第3節(jié)凸透鏡成像的規(guī)律1.通過實驗探究，能說出凸透鏡成像的規(guī)律。能利用凸透鏡成像的規(guī)律解釋照相機、投影儀和放大鏡的成像原理。2.通過對基于實驗獲得的證據(jù)進行分析、推理與論證，發(fā)展科學(xué)思維能力。3.通過經(jīng)歷探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗過程，深化對于問題、證據(jù)、解釋、交流這些要素的理解，發(fā)展科學(xué)探究能力。4.通過經(jīng)歷探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗過程，增強對物理學(xué)的熱愛，體會收集證據(jù)的重要性，養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展合作交流的能力，獲得成功的愉悅。教學(xué)目標(biāo)問題凸透鏡成像究竟有什么規(guī)律呢?通過前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)看到了形形色色的凸透鏡成像情況。物體距離投影儀的鏡頭比較，成的實像。照相機和投影儀都成立的像，倒實所不同的是:物體通常離照相機的鏡頭比較，成的實像;遠(yuǎn)縮小近放大物體離放大鏡比較，成、立的像。近放大正虛可見，像的虛實、大小、正倒與物體到凸透鏡的距離(物距)有關(guān)系。像的虛實、大小、正倒與物距有怎樣的關(guān)系呢?實驗探究凸透鏡成像的規(guī)律實驗思路為探究凸透鏡成像的規(guī)律，我們可以把物體放在距凸透鏡較遠(yuǎn)的地方，然后逐漸移近(下圖)，物體①②③光屏把每次觀察到的物距以及像的虛實、大小、正倒等情況都記錄在表格中，比較實驗數(shù)據(jù)，看看像的虛實、大小、正倒與物距有什么關(guān)系，尋找其中的規(guī)律。實驗過程用發(fā)光二極管作為發(fā)光物體，一塊白色的硬紙板作為光屏，調(diào)節(jié)發(fā)光物體、凸透鏡和光屏，使它們的中心高度相同，研究發(fā)光物體的成像情況(下圖)。把發(fā)光物體放在較遠(yuǎn)處，移動光屏，使光屏上呈現(xiàn)清晰的實像。觀察實像的大小和正倒，測出物距和像距(像到凸透鏡的距離)。把發(fā)光物體向凸透鏡移近幾厘米，放好后重復(fù)以上操作。FF繼續(xù)向凸透鏡移動發(fā)光物體并調(diào)整光屏的位置，重復(fù)以上操作。F你總能在光屏上得到發(fā)光物體的像嗎？此時發(fā)光物體和它的像在什么位置?當(dāng)我們在光屏上看不到發(fā)光物體的像時，可以撤去光屏，從光屏一側(cè)向凸透鏡方向看去，觀察發(fā)光物體的像。實像、虛像都沒有虛像在物體那一側(cè)物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm虛實大小正倒記錄凸透鏡的焦距f，把實驗中得到的數(shù)據(jù)和觀察的結(jié)果填入下表。每個小組可以自己選擇適當(dāng)?shù)奈锞啵⑴c各小組共享測量的數(shù)據(jù)。50實像縮小倒立12.520實像與物等大倒立2015實像放大倒立3010不成像7虛像放大正立23.3凸透鏡的焦距f=10cm實驗結(jié)論分析左表的記錄，回答下列問題，找出凸透鏡成像的規(guī)律。1.像的虛實:凸透鏡在什么條件下成實像?