第五節(jié) 科學(xué)探究：凸透鏡成像(第2課時(shí))

7、讓光屏也靠近透鏡 D．讓蠟燭靠近透鏡，同時(shí)讓光屏遠(yuǎn)離透鏡 圖2 例2．小明在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，用裝有6個(gè)發(fā)光二極管的有方格的白紙板做發(fā)光物體，如圖甲所示．又用這種有同樣大小方格的白紙板做光屏．將發(fā)光物體、凸透鏡和光屏組裝到光具座上并調(diào)整好． 圖3 （1）當(dāng)發(fā)光物體在a點(diǎn)時(shí)，如圖乙所示，在光屏上成的像如圖丙所示．則光屏上的像是倒立、________的實(shí)像．將發(fā)光物體由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，要想找到像的位置，應(yīng)移動(dòng)光屏，直到____________為止． （2）用這種發(fā)光物體和光屏做實(shí)驗(yàn)，最主要的一條優(yōu)點(diǎn)是：______________________________

8、 ． （3）如圖乙所示，當(dāng)發(fā)光物體在a點(diǎn)時(shí)，凸透鏡與像之間的距離為S1；當(dāng)發(fā)光物體在b點(diǎn)時(shí)，凸透鏡與像之間的距離為S2，則S1_________S2．(選填“>”、“=”或“<”) 我會(huì)解決 1．同學(xué)們探究“凸透鏡成像規(guī)律”時(shí)，將蠟燭從遠(yuǎn)處逐漸靠近凸透鏡的過(guò)程中，蠟燭經(jīng)過(guò)_______位置以后，所成實(shí)像由縮小變成放大；經(jīng)過(guò)_______位置以后由實(shí)像變成虛像． 2．將一支點(diǎn)燃的蠟燭放在一個(gè)凸透鏡前某個(gè)位置，在凸透鏡另一側(cè)的光屏上得到了清晰放大的像，那么蠟燭位于此凸透鏡的（ ） A．焦距以內(nèi) B．焦距和二倍焦距之間 C．二

9、倍焦距處 D．二倍焦距以外 3．在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，已知凸透鏡焦距為10cm，當(dāng)光屏上成一縮?。沽⒌臓T焰的像時(shí)，燭焰(蠟燭)與凸透鏡的距離可能是（ ） A．大于20cm B．等于20cm C．大于10cm且小于20cm D．小于10cm 4．燭焰通過(guò)凸透鏡后恰好在另一側(cè)的光屏上得到一個(gè)倒立的放大的像，若保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)一下，則（?。? A．光屏上仍能成一個(gè)倒立、放大的像 B．光屏上仍能成一個(gè)倒立、縮小的像 C．透過(guò)透鏡可以觀察到一個(gè)正立、放大的像 D．光屏上的像

10、不清晰，需調(diào)節(jié)光屏的位置才能成像 5．在探究“凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)中，王明同學(xué)按計(jì)劃將蠟燭依次置于圖4中的a．b．c．d．e五點(diǎn)進(jìn)行探究，在蠟燭置于 點(diǎn)時(shí)，光屏上能得到清晰放大的像，在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí)，光屏上能得到清晰倒立．縮小的像，在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí)，燭焰不能通過(guò)透鏡成像，在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí)，觀察到的像最大．在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí)光屏上能成倒立等大像． 圖4 我會(huì)總結(jié)： 我能遷移 1．第29屆奧運(yùn)會(huì)于2008年8月8日在北京舉辦．本次奧運(yùn)會(huì)安全保衛(wèi)工作中采用人臉識(shí)別系統(tǒng)（如圖5所示），識(shí)別系統(tǒng)的攝像機(jī)可以自動(dòng)將鏡頭前1m處的人臉拍攝成數(shù)碼照片

11、傳遞給計(jì)算機(jī)識(shí)別．此系統(tǒng)的攝像機(jī)的鏡頭相當(dāng)于哪種透鏡嗎？ 圖5 2．小紅在家中用紙屏、盛水的圓形魚(yú)缸、點(diǎn)燃的蠟燭組成了—個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，如圖6所示．盛水的圓形魚(yú)缸相當(dāng)于—個(gè)___________鏡，調(diào)節(jié)紙屏至圖示的位置時(shí)，她在紙屏上看到了一個(gè)清晰、倒立、___________（填“放大、縮小、等大”）的燭燃焰的像． 圖6 圖7 3．如圖7所示是探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置，將點(diǎn)燃的蠟燭放在離透鏡較遠(yuǎn)處，移動(dòng)光屏使?fàn)T焰在屏上成—縮小實(shí)像，然后只將蠟燭向透鏡逐漸移近，那么（ ） A．光屏上出現(xiàn)等大的實(shí)像 B．光屏上出現(xiàn)放大的實(shí)像 C．光屏上出現(xiàn)縮小的實(shí)像 D．透過(guò)凸透

