凸透镜成像的规律（教学课件）八年级物理上册（人教版）

第五章透镜及其应用说明：部分视频来源于网络，版权归原作者所有，如涉及版权问题，请及时联系我们删除。致老师同学们①演示实验—《探究凸透镜成像的规律》

②动画演示—《凸透镜成像时，像与物的变化关系》③课堂总结—《凸透镜成像的规律及其应用》④视频引入—《凸透镜成的像与物距有关》第3节凸透镜成像的规律世界有多大？宇宙是什么样的？这些恒古以来就吸引并困惑着人类的问题，一定也经常萦绕在你的心头。人类怎样才能解开这些疑团呢？科学家们正在使用的一种方法就是利用巨大的天文望远镜来观察、接收来自宇宙的信息。通过分析这些信息，人们对宇宙了解的越来越多了。然而你知道吗？这项伟大的事业竟然与小小的透镜密切相关。这一章我们就来学习透镜的知识。第五章透镜及其应用学习内容导览01探究凸透镜成像的规律02凸透镜成像规律的应用03作图研究凸透镜成像规律通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。1经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。2学习目标通过探究活动，体会实验探究活动对认识事物过程中的重要意义。3

复习：

照相机、投影仪、放大镜的成像情况物体离照相机镜头比较远，成倒立、缩小的实像。投影片离投影仪镜头比较近，成倒立、放大的实像。物体离放大镜很近，成正立、放大的虚像。可见凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟物体离凸透镜的距离（即物距）有关系。有什么关系呢？课堂导入用放大镜近距离看书，看到文字被放大，可是用放大镜看远处的物体时，却看到物体成了倒立缩小的像。同样是凸透镜，物体到凸透镜的距离不同，成像特点不同。为何成像特点会有如此大的差别呢？凸透镜成像遵循什么规律呢？第3节凸透镜成像的规律课堂导入01PART探究凸透镜的成像规律【提出问题】凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟哪些因素有关？【猜想假设】

①可能与物体到透镜的距离有关。支持事例：照相机、投影仪和放大镜的成像特点不同，是因为物体到透镜的距离不同。②可能与凸透镜的焦距有关。支持事例：同一物体通过照相机成像，当照相机的焦距改变时（调焦），凸透镜所成像的大小会改变。③像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。支持事例：照相机与投影仪，物体和所成的像分居在凸透镜的两侧；通过放大镜观察物体，物体和像在透镜的同一侧。一

探究凸透镜的成像规律（1）相关概念①物距u：物体到透镜光心的距离。如图所示，物距为30cm；②像距v：像到透镜光心的距离。如图所示，像距为60cm；③焦距f：焦点到凸透镜光心的距离。物距u像距v【设计实验】

一

探究凸透镜的成像规律（2）我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距f有关系，所以研究物距u的变化时，焦距f可能是个应该注意的参照距离。比如，我们可以注意观察物距大于、等于、小于一倍焦距、二倍焦距……时物体成像的情况。

fFO凸透镜光屏物体2f

像距v物距u一

探究凸透镜的成像规律（3）实验器材

①光具座、凸透镜（焦距f=10cm）、蜡烛（烛焰作为发光体）、光屏等。f=10cm发光体—烛焰光屏一

探究凸透镜的成像规律②光具座光具座就是可以把凸透镜、光屏、蜡烛等器材放置在上面的器材。它下部有刻度尺可以测量各器材之间的距离，帮助我们读出物距、像距。点燃的蜡烛凸透镜光屏一

探究凸透镜的成像规律实验次数物距u/cm物距与焦距的关系像的性质像距v/cm虚实大小正倒12345（4）数据记录表格一

探究凸透镜的成像规律（1）调整凸透镜、蜡烛（烛焰的中心）、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。目的是为了使烛焰的像成在光屏的中央。【进行实验与收集证据】

一

探究凸透镜的成像规律实验次数物距与焦距的关系

物距u/cm像的性质像距v/cm虚实大小正倒1

凸透镜焦距

f=10cmu＞2f30实像缩小倒立15（2）将凸透镜固定在光具座中间50cm刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距u＞2f（u＞20cm），移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察像的大小和正倒，同时测出此时的物距u和像距v，将数据记录在表格中。一

探究凸透镜的成像规律（3）把蜡烛向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离等于二倍焦距（u=20cm），移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v，将数据记录在表格中。

实验次数物距与焦距的关系

物距u/cm像的性质像距v/cm虚实大小正倒2u=2f20实像等大倒立20凸透镜焦距

f=10cm一

探究凸透镜的成像规律（4）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间（10～20cm），移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v，记录在表格中。实验次数物距与焦距的关系

