吐血推荐-烟台一线名师整理最全20181119第四章第二节凸透镜成像的规律.ppt

凸透镜成像的规律凸透镜成像的规律烟台崇文学校 第一页，共六十一页。一、复习一、复习 同学们，上节课，我们已经学习了透镜的同学们，上节课，我们已经学习了透镜的有关根底知识，知道了有关透镜的光轴、光有关根底知识，知道了有关透镜的光轴、光心及光路一般特征。心及光路一般特征。这节课，我们主要通过实验来探究凸透镜成像这节课，我们主要通过实验来探究凸透镜成像的具体规律。的具体规律。第二页，共六十一页。观察凸透镜成像观察凸透镜成像第三页，共六十一页。第四页，共六十一页。1、将一支点燃的蜡烛放在凸透镜前较远的位置，在透镜的另一侧拿一块白纸屏光屏来回移动，不透过透镜，在光屏一侧观察直到光屏上出现清晰的像为止。观察光屏上的像，你能描述像的特点吗？蜡烛的像距凸透镜较近，成倒立、缩小的实像 观察凸透镜成像第五页，共六十一页。2、将蜡烛逐渐靠近透镜，重复上述实验，你发现光屏上的像有什么变化？像变远，逐渐变大，仍为倒立的实像；最后光屏上的像消失观察凸透镜成像第六页，共六十一页。3、在蜡烛接近光屏的过程中，你在光屏上始终能观察到蜡烛的像吗？不能如果无论怎样移动光屏，在光屏上都看不到像，请将光屏拿开，用眼睛通过透镜观察蜡烛的火焰。你又有什么新的发现？你能描述看到的现象吗？迎着折射光的方向透过透镜看去时，观察到像位于蜡烛前方，成正立放大的虚像观察凸透镜成像第七页，共六十一页。u 1.物距物距(u)：物体物体到到凸透镜光心凸透镜光心的距离；的距离；v v2.像距像距(v)：像像(或光屏或光屏)到到凸透镜光心凸透镜光心的距离；的距离；S2=50.0cmS1=33.0cmS3=74.3cmu=?v =?50.033.0=17.0cm74.3-50.0=24.3cm物理术语物理术语第八页，共六十一页。F实际光线会聚而成的像实际光线会聚而成的像2F2F物距物距u u像距像距v vF实像实像：物体和像分别在凸透镜的两侧物像异侧物体和像分别在凸透镜的两侧物像异侧实像既能呈现在光屏，又可用眼睛观察实像既能呈现在光屏，又可用眼睛观察第九页，共六十一页。FF折射光线的反向延长线会聚而成的像折射光线的反向延长线会聚而成的像虚像：虚像：物体和像分别在凸透镜的同侧物像同侧物体和像分别在凸透镜的同侧物像同侧虚像虚像不不能呈现在光屏，能呈现在光屏，只能只能用眼睛观察用眼睛观察第十页，共六十一页。1.当凸透镜当凸透镜靠近靠近课本时，透过凸透镜看课课本时，透过凸透镜看课本上的字，你发现了什么？本上的字，你发现了什么？观察观察2.当凸透镜当凸透镜逐渐远离逐渐远离课本时，透过凸透镜课本时，透过凸透镜看书本上的字，你又有什么发现？看书本上的字，你又有什么发现？第十一页，共六十一页。当凸透镜离课本较近时，我们看到的当凸透镜离课本较近时，我们看到的是字正立放大的虚像。是字正立放大的虚像。当凸透镜逐渐远离课本时，我们先看到当凸透镜逐渐远离课本时，我们先看到的是字倒立放大的实像，然后我们看到的是字倒立放大的实像，然后我们看到是字倒立缩小的实像。是字倒立缩小的实像。发现发现 第十二页，共六十一页。提出问题提出问题 凸透镜既能成凸透镜既能成正立、放大正立、放大的像，也能成的像，也能成倒立、放大倒立、放大的像，还能成的像，还能成倒立、缩小倒立、缩小的像。的像。那么，凸透镜成各种不同性质像可能与那么，凸透镜成各种不同性质像可能与什什么因素么因素有关？有关？第十三页，共六十一页。探究凸透镜成像的规律探究凸透镜成像的规律第十四页，共六十一页。