中學(xué)物理凸透鏡成像原理及規(guī)律

1、物理凸透鏡成像原理及歸率目標(biāo)認(rèn)知：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1 .理解凸透鏡的成像規(guī)律。2 .能在探究活動(dòng)中，初步獲得提出問題的能力。3 .通過探究活動(dòng)，體驗(yàn)科學(xué)探究的全過程和方法。4 .學(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象中歸納科學(xué)規(guī)律的方法。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：5 、理解凸透鏡的成像規(guī)律；6 、會(huì)應(yīng)用凸透鏡的成像規(guī)律解決實(shí)際問題。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：凸透鏡成像規(guī)律的探究和總結(jié)過程。知識(shí)要點(diǎn)梳理：探究凸透鏡成像規(guī)律：實(shí)驗(yàn)：從左向右依次放置蠟燭、凸透鏡、光屏。7 、調(diào)整它們的位置，使三者在同一直線(光具座不用)；8 、調(diào)整它們，使?fàn)T焰的中心、凸透鏡的中心、光屏的中心在同一高度。凸透鏡成像規(guī)律:物距(u)像的性質(zhì)像距(v)應(yīng)用倒正實(shí)虛放人或縮小u>

2、;2f倒立實(shí)像縮小f v vv 2f照相機(jī)u=2f倒立實(shí)像小v=2f特點(diǎn)：實(shí)像大小轉(zhuǎn)折點(diǎn)f v uv 2f倒立實(shí)像放大v>2f幻燈機(jī)u=f不成像特點(diǎn)：像的虛實(shí)轉(zhuǎn)折點(diǎn)uv f正立放人虛像v> u放大鏡規(guī)律方法指導(dǎo)：一、要解決凸透鏡成像問題，同學(xué)們要弄清以下幾個(gè)問題：1 .跟主光軸平行的光線，經(jīng)過凸透鏡折射后通過焦點(diǎn)；2 .通過焦點(diǎn)的光線，經(jīng)凸透鏡折射后跟主光軸平行；3.通過光心的光線，經(jīng)過凸透鏡折射后方向不變?，F(xiàn)在，我們利用這三條光線完成凸透鏡成像規(guī)律作圖，作法：畫一直線表示主光軸；把透鏡放在主光軸中央，從透鏡的位置開始在左右兩邊的軸上用粉筆標(biāo)出等于焦距和 2倍焦距的位置；物體分別放

3、三個(gè)位置（uvf、fvu2f、u>2f）;畫出平行于主光軸的光線被凸透鏡折射后經(jīng)過焦點(diǎn)的光線.；通過焦點(diǎn)的光線被凸透鏡折射以后平行于主光軸射出；兩條折射光線在透鏡另一側(cè)相交于一點(diǎn)；過這一點(diǎn)作垂直主光軸的線，這就是物體的像；若兩條折射光線在透鏡另一側(cè)不相交，反向延長(zhǎng)，交于物體與透鏡的同側(cè);過這一點(diǎn)作垂直主光軸的線，用虛線表示其成的像為虛像，如圖所示二、凸透鏡成像規(guī)律口決記憶法：口訣一：一焦（點(diǎn)）分虛實(shí)，二焦（距）分大?。怀商撓駮r(shí)：物近像近像變??；成實(shí)像時(shí)：物近 像遠(yuǎn)像變大?？谠E二：物遠(yuǎn)實(shí)像小而近，物近實(shí)像大而遠(yuǎn)，如果物放焦點(diǎn)內(nèi)，正立放大虛像現(xiàn)；幻燈放像像好大，物處一焦二焦間，相機(jī)縮你小不點(diǎn)

4、，物處二倍焦距外?？谠E三：凸透鏡，本領(lǐng)大，照相、幻燈和放大；二倍焦外倒實(shí)小，二倍焦內(nèi)倒實(shí)大；若是物放焦點(diǎn)內(nèi)，像物同側(cè)虛像大；一條規(guī)律記在心，物近像遠(yuǎn)像變大。注1:為了使幕上的像“正立”（朝上），幻燈片要倒著插。注2:照相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，暗箱中的膠片相當(dāng)于光屏，我們調(diào)節(jié)調(diào)焦環(huán)， 并非調(diào)焦距，而是調(diào)鏡頭到膠片的距離，物離鏡頭越遠(yuǎn)，膠片就應(yīng)靠近鏡頭。三、放大倍數(shù)：K = 初中階段不必掌握，但應(yīng)知道：、當(dāng)V >科時(shí)，成放大的像；、當(dāng)物體位于凸透鏡一倍焦距以內(nèi)時(shí)，物體越靠近焦點(diǎn)，所成的虛像越大。經(jīng)典例題透析：凸透鏡的應(yīng)用1、在使用照相機(jī)時(shí)，下列做法中正確的是A.拍攝遠(yuǎn)景時(shí)，應(yīng)當(dāng)將鏡頭向前