物距u/cm像的性质像距v/cm虚实大小正倒3f＜u＜2f15实像放大倒立30凸透镜焦距

f=10cm一

探究凸透镜的成像规律（5）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离为一倍焦距10cm（在焦点处）

，移动光屏，光屏上不成像；眼睛通过透镜也看不到虚像。实验次数物距与焦距的关系

物距u/cm像的性质像距v/cm虚实大小正倒4u=f

10

凸透镜焦距

f=10cm不成像一

探究凸透镜的成像规律（6）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距以内（小于10cm），移动光屏，光屏上不成像，眼睛通过透镜，能看到虚像，记录像的正倒和大小。测出物距u，记录在表格中。实验次数物距与焦距的关系

物距u/cm像的性质像距v/cm虚实大小正倒5

u＜f7虚像放大正立凸透镜焦距

f=10cm一

探究凸透镜的成像规律（7）数据记录汇总实验次数物距u/cm物距与焦距的关系像的性质像距v/cm虚实大小正倒130u>2f实像缩小倒立15220u=2f实像等大倒立203152f>u>f实像放大倒立30410u=f不成像

56u<f虚像放大正立

像与物距的关系凸透镜的焦距f=10cm一

探究凸透镜的成像规律（1）像的虚实凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？【分析与论证】

一倍焦距分虚实f实像虚像u=f是成虚像和实像的分界点，当物距大于透镜的1倍焦距时，物体成实像，当物距小于透镜的1倍焦距时，物体成虚像。分析上表的记录，找出凸透镜成像的规律。一

探究凸透镜的成像规律（2）像的大小

凸透镜在什么条件下成缩小的像？在什么条件下成放大的像？二倍焦距分大小2f缩小像放大像u=2f是成像大小的分界点，当物距大于透镜的2倍焦距时，物体成缩小的像，当物距小于透镜的2倍焦距时，物体成放大的像。一

探究凸透镜的成像规律（3）像的正倒凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？实像异侧倒虚像同侧正虚像实像凸透镜所成的实像都是异侧倒立，虚像都是同侧正立。一

探究凸透镜的成像规律（4）物距、像距与像的大小关系物距小于像距物距大于像距不论成实像还是虚像，成放大的像时必定像距大于物距，成缩小的像时必定像距小于物距。凸透镜成放大像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小的像时，物距跟像距相比，哪个比较大？一

探究凸透镜的成像规律（5）像和像距随物距的变化规律物距减小像距增大像变大①凸透镜成实像时，物距减小，像距变大，像变大，像与物同方向移动。物距增大，像距变小，像变小，像与物同方向移动。②凸透镜成虚像时，物距减小，像距减小，像变小。一

探究凸透镜的成像规律一焦分虚实，二焦分大小；物近（离焦点）像远像变大；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒，像物相互跟着跑。（6）口诀记忆一

探究凸透镜的成像规律物距u和焦距f的关系像的性质像的位置像距v和焦距f的关系虚实大小正倒与物同（异）侧u>2f实像缩小倒立异侧2f>v>fu=2f实像等大倒立异侧v=2f2f>u>f实像放大倒立异侧v>2fu=f不成像

u<f虚像放大正立同侧

【探究结论】一

探究凸透镜的成像规律动画演示—《凸透镜成像规律》视频演示——《探究凸透镜成像的规律》【交流讨论】（1）在做实验时,

某同学无论怎样移动光屏,都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？可能原因有：①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内；③蜡烛的位置在透镜的焦点上。一

探究凸透镜的成像规律（2）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像性质不变，像是否完整？像的亮度有什么变化？光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。（3）蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调节？像将会向上移动。调节方法：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将透镜和光屏向下调节.一

探究凸透镜的成像规律

【例题1】如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，并分别调整光屏的位置。则：①把烛焰放在_________点，屏上出现的像最大；②把烛焰放在_________点，屏上出现的像最小。③把烛焰放在_____点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。④把烛焰放在_____________点，光屏上不会出现像。abcdeFFf2fcd、eca解析见下页一