发现：发现：凸透镜能成不同性质的像。凸透镜能成不同性质的像。提出问题：提出问题：猜测：猜测：设计实验设计实验 像的像的正倒、大小、虚实正倒、大小、虚实可能可能跟跟物体到凸透镜的距离物体到凸透镜的距离有关有关像的像的正倒、大小、虚实正倒、大小、虚实可能跟可能跟哪哪些因素些因素有关？有关？第十五页，共六十一页。准备实验准备实验1 1、探究凸透镜的成像规律需要的器材。、探究凸透镜的成像规律需要的器材。凸透镜、凸透镜、光具座、光具座、蜡烛、光屏、蜡烛、光屏、2 2、测定所选凸透镜的焦距、测定所选凸透镜的焦距太阳光聚焦法太阳光聚焦法凸透镜的焦距最好在凸透镜的焦距最好在5cm-25cm5cm-25cm之间，太大或之间，太大或太小都不方便，一般选太小都不方便，一般选10cm10cm。因为光具座一般长因为光具座一般长1m1m长度应大于长度应大于4f4f。火柴火柴第十六页，共六十一页。使烛焰的像能完整成在光屏的使烛焰的像能完整成在光屏的中央，便于观察中央，便于观察(1)在光具座上从左到右依次放上：在光具座上从左到右依次放上：_。蜡烛、凸透镜、光屏蜡烛、凸透镜、光屏设计实验设计实验实验时应怎样放置器材？实验时应怎样放置器材？(2)点燃蜡烛后，利用光具座调整蜡烛、凸透点燃蜡烛后，利用光具座调整蜡烛、凸透镜和光屏，使镜和光屏，使烛焰的焰心烛焰的焰心、凸透镜的中心和、凸透镜的中心和光屏的中心光屏的中心大致在同一高度第十七页，共六十一页。2022/12/26交流合作交流合作实验思考实验思考 假设像在光屏的边缘偏上或偏右下，假设像在光屏的边缘偏上或偏右下，是什么原因？是什么原因？烛焰的焰心、凸透镜的中心和光屏烛焰的焰心、凸透镜的中心和光屏的中心不在同一高度的中心不在同一高度第十八页，共六十一页。交流合作交流合作实验思考实验思考 像成在光屏的边缘，怎么办？怎样移像成在光屏的边缘，怎么办？怎样移动光屏？怎样移动蜡烛？怎样移动透镜动光屏？怎样移动蜡烛？怎样移动透镜？假设像在光屏偏上位置：假设像在光屏偏上位置：保持凸透保持凸透镜、蜡烛位置不变，只向上移动光屏；镜、蜡烛位置不变，只向上移动光屏；保持凸透镜、光屏位置不动，只向上保持凸透镜、光屏位置不动，只向上移动蜡烛；移动蜡烛；保持蜡烛、光屏位置不动，保持蜡烛、光屏位置不动，只向下移动凸透镜；只向下移动凸透镜；第十九页，共六十一页。交流合作交流合作我明白了我明白了 假设像成在光屏的边缘假设像成在光屏的边缘像往哪边偏，物体和光屏就向哪边移动；像往哪边偏，物体和光屏就向哪边移动；像往哪边偏，凸透镜就向相反方向像往哪边偏，凸透镜就向相反方向移动；移动；假设像在光屏偏左位置：假设像在光屏偏左位置：保持凸透镜、保持凸透镜、蜡烛位置不变，只向左移动光屏；蜡烛位置不变，只向左移动光屏；保持凸保持凸透镜、光屏位置不动，只向左移动蜡烛；透镜、光屏位置不动，只向左移动蜡烛；保持蜡烛、光屏位置不动，只向右移动凸透保持蜡烛、光屏位置不动，只向右移动凸透镜；镜；第二十页，共六十一页。1.把蜡烛放在距凸透镜较远处，把蜡烛放在距凸透镜较远处，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在屏上成清晰的实像。观察实像的在屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距大小和正倒，测出物距u和像距和像距v。方案一方案一第二十一页，共六十一页。2.