5、伸B.拍攝近景時(shí)，應(yīng)當(dāng)將鏡頭向前伸C.陰天拍攝景物時(shí)，應(yīng)當(dāng)把光圈的數(shù)值調(diào)小D.陰天拍攝景物時(shí)，應(yīng)當(dāng)縮小光圈解析：照相機(jī)的鏡頭為凸透鏡，膠片相當(dāng)于光屏，拍攝遠(yuǎn)景物，指的是景物離鏡頭較遠(yuǎn)， 也就是物距較大.根據(jù)照相機(jī)的原理， 像很小，像距很小，應(yīng)當(dāng)減小鏡頭與膠片之間的距離， 膠片無法移動(dòng).只能將鏡頭后移，反之，在拍攝近景時(shí)，應(yīng)當(dāng)加大膠片與鏡頭的間距，將鏡 頭向前移，由此可判定選項(xiàng) A不正確，選項(xiàng)B正確。光圈是鏡頭前邊開口的障礙物，它的作用是只讓光從所開的口中通過，控制進(jìn)入鏡頭的光量，在陰天，景物發(fā)出或反射的光線較弱，因此，陰天拍攝景物時(shí)應(yīng)當(dāng)加大進(jìn)光量，而光 圈的數(shù)值越小，進(jìn)光量越大，從而得知，選項(xiàng)

6、 C正確。答案：BC總結(jié)與升華：1、使用照相機(jī)時(shí)，需要的像要清晰，曝光適度，采用調(diào)節(jié)光圈、距離、時(shí)間的方法滿 足要求，一般情況下，物體固定不動(dòng)，物距確定，根據(jù)具體情況改變像距使物體成清晰的像在膠片上，應(yīng)當(dāng)說明，放大或縮小光圈，只能改變進(jìn)入照相機(jī)光量的多少，不會(huì)影響像的完整性，決不會(huì)因?yàn)闇p小光圈使物體的像少了一部分。2、照相機(jī)鏡頭變臟，因物體附著鏡頭上，因此成的是虛像，不會(huì)在膠片上留下污點(diǎn)的 像，只是進(jìn)入照相機(jī)光量的減少，使像片變暗。舉一反三：照集體像時(shí)，發(fā)現(xiàn)有人沒進(jìn)入鏡頭，應(yīng)先要調(diào)節(jié)照相機(jī)，A.增大物距，使照相機(jī)后移B.減小像距，可縮短暗箱長(zhǎng)度C.增大進(jìn)光量，開大光圈D.將快門數(shù)字調(diào)大解析：沒

7、有人進(jìn)入鏡頭，說明要成的像太大， 若要使全體人員進(jìn)入鏡頭，則需要使成的像小 些，根據(jù)成像規(guī)律，像要變大，像距也須變大，而物距必須變小，反之，像要變小，像距也 須變小，而物距必須變大，這樣就需增大物距，使照相機(jī)后移，或減小像距，可縮短暗箱長(zhǎng) 度，所以選項(xiàng) A B正確；增大進(jìn)光量、開大光圈，只是增大進(jìn)入照相機(jī)的光量，將快門數(shù) 字調(diào)大，曝光時(shí)間變化，不會(huì)影響像的完整性。答案：AB2、放投影片時(shí)，在屏幕上得到的是膠片上圖像的A.正立放大的虛像B.正立放大的實(shí)像C.倒立放大的虛像D.倒立放大的實(shí)像解析：屏幕上的圖像比膠片上的圖像大，是一放大的像，解決本題的關(guān)鍵是正確理解正立的像還是倒立的像？是實(shí)像還是虛