12、鏡可能會(huì)看到放大的像 創(chuàng)設(shè)情景 教師引導(dǎo)學(xué)生手拿凸透鏡并伸直手臂，從透鏡中觀察窗外的景物，再通過(guò)凸透鏡看看近處的人和物，然后把凸透鏡貼近課本，觀察書(shū)上的字。有什么發(fā)現(xiàn)？ 自主學(xué)習(xí) 出示導(dǎo)學(xué)提綱， 指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。 合作共建 一：制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 問(wèn)題一：猜想：凸透鏡能成什么性質(zhì)的像？ 1．教師引導(dǎo)學(xué)生手拿凸透鏡并伸直手臂，從透鏡中觀察窗外的景物，再通過(guò)凸透鏡看看近處的人和物，然后把凸透鏡貼近課本，觀察書(shū)上的字。有什么發(fā)現(xiàn)？ 2．引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)剛才的發(fā)現(xiàn)并結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)猜想凸透鏡能成什么性質(zhì)的像？ 小結(jié)：凸透鏡既能成縮小的像又能成放大的像，既能成倒立的像又能成

13、正立的像等各種性質(zhì)的像。 問(wèn)題二：凸透鏡成像的情況與什么因素有關(guān)？ 教師引導(dǎo)學(xué)生重做剛才的實(shí)驗(yàn)即：手拿凸透鏡并伸直手臂，從透鏡中觀察窗外的景物，再通過(guò)凸透鏡看看近處的人和物，然后把凸透鏡貼近課本，觀察書(shū)上的字。引導(dǎo)學(xué)生分析凸透鏡成像的情況與什么因素有關(guān)？ 小結(jié)：凸透鏡成像的情況可能與物體到凸透鏡的距離的大小有關(guān)。 問(wèn)題三：什么是物距、像距？ 定義： 物距：物體到凸透鏡的距離，叫物距，用u表示。 像距：像到凸透鏡的距離叫像距，用v 表示。 問(wèn)題4：實(shí)像與虛像的區(qū)別？ 教師引導(dǎo)學(xué)生分析小孔所成的像與平面鏡所成的像有什么區(qū)別？ 小結(jié)：實(shí)像是由光實(shí)際會(huì)聚成的，可以用光屏承接

14、；虛像是光的反向延長(zhǎng)線的焦點(diǎn)“像”的位置并沒(méi)有光，不能用光屏承接。 二：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù) 問(wèn)題一：如何安裝和調(diào)整儀器？ 1．演示：把實(shí)驗(yàn)器材按蠟燭、凸透鏡、光屏的順序放置在光具座上。 2．點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡的中心及光屏的中心在同一條直線上。（目的是保證像能成在光屏的中心） 問(wèn)題二：如何找到“清晰”的像？ 教師演示并讓學(xué)生明確：只有慢慢地來(lái)回移動(dòng)光屏，通過(guò)多次比較才能找到“清晰”的像。引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)找“像”的方法。 問(wèn)題三：如何確定物距和像距？ 引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)光具座上的刻度讀出物距和像距。物距的大小可以按照下列順序進(jìn)行設(shè)計(jì)（f=10cm）

15、：35cm、25cm、20cm、17cm、14cm、10cm、7cm、4cm。 問(wèn)題四：如何觀察凸透鏡所成的虛像？教師先提示學(xué)生虛像能否用光屏承接，然后引導(dǎo)學(xué)生模仿“放大鏡的使用方法”來(lái)觀察燭焰通過(guò)凸透鏡所成的虛像 小結(jié)：當(dāng)燭焰在焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，通過(guò)凸透鏡看后面的燭焰，就會(huì)看到正立、放大的虛像。 問(wèn)題五：可以補(bǔ)充的兩個(gè)小實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)1．燭焰通過(guò)凸透鏡后恰好在另一側(cè)的光屏上得到一個(gè)倒立的放大的像，保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)一下，光屏上是否會(huì)有清晰的像？如果有，會(huì)是什么性質(zhì)的像？ 結(jié)論：把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)后，光屏上會(huì)有一個(gè)清晰的倒立、縮小的實(shí)像。 實(shí)驗(yàn)2．用不透明的物體擋