探究凸透镜的成像规律根据凸透镜成像规律，物体放在焦点之外，物距越小，像距越大，实像越大。当屏上像最大时，则物距是最小的，c点符合；当屏上像最小时，则物距是最大的，a点符合；烛焰放在c点时，屏上出现最清晰像时，屏距凸透镜最远。物体放在焦点处或之内时，屏上均不能成像，d、

e点符合。一

探究凸透镜的成像规律【例题2】在做“凸透镜成像”的实验中，凸透镜焦距是10cm，当光屏距凸透镜16cm时，烛焰在光屏上成清晰的像。若光屏不动，将凸透镜向光屏方向移动2cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列说法正确的是（）A．蜡烛不动，像变小B．蜡烛靠近凸透镜，像变小C．蜡烛远离凸透镜，像变大D．蜡烛远离凸透镜，像变小D凸透镜焦距是10cm，光屏离凸透镜16cm（像距）时，2f＞16cm＞f，所以在光屏上得到一个倒立、缩小的实像。保持光屏位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，像距变小，像变小，则物距增大，故蜡烛应远离凸透镜。只有D正确。一

探究凸透镜的成像规律【例题3】小明做“探究凸透镜成像的规律”的实验，实验所用凸透镜的焦距为f=10cm，他把凸透镜固定在光具座上50cm处，调节蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度。①如图所示，若此时他们想在实验中能用光屏承接到烛焰的实像，光屏应在_________（选填“50～60cm”、“50～60cm”）范围内移动；②保持凸透镜位置不变，把蜡烛放在30cm刻度线处，调整光屏到透镜的距离，则会在光屏上看到烛焰_____（选填“放大”、“缩小”或“等大”）倒立的像；解析见下页等大60~70cm一

探究凸透镜的成像规律①由图可知，物距u=40cm>2f，则成倒立、缩小的实像，像距满足f<v<2f，即10cm<v<20cm，则光屏的位置应在60cm~70cm处。②保持凸透镜位置不变，把蜡烛放在30cm刻度处，此时物距u=20cm=2f，所以凸透镜成倒立、等大的实像，像距v=20cm.凸透镜焦距

f=10cm一

探究凸透镜的成像规律③他们想模拟投影仪的成像原理，应在步骤②的基础上将蜡烛向______（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动，同时调节光屏的位置，使光屏向______（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。投影仪的成像原理是：当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，因此物距：10cm＜u＜20cm，要减小；像距v＞2f=20cm要增大，即蜡烛向靠近凸透镜，光屏远离凸透镜。靠近远离焦距为f=10cm一

探究凸透镜的成像规律④他保持凸透镜的位置不变，同时取下光屏，直接用眼睛观察凸透镜成像的各种情况。小明移动蜡烛使它从零刻度线处逐渐靠近凸透镜，同时小华从透镜的右侧透过透镜现察烛焰的像，图乙是小华整理并记录看到的像的情况，根据你所学的知识，判断出最先看到的像的编号是_____（选填代表像编号的数字）。④保持凸透镜位置不变，蜡烛从零刻度线处逐渐靠近凸透镜，即物距原来处于2倍焦距以外，当它从2倍焦距以外向焦点处移动时，物距变小，像距变大，像变大，且成倒立的像，故最先看到的是编号1。焦距为f=10cm1一

探究凸透镜的成像规律02PART凸透镜成像规律的应用F2FF2F2f2fff

1.照相机（1）照相机原理物距u＞2f时，成倒立、缩小的实像，像距f＜v＜2f二

凸透镜成像规律的应用（2）照相机的调节①调节依据凸透镜成倒立、缩小的实像时，物近像远像变大。②调节方法像偏小时，物体靠近相机，暗箱拉长；像偏大时，物体远离相机，暗箱缩短。二

凸透镜成像规律的应用F2FF2F2.投影仪（1）投影仪原理：物距u：f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，像距v>2f2f2fff二

凸透镜成像规律的应用（2）投影仪的调节①调节依据凸透镜成倒立、放大的实像时，物近像远像变大。②调节方法像偏小时，投影片靠近镜头，投影仪远离屏幕；像偏大时，投影片远离镜头，投影仪靠近屏幕。二

凸透镜成像规律的应用f2fF2FF2F（1）放大镜成像原理当物距u<f

时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像与物体在同侧。3.放大镜二

凸透镜成像规律的应用（2）放大镜的调节①调节依据凸透镜成虚像时，物近像近像变小。②调节方法像偏小时，物体稍微远离镜头，适当调节眼睛位置；像偏大时，物体稍微靠近镜头，适当调节眼睛位置。二

凸透镜成像规律的应用由图甲可知，物距大于二倍焦距，所以是照相机的工作原理。图乙，蜡烛到凸透镜的距离小于焦距，此时在凸透镜的另一侧可以观察到正立、放大的虚像，所以乙是放大镜的工作原理。【例题4】如图所示，甲是__________的工作原理图，乙是_______的工作原理图。（选填“照相机”、幻灯机”或“放大镜”）放大镜照相机二

