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凸透镜成像规律教案


学大教育个性化教学教案
Beijing XueDa Century Education Technology Ltd.

教学课题

第五章 凸透镜及其应用(一)

教 学 考点:凸透镜成像规律 目 能力:分析解决问题的能力。 标

知识点:了解凸透镜,凸透镜成像规律,照相机,投影仪,放大镜



方法:讲授法、分析法,比较法,模拟法,控制变量法

难点 凸透镜成像规律的知识在解题中的应用 重点 课 前 检 查 作业完成情况:优□ 良□ 中□ 差□ 建议__________________________________________

一、透镜
1、名词: 薄透镜:透镜的厚度远小于球面的半径。 主光轴:通过两个球面球心的直线。 光心:(O)即薄透镜的中心。性质:通过光心的光线传播方向不改变。 焦点(F):凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这个点 叫焦点。 焦距(f):焦点到凸透镜光心的距离。

课 堂 教 学 过 程

2、典型光路

过 程

F

F

F

F

3、三条特殊光线(要求会画): (1)过光心的光线经透镜后传播方向不改变,如下图 1: (2)平行于主光轴的光线,经凸透镜后经过焦点;经凹透镜后向外发散,但其反向延长线 必过焦点(所以凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光有发散作用)如下图 2: (3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴;射向异侧焦点的光线经凹透镜后平 行于主光轴;如下图 3:

图1

图2

图3

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4、分类: 名称 凸透镜 凹透镜 又名 会聚透 镜 发散透 镜 眼镜 老化 镜 近视 镜 实物 形状 光学 符号 光学性质 对光线有会聚 作用 对光线有发散 作用

5、辨别凸透镜和凹透镜的方法: (1)用手摸透镜,中间厚、边缘薄的是凸透镜;中间薄、边缘厚的是凹透镜; (2)让透镜正对太阳光,移动透镜,在纸上能的到较小、较亮光斑的为凸透镜,否则为凹 透镜; (3)用透镜看字,能让字放大的是凸透镜,字缩小的是凹透镜;

二、凸透镜成像规律及其应用
1、实验:实验时点燃蜡烛,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度,目的是:使烛 焰的像成在光屏中央。 若在实验时,无论怎样移动光屏,在光屏都得不到像,可能得原因有:①蜡烛在焦点以 内;②烛焰在焦点上③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度;④蜡烛到凸透镜的距离稍 大于焦距,成像在很远的地方,光具座的光屏无法移到该位置。 2、实验结论:(凸透镜成像规律) 口诀:一焦分虚实、二焦分大小;虚像同侧正,实像异侧倒;物远实像小,虚像大。 具体见下表: 像的性质 物距 像距 应用 倒、正 放、缩 虚、实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 照相机 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 幻灯机 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚象 |v|>u 放大镜 3、对规律的进一步认识: ⑴u=f 是成实像和虚象,正立像和倒立像,像物同侧和异侧的分界点。 ⑵u=2f 是像放大和缩小的分界点 ⑶当像距大于物距时成放大的实像(或虚像),当像距小于物距时成倒立缩小的实像。 ⑷成实像时:
物距减小 (增大) 像距增大 (减小) 像距减小 (增大) 像变大 (变小) 像变小 (变大)

⑸成虚像时:
物距减小 (增大)

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三、眼睛和眼镜
1、成像原理: 从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形成倒立,缩 小的实像,分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激,把这个信号传输给大脑,人就可以 看到这个物体了。 眼睛的晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏(胶卷); 2、近视眼看不清远处的物体,远处的物体所成像在视网膜前,晶状体曲度过大或眼球前后 径过长,需戴凹透镜调节; 3、远视眼看不清近处的物体,近处的物体所成像在视网膜后面,晶状体曲度过小或眼球前 后径过短,需戴凸透镜调节;

