2019-2020年八年级物理上册 4.3 凸透镜成像规律教案 苏科版

2019-2020年八年级物理上册 4.3 凸透镜成像规律教案苏科版
一、教学目标：
（1）知道凸透镜成像规律。

（2）能运用凸透镜成像的规律解释有关现象。

（3）通过探究活动，体验科学探究的全过程，学会从现象中归纳出规律的方法。

培养学生乐于参与观察、实验的兴趣。

二、教学重点、难点
【重点】凸透镜的成像规律。

【难点】凸透镜成像性质的描述。

三、教学器材：
透镜、光屏、蜡烛、刻度尺、光具座等
四、教学过程
（一）前提测评（上节课重点内容再现）
怎样初测凸透镜的焦距？
（二）进行新课
1、导入新课
师：通过放大镜看书上的字，会看到什么现象？
生答：正立放大的像
师：用放大镜看东西，一定是正立、放大的像吗？（稍等）
出示放大镜，让学生用放大镜看远处的同学和老师。

生：看到远处的物体成倒立的、缩小的像
2、探究活动
（1）提出问题
师：放大镜本身就是凸透镜，从刚才的观察中我们可以看到同样是凸透镜，但观察到的现象却有很大不同：有时是正立的，有时是倒立的、有时是放大的，有时是缩小的。

下面请同学们根据观察到的现象和对照相机、投影仪、放大镜成像情况的了解思考一下，你还想知道哪些问题？以小组为单位讨论。

提炼学生问题中的知识点，确定本课的探究课题：凸透镜在什么条件下成放大的像，在什么条件下成缩小的像，在什么条件下成正立的像，在什么条件下成倒立的像。

（2）猜想假设
师：通过我们已经了解的关于凸透镜的知识和你的日常生活经验，你认为上述问题的答案可能是什么？以小组为单位继续讨论。

猜想：
照像时人和景物到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大，像是缩小的；使用投影仪时，投影片到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小，像是放大的。

看来，像是放大的还是缩小的，可能跟物体和凸透镜的距离有关。

窗外的景物到凸透镜的距离比较远，像是倒立的；用凸透镜直接看书上的字时，凸透镜离书面较近，像是正立的。

可能凸透镜成像的正倒与物体到凸透镜前的位置有关。

照相机、投影仪工作时，物和像在凸透镜的两侧；而放大镜中，物体和像在透镜的同侧。

像的正倒可能跟物体和像是否在同侧有关。

（3）设计实验
师：上面我们已经对所提出的问题作出了初步的猜想和假设，下面我们就要来亲自动手检验一下。

用什么办法去验证猜想是否正确呢？
生：用实验的方法可以来验证猜想的正确性。

师：那么在动手实验之前，请各小组先讨论一下，拿出你们的小组的实验设计方案。

（教师指导下进行全班交流，并参照书上给出的实验设计方案，比较各组的方案中的成功之处和考虑不够周到的地方，请学生修正自己组的方案，可以边设计，边实验校正，边修改。

）教师介绍：物距（u）、像距（v）、实验器材。

师：从"物距"这个名词的字面含义上看，物距应该指的是什么？
生：物体到透镜的距离。

师：准确地说是物体到透镜光心的距离。

那像距呢？
生：像到透镜光心的距离。

师：同学们的桌子上都有一只凸透镜，它的焦距我们在学习《透镜》一节中已经测出是10厘米，给大家一只蜡烛做物体，研究火焰所成的像。

一面光屏用来承接火焰的像。

大家可以将凸透镜、蜡烛、光屏固定在光具座上，从光具座的刻度尺上可以读出蜡烛到凸透镜的距离和光屏到凸透镜的距离，有了这些器材，你应该怎样做呢？
生：设计实验的方法、步骤，并向全班同学介绍、交流。

例如：固定凸透镜、光屏，移动蜡烛，在光屏上找到像后记录实验现象；固定光屏、蜡烛、移动凸透镜，使光屏上成像。

…(说明：若实验方案较多不能统一，可先让学生动手试一下，来证实实验方案的可行性；若方案较统一，教师可进行归纳总结。

在边讨论边动手尝试中不仅可以学习如何拟定实验方案，还可培养与他人交流合作的能力。

)
师：同学之间交流并探讨出实验的方法和注意事项
（a）凸透镜固定在光具座的中央，蜡烛和光屏放在凸透镜的两侧。

使火焰、透镜光屏的中心在同一高度；
（b）将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，点燃蜡烛；
（c）移动光屏直到光屏上出现边缘清晰的蜡烛的像为止；记录下蜡烛到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离、像的大小和倒正；
（d）将蜡烛向凸透镜移近一段距离，重复上述操作，直到不能在屏上得到蜡烛的像；（e）继续把蜡烛向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处？像是怎样的？
（4）进行实验
(a)学生根据要求，自己组装仪器并进行实验。

