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第三节 探究凸透镜成像的规律
【教学目标】（1）探究并知道凸透镜成像的规律。
（2）了解凸透镜成像的应用
【教学重点】理解凸透镜的成像规律
【教学难点】理解凸透镜的成像规律及其应用
【教学过程】
“探究凸透镜成像的规律”实验报告
【提出问题】凸透镜成的像的虚实、大小、正倒跟物距、像距有什么关系?
【设计实验】光具座、蜡烛、凸透镜(f = cm)、光屏、火柴
【进行实验】
1．把蜡烛放在较远处,使物距u>2f，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在屏上成清晰的实像，观察实像的大小和正倒。记下物距u和像距v (此步骤做两次)。
2．把蜡烛向凸透镜移近,使物距在2f和f之间，即f<u<2f，重复以上操作，进行观察并记下物距u和相距v (此步骤做两次)。
3．继续移近蜡烛，使物距u<f,调整光屏的位置，看能否在屏上找到像。如果不能，试着观察到蜡烛的像，观察一下是实像还是虚像?并观察像的大小和正倒。记下物距u和像距v(像距只需估测)(此步骤做两次)。
4．把蜡烛从距凸透镜较远处逐渐移近透镜，同时移动光屏保证屏上的像清晰，注意观察像的大小、正倒以及像距的大小，看有什么规律。
【实验数据】
物距与焦距的关系
物距u/cm
像 的 性 质
像距v/cm
虚 实
大 小
正 倒
u>2f
u>2f
2f>u>f
2f>u>f
u<f
u<f
【得出结论】分析上表的记录,找出凸透镜成像的规律:
1.像的虚实:当物体放在_________时,凸透镜成实像,当物体放在_________时,凸透镜成虚像.
2.像的大小:当物体放在_________时,凸透镜成的像是缩小的实像.当物体放在__________时,凸透镜成的像是放大的实像._______缩小的实像(填“有”或“没有”)
3.像的正倒:凸透镜所成的像_________正立的实像,___________倒立的虚像.(填“有”或“没有”)
4.当物体逐渐向凸透镜移近时,物体所成的实像逐渐_______,像离凸透镜的距离逐渐_______(填“变大”或“变小”)
口诀：一倍焦距内外分 ；两倍焦距内外分 ；物近（实）像 像变 。
【实验思考】查看上表的数据,凸透镜成放大的实像时,物距跟像距相比,哪个比较大?成缩小的实像时,物距跟像距相比,哪个比较大?由此可以得出什么结论?
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【交流与合作】1）将凸透镜的一半用纸挡住，像有何变化？
2）实验进行了一段时间，蜡烛变短，像往 移。
3）若无论怎样移动光屏，都无法在光屏上得到像，可能原因是什么？
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课外补充:透镜成像作图法
要求出一个发光点由凸透镜所成的像,只需要求出从这个发光点发出的任意两条光线经凸透镜折射后的交点就可以了,当发光点不在主光轴上时,下面三条特殊光线的折射光线的方向很容易求出:
(1)通过凸透镜光心的光线,经过凸透镜后方向不变.
(2)跟凸透镜主光轴平行的光线,经过凸透镜折射后通过焦点.
(3)通过凸透镜焦点的光线,经过凸透镜折射后跟主光轴平行.
应用这三条光线中的任意两条,就可以求出发光点S的像Sˊ。
试应用上面的方法作出下面物体在不同位置时所成的像：
物体在a处： 物体在b处：
物体在c处： 物体在d处：
你能根据凹透镜对光线的作用，选择三条特殊光线中的任意两条，作出凹透镜所成的像：
· ·
F F
凸透镜在日常生活中的应用
一、作为放大镜的应用
原理：当物体在 ，凸透镜成 的像。
例1 老奶奶用放大镜看报时，为了看到更大的清晰的像，她常常这样做（ ）
A．报与放大镜不动，眼睛离报远些 B．报与眼睛不动，放大镜离报远一些
C．报与放大镜不动，眼睛离报近一些 D．报与眼睛不动，放大镜离报近一些
解析：放大镜是凸透镜，由凸透镜成像实验可以看出，当物体在一倍焦距以内的时候，物距越大，像距越大，像也越大。也可从成像原理得出结论，平行于主轴的光线不变，而随着物体的远离透镜，过光心的光线越来越平缓，所以两条光线的反向延长线交点就离透镜越远，像就越大。也就是在一倍焦距以内的时候，物体离焦点越近，像越大。所以答案为B。
例2 小明拿着一个直径比较大的实验用的放大镜，伸直手臂观看远处的物体，他可以看到物体的像，下面说法中正确的是（ ）
A．射入眼中的光一定是由像发出的 B．像一定是虚像
C．像一定是倒立的 D．像一定是放大的
