4.5 科学探究：凸透镜成像（课件）教科版（2024）物理八年级上册.pptx

1、第第5 5节节 科学探究：凸透镜科学探究：凸透镜成像成像第四章第四章 在光的世界里 学习目标学习目标1.认识凸透镜和凹透镜,了解透镜的主光轴、光心、焦点、焦距,会通过实验粗略测量凸透镜的焦距。2.知道凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用,会画相关光路图。3.通过探究凸透镜成像规律的实验,理解凸透镜的成像规律。4.了解凸透镜成像规律在生活中的应用。课堂导入课堂导入 放大镜、眼镜、照相机它们都有一个重要的光学器件透镜。利用放大镜我们可以看清很小的字；视力不好的同学，配上合适的眼镜就可以看清本来看不清的物体；用照相机可以把美丽的自然风光“留住”。新知探究新知探究1.透镜透镜:用透明物质用透明物

2、质制成的，制成的，至少有一个表面为球面一部分至少有一个表面为球面一部分的光学的光学元件。元件。特别提醒：特别提醒：1.透镜不一定是透镜不一定是玻璃制作玻璃制作的，其他的，其他透明物质透明物质，如水、水晶，如水、水晶、石英石英、金刚石、金刚石、树脂树脂等均可制成透镜。等均可制成透镜。2.每个透镜有且每个透镜有且只有一只有一条主光轴。条主光轴。3.透镜的光心在透镜的光心在主光轴主光轴上。上。知识点知识点1 1认识认识透镜透镜新知探究新知探究2.透镜的类型透镜的类型类型 定义 图示 应用凸透镜 中间厚、边缘薄中间厚、边缘薄 放大镜、照相放大镜、照相机等机等凹透镜 中间薄、边缘厚中间薄、边缘厚 近视眼

3、镜近视眼镜新知探究新知探究3.透镜的主光轴和光心透镜的主光轴和光心(1)主光轴：透镜上通过两个球面球心的直线主光轴：透镜上通过两个球面球心的直线 C1C2，简称主简称主轴轴，如图，如图所示所示。(2)光心：透镜主轴上的一个特殊光心：透镜主轴上的一个特殊点点(O)，凡是过该点的光凡是过该点的光，其其传播方向不变，如图传播方向不变，如图所示。所示。新知探究新知探究4.透镜的焦点和焦距透镜的焦点和焦距 (1)焦点：焦点：平行于凸透镜主轴的光线经凸平行于凸透镜主轴的光线经凸透镜透镜折射后折射后，会聚于主轴上一点，会聚于主轴上一点，这一点叫这一点叫凸透镜凸透镜的的焦点焦点(F)，如如图所示。图所示。新知

4、探究新知探究 平行于凹透镜主轴的光线经凹透镜折射后，发散光线的平行于凹透镜主轴的光线经凹透镜折射后，发散光线的反向反向延长线交于主轴上一点，这一点叫凹透镜的延长线交于主轴上一点，这一点叫凹透镜的焦点焦点(F)，如如图所示图所示。透镜的两侧各有一个焦点，是透镜的两侧各有一个焦点，是对称的。对称的。(2)焦距：焦点到光心的距离叫焦焦距：焦点到光心的距离叫焦距距(f)。新知探究新知探究知知1 1讲讲5.透镜对光的作用透镜对光的作用(1)凸透镜凸透镜对光有会聚作用，凸透镜又叫会聚透镜。对光有会聚作用，凸透镜又叫会聚透镜。凸透镜对光有会聚作用，不是指光线经凸透镜后一定凸透镜对光有会聚作用，不是指光线经凸

5、透镜后一定会聚会聚到一点上，而是指光线通过凸透镜折射后，折射到一点上，而是指光线通过凸透镜折射后，折射光线向光线向主主光轴偏折，如图所示。光轴偏折，如图所示。新知探究新知探究(2)凹透镜凹透镜对光有发散作用，凹透镜又叫发散透镜。对光有发散作用，凹透镜又叫发散透镜。凹透镜对光有发散作用，是指光线通过凹透镜折射后凹透镜对光有发散作用，是指光线通过凹透镜折射后，折，折射射光线比原来的入射光线更偏离主光轴，如图所示。光线比原来的入射光线更偏离主光轴，如图所示。新知探究新知探究拓展拓展培优：培优：1.凸透镜的焦距凸透镜的焦距长短反映长短反映了凸透镜对光线会聚了凸透镜对光线会聚能力的强弱，能力的强弱，焦距