把蜡烛放在离透镜不同的位置上，移动光屏，观察像的大小、正倒。

(b)各人得出数据后在小组内进行讨论，分析数据，比较物距和焦距关系，得出成放大、倒立像的条件和缩小、倒立像的条件。

(c)将各组数据及结论全班交流，分析各组数据中是否出现错误，并探讨一下出现错误的可能情况，并改正。

（评估各组结论是否正确）
(5)分析论证
师：下面我们把探究的结果汇报一下。

学生回答。

教师介绍实像和虚像：
师：在实验中同学们有没有发现：把蜡烛放在什么位置，无论光屏如何移动，均无法在光屏上得到像？此时，若取下光屏，在光屏处直接用眼睛观察，你会看到什么现象？这个像和前两次成的像有什么区别？
师：在刚才的实验中，同学们看到了正立的放大像，却无法用光屏承接，是因为在成像的位置并没有光线在那里会聚，只是我们感到光线是从那里射出来的，是虚像；倒立的像则不同，在像的位置真的有光线在那里会聚，可以用光屏承接，像这样由真实光线会聚而成的像叫实像。

师：知道了实像和虚像之后，我也提出两个问题。

请你进一步猜测并根据上面探究所得资料进行分析，在什么情况下凸透镜成实像？在什么情况下成虚像？
生：讨论并回答，当物体到凸透镜的距离大于焦距时成实像；当物体到凸透镜的距离小于焦距时成虚像。

师：我们从实验中获得了许多数据，并得出结论。

请同学们根据成像的情况对结论进行归纳分类。

师：通过这节课的探究学习，你能总结出凸透镜成像的规律吗？
(6)小结归纳
(a)凸透镜成像规律：（板书）
a b c d F 2f
A B C D (b)讨论交流：
（1）二倍焦距处和一倍焦距处分别是什么像的分界点？ ①二倍焦距处（即2f 点）：是实像和虚像的分界点； ②一倍焦距处（即焦点）：是放大像和缩小像、正立像和倒立像的分界点。

（2）若无论怎样移动光屏，在光屏上都不能成像，则可能的原因是什么？
（三）当堂检测
1]如图所示，F 、F'到凸透镜的距离均等于焦距，P 、P'到凸透镜 的距离均为2倍焦距。

那么，烛焰在光屏上成的应是倒立、_______ (填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像；若把蜡烛移到P 与F 之间， 调整光屏后，在光屏上得到的像将会_______ (填“变小”、“变大”或“不变”)。

2、小明在探究凸透镜成像规律时，蜡烛与光屏分置于
凸透镜两侧，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在如图 所示的a 、b 、c 、d 四点，并分别调整光屏的位置． ①当蜡烛位于______点时，屏上出现放大的像； ②当蜡烛位于______点时，屏上出现缩小的像； ③当蜡烛位于______点时，屏上出现等大的像；
④当蜡烛位于______点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像．
3如图12，实验用的凸透镜焦距为10厘米，保持透镜位置不变。

①当蜡烛在15厘米刻度处时，为了在光屏的中心找到像，应调整光屏的 ；由图示可知物距是 厘米。

②要使得光屏上出现清晰的像，应将光屏向 方向移动（选填“远离透镜”或“靠近透镜”）。

此时蜡烛成像的特点是 。

（③如果保持透镜位置不变，将蜡烛和光屏的位置对调，光屏会呈现像吗？如果有像呈现，
那么是 ，你的依据是 。

（4）]如图：大写英文字母“F ”在凸透镜中成的像是（ ） 五、课后作业：
1、理解并熟记凸透镜的成像规律
2、完成“课后练习”；
3、课后完成一个小实验
找一个圆柱形玻璃瓶，里面装满水，把一支铅笔水平地放在水瓶的一侧，透过水瓶，可以看到那支笔。