8、像？正立、倒立指的是物像關(guān)系， 在屏幕上的景物確定是正立的，但這只是屏幕呈現(xiàn)的情況，而不是物像關(guān)系，在放投影片時(shí)，必須倒置，因?yàn)槟z片 上的圖像與屏幕上的像是倒立關(guān)系，屏幕上呈現(xiàn)的是膠片上圖像的倒立像?！皩?shí)像”由實(shí)際光線的交點(diǎn)組成，能夠用屏幕顯示，“虛像”處沒有實(shí)際光線通過，它由經(jīng)過透鏡或經(jīng)平面鏡反射的反向延長(zhǎng)線交點(diǎn)組成，無法在屏幕上顯示，只能用眼睛或儀器觀察，屏幕能得到膠片上的圖像是實(shí)像，選 Do 答案：D 總結(jié)與升華：為了使幕上的像“正立”（朝上），幻燈片要倒著插。舉一反三：投影儀是根據(jù)凸透鏡能成 像的光學(xué)原理制成的，在投影時(shí)由于屏幕上的畫面 太小，同學(xué)們看不清楚，需讓畫面再大些，調(diào)節(jié)的方法

9、是，向 調(diào)鏡頭（填“上” 或“下”），同時(shí)投影儀與屏幕的距離要 。解析：根據(jù)凸透鏡成像特點(diǎn)：“物近像遠(yuǎn)像變大”可知：要想讓像大一些，則物距應(yīng)變小，像距變大；膠片不動(dòng)，因此鏡頭下調(diào)，同時(shí)增大像距，即投影儀與屏幕的距離要增大。答案：放大，下，增大凸透鏡的成像規(guī)律3、小王在看地圖時(shí)，有一個(gè)細(xì)小地方總是看不清楚，他想放大了再看，于是將地圖放 在玻璃板下，在玻璃板上滴一滴水，于是看清楚了，請(qǐng)你幫他分析，這是為什么？答案：水滴中間厚，是一個(gè)凸透鏡，地圖與水滴間的距離較小，可以看成是物距小于一 倍焦距，因此通過水滴看到的是地圖放大的像。總結(jié)與升華：當(dāng)物距小于一倍焦距時(shí)，凸透鏡成正立放大的虛像， 人們根據(jù)這一

10、原理做成放大鏡，但它仍是凸透鏡，要想當(dāng)放大鏡使用，必須控制物距小于一倍焦距，在這個(gè)范圍內(nèi)，物體越靠近焦點(diǎn)，所成的虛像越大。舉一反三：小紅是位集郵愛好者，在她使用放大鏡光看郵票時(shí)，覺得郵票上的字太小， 她應(yīng)該怎樣做？解析：在使用放大鏡時(shí)必須控制物距小于一倍焦距，在這個(gè)范圍內(nèi)，物體越靠近焦點(diǎn), 所成的虛像越大，因此，她應(yīng)該讓郵票離凸透鏡稍遠(yuǎn)些，但不能超出一倍焦距。4、吳越同學(xué)在研究凸透鏡成像規(guī)律時(shí)，他把蠟燭放在透鏡前 25cm時(shí)，在后面移動(dòng)光屏，當(dāng)光屏距透鏡14cm時(shí)呈現(xiàn)了一個(gè)縮小的像，請(qǐng)你分析，當(dāng)他把蠟燭放在透鏡前6cm時(shí)，物體能不能在光屏上成現(xiàn)一個(gè)清晰的像？解析：像成在光屏上，應(yīng)為實(shí)像，此時(shí)丫

11、科時(shí)，成縮小的像。此時(shí)u>2f、fvvv2f;即：25cm> 2f ; fv 14cm< 2f ;解這兩個(gè)不等式可知：7cm< f v 12.5cm；當(dāng)我們把蠟燭放在透鏡前 6cm時(shí)，物距小于一 倍焦距，因此在光屏上不能成像?？偨Y(jié)與升華：在解決這類問題時(shí)，同學(xué)們應(yīng)熟記透鏡成像的規(guī)律，結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)，首先判斷出焦距的范圍，再根據(jù)這個(gè)范圍作出進(jìn)一步的判斷。答案：不能舉一反三：在上題中，如果吳越同學(xué)把蠟燭放在透鏡前15cm時(shí)，在光屏上能不能成現(xiàn)一個(gè)清晰的像？若能成，像是放大的還是縮小的？解析：把蠟燭放在透鏡前15cm時(shí)，物距大于一倍焦距，因此能在光屏上成像。又因?yàn)?7cm< f < 12.5cm,所以14cm< 2f <25cm因此，15cm可能大于二倍焦距也可能小于二倍焦距， 因此所成的像有可能是放大的實(shí)像也有