6、越短，会聚能力越强焦距越短，会聚能力越强；凹透镜；凹透镜的的焦距长短反映了凹透镜对光线发散焦距长短反映了凹透镜对光线发散能力的能力的强弱，强弱，焦焦距越短，发散能力越强距越短，发散能力越强。2.相同口径的相同口径的凸透镜凸透镜，表面越凸，表面越凸，焦距焦距越短，越短，会聚会聚作用就作用就越强，光线越强，光线通过透镜通过透镜后偏折得后偏折得越厉害越厉害。6.粗测凸透镜焦距的方法粗测凸透镜焦距的方法做一做：把一只放大镜正对着太阳光，再把一张纸放在它把一只放大镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，调整放大镜与纸的距离，观察会出现什么现象？的另一侧，调整放大镜与纸的距离，观察会出现什么现象？现象：

7、纸上会出现一个很小、很亮的光斑，且光斑处的温度很高，如果长时间照射，纸会被烤焦。测出光斑到凸透镜光心的距离，即该凸透镜的焦距，这测出光斑到凸透镜光心的距离，即该凸透镜的焦距，这种测凸透镜焦距的方法称为种测凸透镜焦距的方法称为平行光聚焦法平行光聚焦法。纸上的光斑变成最小最亮的这个点就是凸透镜的焦点。新知探究新知探究7.关于透镜的三条特殊光线关于透镜的三条特殊光线凸 透 镜过光心的光线过光心的光线经经凸透镜折射凸透镜折射后后，传播，传播方向方向不变不变跟主光轴平行跟主光轴平行的的光线经光线经凸透凸透镜折射后，折镜折射后，折射光线过焦点射光线过焦点过凸透镜焦点的过凸透镜焦点的光线经凸透镜折光线经凸透

8、镜折射后，折射光线射后，折射光线平行于主光轴平行于主光轴新知探究新知探究凹 透 镜过光心的光线过光心的光线经经凹透镜凹透镜折射后折射后，传播传播方向不变方向不变跟主光轴平行的跟主光轴平行的光线光线经凹透镜经凹透镜折折射后，折射射后，折射光线光线的反向延长线过的反向延长线过凹透镜凹透镜的焦点的焦点射向凹透镜的光线，射向凹透镜的光线，如果其如果其延长线通过延长线通过焦点，则焦点，则该光线该光线经经凹透镜折射后凹透镜折射后平行平行于于主光轴射出主光轴射出新知探究新知探究8.透镜中的光路可逆透镜中的光路可逆 由于光在发生折射的过程中光路是可逆的，而透镜对光的由于光在发生折射的过程中光路是可逆的，而透镜

9、对光的作用也是折射，所以透镜中光路也是可逆的。作用也是折射，所以透镜中光路也是可逆的。随堂小测随堂小测 如图所示，如图所示，F是透镜的焦点，其中正确的光路图是（是透镜的焦点，其中正确的光路图是（）C新知探究新知探究1.探究透镜成像时的三个必备探究透镜成像时的三个必备物理量物理量(如如图所图所示示)(1)物距物距：物体到透镜的距离，用：物体到透镜的距离，用 u 表示；表示；(2)像像距：像到透镜的距离，用距：像到透镜的距离，用 v 表示表示。知识点知识点2 2探究凸透镜成像的探究凸透镜成像的规律规律新知探究新知探究2.实验：探究凸透镜成像的规律实验：探究凸透镜成像的规律 （1）提出问题：凸透镜所

10、成像的虚实、大小、正凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系？倒跟物距有什么关系？（2）作出猜想：可能与物距有关；可能与焦可能与物距有关；可能与焦距有关（由于凸透镜的偏折情况和焦距有关）；距有关（由于凸透镜的偏折情况和焦距有关）；（3）实验设计：先把物体放在距凸透镜较远的地方，然先把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐向凸透镜移近，同时把光屏放在凸透镜的另一侧，观察后逐渐向凸透镜移近，同时把光屏放在凸透镜的另一侧，观察光屏上像的变化情况。研究凸透镜的成像与物距的关系（保持光屏上像的变化情况。研究凸透镜的成像与物距的关系（保持焦距不变，即使用同一个凸透镜），物距的变化以焦距为标准，焦距不变