把笔由靠近水瓶的位置向远处慢慢移动，透过水瓶你可以看到一个有趣的现象，描述这个现象；与前面用凸透镜所做的实验相比，有什么共同之处？有什么不同之处？
六、课后反思：
§4.3 探究凸透镜成像规律
惠萍初中施春华
[课后练习] 班级姓名
一、选择题
1．A′B′是物体AB经过凸透镜后在光屏上所成的像，在下图所示情况中属于正确的是（）
答案：C
2. 一束平行光线沿主光轴射到凸透镜上，经凸透镜折射后会聚于透镜另一侧主光轴上距透镜中心12 cm的地方，若把点燃的蜡烛分别置于主光轴上距透镜15 cm和6 cm处，两次的像 ( )
A. 都是放大的像
B. 都是正立的像
C. 都是实像
D. 都是虚像
答案：A
3. 物体在凸透镜前20 cm的地方，所成的像是倒立、放大的实像。

若将物体放在这个凸透镜前10 cm处，所成的像是 B （）
A. 倒立、放大的实像
B. 正立、放大的虚像
C. 倒立、缩小的实像
D. 倒立、等大的实像
答案
4. 在研究凸透镜成像的实验中，先在光屏上得到了烛焰放大清晰的像，如要在光屏上得到清晰缩小的像，可采用下列哪种方法（）
A. 其它不动，将凸透镜向蜡烛方向移动
B. 其它不动，将光屏向凸透镜方向移动
C. 其它不动，将凸透镜向光屏方向移动
D. 其它不动，将蜡烛向凸透镜方向移动
答案：C
5. 在凸透镜成像的实验中，下列说法中正确的是 D （）
A. 不管蜡烛在什么位置，移动光屏，总可以在光屏上得到烛焰清晰的像
B. 只要蜡烛在一倍焦距以外，光屏上得到的像总是倒立缩小的像
C. 当蜡烛由二倍焦距以外向焦点处移动时，物距和像距同时变小
D. 将蜡烛放到一倍焦距以内，在透镜的另一侧观察到一个清晰的放大的正立的像 答案:D
6．在研究凸透镜成像实验中，当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时，眼睛通过透镜观察到的虚像可能是图中的 （ ）
答案:B
7. 关于实像和虚像，下列的说法正确的是 （ ） A. 实像能用光屏收集到，虚像不能
B. 虚像是人的幻觉，并没有光线进入人的眼睛，实像则相反
C. 实像一定是由光的折射现象形成的，虚像一定是由光的反射现象形成的
D. 实像有放大和缩小的，而虚像都是放大的 答案:A
8. 当烛焰离凸透镜30cm 时，在凸透镜的另一侧的光屏上可得到一个倒立、放大的像，该凸透镜的焦距可能是 （ ）
A. 40 cm
B. 30 cm
C. 20 cm
D. 10 cm 答案:C
9. 某同学在做研究凸透镜成像实验时，保持凸透镜
位置不变，如图，先后使烛焰位于a 、b 、c 、d 四点，并分别调整光屏的位置，实验后，他归纳出以下说法，其
中错误．．
的是 （ ） Ａ.使烛焰位于a 点时，屏上出现的实像最小
Ｂ.使烛焰位于c 点时，屏上出现的实像最大 C.使烛焰位于b 点时，成放大的实像 D.使烛焰位于d 点时，成放大的实像 答案:C
10. 在“研究凸透镜成像规律”的实验中，测得透镜与物体AB 及光屏之间的相对位置如图所示，光屏上恰好得到清晰的倒立缩小的像，由此可知这个凸透镜的焦距应该（ ）
A.大于40 cm
B.在20 cm 和40 cm 之间
C.在7 cm 和14 cm 之间
D.等于
14 cm
f
２f a b c d
答案:C
二、填空题
11. 估测凸透镜焦距常用的方法是：将凸透镜____________太阳光，在透镜另一侧移
动纸屏得到一个___________就是焦点，用刻度尺测量出焦点与透镜____________的距离就是焦距。

答案：正对，最小最亮，中心
12.当物距_________焦距时，物体在凸透镜中成实像；当物距_______焦距时，物体在凸透镜中成虚像。

（选填“大于”、“小于”或“等于”）
答案：大于，小于
13、当物距_________焦距时，物体在凸透镜中成缩小实像，当物距在__________之间时，物体在凸透镜中成放大实像。

答案：大于二倍，焦距与二倍焦距
14、当物体在凸透镜中成虚像时，物、像的左右_______，上下________；成实像时，物、像的左右_________，上下________（选填“一致”或“相反”）。

答案：一致，一致，相反，相反
15. 有一支点燃的蜡烛与墙相距6m，中间放一个透镜，使蜡烛与透镜相距1.5m，则在墙上得到物体的像，此像是________、________的________像。

