3.6探究凸透镜成像规律

3.6探究凸透镜成像规律学习目标1. 通过光路图描述凸透镜所成像的虚实、倒正、大小与物体位置的关系2. 解释放大镜的工作原理，理解虚像和实像的区别.3. 尝试根据凸透镜的成像规律,解释常见光学仪器的工作原理 一、情景引入你知道你爷爷戴的是什么镜吗？放在太阳光下，上下移动，看能否会成一个亮点？在房内面向窗户而立， 移动凸透镜或光屏板的位置，使窗外景物在屏上形成一个清晰的像，这个像是怎样的？凸透镜成像规律是 什么？二、教材研究问题1 透镜在生活中有哪些使用？透镜与我们的生活和现代科技的联系非常密切，如青少年学生戴的用来矫正视力的，老年人由于眼花戴的 ，实验室里用 来观察微小物体的结构，电影院里放映电影的，为了保存美好瞬间影像的 等都用到了凸透镜。问题2凸透镜成像有什么规律？物距（u）:的距离；像距（v）： 的距离；提出问题：利用透镜可以成什么像？成像时，物距（u）、像距（V）与焦距（f ）三者之间有怎样的关系？猜想与假设： 利用照相机照相时，在相机后面的毛玻璃板上可以看到倒立、缩小像，物距大，像距小； 看电影时，可以在银幕上看到放大、实像，物距小，像距大；制订计划与设计实验：参考课本中所给器材光具座，设想一下你想怎样利用这个光具座进行实验。写出你的想法： 进行实验与收集证据： 先利用你前面所学知识测出凸透镜的焦距f= cm 。 把蜡烛、透镜和光屏放在光具座上。点燃蜡烛，调节透镜和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心 大致在同一高度上。 固定透镜在光具座的中间位置上，使蜡烛在离透镜最远位置上，移动光屏，直到在光屏上得到最清晰 的像，观察像的性质，测出物距和像距，并填入表格。 减小物距，慢慢移动蜡烛和光屏，在光屏上得到与烛焰等大的清晰的像，测出物距和像距，并填入表 格。（继续减小物距，移动光屏，以光屏上得到清晰的像，观察像的性质，测出物距和像距，并填入表格。 继续减小物距，使得物距等于焦距，移动光屏，观察光屏上的情况。 继续减小物距，使得蜡烛在焦点内，移动光屏，观察光屏上的情况，如观察不到像，把光屏取下来， 通过透镜向蜡烛看，能观察到什么情况?分析与论证：填写下面空格 .序号物距成像特点像距1倒立、缩小、实像f v 2f2u=2fV=2f3f u 2f4u f物距减小，像距变大，像变大。问题3放大镜是凸透镜哪个规律的应用？从上面的实验可以知道，当物距 u焦距f时，通过透镜成 、像，利用这一特点可以把凸透镜做成放大镜，通常选用焦距较 的凸透镜作放大镜。并找一凸透镜体会一下作放大镜使用的情景。三、典例分析如图所示的四种光学现象，由于光的折射形成的是（）解析：这是综合基础题，概括了光的规律应用。A说明了光的直线传播，B说明凸透镜成像，属于光的折射现象，是凸透镜成像规律中成正立放大的虚像情况，C说明了平面镜成像规律，D与C一样说明光的反射。答案：B四、达标训练1小明在做凸透镜成像的实验，他把蜡烛放在2倍焦距的地方，逐渐远离凸透镜。移动光屏，观察像的大小及像到凸透镜的距离。他发现：物距增大时，像 ，像距 （填“变大” “变小”或“不变”）。2、医用体温计的刻度部分为三棱体。横截面如图所示。其正面呈圆弧形。这样就可看清体温计内极细的汞柱，以便于读数，这是因为圆弧形玻璃的作用相当于，我们用它能看到汞柱被放大后正立的。3、 一束平行光线经过凸透镜折射后的传播方向如图甲所示，由图可知，此透镜的焦距为cm ；当把烛焰放在此凸透镜左侧 12cm处时，如图乙所示，则从该凸透镜右侧通过透镜可以看到一个 放大的虚像（填：“正立”或“倒立”）。4、 透过装水的玻璃杯看到的手指是 （选填“放大” “等大”或“缩小”）的像，这是因为装有水的玻璃杯可看成。5、 在凸透镜成像的实验中可以发现：实像和虚像的分界点是物体在处，成放大像和缩小像的分界点是物体在 处，把物体放在 处不成像。6、 关于实像和虚像，说法错误的是（）A、实像和虚像都能用眼睛看到；B、实像是倒立的，虚像是正立放大的；C、实像能在光屏上得到，虚像则不能；D、实像是光实际会聚而成，虚像不是；7、 关于实像和虚像，下列说法正确的是（A、实像能用光屏收集到，虚像不能；B虚像是人的幻觉，并没有光线进入人眼，实像则相反；C实像一定是由光的折射现象形成的，而虚像都是放大的；D实像有放大的也有缩小的，而虚像都是放大的；8、某凸透镜的焦距为 10cm。