16、住凸透鏡的一部分，觀察光屏上的像有什么變化？ 結(jié)論：像的大小、形狀都不變，但是像的亮度變暗。 三：分析與論證 問(wèn)題一．凸透鏡成像的兩個(gè)分界點(diǎn)是什么？ 引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找出凸透鏡成實(shí)像與虛像的分界點(diǎn)、放大實(shí)像與縮小實(shí)像的分界點(diǎn)。 小結(jié)：凸透鏡的焦點(diǎn)處是成實(shí)像與虛像的分界點(diǎn)。燭焰在焦點(diǎn)以外時(shí)成實(shí)像，燭焰在焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)成虛像，燭焰在焦點(diǎn)處時(shí)不成像。 凸透鏡的二倍焦距處是成放大實(shí)像與縮小實(shí)像的分界點(diǎn)。燭焰在二倍焦距以外時(shí)成縮小的實(shí)像，燭焰在二倍焦距以內(nèi)時(shí)成放大的實(shí)像，燭焰在二倍焦距處時(shí)成等大的實(shí)像。 問(wèn)題二．凸透鏡成實(shí)像時(shí)，有什么變化規(guī)律？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)前五次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析其變化

17、規(guī)律。 小結(jié)：凸透鏡成實(shí)像的規(guī)律可以用下列七個(gè)字來(lái)總結(jié)：“物近像遠(yuǎn)像變大”即物體距凸透鏡越近，像距凸透鏡就越遠(yuǎn)，同時(shí)像越來(lái)越大。 知識(shí)應(yīng)用 出示題目，學(xué)生討論、交流，尋找方法。 1．教師講解時(shí)要滲透“逆向向維”的思想。利用光的可逆性分析：燭焰通過(guò)凸透鏡后恰好在另一側(cè)的光屏上得到一個(gè)倒立的放大的像，若保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)，此時(shí)光屏上會(huì)有一個(gè)清晰的倒立、縮小的實(shí)像。 2．交流與評(píng)估時(shí)，注意引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)討論以下幾個(gè)問(wèn)題：如何提出問(wèn)題、如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、如何分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。 診斷評(píng)價(jià) 出示評(píng)價(jià)試題，學(xué)生獨(dú)立完成，同時(shí)根據(jù)反饋的情況進(jìn)行補(bǔ)償。 教學(xué)反思

18、 答案： 我會(huì)自學(xué) 1．物距 u 像距 v 2．本題為開(kāi)放性習(xí)題，重在培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力（只要猜想內(nèi)容合理即可） 我能參與 1．用同一個(gè)凸透鏡觀察遠(yuǎn)近不同的物體時(shí)，看到的像是不一樣的，由此推理影響凸透鏡成像情況的主要因素可能是物體到凸透鏡的距離。 2．C 點(diǎn)撥：該實(shí)驗(yàn)的主要目的就是研究凸透鏡成像的性質(zhì)與物距的關(guān)系． 3．凸透鏡 光屏 4．蠟燭 光屏 同一高度 使?fàn)T焰的像能成在光屏上 5．C 6．C 7．成像情況如下： 物距 u 像距 v 像的性質(zhì) 像與物在凸透 鏡同側(cè)或異側(cè) 倒立正立 放大縮小 虛像實(shí)像 u>

19、2f f2f 倒立 放大 實(shí) 同 u＝f 不 成 像 u

20、． 例2．（1）縮小 光屏上的像清晰 （2）容易比較像與物體的大小關(guān)系 （3）> 我會(huì)解決 1．二倍焦距 焦點(diǎn) 2． B 點(diǎn)撥：能用光屏承接的像一定是實(shí)像，所以此時(shí)蠟燭的像是倒立、放大的實(shí)像，因此蠟燭應(yīng)位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間． 3．A 4．B 5．c a d e b 我能遷移 1．相當(dāng)于凸透鏡，它利用了凸透鏡成像的原理． 2．凸透 縮小 點(diǎn)撥：由圖示可以看出蠟燭到魚(yú)缸的距離遠(yuǎn)大于紙屏到魚(yú)缸的距離即物距遠(yuǎn)大于像距，所以物距應(yīng)大于2倍焦距，像距應(yīng)介于1倍與2倍焦距之間；因此她在紙屏上看到的是倒立、縮小的實(shí)像． 3．D 點(diǎn)撥：將蠟燭向透鏡逐漸移近時(shí)，要想在光屏上得到清晰的像，就必須移動(dòng)光屏的位置；所以只移動(dòng)蠟燭時(shí)，在光屏上無(wú)法得到清晰的實(shí)像；故ABC均不正確．當(dāng)蠟燭移至焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，通過(guò)凸透鏡可以看到正立、放大的虛像．故應(yīng)選D．