答案：倒立，放大，实
16. 在研究凸透镜成像的实验中，直线上的A、B、C点分别用于放置器材，并能在光屏上得到清晰的倒立、缩小的像。

如图所示，其中A
点放，B点放_________，C点放
_____________。

（选填“光屏”“蜡烛”或“凸透镜”）
答案：光屏，凸透镜，蜡烛
17. 在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛距离凸透镜36 cm时，像成在距凸透镜20 cm的另一侧光屏上，在屏上看到的是____________立的____________的实像，所用凸透镜的焦距____________（选填“大于”、“小于”或“等于”）18cm。

答案：倒立，缩小，小于
三.简答题：
18. 把一张透明塑料纸铺在桌面上，用筷子在塑料纸上滴一个水珠（直径约为5 mm），双手平拿着塑料纸，透过扁圆的水珠看报纸上的字，字是放大了还是缩小了？看到的是实像还是虚像，小水珠起了什么作用？
答案：扁圆的小水球相当凸透镜，通过它看报纸上的字是放大了，小水珠起了放大镜的作用，看到的是虚像。

19. 如图，烛焰通过凸透镜后在光屏上能形成一个清晰的像，请问，这个像的特点如
成什么样的象？
答案：倒立放大的实像。

能成像。

因为折射时，光路也是可逆的。

（此时所成的像是：倒立缩小的实像）
20、点燃的蜡烛、凸透镜、光屏如图所示，若固定蜡烛、凸透镜的位置，移动光屏，在屏上能否得到清晰的烛焰的像？为什么？
答案：不能，因为在一倍焦距内物体所成的像是正立、放大的虚象，光屏无法接收。

四、作图题
21、下图表示分别从透镜的二倍焦距和一倍焦距处射向透镜的光线。

请在图中画出它们通过透镜后的光路（P 是与透镜距离等于2倍焦距的位置）。

答案：
五、实验、探究题
22.在进行“探究凸透镜成像”的实验过程中：
（1）应把凸透镜、蜡烛、光屏放在光具座上，点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜中心和光屏的中心在一条与光具座 的直线上。

（2）当蜡烛在凸透镜左侧距透镜20cm 处时，在右侧光屏上得到一个倒立、等大的实像，则凸透镜的焦距f 为 cm 。

（3）在成实像的情况下，轻轻吹蜡烛的火焰，当火焰向左偏斜时，观察到的像的火焰向__________侧偏斜；在成虚像的情况下，轻轻吹蜡烛的火焰，当火焰向左偏斜时，观察到的像的火焰向__________侧偏斜。

·
F
（4）填写下列实验表格：
蜡烛位置正立或倒立放大或缩小实像或虚像像的大致范围
u=30cm
u=24cm
u=6cm
答案：（1）平行；（2）10；（3）右，左；（4）
蜡烛位置正立或倒立放大或缩小实像或虚像像的大致范围
u=30cm 倒立缩小实像大于10cm小于20cm
u=24cm 倒立放大实像大于20cm
u=6cm 正立放大虚像
23.如图4所示是研究“凸透镜成像”的实验装置示意图，已知凸透镜的焦距为10cm。

（1）若要使光屏上成烛焰放大的实像，蜡烛应放在光具座刻度尺上的什么位置范围内（设透镜的位置不变）？这时光屏应在刻度尺的什么位置上？
（2）若透镜不动，当蜡烛位于刻度尺上的14 cm处时，光屏上能得到什么？当蜡烛位于刻度尺上的什么位置时，在光屏上才能得到等大、倒立的实像？
（3）若透镜不动，蜡烛在刻度尺的30 cm至40 cm位置间移动，光屏上得到的是什么？凸透镜成的是什么像？
答案：（1）蜡烛在20 cm-30 cm之间光屏在大于60 cm的位置（2）倒立缩小的实像，当蜡烛放在20 cm处时，在光屏上得到等大、倒立的实像（3）光屏上没有像出现，凸透镜成虚像
24、在“探究凸透镜成像”的实验中：
（1）第一组同学依次把点燃的蜡烛、透镜、光屏放在光具座上，但实验中无论怎样移动光屏都找不到清晰的像，请你帮助他们找出一个可能的原因：
（2）第一、二两个实验小组分别进行了若干次操作，并把实验数据准确记录在下面
请分析以上数据，你能得到什么结论？（写出两条即可）
答案：（1）蜡烛的烛焰、透镜、光屏三者的中心不在同一条直线上；蜡烛放在了焦点上；蜡烛放在了焦点以内。

（2）在凸透镜焦距一定且成实像的情况下，物距越大（小）像距越小（大）；在成实像情况下，物距相同时，凸透镜焦距越大，像距越大；物距大于焦距时成倒立的实像。

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