当物体沿主光轴从距透镜 30cm处向透镜处移动时，则下述凸透镜所成像的变化情况中，正确的是（）A、像始终变大；B、像始终变小；C像先变小后变大；D、像先变大后变小；9、在做凸透镜成像的实验过程中，有一只小飞虫落在了凸透镜上，此时蜡烛火焰在光屏上的像会（ ）A、几乎无影响；B、光屏上也会出现一小虫子，但不清晰；C像上有只小飞虫；D、像会变得模糊不清；10、在用光具座研究凸透镜成像规律的实验中： 测量凸透镜的焦距如图所示，则该凸透镜的焦距为 cm.(2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上点燃蜡烛后，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在 上.当烛焰距凸透镜 30cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、的实像。11、张强同学在做“凸透镜成像规律”的实验时，调整物体到凸透镜的距离和像到凸透镜的距离，在光屏 上得到一个清晰的烛焰的像，然后他用纸板把凸透镜遮住一半，请猜想会发生什么现象？(1) 你的猜想是：。(2) 猜想的理由是：。(3) 验证结果：。12、 张强同学在光具座上做“探究凸透镜成像”的实验中，当光屏、凸透镜及烛焰的相对位置如图所示时， 恰能在光屏上得到一个清晰的像。由此判断，他所用凸透镜的焦距( )A、一定小于 20cm ;B、一定在10cm和16cm之间；C 一定小于 8cm ;D、一定在 8cm和10cm之间。13、在一个不透明的木板上，钻一个小孔用眼睛通过小孔可以观察到一定的范围如图所示。为了扩大 观察的范围，在小孔中嵌入各种形状的玻璃制品。则在图中的四个截面中能获得最大观察范围的是：()14、有一凸透镜不知焦距，你有几种办法可以测出它的焦距？15、 将一物体置于凸透镜前，使物距分别为6cm 18cm和24cm,得到的像分别是放大的虚像、放大的实像 和缩小的实像，试推证：凸透镜的焦距 f应满足9cm f v 12cm。五、中考试题1. 我们都做过“探究凸透镜成像规律”的实验，图示为该实验的装置图。实验时首先利用太阳光测出所使 用的凸透镜的焦距 f。请你认真思考以下的实验方法和过程，然后回答问题：a. 分别把点燃的蜡烛放在一倍焦距f和二倍焦距2f处，调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能 否成像以及所成像的特点，经过分析总结得出凸透镜成像的规律。b. 除a中的做法外，还应该把蜡烛放在大于2f的某一位置和大于f、小于2f的某一位置，观察并记录对 应的成像情况，才能总结得出凸透镜成像的规律。c. 把点燃的蜡烛从距凸透镜较远的位置逐渐移近(或从较近的位置逐渐远离)，通过不断调整光屏到凸透 镜的距离，观察并记录在屏上能否成像，以及所成像的特点，包括观察所成像随烛焰位置变化而变化的趋势，尤其是在f和2f处所成像的情况，从而总结得出凸透镜成像的规律。d. 与c不同的是，将蜡烛从靠近凸透镜的位置逐渐远离，其它做法相同。以上探究过程与方法中，科学合理的是： (填标号)。解析：这是探究凸透镜成像规律的实验，要求同学们要熟悉本实验的目的、器材、步骤、数据分析与评估 等。a和b是不全面的，只不过是某些成像的特殊情况，并不能分析总结得出凸透镜成像的规律 答案：c、d2. 把高2 cm的发光棒立于焦距为 5 cm的凸透镜前，在凸透镜后的光屏上成了4 cm高的像，物体离凸透镜的距离可能是A . 7.5 cm B . 12.5 cm C . 4.5 cm D .10 cm解析：物体是2cm而像是4cm,说明像变大了，这是物距在f与2f之间时成的倒立放大的实像情况，则可断定物距是 5-10cm之间。答案：A3. 如下图所示是幻灯机的工作原理图.幻灯机的镜头相当于一个 镜.为了使观众看到正立的像，幻灯片要 (填“顺着”或“倒着)插入架上.用强光照射幻灯片，幻灯片上的画面在屏幕上形成像 (填“实”或“虚”)。