中学物理凸透镜成像原理及规律

物理凸透镜成像原理及归率目标认知：

学习目标：

1.理解凸透镜的成像规律。

2.能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。

3.通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。

4.学习从物理现象中归纳科学规律的方法。

学习重点：

1、理解凸透镜的成像规律；

2、会应用凸透镜的成像规律解决实际问题。

学习难点：

凸透镜成像规律的探究和总结过程。

知识要点梳理：

探究凸透镜成像规律：

实验：从左向右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏。

1、调整它们的位置，使三者在同一直线（光具座不用）；

2、调整它们，使烛焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度。凸透镜成像规律：

物距（u）

像的性质像距

(v)

应用倒正实虚放大或缩小

u＞2f 倒立实像缩小f＜v＜2f 照相机

u=2f 倒立实像等大v=2f 特点：实像大小转折点f＜u＜2f 倒立实像放大v＞2f 幻灯机u=f 不成像特点：像的虚实转折点u＜f 正立放大虚像v＞u 放大镜

规律方法指导:

一、要解决凸透镜成像问题，同学们要弄清以下几个问题：

1.跟主光轴平行的光线，经过凸透镜折射后通过焦点；

2.通过焦点的光线，经凸透镜折射后跟主光轴平行；

3.通过光心的光线，经过凸透镜折射后方向不变。

现在，我们利用这三条光线完成凸透镜成像规律作图，作法：

①画一直线表示主光轴；

②把透镜放在主光轴中央，从透镜的位置开始在左右两边的轴上用粉笔标出等于焦距和

2倍焦距的位置；

③物体分别放三个位置（u＜f、f＜u＜2f、u＞2f）；

④画出平行于主光轴的光线被凸透镜折射后经过焦点的光线.；

⑤通过焦点的光线被凸透镜折射以后平行于主光轴射出；

⑥两条折射光线在透镜另一侧相交于一点；

⑦过这一点作垂直主光轴的线，这就是物体的像；

⑧若两条折射光线在透镜另一侧不相交，反向延长，交于物体与透镜的同侧；

⑨过这一点作垂直主光轴的线，用虚线表示其成的像为虚像，如图所示:

二、凸透镜成像规律口决记忆法：

口诀一：

一焦（点）分虚实，二焦（距）分大小；成虚像时：物近像近像变小；成实像时：物近像远像变大。

口诀二：

物远实像小而近，物近实像大而远，

如果物放焦点内，正立放大虚像现；

幻灯放像像好大，物处一焦二焦间，

相机缩你小不点，物处二倍焦距外。

口诀三：

凸透镜，本领大，照相、幻灯和放大；

二倍焦外倒实小，二倍焦内倒实大；

若是物放焦点内，像物同侧虚像大；

一条规律记在心，物近像远像变大。

注1：为了使幕上的像“正立”（朝上），幻灯片要倒着插。

注2：照相机的镜头相当于一个凸透镜，暗箱中的胶片相当于光屏，我们调节调焦环，并非调焦距，而是调镜头到胶片的距离，物离镜头越远，胶片就应靠近镜头。

三、放大倍数：

κ =初中阶段不必掌握，但应知道：①、当ν＞μ时，成放大的像；②、当物体位于凸

透镜一倍焦距以内时，物体越靠近焦点，所成的虚像越大。

经典例题透析:

凸透镜的应用

1、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，应当把光圈的数值调小

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，胶片无法移动.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进光量，而光圈的数值越小，进光量越大，从而得知，选项C正确。

答案：BC

总结与升华：

1、使用照相机时，需要的像要清晰，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。

2、照相机镜头变脏，因物体附着镜头上，因此成的是虚像，不会在胶片上留下污点的像，只是进入照相机光量的减少，使像片变暗。

举一反三：

照集体像时，发现有人没进入镜头，应先要调节照相机，

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；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，曝光时间变化，不会影响像的完整性。

答案：AB

2、放投影片时，在屏幕上得到的是胶片上图像的

A.正立放大的虚像

B.正立放大的实像

C.倒立放大的虚像

D.倒立放大的实像

解析：屏幕上的图像比胶片上的图像大，是一放大的像，解决本题的关键是正确理解正立的像还是倒立的像？是实像还是虚像？正立、倒立指的是物像关系，在屏幕上的景物确定是正立的，但这只是屏幕呈现的情况，而不是物像关系，在放投影片时，必须倒置，因为胶片上的图像与屏幕上的像是倒立关系，屏幕上呈现的是胶片上图像的倒立像。

“实像”由实际光线的交点组成，能够用屏幕显示，“虚像”处没有实际光线通过，它由经过透镜或经平面镜反射的反向延长线交点组成，无法在屏幕上显示，只能用眼睛或仪器观察，屏幕能得到胶片上的图像是实像，选D。

答案：D

总结与升华：为了使幕上的像“正立”（朝上），幻灯片要倒着插。