11、，即使用同一个凸透镜），物距的变化以焦距为标准，即观察物距大于即观察物距大于2倍焦距、大于倍焦距、大于1倍焦距小于倍焦距小于2倍焦距、小于倍焦距、小于1倍倍焦距的成像情况。焦距的成像情况。OF2f光屏（4）实验仪器：光具座、蜡烛、光屏、凸透镜、火柴等。光具座、蜡烛、光屏、凸透镜、火柴等。（5）进行实验和收集证据 实验步骤：实验步骤：如果凸透镜的焦距未知，可以利用太阳光粗测出凸透镜的如果凸透镜的焦距未知，可以利用太阳光粗测出凸透镜的焦距。焦距。将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上，调整它们的将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上，调整它们的高度，使高度，使烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心大

12、致在同烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心大致在同一高度一高度。使它们的中心处于同一高度，这样像才能成在光屏中心。把点燃的蜡烛放在较远处（把点燃的蜡烛放在较远处（u2f），然后调整光屏到凸透），然后调整光屏到凸透镜的距离，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察并记录像的镜的距离，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距大小和正倒，测出物距u和像距和像距v。改变物距，重做这一步。改变物距，重做这一步。把蜡烛移向凸透镜（把蜡烛移向凸透镜（u=2f），移动光屏，直到光屏上出现，移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距清晰的烛焰的像，观察并记录像的

13、大小和正倒，测出物距u和和像距像距v。把蜡烛移向凸透镜（把蜡烛移向凸透镜（fu2f），移动光屏，直到光屏上出），移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距现清晰的烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距u和像距和像距v。改变物距，重做这一步。改变物距，重做这一步。把蜡烛继续靠近凸透镜（把蜡烛继续靠近凸透镜（u=f），移动光屏，观察是否能够，移动光屏，观察是否能够成像。成像。继续向凸透镜移动蜡烛（继续向凸透镜移动蜡烛（uf）并调整光屏的位置，你能在）并调整光屏的位置，你能在屏上得到蜡烛的像吗？撤去光屏，从光屏一侧向透镜方向看去，屏上得到蜡烛的像吗？撤去光屏，从

14、光屏一侧向透镜方向看去，能否观察到蜡烛的像？像在什么位置？记录所看到的像的正倒、能否观察到蜡烛的像？像在什么位置？记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距大小以及此时的物距u。改变物距，重做这一步。改变物距，重做这一步。将实验数据和观察结果填入表中将实验数据和观察结果填入表中(该实验所用凸透镜的焦距该实验所用凸透镜的焦距 f=10cm)。像不能成在光屏上；撤去光屏，从光屏一侧直接用眼睛向透镜方向看去观察到蜡烛正立、放大的虚像；像位于物的同侧。物距u与焦距 f 的关系物距u/cm像距v/cm成像的性质像的变化情况u2f倒立、缩小、实像物距变小时，像距变大，像(相对之前的像，下同）变大u2f倒立、

15、等大、实像fu2f倒立、放大、实像物距变小时，像距变大，像变大24606015241518364816物距u与焦距 f 的关系物距u/cm像距v/cm成像的性质像的变化情况uf不成像uf正立、放大、虚像物距变小时，像距变小，虚像变小1286焦点是成实像和虚像的分界点。当焦点是成实像和虚像的分界点。当uf 时成实像；当时成实像；当u2f：倒立、缩小的实像，fv2fu=2f：倒立、等大的实像，v=2f照相机原理u=f：平行光束，不成像投影仪原理fu2f放大镜原理uf：正立、放大的虚像实验探究：凸透镜的成像规律课堂小结课堂小结透镜凸透镜的成像规律实像照相机、电影放映机和放大镜的成像特点感性认识初步了解关键概念虚像由实际光线会聚而成由光线的反向延长线相交而成