四、显微镜和望远镜
1、显微镜: 显微镜镜筒的两端各有一组透镜,每组透镜的作用都相当于一个凸透镜,靠近 眼睛的凸透镜叫做目镜,靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。来自被观察物体的光经过物镜 后成一个放大的实像, 道理就像投影仪的镜头成像一样; 目镜的作用则像一个普通的放大镜, 把这个像再放大一次。经过这两次放大作用,我们就可以看到肉眼看不见的小物体了。 2、望远镜:有一种望远镜也是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的凸透镜叫做目镜,靠近被观 察物体的凸透镜叫做物镜。我们能不能看清一个物体,它对我们的眼睛所成“视角”的大小 十分重要。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小,但它离我们的眼睛很近,再加上目 镜的放大作用,视角就可以变得很大。

透镜及其应用典型例题
【例题 1】一束光在空气中经凸透镜折射后,下列说法中正确的是( A.一定是平行光束 B.一定是会聚光束 C.折射光束比原来的光束会聚一些 D.一定是发散光束 解析:凸透镜对光线有会聚作用。“会聚作用”指光线比原来的光线要相互“靠拢”故不一 定是平行光束,也不一定是会聚光束,也不一定是发散光束,故 C 是正确的。 答案:C 【例题 2】照相机的镜头相当于一个 到 的、 的像 答案:凸透、光屏、倒立、缩小 【例题 3】放幻灯时,银幕上出现了一面旗,它的形状与 A 图相似,则幻灯机上的旗应是图 中的( )。 镜,在相当于 的胶片上得 )。

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解析:使用幻灯机时,应当在屏上出现倒立、放大的实像。这就需要将幻灯片倒置,还需要 调节屏幕位置,镜头位置,使屏上的像清晰。 答案:D 【例题 4】关于放大镜,如下说法不正确的是( A.放大镜就是凸透镜 B.用放大镜可得到物体倒立的像 C.物体放在任何位置都可以得到放大的像 D.只有把物体放在凸透镜焦点以内,才能得到正立、放大的像 解析:放大镜是凸透镜,能成一个正立放大的像,不过必须在焦点以内。手持放大镜伸直胳 膊看窗外的景物,可以成倒立、缩小的像,所以不是用放大镜在任何位置都可以得到放大的 像,C 的说法是不正确的。 答案:C 【例题 5】关于四种光学仪器的成像情况,以下说法中正确的是( A.放大镜成正立放大的像 B.照相机成正立缩小的像 C.投影仪成倒立缩小的像 D.幻灯机成正立缩小的像 解析:放大镜能成一个正立、放大的像;照相机能成倒立、缩小的像;投影仪能成倒立放大 的像;幻灯机能成倒立、放大的像。 答案:A 【例题 6】在使用照相机时,下列做法中正确的是( A.拍摄远景时,应当将镜头向前伸 B.拍摄近景时,应当将镜头向前伸 C.阴天拍摄景物时,应当开大光圈 D.阴天拍摄景物时,应当缩小光圈 解析:照相机的镜头为凸透镜,胶片相当于光屏,拍摄远景物,指的是景物离镜头较远,也 就是物距较大。根据照相机的原理,像很小,像距很小,应当减小镜头与胶片之间的距离。 )。 )。 )。

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胶片远法移动。只能将镜头后移,反之,在拍摄近景时,应当加大胶片与镜头的间距。将镜 头向前移,由此可判定选项 A 不正确,选项 B 正确。 光圈是镜头前边开口的障碍物, 它的作用是只让光从所开的口中通过, 控制进入镜头的光量。 在阴天,景物发出或反射的光线较弱。因此,阴天拍摄景物时应当加大光圈,从而得知,选 项 C 正确。 说明:使用照相机时,需要景象清晰,曝光适度。采用调节光圈、距离、时间的方法满足要 求,一般情况下,物体固定不动,物距确定。根据具体情况改变像距使物体成清晰的像在胶 片上,应当说明,放大或缩小光圈,只能改变进入照相机光量的多少,不会影响像的完整性。 决不会因为减小光圈使物体的像少了一部分。 答案:BC 【例题 7】拍集体照时,发现有人没进入镜头,应先要调节照相机,再( A.增大物距,使照相机后移 B.减小像距,可缩短暗箱长度 C.增大进光量,开大光圈 D.将快门数字调大 解析:没有人进入镜头,说明要成的像太大,若要使全体人员进入镜头,则需要使成的像小 些,根据成像规律,像要变大,像距也须变大,而物距必须变小,反之,像要变小,像距也 须变小,而物距必须变大,这样就需增大物距,使照相机后移,或减小像距,可缩短暗箱长 度,所以选项 A、B 正确。 说明:增大进光量、开大光圈,只是增大进入照相机的光量,将快门数字调大,曝光时间变 长,不会影响像的完整性。 答案:AB )。

