资源描述
第3节 凸透镜成像的规律
课时1 探究凸透镜成像的规律
课题
凸透镜成像的规律1（探究规律）
授课人
教学目标
知识与技能
1．了解凸透镜的成像规律.
2．知道凸透镜成放大或缩小、实像或虚像、倒立或正立的条件.
过程与方法
1.通过对凸透镜成像现象的观察分析，用列表的方法总结出凸透镜成像规律.
2.归纳出凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件.
情感态度与价值
1.通过探究活动，激发学生的学习兴趣，使学生乐于观察自然现象和日常生活中的物理现象，勇于实验探究日常生活现象中的物理学规律.
2.培养学生参与观察、试验、制作的兴趣.
重难点
重点
对凸透镜成像规律的探究和理解掌握.
难点
通过探究获得凸透镜成像的规律.
教学准备
多媒体课件、光具座、凸透镜、蜡烛、光屏、火柴等.
教学步骤
师生活动
设计意图
情境导入
情境导入
上节课我们学习了照相机、投影仪和放大镜的知识，它们都是利用凸透镜成像原理工作的.它们所成的像有放大的，有缩小的，有正立的，有倒立的，有实像，还有虚像.同学们想知道凸透镜到底都能成哪些像，成这些像各自需要的条件是什么吗？我们今天就一起通过实验来探究凸透镜成像的规律.
以照相机、投影仪、放大镜的成像特点不同引出对凸透镜成像规律的探究，从生活走向物理，激发学生兴趣.
活动一：探究新知
活动一：探究新知
活动一：探究新知
活动一：探究新知
学点1：凸透镜成像实验
【猜想与假设】
师：通过上节课的学习，请同学们猜一猜凸透镜成像的虚实、大小、正倒可能与什么有关？
生：使用照相机时，物体离凸透镜的距离较远，成倒立、缩小的实像；使用投影仪时，物体离凸透镜的距离较近，成倒立、放大的实像；使用放大镜时，物体离凸透镜的距离较近，成正立、放大的虚像.据此猜想凸透镜成像的虚实、大小、正倒可能与物体与凸透镜之间的距离有关.
师：很好，我们把物体与凸透镜之间的距离叫物距，同时把像与凸透镜之间的距离叫像距.凸透镜成像的虚实、大小、正倒确实与物距有关，但是同时还和凸透镜的焦距有关，其实更确切地说是与物距和焦距的关系有关，今天老师就带领同学们一起探究这一问题.
【设计实验】
师：今天我们来探究烛焰通过凸透镜的成像规律，实验中烛焰、凸透镜、光屏应该处于同一直线上，而且三者的中心要大致在同一高度，同学们能简单说下原因吗？
答：通过光心的光线传播方向不变，沿直线传播，而像是光线的实际会聚点，也必然在这条直线上，所以像点、透镜的光心、物点必然在同一直线上，因此实验中要求烛焰、凸透镜、光屏应该处于同一直线上.基于同样的原因，三者中心在同一高度时，可以使像成在光屏中央.
师：正是因为这个原因,为了便于实验，我们在光具座上进行实验.大家说说，实验中应该把谁放在光具座的中间?
生：凸透镜，因为成实像时物体和像分别位于凸透镜的两侧.
师：实验时我们可以把凸透镜放在光具座的中间，分别使蜡烛位于凸透镜的2倍焦距之外、1倍焦距到2倍焦距之间和1倍焦距之内这三个位置区间，观察像的特点.我们都需要观察像的哪些特点？
生：正倒、大小、虚实.
师：观察虚像时眼睛应该在以凸透镜为界的蜡烛一侧还是光屏一侧？为什么？
答：眼睛应该在光屏一侧，因为光通过凸透镜发生折射进入光屏一侧，所以只能在光屏一侧朝向凸透镜观察像.
师：同学们回答的非常好，下面请先设计一个表格然后进行实验.
【进行实验】选用焦距为10 cm的凸透镜进行实验，并记录相关现象和数据.（学生一边实验，教师一边巡回指导）
（成实像时，教师可以在完成成像实验后有意让学生用手指触摸凸透镜或让学生用纸板挡住凸透镜的一部分，再让学生观察凸透镜的成像情况，并与未触摸或挡纸板前的成像情况进行比较）
【实验数据】
凸透镜成像像距与物距关系（f=10 cm）
（此表数据为预设数据，真实数据以学生实验为准）
【实验结论】引导学生通过对数据分析得出结论：
当u＞2f时,成倒立、缩小的实像，此时f＜v＜2f;
当f＜u＜2f时,成倒立、放大的实像，此时v＞2f;
当u＜f时，成正立、放大的虚像.
学点2：凸透镜成像规律
【做一做】试着通过作图，看看我们上面实验得出的结论和作图得出的结果是不是一致.
