于12㎝B．大于12㎝C．等于12㎝D．在12㎝到24㎝之间例4．将一只点燃的蜡烛立于凸透镜的一侧，调节另一侧光屏的位置，可以在屏上得到一个烛焰的像，若用一不透光的物体挡住半个透镜，则光屏上（）A．只能成半个烛焰的像，像的亮度不变B．仍能成整个烛焰的像，像的亮度不变C．仍能成整个烛焰的像，像的亮度变暗D．只能成半个烛焰的像，像的亮度变暗思路导航:根据凸透镜成像原理，由烛焰发出的光经过凸透镜折射后，会聚在凸透镜的另一侧的光屏上，形成物体的实像．不论凸透镜大小均能成像，只不过透镜小些，透过的光少些，明亮程度差一些．也就是说，凸透镜能否成像及成像是否完整与凸透镜的大小无关．将凸透镜挡住一半时仍能成像，不会影响出像的完整性，但是通过凸透镜的光减少，即会聚在光屏上的光会减少，像会变得暗一些．答案：C．学法指津：熟练掌握凸透镜成像的规律，明确像的形状与凸透镜的大小无关，只决定于物体的形状，像的明亮程度与凸透镜的大小有关，透镜大，像亮一些，透镜小，图3-3-2像就暗一些．这样就能正确解答此题．练习：4．在凸透镜成像规律的研究中，烛焰在凸透镜对面的光屏上成清晰的像，这时用白纸将烛焰挡住一半，则（）A．像的亮度变暗了，形状不变B．像的亮度变暗了，形状变成原来的一半C．像的亮度不变，形状变成原来的一半D．像的亮度不变，形状也不变你做对了吗?练习：1．B2．B3．A4．C【实验探究】例1：在研究凸透镜成像的实验中：(1)提供的器材有:凸透镜、蜡烛、刻度尺、火柴、光具座，还缺少．(2)要使凸透镜的中心、烛焰的中心和的中心在上，并在上，其目的是．(3)当烛焰的像在光屏的上端呈现时,为了使这个像移到光屏的中心,应该使凸透镜向移动；若保持凸透镜和光屏的位置不动，则应该使蜡烛向移动．(4)当物体从远处向凸透镜的焦点移动的过程中，像变，像距变．思路导航：根据实验目的，确定实验器材：还必须有光屏；设计实验步骤，注意凸透镜、烛焰、光屏的位置及它们高度的调整，使它们的中心要在同一高度上，这样烛焰的像才能呈现在光屏的中央；根据凸透镜成像的“移动”规律：物近像变大，像大像距大，可以确定像和像距的变化情况．答案：(1)光屏(2)光屏同一直线同一高度让烛焰在凸透镜中所成的实像能呈现在光屏上(3)下上(4)大大学法指津：熟悉凸透镜的成像规律实验的器材，步骤和实验结论是解决问题关键．例2：在做“凸透镜的成像规律”的实验中，第1组同学先把凸透镜固定起来，然后将光屏和点燃的蜡烛分别放置在凸透镜的两侧，如果他在光具座上无论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能呈现烛焰的像，则可能的原因是：．第1、2两个实验小组分别进行了若干次操作，并将实验数据准确记录在下面表格中．第1组第2组焦距/㎝1414141416161616物距/㎝2030406020304060像距/㎝4726221880342722像的正倒倒立倒立倒立倒立倒立倒立倒立倒立请分析以上数据，你能的得到什么结论？（写出两条即可）思路导航：无论怎样移动光屏，光屏上都不能呈现烛焰的像．有可能烛焰成的是虚像，此时烛焰就在一倍焦距之内；如果烛焰在凸透镜的焦点上，焦点上发出的光经过凸透镜折射后平行射出，因而光屏上不可能出现烛焰清晰的像；如果烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度，相差太远，光屏上也得不到像；若烛焰到凸透镜的距离稍大于一倍焦距但靠近焦点时，成的实像很大，像距也很大，移动光屏也有可能看不到像．分析实验数据，可以得出凸透镜成像的规律．答案（1）①蜡烛到凸透镜的距离小于一倍焦距；②蜡烛在焦点上；③蜡烛到凸透镜的距离略大于一倍焦距，光具座不够长，光屏承接不到像；④凸透镜的中心、烛焰的中心、光屏的中心不在同一高度．（2）①在凸透镜焦距一定且成实像的情况下，物体到凸透镜越远（近），像离凸透镜越近（远）；②在成实像的情况下，物距相同时，凸透镜的焦距越大，像离凸透镜越远；③物体到凸透镜的距离大于1倍焦距时，成倒立的实像．