基础性练习: 选择题:
1.一束平行光线照射到某透镜后,光线发散了,这个透镜一定是( A.凸透镜 B.凸镜 C.凹透镜 D.凹镜 2.下图表示一条光线经过三棱镜后的光路图,其中正确的是( ) )

3.下图中各图分别表示经过透镜后的光路图,其中正确的是(



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4.实验室中需要用平行光做实验,现手头上有小灯泡、凸透镜、凹透镜等,以下获得平 行光的方法中正确的是( ) A.将小灯泡放在凸透镜的主光轴上,光源射向凸透镜的光经凸透镜后变为平行光 B.将小灯泡放在凸透镜的焦点处,光源射向凸透镜的光经凸透镜后变为平行光 C.将小灯泡放在凹透镜的主光轴上,光源射向凹透镜的光经凹透镜后变为平行光 D.将小灯泡放在凹透镜的焦点处,光源射向凹透镜的光经凹透镜后变为平行光
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5.如图所示, 画出了光通过透镜前后的方向, 在图中O处应填的适当类型的透镜是 ( A. 凸透镜 B.凹透镜 C.凸、凹透镜都有可能 D.凸、凹透镜都不行



6.如图所示的 4 块光学元件, 要使下面的光路图成立, 虚线框内应单独放入的镜是 ( A.1 和 3 B.2 和 4 C.1 和 2 D.3 和 4



7.光穿过透镜时,关于折射情况,下列说法正确的是( ) A.穿过一个透镜,光线就只经过了一次折射; B.穿过一个透镜,光就会在透镜与空气交界面的两个面上产生两次折射; C.光在穿过 透镜的整个过程中,都在连续不断地进行折射; D.透镜越厚,折射就越厉害 8.关于透镜对光线的作用,下列叙述不正确的是( A.凸透镜对光线有会聚作用; B.点光源发光经凸透镜后的光线一定是发散的; C.凹透镜对光线有发散作用; D.点光源发光经凹透镜后的光线一定是发散的. 9.我们所指的薄透镜是( A.厚度很薄的透镜 C.中央比两头 薄的透镜 ) B.中央很薄的透镜 D.厚度比球面半径小得多的透镜 )

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能力提升训练:
一、单项选择题 1. 如图所示,下列透镜中哪些是凸透镜 A. 1、2、3 B. 4、5、6 C. 1、3、5 D. 2、4、6 1 2 ( )

3

4

5

6

2. 小芳同学在森林公园游玩时,看到一个丢弃的透明塑料瓶。她想到,如果下雨使得瓶中进 了水,就可能会成为森林火灾的元凶,于是她捡起瓶子丢进了垃圾筒。下雨使得瓶中进了 水可能引起火灾的主要原因是 ( ) A. 盛有水的透明塑料瓶相当于一个凸透镜,对太阳光有会聚作用 B. 盛有水的透明塑料瓶相当于一个凸透镜,对太阳光有发散作用 C. 盛有水的透明塑料瓶相当于一个凹透镜,对太阳光有会聚作用 D. 盛有水的透明塑料瓶相当于一个凹透镜,对太阳光有发散作用 3. 下列表示平面镜和凸透镜成像情况的图中,正确的是 ( )