保持凸透镜的位置不动，为了全面的研究凸透镜的成像保持凸透镜的位置不动，为了全面的研究凸透镜的成像规律的操作：把蜡烛向凸透镜靠近规律的操作：把蜡烛向凸透镜靠近,每次都调节光屏到凸透每次都调节光屏到凸透镜的距离镜的距离,使烛焰在光屏上成清晰的像使烛焰在光屏上成清晰的像.记录物距、像距和像记录物距、像距和像的性质。屡次改变物距，重复以上操作。的性质。屡次改变物距，重复以上操作。方案一方案一第二十二页，共六十一页。方案一方案一 3.继续移近蜡烛，当蜡烛距凸透镜很近时，移继续移近蜡烛，当蜡烛距凸透镜很近时，移动光屏，观察屏上是否总能得到蜡烛的像。如果屏动光屏，观察屏上是否总能得到蜡烛的像。如果屏上得不得蜡烛的像，那么通过凸透镜观察像的大小上得不得蜡烛的像，那么通过凸透镜观察像的大小和正倒。和正倒。第二十三页，共六十一页。把蜡烛固定在光具座的一端，把蜡烛固定在光具座的一端，使凸透使凸透镜从较远处逐渐向蜡烛移动，同时调镜从较远处逐渐向蜡烛移动，同时调整光屏的位置整光屏的位置，观察像的大小和正倒，观察像的大小和正倒，测出物距测出物距u和像距和像距v。重复上述实验。重复上述实验。方案二方案二第二十四页，共六十一页。第二十五页，共六十一页。FFf2022/12/26作图研究作图研究u2f fvv 倒立倒立缩缩小小实实像像 利用通过凸透镜的三条特殊光线第二十六页，共六十一页。2022/12/26FFfu=2f v=2f 即即u=v 倒立等大实像倒立等大实像 第二十七页，共六十一页。FFffu2f 即即uv倒立放大实像倒立放大实像 第二十八页，共六十一页。FFfu=f 不成像不成像因为光线平行因为光线平行 第二十九页，共六十一页。FFfuu倒立放大虚像倒立放大虚像 第三十页，共六十一页。凸透凸透镜成像成像规律律u与与f的关系的关系像的性质像的性质像的位置像的位置应用应用举例举例实像实像或虚像或虚像放大放大或缩小或缩小正立正立或倒或倒立立与物体与物体同侧同侧或异侧或异侧v与与f的关系的关系u与与v的关系的关系u2f一束平行光一束平行光实像点实像点缩小缩小异侧异侧v=fuv测定焦距测定焦距u2f实像实像缩小缩小倒立倒立异侧异侧fvv照相机照相机u=2f实像实像等大等大倒立倒立异侧异侧v=2fu=v测定焦距测定焦距2fuf实像实像放大放大倒立倒立异侧异侧v2fuv投影仪投影仪u=f不能成像，得到一束平行光。不能成像，得到一束平行光。探照灯探照灯uu放大镜放大镜第三十一页，共六十一页。2022/12/26实验拓展实验拓展 1、在实验中，你能发现实像和虚像的分界点在什么位置吗？那放大的实像和缩小的实像的分界点又在什么位置呢？焦点焦点是实像和虚像的分界点是实像和虚像的分界点 二倍焦距二倍焦距是放大的实像和缩小的实像的是放大的实像和缩小的实像的分界点分界点2022/12/26第三十二页，共六十一页。2022/12/26实验思考实验思考2、你的实验方案是否完整？还存在什、你的实验方案是否完整？还存在什么问题？你有什么改进的建议？么问题？你有什么改进的建议？不完整，应该更换不同焦距的透镜，不完整，应该更换不同焦距的透镜，重复几次试验，使实验结论具有普遍重复几次试验，使实验结论具有普遍性，防止实验结论的偶然性。性，防止实验结论的偶然性。实验拓展实验拓展12022/12/26第三十三页，共六十一页。2022/12/26实验思考实验思考3、当光屏上得到清晰的缩小实像时，、当光屏上得到清晰的缩小实像时，保持透镜位置不动，将物体和光屏的保持透镜位置不动，将物体和光屏的位置互换，会看到什么现象？位置互换，会看到什么现象？