解析：放大镜是凸透镜，在手拿凸透镜，并伸直了手臂看远处的物体时，物距远大于两倍焦距，所以会成像在手内侧稍大于一倍焦距处。而人的眼睛在一个手臂以外，所以进入人眼的光线肯定是折射光线汇聚成像后再分开的光线，我们看到就好像是从像发出的。这个像肯定是倒立缩小的实像。所以答案是C。而选项A中并非所有进入人眼的光线都是从像发出来的。
二、作为放映机镜头的应用
原理：当物体在 ，凸透镜成 的像。
例3 在农村放映电影，试镜头时，发现屏上的影像小了一点，应当怎样调整放映机（ ）
A．放映机离屏远一些，胶片离镜头远一些 B．放映机离屏远一些，胶片离镜头近一些
C．放映机离屏近一些，胶片离镜头远一些 D．放映机离屏近一些，胶片离镜头近一些
解析：这是一道凸透镜的应用题，电影放映机镜头（凸透镜）的焦距是不变的，根据凸透镜成像规律，胶片距透镜焦点的距离越近，屏上成的像越大，同时，屏离透镜越远。
凸透镜成像，物体越靠近焦点，成的像越大，此时像离凸透镜越远（实像、虚像都有这个规律）。反过来，物体离凸透镜越远，成的实像越小，像越靠近焦点。凹透镜成像，物体体离凹透镜越远，所成的像越小，像越靠近虚焦点。
从上述分析可知，本题的正确选项为B。
三、作为照相机镜头的应用
原理：当物体在 ，凸透镜成 的像。
例4 某同学拍毕业合影后，想拍一张单身像。摄影师应采取的方法是（ ）
A．使照相机靠近同学，同时镜头往后缩，离胶片近些
B．使照相机靠近同学，同时镜头往前伸，离胶片远些
C．使照相机远离同学，同时镜头往后缩，离胶片近些
D．使照相机远离同学，同时镜头往前伸，离胶片远些
解析：照相机镜头相当于一个凸透镜。镜头后是暗箱，胶片装在暗箱底部，胶片相当于光屏；当拍完合影后，再拍单身像，像要变大。成像时要使像变大，物距应减小，同时增大像距，即拉长暗箱或使镜头前伸。从上述分析可知，本题的正确选项为B。
例5 用照相机拍摄水池底部的物体时，若保持照相机的位置不变，比较池中有水和无水两种情况（假设两种情况下，人眼看到的物体等大），则有水时（ ）
A．暗箱应略短一些，得到的像会略大些 B．暗箱应略短一些，得到的像会略小些
C．暗箱应略长一些，得到的像会略大些 D．暗箱应略长一些，得到的像会略小些
解析：根据照相机成像原理，当物距减小时，像距变大，要在胶片上得到物体清晰的像，应将暗箱适当拉长一些，同时，胶片上的像将比原来的像略大一些。
本例中，池底的物体在有水与无水两种情况下，相对于照相机镜头的距离是不同的；由于光的折射作用，池中有水时相当于物距减小了。根据成像原理可知，正确选项为C。
例6 测绘人员绘制地图时，需要在空中的飞机上向地面照相，称为航空摄影，若使用航空摄影照相机的镜头焦距为50mm，则底片到镜头的距离为（ ）
A．10mm之外 B．略小于50mm C．略大于50mm D．等于50mm
解析：航空摄影是指在飞机上向地面拍照，由于物体距离凸透镜非常远，可以看成从无限远处入射的光线，它所成的像应当略大于焦距。故本题的正确选项为C。
【评注】解决有关照相机、幻灯机和放大镜应用的问题都离不开凸透镜成像规律。而掌握这些规律的最好方法就是画图，因此，同学们在课下应反复画物体在凸透镜不同位置的成像光路图，在这个基础上熟练掌握知识点分析中所列的表格，再做这种问题就得心应手了。
四、作为眼镜的应用
例7 如图所示，把一副近视眼镜放在凸透镜前，移动光屏，使光屏上得到了一个清晰的像，若取下眼镜，则光屏上的像变模糊了，此时，要想得到清晰的像，则光屏应向_______移动，如果此时在凸透镜前再放一副远视眼镜，要想得到清晰的像，则光屏应向_______移动。
解析：此题实际考查的是近视眼和远视眼的成因及矫正方法。
近视眼的成因之一是晶状体太厚，来自远处某点的光会聚在视网膜前，到达视网膜上的是一个模糊的光斑。可以利用凹透镜能使光线发散的特点来矫正。
远视眼是由于来自近处某点的光还没有会聚到一点就到达视网膜了。我们可以利用凸透镜能使光线会聚的特点来矫正。
从上述分析可知，本题中的答案是：要想到清晰的像，则光屏应向凸透镜移动，如果此时在凸透镜前再放一副远视眼镜，要想得到清晰的像，则光屏也应向凸透镜移动。
例8 老花镜的“度数”等于它的焦距的倒数乘100。请设计一个粗测老花镜度数的最简单方法。要求写出所用器材、操作步骤和计算公式。
解析：（1）晴天把镜片放在阳光下，使光线与镜片垂直；
（2）调整镜片与地面的距离，使地面上的光点（或光斑）最小、最清楚；
（3）以米为单位用刻度尺测量镜面到地面上光点的距离，用f表示。镜片度数D=100/f。
思考：凹透镜在生活中有什么应用？
【作业】
【教学反思】
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