解析：这是凸透镜成像规律中一个应用：在物距在f与2f之间时成的倒立放大的实像情况。答案：凸透镜；倒着；实。六、课堂测评1、 凸透镜成像规律的实验中需要的器材有：光具座、蜡烛、光屏、火柴等。 放在蜡烛和光屏之间，调整透镜、光屏的高度，使它们的中心大致在 。2、 在“研究凸透镜成像条件”的实验中，凸透镜的焦距为iocm当烛焰在光屏上成倒立、缩小的实像时,蜡烛到凸透镜的距离应大于 cm ;当蜡烛到凸透镜的距离小于cm 时，透过凸透镜能看到正立、放大的虚像。3、 关于凸透镜的成像规律，下列说法中正确的是（）A、物体位于焦点以内时，成正立、放大的实像；B物体位于焦点以内时，成正立、放大的虚像；C物体位于焦点以外，2倍焦距以内时，成倒立、放大的虚像；D物体位于焦点以外，2倍焦距以内时，成正立、放大的实像；4、 用一个凸透镜成像时，下列说法中正确的是（）A、成实像时，物体离凸透镜越远，像越大；B成虚像时，物体离凸透镜越近，像越大；C实像总是倒立的，虚像总是正立的；D实像和虚像都可能成放大或缩小的。5、在研究凸透镜成像规律的实验中，小明同学无论怎样移动光屏，在光屏上始终观察不到烛焰清晰的像，造成这种现象的原因不可能是（）A、蜡烛、凸透镜、光屏三者中心不在同一水平线上；B蜡烛距凸透镜距离大于焦距；C蜡烛距凸透镜距离小于焦距；D蜡烛距凸透镜距离等于焦距；6、 把一张透明塑料纸铺在一张平放于水平桌面上的报纸上，用筷子在塑料上滴一个水珠（直径约为5mm，透过水珠看到报纸上的字，下列说法正确的是（）A、是放大的实像； B是放大的虚像； C是缩小的实像；D是缩小的虚像；7、 物体经凸透镜所成的像，哪种像无法显示在光屏上（）A、倒立的像；B、放大的像；C、缩小的像；D、正立的像；8、蜡烛放在离凸透镜 20cm的主光轴上，在透镜的另一侧光屏上得到放大的像，若把蜡烛向透镜方向移动8cm,则所成的像一定是（A、缩小的； B、放大的；C、正立的； D、倒立的；9、 如下图所示四种现象中，由于光的反射而形成的（）10、 如下图所示，其中不属于光的折射现象的是（）物距U像距v11、如下图所示，把一支点燃的蜡烛放在距离凸透镜2倍焦距以外的地方，在透镜的另一侧调节光屏位置可找到一个清晰的像。这个像是下图中的（）AnuA12、小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像的规律”的实验。如图所示:（1）要使像能够成在光屏的中央，应将光屏向 调整（选填“上”或“下”）； 实验过程中，当烛焰距凸透镜15cm时，移动光屏至某一位置，在光屏上得到一等大清晰的像，则该凸透镜的焦距是cm ；（3）接着使烛焰向左移动 5cm,此时应该将光屏向 移到某一位置（选填“左”或“右”），才能在屏上得到倒立、_、清晰的实像（选填“放大”、“缩小F “等大”）。13、 用一个凸透镜成像时，下列说法不正确的是（）A、成实像时，物体离凸透镜越近像越大；B成虚像时，物体离凸透镜越近，像越大；C成虚像时，物体离凸透镜越近像越小；D实像总是倒立的，虚像总是正立的。参考答案四、达标训练1、变小 变小2、凸透镜虚像3、15 正立4、放大 凸透镜5、焦点2倍焦距 焦点6、B 7、A 8、A 9、A10、 （ 1）9.5（ 2）同一高度（3）缩小11、 （ 1）像是完整的，但高度变暗些（2）透镜上每一部分都能成完整像（3）与猜想相同12、D 13、D14、法一、（自然法）把透镜放在阳光下，移动透镜后的光屏位置，直到能得到最小最亮光斑为止，用刻度尺测出光屏到透镜的距离；法二、（二倍成像法）在光具座上移动蜡烛和光屏的位置，直到在光屏上得到倒立，等大像，测出物距，则f=U/2 ;法三、（无限远成像法）通过透镜能在光屏上得到眼睛所能看清的 最远处物体的像，测出像距即可。15、成放大虚像的条件是：uv f,即是：6cmv f;放大实像的条件是：f v u v 2f,即卩f v 18cm 2f , 即卩24cm 2f ;解上面的三个不等式即可得到9cmv f v 12cm；六、课堂测评1、凸透镜 凸透镜 同一高度2、20 103、B 4、C 5、B 6、B 7、D 8、B 9、B 10、B 11、B12、（ 1）下（2） 7.5（3）左缩小 13、B