光屏上成倒立光屏上成倒立放大实像放大实像实验拓展实验拓展12022/12/26第三十四页，共六十一页。2022/12/26分析归纳分析归纳实验拓展实验拓展2022/12/26思路思路(根据光路可逆性进行分析根据光路可逆性进行分析)当物体在光屏上成缩小的实像时，此时当物体在光屏上成缩小的实像时，此时u u大于大于2f2f，那么像距，那么像距v v应在应在f f和和2f2f之间之间假设透镜位置不动，而把物体和光屏的位置假设透镜位置不动，而把物体和光屏的位置对调，那么原来的像距为现在的物距，原来对调，那么原来的像距为现在的物距，原来的物距为现在的像距的物距为现在的像距根据上述分析蜡烛应在光屏上呈现放大的像。根据上述分析蜡烛应在光屏上呈现放大的像。第三十五页，共六十一页。2022/12/26实验思考实验思考4、当光屏上得到清晰的实像时，用手遮、当光屏上得到清晰的实像时，用手遮住半个透镜，会看到什么现象？住半个透镜，会看到什么现象？像仍然是完整的，且大小不变，像仍然是完整的，且大小不变，只是变暗了。只是变暗了。实验拓展实验拓展2022/12/26第三十六页，共六十一页。2022/12/26实验思考实验思考5、当看到烛焰通过凸透镜在光屏上成放、当看到烛焰通过凸透镜在光屏上成放大的像，在凸透镜上粘一个小黑点，会大的像，在凸透镜上粘一个小黑点，会看到什么现象？看到什么现象？实验拓展实验拓展2022/12/26光屏上没有黑点的像光屏上没有黑点的像第三十七页，共六十一页。2022/12/26实验思考实验思考6、实验进行一段时间后蜡烛变短了，、实验进行一段时间后蜡烛变短了，要使蜡烛的像仍在光屏的中心，应将要使蜡烛的像仍在光屏的中心，应将光屏向哪儿移动？光屏向哪儿移动？蜡烛变短了，光屏上的像会向上偏画出光蜡烛变短了，光屏上的像会向上偏画出光路图可清楚直观看到；要将像移到光屏中路图可清楚直观看到；要将像移到光屏中心应将光屏向上移动。心应将光屏向上移动。实验拓展实验拓展2022/12/26第三十八页，共六十一页。2022/12/26实验思考实验思考7、实验进行一段时间后蜡烛变短了，、实验进行一段时间后蜡烛变短了，要使蜡烛的像仍在光屏的中心，应将光要使蜡烛的像仍在光屏的中心，应将光屏向哪儿移动？屏向哪儿移动？蜡烛变短了，光屏上的像会向上偏画出蜡烛变短了，光屏上的像会向上偏画出光路图可清楚直观看到；要将像移到光光路图可清楚直观看到；要将像移到光屏中心应将光屏向上移动。屏中心应将光屏向上移动。实验拓展实验拓展2022/12/26第三十九页，共六十一页。实验思考实验思考8、光屏上看不到像的原因有哪些？、光屏上看不到像的原因有哪些？实验拓展实验拓展1.烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度；2.蜡烛在焦点以内，成虚像蜡烛在焦点以内，成虚像；3.蜡烛在焦点位置，不成像蜡烛在焦点位置，不成像；4.蜡烛在一倍焦距和二倍焦距之间，靠近焦点的位蜡烛在一倍焦距和二倍焦距之间，靠近焦点的位置，像距较大，像成在光具座之外置，像距较大，像成在光具座之外；第四十页，共六十一页。2022/12/26实验思考实验思考9、蜡烛由较远处向、蜡烛由较远处向2f处移动，再从处移动，再从2f向向f移动，物与像的距离如何变化？移动，物与像的距离如何变化？实验拓展实验拓展2022/12/26远处远处2f处：物与像距离逐渐变小；处：物与像距离逐渐变小；2f处：物与像距离最小，为处：物与像距离最小，为4f；2ff处：物与像距离逐渐变大；处：物与像距离逐渐变大；第四十一页，共六十一页。