1.如图5-3.1-1所示，当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，此时f＜v＜2f.
图5-3.1-1 图5-3.1-2
2.如图5-3.1-2所示，当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时v＞2f.
3.如图5-3.1-3所示，当u＜f时，成正立、放大的虚像.
图5-3.1-3
学生还可以作物体在2倍焦距和焦距处的成像图，进一步完善结论：
如图5-3.1-4所示,当u＝2f时，成倒立、等大的实像，此时v＝2f.2倍焦距处为成实像大小的分界点.
如图5-3.1-5所示，当u＝f时，不成像.焦点为成像虚实的分界点.
图5-3.1-4 图5-3.1-5
基于培养学生能力的考虑和为了体现学生的主体作用，猜想假设、实验设计尽量发挥学生的作用.当然，如果学生不能完成，教师可以予以提示、指导或者解释说明.
设计实验的过程中涉及了实验中应该注意的细节，是为了学生在后面便于操作，少走弯路.
这样做是为了通过实验达到解疑的目的（课本P99“动手动脑学物理”第5题和相关考题、习题是难点，学生难以理解，实验解法可以化难为易）.
得出结论，培养学生分析数据得出结论的能力.
固凸透镜三条典型光线的作图，从作图得出凸透镜成像的特点，进一步加深学生印象.
活动二：运用举例
活动二：运用举例
活动二：运用举例
类型一：探究凸透镜成像
例1.小明用一个焦距为10 cm的凸透镜探究凸透镜成像规律，实验如下：
图5-3.1-6
（1）探究凸透镜成像规律时，应调节烛焰中心、凸透镜光心与光屏中心在同一高度上.
（2）当装置如图甲所示时，烛焰在光屏上所成的清晰的像是倒立、缩小的实像，那么光屏离凸透镜的距离可能是B（填序号）.
A.26 cm B.16 cm C.6 cm
(3)实验中蜡烛在原来的位置越烧越短，则像在光屏上的位置会往上移（填“往下移”“不变”或“往上移”）.
(4)在图甲的成像实验中，如果用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，则烛焰的成像情况是（C）.
A.只能成上半部分 B.只能成上下部分 C.仍完整
（5）若将印有字母“F”的纸片（图乙）放在离凸透镜6 cm的地方，我们能看到的清晰的像是图丙中的A（填序号）.
【解析】（1）为了使像成在光屏的中央，实验前应调整烛焰、透镜与光屏三者的中心在同一高度上.（2）由图可知，物距大于像距，所以像是倒立、缩小的实像，故此时物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，故光屏离凸透镜的距离要大于10 cm、小于20 cm，选B.（3）因为过光心的光线传播方向不变，所以成像时烛焰、光屏、透镜三者的中心在同一直线上，当蜡烛由于燃烧逐渐变短时，烛焰下移、光心不变，光屏上的像就逐渐向上移动.（4）烛焰上某点发出的每条光线通过凸透镜最终都会会聚于相应的像点，所以只要凸透镜没有被完全挡住，烛焰在光屏上的像始终都是完整的，但是因为部分光线被挡，像会变暗.故选C.（5）若将印有字母“F”的纸片放在离凸透镜6 cm的地方，这时物距小于焦距，此时凸透镜成正立、放大的虚像，故选A.
类型二：凸透镜成像规律
例2.在探究凸透镜成像特点实验中，蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图5-3.1-7所示，此时能在光屏上看到烛焰清晰的像，若保持透镜位置不变，将蜡烛沿光具座向远离透镜的方向移动10 cm，调节光屏位置，可在光屏上看到（A）.
图5-3.1-7
A．缩小的实像 B．放大的实像
C．缩小的虚像 D．放大的虚像
【解析】图中物距和像距相等，成的是倒立、等大的实像.这时物距和像距都是焦距的2倍，此时物距是20 cm，所以可得凸透镜的焦距是10 cm.将蜡烛沿光具座向远离透镜的方向移动10 cm，则物距为30 cm，大于2倍焦距，所以成的是倒立、缩小的实像，故选A.
运用例题使学生进一步熟悉凸透镜的成像规律，加深理解、灵活运用.
进阶训练，帮助学生进一步掌握凸透镜成像的规律.
检测反馈
让学生完成《高效课时通》“当堂小练”P24，完成后同桌之间互相批改.
课堂小结
1.当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，此时f＜v＜2f.
2.当u＝2f时，成倒立、等大的实像，此时v＝2f.
3.当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时v＞2f.
4.当u＜f时，成正立、放大的虚像.
布置作业
【正式作业】教材P99“动手动脑学物理”，第2、4、5题
【家庭作业】《高效课时通》P69-P70
板书设计
第3节 凸透镜成像的规律
课时1 探究凸透镜成像的规律
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