4. 将一个凸透镜正对着太阳光,在距凸透镜 20cm 的纸上承接到一个很小、很亮的光斑。当 把一个物体放在距这个凸透镜 50cm 处时,在透镜的另一侧可以得到 ( ) A. 放大、正立的实像 B. 缩小、正立的实像 C. 放大、倒立的实像 D. 缩小、倒立的实像

5. 如图所示,投影仪是教学中常用的设备。 下面关于投影仪的叙述中不正确的是 ... A. 平面镜的作用是改变光的传播方向 B. 屏幕表面粗糙,有利于光发生漫反射 C. 物体在屏幕上所成的像是一个放大的实像 D. 若使屏幕上清晰的像变大,只需使镜头靠近投影片





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6. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时,眼睛通过透镜 观察到的虚像的情况是图中的 ( )

A

B

C

D

7. 在探究凸透镜成像规律的实验中,当凸透镜、光屏和烛焰的位置如图所示时,光屏上能成 一清晰的像,则 ( ) A. 所成的像是正立缩小的实像 B. 所成的像是倒立缩小的实像 C. 把凸透镜向左移动,调整光屏的位置,得到的像变大 D. 把凸透镜向右移动,调整光屏的位置,得到的像变大

8. 如图所示的是用来研究凸透镜成像规律的实验装置示意图(光屏未画出),当蜡烛和透镜放 在图示位置时,通过移动光屏,可以在光屏上得到与物体等大的像。若透镜位置不变,将 蜡烛移动到 30cm 刻度线处, 则 ( ) A. 移动光屏,可以在光屏上得到倒立放大的像 B. 移动光屏,可以在光屏上得到倒立缩小的像 C. 移动光屏,可以在光屏上得到正立放大的像 D. 不论如何移动光屏,都不能在光屏上得到清晰的像

9. 小明在做“凸透镜成像”实验时,将点燃的蜡烛放在凸透镜前 20cm 处,在透镜另一侧的光 屏上观察到缩小的像。小明又把点燃的蜡烛与光屏的位置对调,则在光屏上能够呈现( ) 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 10. 人眼的晶状体相当于凸透镜。 针对如图所示的成像情况, 下列判断正确的是 A. 属于近视眼,应配戴凸透镜 B. 属于近视眼,应配戴凹透镜 C. 属于远视眼,应配戴凸透镜 D. 属于远视眼,应配戴凹透镜 ( )

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11. 使用显微镜时, 被观察物体离物镜的距离 A. 小于焦距 B. 等于 2 倍焦距 C. 小于 2 倍焦距,大于 1 倍焦距 D. 大于 2 倍焦距 12. 如图所示的是课本上所画的天文爱好者所用望远镜的原理,从图中的光路可知 ( ) A. 目镜的焦距比较长,物镜的焦距比较短 B. 目镜的焦距比较短,物镜的焦距比较长 C. 目镜和物镜的焦距一样长 D. 对目镜和物镜焦距的长度没有明确的要求





13. 我们有这样的体验: 人站在平面镜前, 当人逐渐靠近镜面时, 会感觉自己的像在 “变大” , 这是因为 ( ) A. 像真的变大了 B. 像相对于人眼的视角变小了 C. 像实际变小了 D. 像相对于人眼的视角变大了 二、填空题 14. 凸透镜对光有

作用,凹透镜对光有

作用。(填“会聚”或“发散”)

15. 舞台上用的一种追光灯,是由凸透镜和点光源组成的。如果要产生平行的绿光,光源 应放在凸透镜的 处,凸透镜上应贴有 色的滤光片。 16. 小阳同学用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像的规律”的实验,如图所示。 (1)要使像能够成在光屏的中央,应将光屏向 (填“上”或“下”)调整;

(2)实验过程中,当烛焰距凸透镜 30cm 时,移动光屏至某一位置,在光屏上得到一个等大 清晰的像,则该凸透镜的焦距是 cm; (填“左”或“右”)移到某一 的实像。