凸透镜成像规律的应用投影仪成的像是倒立放大的实像，物距满足大于f小于2f，为了让观众看到正立的实像，放电影时应将电影片倒立着放在2f和f之间的位置上，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。【例题5】在银幕上看到的电影画面都是正立的，在放电影时应将电影片（）A．正立着放在大于2f的位置上 B．倒立着放在大于2f的位置上C．正立着放在2f和f之间的位置上 D．倒立着放在2f和f之间的位置上D二

凸透镜成像规律的应用03PART用作图法研究凸透镜成像规律

1.凸透镜的三条特殊光线③经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴FF②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点FF①通过光心的光线传播方向不改变FF三用作图法研究凸透镜成像规律F2FF2F2f2fff（1）物距大于2倍焦距，即u＞2f

时物距u>2f时，成倒立、缩小的实像，像距vf<v<2f

三用作图法研究凸透镜成像规律

2.用作图法研究凸透镜成像规律F2FF2F（2）物距u：f＜u＜2f时物距U

：f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，像距v>2f2f2fff三用作图法研究凸透镜成像规律当物距u<f时，凸透镜成正立、放大的虚像f2fF2FF2F（3）物距u＜f

时三用作图法研究凸透镜成像规律fF2FF2F当物距u=2f时，凸透镜成倒立、等大的实像，像距v=2f（4）物距u=2f时f2f2f三用作图法研究凸透镜成像规律fF2FF2F当物距u=f时，凸透镜不成像物距u=f时，折射光线不能会聚，反向延长线也不能会聚。

（5）物距u=f

时2f三用作图法研究凸透镜成像规律平行于主光轴的光线折射后过焦点，通过光心的光线传播方向不变，两条折射光线交点即是A的像A′。【例题6】请用作图法找出蜡烛火焰A点的像A′。三用作图法研究凸透镜成像规律04PART课堂总结物距u像的性质物与像的位置像距v光屏能否承接应用u>2f倒立缩小实像异侧2f>v>f能照相机u＝2f倒立等大实像异侧v＝2f能测焦距f<u<2f倒立放大实像异侧v>2f能投影仪u＝f不成像获得平行光u<f正立放大虚像同侧|v|>u不能放大镜表格总结——凸透镜成像规律课堂总结（1）视频总结——《凸透镜成像规律》课堂总结（2）05PART动手动脑学物理1.照相机、投影仪、放大镜的成像都是遵循凸透镜成像的规律，说一说它们分别应用了凸透镜成像的哪个规律。照相机利用了物距大于2倍焦距时，物体通过凸透镜成倒立、缩小的实像的规律；投影仪利用了物距大于1倍焦距小于2倍焦距时，物体通过凸透镜成倒立、放大的实像的规律；放大镜利用了物距小于1倍焦距时，物体通过凸透镜成正立、放大的虚像的规律。动手动脑学物理2.找一个圆柱形的玻璃瓶，里面装满水。把一支铅笔放在玻璃瓶的一侧，透过玻璃瓶，可以看到那支笔。如果把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动，你会看到什么现象？实际做一做，验证你的猜想。与前面凸透镜所做的实验相比，这两个实验有什么共同之处？有什么不同？①装水的玻璃瓶相当于一个凸透镜。当铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动时，透过玻璃瓶会看到铅笔尖逐渐变长，到某一位置时，铅笔先突然改变方向。继续解析见下页动手动脑学物理2.与前面凸透镜所做的实验相比，这两个实验有什么共同之处？有什么不同？②如果用凸透镜做实验，当铅笔由靠近凸透镜的位置向远处慢慢移动时，透过凸透镜会看到铅笔逐渐变大，而形状保持不变。到某一位置时，铅笔线也会突然改变方向。实验中开始看到的是虚像，而“改变方向”后的像为实像。在没有光屏的情况下，光线透过凸透镜会聚成实像，继续向前传播射入眼中，光是从实像的位置发出的，就如同看实际物体一样，实像不用光屏也能看到。动手动脑学物理3.学习使用照相机，向有经验的人了解光圈、快门和调焦环的作用。“傻瓜相机”有没有光圈和快门？是不是需要“调焦”？“傻瓜相机”也有光圈和快门，只不过它们都安装在机身里面，傻瓜相机内部增加了一些电子、机械设备，可以根据光线的明暗程度自动调整光圈、快门，不需要人工调节。另外它也能自动聚焦，不需要手动调焦。动手动脑学物理4.一位同学利用类似所示的器材做实验，先用焦距为20cm的透镜甲进行实验，在屏上得到了清晰的缩小的实像。接下来他想改用焦距为10cm的透镜乙继续进行实验。如果不改变发光体和凸透镜的位置，要在光屏上成清晰的像，光屏应该向哪个方向移动？改用焦距为10cm的透镜乙继续进行实验时，物距大于2倍焦距，像距在1倍焦距与2倍焦距之间，即在50-60cm范围内，所以应该适当的向透镜方向移动光屏。动手动脑学物理5.小明同学在做探究凸透镜成像规律的实验中，光屏上得到发光体清晰的像，但他不小心用手指指尖触摸到凸透镜，这时光屏上会出现什么情况？小勇说，光屏上会有指尖的像；小强说，并屏上会出现指尖的影子。你说呢？既没有指尖的像，也没有指尖的影子。因为手指遮挡了光屏的一部分，但是折射光线仍然可以到达光屏上，只是这时所成的像与原来相比要暗一些。动手动脑学物理6.

