《凸透鏡成像》導(dǎo)學(xué)案滬科版物理

第 2 課時 凸透鏡成像 一、課前知識準(zhǔn)備 把物體置于凸透鏡主光軸上距透鏡 40cm，透鏡的焦距為 15cm，則物體通過 透鏡成的像是 ________立________的 ________像．若將物體向透鏡方向移動了 15cm，則物體的像將向方向移動，同時像變?yōu)?________立________的________ 像． 二、名師解讀點撥 在研究凸透鏡成像的實驗中： (1)光具座上應(yīng)放有凸透鏡、 光屏和蠟燭， 應(yīng)當(dāng)放在其它兩種器材之間， 為了使?fàn)T焰的像能成在光屏中央，要調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使它們的中 心 . (2)當(dāng)在光屏上得到一個清晰、縮小的實像時，說明蠟燭在凸透鏡 ； 若想得到一個清晰放大的實像， 蠟燭應(yīng)向 方向移動，同時光屏應(yīng)向 方 向移動．像的大小是逐漸 若無論怎樣移動光屏都不能接收到蠟燭的像， 說明 蠟燭處于 的范圍了． (3)利用凸透鏡在光屏上已得到燭焰清晰的實像，此時如果用黑紙遮住透鏡 的下半部分，則光屏上的像 ( ) A ．上半部沒有了 B．下半部沒有了 C．整個像縮小了 D．整個像變暗了 答案： (1)凸透鏡，同一高度； (2)二倍焦距之外，靠近透鏡，遠(yuǎn)離透鏡，變 大，小于一倍焦距； (3)D 【理解】 凸透鏡成像原理 以燭焰通過凸透鏡成像為例，如右圖燭焰可看作是由許多發(fā)光點組成的，每 個發(fā)光點射向凸透鏡的光線有無數(shù)條， 這無數(shù)條光線經(jīng)凸透鏡折射 后，會聚到一點，這一點就是發(fā)光點的像點，全部的像點構(gòu)成了燭 焰的像． 【注意】 若用紙板檔住凸透鏡的上半部，下半部的光仍能會聚 起來組成物體的完整的像．但會聚的光少了，所得的像亮度將變暗． 【明確】 凸透鏡成像規(guī)律： 第 1頁共5頁 物 距 像 的 特 點 像 距 u 倒 或 正 縮小或放大 實 或 v 虛 A. u>2f 倒立 縮小 實像 f<v<2f （ v<u） B. u=2f 倒立 等大 實像 v=2f （ v=u） C. 倒立 放大 實像 v>2f （ v>u） f<u<2f D. u=f E. u<f 正立 放大 虛象 物像同側(cè) （v>u） 一焦分虛實。 u=f 是成實像與虛像分界點， u>f 成實像 , u=f 不成像 ,u<f 成虛 像 ; 二焦分大小。u=2f 是成縮小的像與放大的像分界點， u>2f 成縮小的實像 , u=2f 成等大的實像 ,f<u<2f 可成放大的實像． u<f 成放大的虛像 ; 成實象時，物近像遠(yuǎn)像變大。 物距從遠(yuǎn)大于 2 倍焦距減小到等于 2 倍焦距的過程中，像距從稍大于焦距逐漸增大到等于 2 倍焦距，物距大于像距一直到等于像距，透鏡另一側(cè)的像逐漸變大一直到與物體等大， 物體與像的距離由很大逐漸減少到 4 倍焦距；物距從稍小于 2 倍焦距減小到稍大于焦距的過程中， 像距從稍大于 2 倍焦距逐漸增大到遠(yuǎn)大于 2 倍焦距，像距大于物距， 透鏡另一側(cè)的像逐漸變大，物體與像之間的距離由稍大于 4 倍焦距逐漸增大到很大。 成虛象時，物近像近像變小。當(dāng)物距在稍小于焦距處向凸透鏡靠近的過程中，虛像越來越小。 實象皆倒立，虛象皆正立。 凹透鏡對物體只能成正立、縮小的虛像。 【易淆點】 放大的像與像變大 放大的像指所成的像的大小比物體的大小大； 像變大指物體到鏡子的距離發(fā)生變化時，像相對于原來的像變大。 像變大不等于所成的像是放大的， 如物距從大于 2 倍焦距減小到等于 2 倍焦距的過程中，所成的像是縮小的但像逐漸變大的 【辨別】凸透鏡和凹透鏡 (1)用手摸，中間厚邊緣薄的是凸透鏡，中間薄邊緣厚的是凹透鏡． (精密的 光學(xué)儀器不能用此法 ) (2)用平行光檢測，對光起會聚作用的是凸透鏡，對光起發(fā)散作用的是凹透 鏡． (3)用光屏檢測， 能在光屏上呈現(xiàn)像的是凸透鏡， 不能在光屏上呈現(xiàn)像的是凹 透鏡． 【辨析】虛像和實像 （1）凸透鏡成實像 （ 2）凸透鏡成虛像 第 2頁共5頁 虛像不是實際光線會聚成的，因此不能像投影儀或電影那樣用屏幕去承接， 也不能用膠片去感光，只能用眼睛直接觀察。虛像是 “虛”的，但人眼視網(wǎng)膜上的 像卻是實實在在的，如果光線進(jìn)不了人眼， 那人眼也就看不見那個物體了。 實像 是射向凸透鏡的光經(jīng)過凸透鏡會聚而成的， 是實際光成的會聚點，能用光屏承接。 可以回顧平面鏡成虛像的情況，明白實像與虛像的區(qū)別，面鏡由反射成像， 透鏡由折射成像 三、拓展整合創(chuàng)新 類型之一：凸透鏡成像 【例 1】如圖是用來研究凸透鏡成像規(guī)律的實驗裝置示意圖（屏未畫出），當(dāng)蠟燭和透鏡放在圖示位置時，通過移動光屏，可以在光屏上得到與物體等大的像。