(3)接着使烛焰向左移动 5cm,此时应该将光屏向 位置,才能在屏上得到一个清晰的 、

17. 在“观察凸透镜成像”的实验中,光屏上已成清晰的缩小的像。当烛焰向凸透镜靠近时, 仍要在光屏上得到清晰的像,光屏应向 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向 移动。若要观察到烛焰放大的虚像,烛焰到凸透镜的距离应 它的焦距。

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18. 在“探究凸透镜成像的规律”的实验当中,凸透镜、烛焰和光屏放在如图所示的 A、B、 C 三个位置时,光屏上呈现一个缩小的像,则在 A 点位置放的是 ,在 B 点位置 放的是 ,在 C 点位置放的是 。

19. 眼睛是一个“变焦距”的凸透镜,它是通过睫状体来改变晶状体的 的。当睫状 体 时,晶状体变 ,远处物体射来的光会聚在视网膜上,眼睛看见远处 物体;当睫状体 时,晶状体变 ,近处物体射来的光会聚在视网膜上,眼 睛看见近处物体。 20. 如图所示,在鉴定文物时,考古学家常用放大镜观察文物的细微部分, 这时他看到的是 、 的虚像。如果在文物上有两条裂 纹,其夹角是 5?。要想看到的像更大些,应该将放大镜离裂纹稍微 些。若放大镜的放大倍数是 10 倍,则他看到的角度是 度。

三、作图题 21.画出图中透镜的入射光线或折射光线的方向。

F

F

F

F

F

F

22.完成下列透镜的光路。

F

F

23.在图中,完成入射光线从左边射向凹透镜折射,再由凸透镜折射后的光路。

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四、探究与创新题 24.凸透镜的焦距为 10 cm,如图所示,光屏上正好能得到一个清晰的烛焰的像, 该像应该是 、 的 像。若保持凸透镜位置不变,蜡烛由标尺的 15 cm 处向 30 cm 处移动的过程中, 为了能在光屏上得到清晰的像, 光屏应该 (选 填“向左移动” “向右移动”或“位置不变”。 、 )

25.小刚有一架“傻瓜”相机,拍摄时不需要根据景物的远近调节镜头到底片的距离 (即不需要“调焦”)。相机的说明书上注明“拍摄时,景物要在 3m 以外”。相机拍摄时 底片上成的是 、 的 像。下表是这架相机像距和物距的变化情况(f = 35mm)。根据表中数据,解释为什么拍摄时不需要调焦? 。

26.如图所示,把凸透镜看作眼睛的晶状体,光屏看作视网膜。给凸透镜“戴上”近视眼镜,

使烛焰在光屏上成清晰的像。“取下”近视眼镜,光屏上的像变模糊,沿靠近凸透镜方向 移动光屏,光屏上能重新呈现清晰的像。实验结果表明: (1)近视眼镜的作用是使像相对于晶状体向 (填“前”或“后”)移,从而能在视 网膜上成清晰的像。 (2)矫正近视眼所配戴的镜片是 透镜。 (3)近视眼镜的作用是将光线 (填“会聚” 或“发散”) 。

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一、单项选择题
1 C 2 A 3 B 4 D 5 D 6 B 7 C 8 D 9 A 10 B 11 C 12 B 13 D

二、填空题 14.会聚,发散。 15.焦点,绿。

16.下;15;左,缩小,倒立。 17.远离,小于。 18.光屏,凸透镜,烛焰。 19.形状;放松,薄;收缩,厚。 20.放大,正立;远;5。 三、作图题 21.略。 22.提示:凸透镜折射后会聚焦点;凹透镜折射后反向延长线过焦点。 23.提示:凹透镜折射后水平射出,凸透镜折射后过焦点。 四、探究与创新题 24.缩小,倒立,实;向右移动。 25.缩小,倒立,实。u>3m 时,像距变化不大(很小)。 26.(1)后。(2)凹。(3)发散。(4)坚持做眼保健操等。

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