在什么條件下成虛像？在物距大于焦距的條件下成實像有沒有縮小的虛像?2.像的大小:凸透鏡在什么條件下成縮小的實像?在什么條件下成放大的實像?在物距大于焦距的2倍的條件下成縮小的實像在物距大于焦距而小于焦距的2倍的條件下成放大的實像沒有縮小的虛像在什么條件下成倒立的像?3.像的正倒:凸透鏡在什么條件下成正立的像?在物距小于焦距的條件下成正立的像在物距大于焦距的條件下成倒立的像根據(jù)你對以上問題的思考，請總結(jié)凸透鏡成像的規(guī)律:

當(dāng)物距大于2倍焦距時，凸透鏡成倒立、縮小的實像;當(dāng)物距等于2倍焦距時，凸透鏡成倒立、等大的實像;當(dāng)物距小于2倍焦距、大于焦距時，凸透鏡成倒立、放大的實像;當(dāng)物距小于焦距時，凸透鏡成正立、放大的虛像。實驗表明:當(dāng)物距大于2倍焦距時，凸透鏡成倒立、縮小的實像;當(dāng)物距等于2倍焦距時，凸透鏡成倒立、等大的實像;當(dāng)物距小于2倍焦距、大于焦距時，凸透鏡成倒立、放大的實像;當(dāng)物距小于焦距時，凸透鏡成正立、放大的虛像。這就是凸透鏡成像的規(guī)律。物距u/cm物距u范圍像的性質(zhì)像距v范圍像距v/cm大小倒正實虛5012.52020153010723.3u>2f2f>v>f縮小倒立實像u=2f等大倒立倒立實像實像v=2f2f>u>f放大v>2fu=f不成像u<f放大正立虛像v>u凸透鏡的焦距f=10cm物距u變化像的性質(zhì)像距v變化虛實大小正倒實像變小變大倒立變大虛像變小變小正立變小凸透鏡成像動態(tài)變化規(guī)律想想議議在照相機中，凸透鏡成倒立、縮小的實像,像的位置在哪個范圍內(nèi)?物距與像距相比，哪個比較大?在投影儀中，凸透鏡成倒立、放大的實像，像的位置在哪個范圍內(nèi)?物距與像距相比，哪個比較大?大于焦距而小于焦距的二倍物距比較大，像距比較小。想想議議物距與像距相比，哪個比較大?在投影儀中，凸透鏡成倒立、放大的實像，像的位置在哪個范圍內(nèi)?大于焦距的二倍像距比較大，物距比較小。小結(jié)練習(xí)與應(yīng)用1.請分別說一說照相機、投影儀、放大鏡是如何應(yīng)用凸透鏡成像的規(guī)律工作的。投影儀利用了物距大于1倍焦距小于2倍焦距時物體通過凸透鏡成放大、倒立的實像的規(guī)律。放大鏡利用了物距小于1倍焦距時物體通過凸透鏡成放大、正立的虛像的規(guī)律。照相機利用了物距大于2倍焦距時物體通過凸透鏡成縮小、倒立的實像的規(guī)律。2.找一個圓柱形的玻璃瓶，里面裝入水。把一支筆放在玻璃瓶的一側(cè)，透過玻璃瓶，可以看到這支筆(圖5.3-3)。如果把筆由靠近玻璃瓶的位置向遠(yuǎn)處慢慢地移動，你會看到什么現(xiàn)象?實際做一做，驗證你的猜想。裝水的玻璃瓶相當(dāng)于一個柱面凸透鏡。當(dāng)鉛筆由靠近玻璃瓶的位置向遠(yuǎn)處慢慢移動時，透過玻璃瓶會看到鉛筆尖逐漸變長，到某一位置時，鉛筆尖突然改變方向。鉛筆粗細(xì)（上下方向高度）不變，左右長度變化。圓柱形玻璃杯，里面裝滿水，相當(dāng)于一個凸透鏡．把一支鉛筆放在玻璃杯的一側(cè)，透過玻璃杯可以看到鉛筆的形狀變化。把鉛筆由靠近玻璃瓶的位置向遠(yuǎn)處慢慢的移動時，實際是物體逐漸遠(yuǎn)離凸透鏡，由凸透鏡成像的規(guī)律可知，物體在一倍焦距內(nèi)靠近焦點時，像正立且會逐漸變大，即鉛筆尖變長；當(dāng)物體移到焦點外時，成倒立放大的實像，故像會突然改變方向。