在天安门广场某处，小丽想拍摄天安门城楼的全景，但发现在该位置只能从观景框中看到城楼的一部分。请你利用本节课学到的知识，帮小丽想想办法。应如何做，才能拍摄到天安门城楼的全景。只能从观景框中看到城楼的一部分，说明像大了，镜头离城楼过近，应该将镜头适当远离天安门城楼，以增大物距，使所成的像变小，并同时缩短暗箱的长度。动手动脑学物理06PART课堂练习1.物理实验课上，如图所示为小海做“探究凸透镜成像规律”的实验装置图，当点燃的蜡烛、透镜、光屏位于如图所示的位置时，光屏上得到烛焰清晰的像。则（）A．物距为40cm，像距为B．光屏上成倒立、缩小的实像C．照相机应用了该次实验的成像规律D．投影仪应用了该次实验的成像规律D解析见下页课堂练习AB．由图示知，刻度尺的分度值为1cm，蜡烛到凸透镜的距离，即物距为u光屏到凸透镜的距离，即像距为v则物距小于像距，成倒立、放大的实像，故AB不符合题意；C．照相机所成的像是倒立、缩小的实像，故照相机不是应用该次实验的成像规律，故C不符合题意；D．投影仪成倒立、放大的实像，故投影仪应用了该次实验的成像规律，故D符合题意。所以选D。课堂练习2．如图所示，现在有很多场所的安保工作中采用人脸识别系统，识别系统的摄像机可以自动将镜头前1m处的人脸拍摄成数码相片传递给计算机进行识别，摄像机的镜头（）A．相当于凸透镜，焦距可为0.5mB．相当于凸透镜，焦距可为0.1mC．相当于凹透镜，焦距可为0.5mD．相当于凹透镜，焦距可为0.1mB摄像机的镜头相当于一个凸透镜，是利用了凸透镜成倒立、缩小的实像原理，此时物距大于2倍焦距，即u＞2f，得出

f＜0.5m.所以选B。课堂练习3.小明同学将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处时，在光屏上得到一个缩小的像。当蜡烛距透镜9cm时，在光屏上得到一个放大的像。这个凸透镜的焦距可能是（）

A．10cm

B．8cm C．6cm

D．4cmC因为物距u＝15cm时，是缩小的实像，所以u＞2f，

即15cm＞2f

f＜7.5cm

又知物距u＝9cm时，是放大的实像，

所以f＜9cm＜2f

9cm＞f＞4.5cm综合两个不等式得焦距f：＜f＜7.5cm

所以选C。课堂练习4．如图所示，小乐用放大镜看指纹时，觉得指纹的像太小，为使指纹的像大一些，正确的做法是（）A．眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍近些B．眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍远些C．放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍近些D．放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍远些B用放大镜看指纹时，指纹必须在焦点以内，且指纹离焦点越近，虚像越大，所以为使指纹的像大一些，让放大镜离手指稍远些。选项B正确。课堂练习5.如图，放大镜能使我们看清邮票的细微之处。下列能用来说明其成像原理的图是（）CABCD课堂练习解析见下页放大镜能使我们看清邮票的细微之处，是利用凸透镜成像规律，物距在一倍焦距之内，成正立、放大的虚像；A．小孔成像是利用光的直线传播原理，故A不符合题意；B．人从平面镜看到蜡烛，是光的反射原理，