实验思考实验思考10、物距介于、物距介于f2f范围内，将物体向左移范围内，将物体向左移动距离动距离s，为能在光屏上成清晰的像，那，为能在光屏上成清晰的像，那么他应将光屏向左移动距离么他应将光屏向左移动距离s，那么，那么s与与s之间大小关系是？之间大小关系是？实验拓展实验拓展s大于大于s解析：比较解析：比较u u和和v v的大小，谁的数值的大小，谁的数值大，谁移动距离更大。大，谁移动距离更大。第四十二页，共六十一页。实验思考实验思考 11、在做实验时，小明好奇的将自己的近、在做实验时，小明好奇的将自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜的视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜的位置，结果光屏上的像变得模糊了，保持蜡位置，结果光屏上的像变得模糊了，保持蜡烛和凸透镜位置不动，要使成像清晰，应将烛和凸透镜位置不动，要使成像清晰，应将光屏向光屏向 填填“远离或远离或“靠近靠近凸透镜的方向移动？凸透镜的方向移动？实验拓展实验拓展远离远离第四十三页，共六十一页。实验思考实验思考1212、在实验过程中在实验过程中,如何测量凸透镜如何测量凸透镜的焦距的焦距?实验拓展实验拓展 用平行光垂直射向透镜用平行光垂直射向透镜,在透镜的另一在透镜的另一侧用光屏承接到最小、最亮的亮点侧用光屏承接到最小、最亮的亮点,测出测出亮点到凸透镜的距离，即为焦距。亮点到凸透镜的距离，即为焦距。用蜡烛成像，当物与像大小相同时用蜡烛成像，当物与像大小相同时,测出蜡测出蜡烛到凸透镜的距离烛到凸透镜的距离d d，f=d/2f=d/2。第四十四页，共六十一页。规律精炼规律精炼一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小。一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小。二倍焦距物像等；像的大小像距定；二倍焦距物像等；像的大小像距定；实像与物异侧倒，物近像远像变大；实像与物异侧倒，物近像远像变大；虚像与物同侧正；物近像近像变小；虚像与物同侧正；物近像近像变小；像儿跟着物体跑。像儿跟着物体跑。注意：焦点一倍焦距能分虚实和正倒！注意：焦点一倍焦距能分虚实和正倒！物体越靠近焦物体越靠近焦点像越大点像越大第四十五页，共六十一页。1.1.如下图如下图,找到一个圆柱形的玻璃瓶找到一个圆柱形的玻璃瓶,里面装满里面装满水水,把一支铅笔水平放在玻璃瓶的一侧把一支铅笔水平放在玻璃瓶的一侧,透过玻璃透过玻璃瓶瓶,可以看到那支铅笔可以看到那支铅笔;把铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动时把铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动时,透透过玻璃瓶，你可以看到一个有趣的现象。试着描述这过玻璃瓶，你可以看到一个有趣的现象。试着描述这个现象。这个实验与前面用凸透镜所做的实验有什么个现象。这个实验与前面用凸透镜所做的实验有什么异同？异同？动手动脑学物理动手动脑学物理第四十六页，共六十一页。解析：玻璃瓶相当于柱透镜，铅笔较近时解析：玻璃瓶相当于柱透镜，铅笔较近时ufufuf成倒立放大的实像，成倒立放大的实像，观察到铅笔尖突然改变方向，继续向远处移动，铅观察到铅笔尖突然改变方向，继续向远处移动，铅笔逐渐变小；笔逐渐变小；相同：成像变化都与物距有关；相同：成像变化都与物距有关；不同：玻璃瓶是柱面凸透镜，焦距较短；不同：玻璃瓶是柱面凸透镜，焦距较短；动手动脑学物理动手动脑学物理第四十七页，共六十一页。