学法指津：本题有多个答案，要求我们能用所学过的知识分析实际问题，并对实验数据进行处理，得出结论．【知识回顾】【物理趣谈】酒杯“显像”之谜除夕夜，小红跟随爸爸、妈妈一同到爷爷家吃团圆饭．吃饭的时候，爸爸拿出一个“魔术酒杯”送给爷爷，小红主动把酒杯拿去清洗．当她向杯中倒水时，杯底出现一幅“长寿老人图”，她把水倒掉，图案就不见了．小红惊诧不已，好奇地问爸爸，爸爸说这与她学过的“凸透镜成像”有关．爸爸的回答不能解决小红的疑惑，你能帮她解开这个“谜”吗？如图，魔术杯底半球形玻璃是一个凸透镜，照片固定在杯底底座内，照片到透镜的距离略大于该透镜的焦距，不能成放大的虚像．当装有水时，水相当于一个凹透镜，水和凸透镜组合起来成为一个焦距增大了的凸透镜，照片和组合成的凸透镜的距离小于焦距，故而能成正立、放大的虚像，就能看到照片上的字或者图形了．【智能冲浪】一．基础训练1．在探究凸透镜成像规律的实验中：(1)用阳光或很远的灯光测定凸透镜的焦距,这里要用阳光或很远的灯光的目的是．测得凸透镜到的距离即为凸透镜的焦距．(2)凸透镜、蜡烛、光屏放的顺序是、、．点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在上．(3)将蜡烛放在尽量远的位置上，调整光屏到凸透镜的距离，使得在屏上成一个清晰的像，这个像应当是、的像．(4)将蜡烛移到2倍焦距处，调整光屏的位置，使得在屏上成一个等大清晰的像，这时光屏到凸透镜的距离为．(5)蜡烛到凸透镜的距离是大于1倍焦距而小于2倍焦距时，适当移动光屏到凸透镜的距离，这时光屏上得到一个、的像．(6)在这个实验中，我们得到的实像是在凸透镜的另一侧，它是立的，而得到虚像时，蜡烛与像是在同一侧，这个像是立的．2．完成下表（物体从远处向凸透镜移动）物距u像的性质物距变化情况像和像距变化情况实际应用倒正大小虚实像距v像距像U﹥2ff＜u＜2f凸透镜成像的规律u＞2f时成倒立缩小的实像u=2f时成倒立等大的实像f＜u＜2f时成倒立放大的实像u=f时，不能成像u＜f时成正立放大的虚像，像和物体在凸透镜的同侧像和物体分别在凸透镜的两侧记忆口决：一焦分虚实，二焦分大小；实像异侧倒，物远像变小；虚像同正大，物近像变小图3-3-3u＜f3．通过探究凸透镜的成像规律可知：焦点是成的分界点，两倍焦距处是成像的分界点．4．照相机的镜头相当于一个；胶片相当于．拍摄远景时，镜头，离胶片些；拍摄近景时，镜头，离胶片些；5．放大镜是利用成放大的像的现象制成的，使用时应该把物体放在的位置上6．凸透镜成倒立的实像，物体只能在（）A．小于1倍焦距的位置B．大于1倍焦距的位置C．大于2倍焦距的位置D．在1倍焦距和2倍焦距之间7．用一个焦距是10㎝的凸透镜做成像实验，为了在光屏上得到一个倒立的、缩小的实像，则蜡烛应该放在距离凸透镜多远的地方（）A．20㎝B．15㎝C．23㎝D．10㎝8．一只凸透镜的焦距为10㎝，当物体离凸透镜大于二倍焦距时，像离凸透镜的距可能是（）A．5㎝B．10㎝C．15㎝D．20㎝二．能力训练9．在做研究凸透镜成像的实验中,当烛焰的像在光屏的下端呈现时,为了使这个像移到光屏的中心,则应该使凸透镜()；若移动是蜡烛，则应该（）A．向上移动B．向下移动C．向前移动D．向后移动10．将物体放在离凸透镜30㎝处，恰好能在光屏上得到一个等大的清晰的像，现在将凸透镜向光屏移近10㎝，并适当移动光屏的位置，则可以在光屏上得到一个（）A．倒立的、缩小的是实像B．倒立的、放大的是实像C．正立的、缩小的是虚像D．正立的、放大的是虚像11．有一物体，从距离凸透镜4倍焦距的地方向2倍焦距的地方移动，则（）A．像由大变小，像距由小变大B．像由小变大，像距由大变小C．像由大变小，像距由大变小D．像由小变大，像距由小变大12．某校学生进行“珍爱生命，远离毒品”的法制教育时放映幻灯片，发现屏幕上的像小了点，应该怎样调节（）A．放映机离屏幕远一些，胶片离镜头远一些B．放映机离屏幕远一些，胶片离镜头近一些C．放映机离屏幕近一些，胶片离镜头远一些D．放映机离屏幕近一些，胶片离镜头近一些13．如图3-3-3，发光点A通过凸透镜成的像Aˊ