3.某同學(xué)用放大鏡觀賞郵票。如果想讓像變得更大一些，他應(yīng)該怎樣做?適當(dāng)增大放大鏡和郵票之間的距離4.某同學(xué)利用如下圖所示的器材做實驗。他先用焦距為20cm的透鏡甲進行實驗，在光屏上得到了等大的實像。接下來他想改用焦距為10cm的透鏡乙繼續(xù)實驗。如果不改變發(fā)光體和光屏的位置，還想在光屏上得到縮小的實像，透鏡乙應(yīng)該放在透鏡甲的左側(cè)還是右側(cè)?透鏡乙應(yīng)該放在透鏡甲的右側(cè)由用焦距為20cm的透鏡甲進行實驗，在光屏上得到了等大的實像可知，此時u=2f。當(dāng)改用焦距為10cm的透鏡乙繼續(xù)實驗時，由于透鏡會聚能力增強，像距變小，所以要將透鏡乙向右移動，才能在光屏上得到縮小的實像，因此透鏡乙應(yīng)該放在透鏡甲的右側(cè)。4.某同學(xué)利用如下圖所示的器材做實驗。他先用焦距為20cm的透鏡甲進行實驗，在光屏上得到了縮小的實像。接下來他想改用焦距為10cm的透鏡乙繼續(xù)實驗。如果不改變發(fā)光體和光屏的位置，還想在光屏上得到縮小的實像，透鏡乙應(yīng)該放在透鏡甲的左側(cè)還是右側(cè)?透鏡乙應(yīng)該放在透鏡甲的右側(cè)由用焦距為20cm的透鏡甲進行實驗，在光屏上得到了縮小的實像可知，此時u>2f。當(dāng)改用焦距為10cm的透鏡乙繼續(xù)實驗時，由于透鏡會聚能力增強，像距變小，所以要將透鏡乙向右移動，才能在光屏上得到縮小的實像，因此透鏡乙應(yīng)該放在透鏡甲的右側(cè)。5.實驗小組的同學(xué)通過實驗探究凸透鏡成像的規(guī)律。實驗器材有:一個凸透鏡、光屏、高度為3.0cm的光源和刻度尺。實驗時，物距從4.0cm開始，每次增加2.0cm。下表是他們記錄的物距、像距、像的高度和正倒情況。(1)實驗中怎樣判斷實像是放大的還是縮小的?用像高與物高比較，像高比物高大就是放大的，像高比物高小就是縮小的。5.實驗小組的同學(xué)通過實驗探究凸透鏡成像的規(guī)律。實驗器材有:一個凸透鏡、光屏、高度為3.0cm的光源和刻度尺。實驗時，物距從4.0cm開始，每次增加2.0cm。下表是他們記錄的物距、像距、像的高度和正倒情況。(1)實驗中怎樣判斷實像是放大的還是縮小的?用像距與物距比較，像距比物距大就是放大的，像距比物距小就是縮小的（這是本人的方法）。5.實驗小組的同學(xué)通過實驗探究凸透鏡成像的規(guī)律。實驗器材有:一個凸透鏡、光屏、高度為3.0cm的光源和刻度尺。實驗時，物距從4.0cm開始，每次增加2.0cm。下表是他們記錄的物距、像距、像的高度和正倒情況。(2)請根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷該凸透鏡的焦距是多少。10.0cm(3)在這個實驗中，要使所成的像為虛像，光源的位置應(yīng)在哪個范圍?物距小于10.0cm6.某同學(xué)在做探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗時，在光屏上得到了發(fā)光物體清晰的像，但他不小心用手指尖觸碰到了凸透鏡，這時光屏上會出現(xiàn)怎樣的情況?有人認(rèn)為，光屏上會有指尖的像;也有人認(rèn)為，光屏上會出現(xiàn)指尖的影子。你是怎樣認(rèn)為的?光屏上仍呈現(xiàn)物體清晰