3.3.焦距变大相当于物体向焦点靠近，物近像焦距变大相当于物体向焦点靠近，物近像远像变大因而会看到像距远像变大因而会看到像距v v变大，像变大；仍变大，像变大；仍为倒立的实像。为倒立的实像。动手动脑学物理动手动脑学物理 2.2.物体从物体从3f3f处向处向2f2f位置移动时，成像逐位置移动时，成像逐渐变大，像距逐渐变大；渐变大，像距逐渐变大；第四十八页，共六十一页。解析：解析：实验中实验中,换焦距较大或较小的透镜换焦距较大或较小的透镜后像如何变化后像如何变化?提示提示:f f大大,会聚能力弱；会聚能力弱；f f小小,会聚能力强；会聚能力强；成像：成像：f f变大，像距变大像变大；变大，像距变大像变大；f f变小，像距变小像变小；变小，像距变小像变小；动手动脑学物理动手动脑学物理第四十九页，共六十一页。4 4、在看电影或电视时，经常看到这样的现象：、在看电影或电视时，经常看到这样的现象：如果镜头画面上有前后两个人如果镜头画面上有前后两个人,当前面的人的像清晰当前面的人的像清晰时时,后面那个人的像是模糊的后面那个人的像是模糊的;而当后面的人的像清而当后面的人的像清晰时晰时,前面那个人的像又模糊了前面那个人的像又模糊了.如果是远镜头如果是远镜头,那么那么前后的人物都可呈清晰的像。结合所学知识，解释前后的人物都可呈清晰的像。结合所学知识，解释其原因。其原因。动手动脑学物理动手动脑学物理第五十页，共六十一页。因为前后两个人与摄像机镜头的距离即物因为前后两个人与摄像机镜头的距离即物距不同，所以像距也不同，距镜头越近，像距距不同，所以像距也不同，距镜头越近，像距越大，反之，像距越小；而胶卷只能在其中一个越大，反之，像距越小；而胶卷只能在其中一个人成像的位置上，这个人画面清晰，另一个人就人成像的位置上，这个人画面清晰，另一个人就模糊了。如果是远镜头模糊了。如果是远镜头,那么前后人物成像的像距那么前后人物成像的像距很接近，都比较靠近焦点，都可呈清晰的像。很接近，都比较靠近焦点，都可呈清晰的像。动手动脑学物理动手动脑学物理第五十一页，共六十一页。(1)(1)当物距为当物距为18cm18cm时，可以在光屏上得到一个倒立、时，可以在光屏上得到一个倒立、缩小的实像。那么焦距范围为缩小的实像。那么焦距范围为 。(2)(2)当物距为当物距为18cm18cm时，可以在光屏上得到一个倒立、时，可以在光屏上得到一个倒立、放大的实像。那么焦距范围为放大的实像。那么焦距范围为 。(3)(3)当物距为当物距为18cm18cm时，通过透镜可以看到一个正立、时，通过透镜可以看到一个正立、放大的虚像。那么焦距范围为放大的虚像。那么焦距范围为 。f 18cm9cm f 18cm(4)(4)当光屏距透镜当光屏距透镜18cm18cm时，可在光屏上得到一个倒立、时，可在光屏上得到一个倒立、缩小的实像。那么焦距范围为缩小的实像。那么焦距范围为 。(5)(5)当光屏距透镜当光屏距透镜18cm18cm时，可在光屏上得到一个倒立、时，可在光屏上得到一个倒立、放大的实像。那么焦距范围为放大的实像。那么焦距范围为 。9cm f 18cmf 2f。2fuf。1、在实验中，你能发现实像和虚像的分界点在什么位置吗。s大于s。成像：f变大，像距变大像变大。f变小，像距变小像变小。谢谢第六十一页，共六十一页。