若透鏡位置不變，將蠟燭移到刻度為 30cm 處，則 A ．移動光屏，可以在屏上得到倒立放大的像 B．移動光屏，可以在屏上得到倒立縮小的像 10 20 30 40 50 60 70 80(cm) C．移動光屏，可以在屏上得到正立放大的像 D．不論光屏移到什么位置，都不能在屏上得到清晰的像 解析：根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知在光屏上得到與物體等大的像， u=v=2f=30cm ，f=15cm。若透鏡位置不變，將蠟燭移到刻度為 30cm 處，此時物距 u=10cm<f，所以不論光屏移到什么位置，都不能在屏上得到清晰的像。答案： D 變式題：某同學(xué)做 “研究凸透鏡成像 ”的實驗，在實驗中固定了透鏡，無論怎樣移動蠟燭和光屏，在光屏上都找不到像，則原因是 _____________。找到原因后在光屏上得到了像，如果蠟燭燃燒時間較長，蠟燭變短，則光屏上的像將向 _____移動（選填 “上”或“下 ”）。 類型之二：綜合應(yīng)用創(chuàng)新 【例 2】一種手電筒上所有的聚光小電珠如圖所示，其前端相當(dāng)于一個玻璃 制成的凸透鏡，燈絲（可看作一個點光源） 發(fā)出的光通過它出射時， 出射光束（圖中實線所示）比無此透鏡時的光束（圖中虛線所示）要窄，即它可減小光束的發(fā) 散，有聚光功能。在這種小電珠中，燈絲應(yīng)位于 （ ） A ．凸透鏡的焦點以內(nèi) B．凸透鏡的一倍焦距和兩倍焦距之間 C．凸透鏡的焦點 D．凸透鏡的兩倍焦距處 解析：把發(fā)光的燈絲視為一點光源， 由凸透鏡成像的規(guī)律可以得出燈絲發(fā)出 第 3頁共5頁 的光通過凸透鏡后所成光束的形狀。 當(dāng)燈絲 S 位于凸透鏡焦點以外 (即它與透鏡的距離大于 1 倍焦距 )時， S 通過透鏡會成一個實像 S’，如圖所示，由圖可見，此時透過透鏡形成的光束是先會聚成一點后再發(fā)散； 當(dāng)燈絲 S 位于凸透鏡的焦點上 (即它與透鏡的距離等于 l 倍焦距 )時， s 發(fā)出的光通過透鏡后成為一平行光束，如圖所示； 當(dāng)燈絲 S 位于凸透鏡的焦點以內(nèi) (即它與透鏡的距離小于 1 倍焦距 )時， S 通過透鏡生成一虛像 S’， S’與 S 居于透鏡的同側(cè)且 S’離透鏡較遠(yuǎn)，而在透鏡的另一側(cè)看起來，則光線好像是從 S’點發(fā)出的一樣，如圖所示，此時射出的光束比無此透鏡時的光束 (圖中透鏡左側(cè)由 S 射出的光束 )要窄一些． 由上分析知，形成圖所示的光束，小電珠的燈絲應(yīng)位于凸透鏡的焦點以內(nèi)． 答案： A 四、當(dāng)堂檢測反饋 1.如圖所示，魚缸中只有一條小魚，而眼睛從 A 點可以 觀察到兩條，一條魚的位置變淺，另一條魚變大．前者是由 于 __________________形成的 ____像 (填 “實 ”或 “虛 ”)后者是由于魚缸的 ____側(cè)部分 (填 “左 ”或 “右 ”)等效凸透鏡而形成的 ____像(填“實”或 “虛 ”)。 2.通過實驗發(fā)現(xiàn)凸透鏡可以成實像，也可以成虛像；可以成放大的像，也可以成縮小的像；可以成倒立的像，也可以成正立的像。我們可以看到，物體通過 凸透鏡所成的像的 ____________、____________、____________、____________ 等取決于物距和凸透鏡的 ____________關(guān)系。 3.如圖所示，是趙強(qiáng)同學(xué)用蠟燭、凸透鏡和光屏研究凸透鏡成像規(guī) 律的實驗裝置， 其中還需要調(diào)整的是 ____________。調(diào)整后燭焰能在光 屏上成____________立的實像，若想使像變大，應(yīng)將蠟燭向 ____________移。 4、用凸透鏡正對著太陽，發(fā)現(xiàn)在凸透鏡的另一側(cè) 10cm 處的光屏 上得到一個亮點，尋那么將點燃的蠟燭放在位于凸透鏡前 15cm 處時，光屏上得 到的像 是 （ ） A 、正立放大的像 B、正立縮小的像 C、倒立縮小的像 D、倒立放大的像 5.一個焦距為 10 cm 的凸透鏡，當(dāng)物體從離透鏡 30 cm 處逐漸移到離透鏡 20 第 4頁共5頁 cm 處的過程中，像與像距的變化為 （ ） A. 像逐漸變小，像距逐漸變小 B.像逐漸增大，像距逐漸增大 C.像先小后大，像距逐漸增大 D.像逐漸增大，像距逐漸變小 6.張強(qiáng)同學(xué)在光具座上做 “研究凸透鏡成像 ”的實驗中，當(dāng)光屏、透鏡及燭焰 的相對位置如圖所示時，恰能在光屏上得到一個清晰的像．由此判斷， 他所用凸 透鏡的焦距 ( ) A ．一定大于 20 cm B．一定在 10 cm 到 16 cm 之間 C．一定小于 8 cm D．一定在 8 cm 到 10 cm 之間 第 5頁共5頁