5.3《凸透镜成像的规律》 教学设计

一、教学目标

（一）知识与技能

1．理解凸透镜的成像规律。

2．知道凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件。

（二）过程与方法

1．能在探究活动中，初步获得提出问题的能力，体验科学探究的全过程和方法。

2．通过对凸透镜成像现象的观察分析，总结出凸透镜成像规律，并用列表的方法归纳出凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件，培养从物理现象中归纳科学规律的方法。源

（三）情感态度和价值观

1．通过研究凸透镜成像的实验以及对其成像规律的分析，有意识地渗透辩证唯物主义观点。

2．通过探究活动，激发学生的学习兴趣，培养学生具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常生活中的物理学规律。

二、教学重难点

这节课是在学生对生活中常见的透镜及对其成像情况获得丰富、具体的感性认识的基础上，通过探究活动，研究凸透镜成像的规律，使学生通过自主探究体验科学探究的全过程和方法。新教材以探究凸透镜成像情况与物距关系为主线，安排了学生“提出问题、猜想、设计实验、进行实验、分析与论证”等教学过程，让学生经历产生兴趣、发现问题、激发矛盾、进一步解决问题的过程，很好地体现了新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识的精神，对今后进一步探究其他知识打下基础。

因为学生对于科学探究的全过程缺乏经验，因而把探究凸透镜成像规律作为教学重点。教学难点是科学探究中实验数据的处理和分析。因为对于实验探究学生处于起步阶段，记录数据后，分析这些数据归纳得到结论，是学生比较陌生的，因而此处确定为难点。

三、教学策略

本节课需要学生进行全过程探究，教学的关键是引导学生怎样去猜想，在教学中创设合理的猜想情景，并且引导学生知道猜想要有猜想的理由，不能胡乱猜想。设计实验是探究的一个重要环节，所以我们要引导学生进行设计实验，让学生明白实验研究什么和怎样去研究，实验时应该观察什么、测量什么、记录什么。在培养学生对实验数据的分析和论证的能力方面，教师引导学生分析表格数据进行比较，让学生进行简单的因果推理，让学生以书面或口头表述自己的观点，最后教师归纳总结，培养学生处理信息、分析概括的能力，从而提高学生的科学素养。

四、教学资源准备

多媒体课件、光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、凸透镜等。

五、教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课（5分钟）

学生活动一：让学生用凸透镜观察书上的字，同学们都能看到放大的字，这是他们已有的知识体验。然后让学生通过凸透镜观察老师，学生会观察到老师倒立、缩小的像，引发他们与已有经验的冲突，同时，也引发他们的思索，为什么透过同一凸透镜却看到不同的情景？进而引入新课。

学生活动二：让学生用另一个焦距不同的凸透镜，与前一透镜并排放置，同时观察课本文字，学生通过对比，得出所观察到的像是不同的，进而引发学生对凸透镜的成像可能与透镜焦距有关的猜想。

学生进行观察并描述看到的像的特点，提出猜想。

让学生在老师创设的情景中进行自主探究，亲身感受到凸透镜成放大的像还是缩小的像与凸透镜到物体的距离有关，引发对凸透镜成像规律的猜想。

通过以上体验活动，学生从中感悟到凸透镜成像是有规律的，物距和焦距都会影响到所成的像，由此完成猜想。

新课教学（30分钟）

1．提出问题

通过上一节的学习，大家知道了照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是一个凸透镜。他们都利用凸透镜使物体成像，但成像情况各不相同。照相机所成的像比物体小，而投影仪所成的像比物体大；照相机、投影仪所成的像是倒立的，而放大镜所成的像是正立的。

通过凸透镜能观察到丰富多彩的像，对此大家能提出什么问题？

2．作出猜想

启发学生对提出的问题作出猜想：前面的学生活动一中，凸透镜离书上的字较近，成正立、放大的像；老师离凸透镜较远，成倒立缩小的像。照相时物体到凸透镜的距离较大，成倒立缩小的像；而投影仪中物体到凸透镜的距离较小，成倒立、放大的像。看来凸透镜所成像的大小、正倒跟物体到凸透镜的距离（即物距）有关。

通过学生活动二，可以看出凸透镜的焦距也会影响到所成的像。

因此，物距和焦距可能都会影响到所成的像大小、正倒和虚实。

3．设计实验

要发现凸透镜成像的规律，必须进行实验。实验要研究的问题就是凸透镜所成像的大小、正倒和虚实与物距和焦距有怎样的关系？实验时，可以在凸透镜焦距不变时，不断改变物距，观察所成像的特点。还要研究在物距不变时，换用焦距不同的凸透镜，观察所成的像是否改变。

思考：如何区别像的正立、倒立？怎样观察实像和虚像？

4．进行实验

介绍实验器材：光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、凸透镜。

思考：

（1）怎样测量凸透镜的焦距？（让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑最小最亮，用刻度尺测出光斑到凸透镜中心的距离，即为该凸透镜的焦距）

（2）在光具座上放置蜡烛、凸透镜、光屏时，谁在中间？（凸透镜）

（3）为使像成在光屏，实验中烛焰、凸透镜和光屏还应满足怎样的位置关系？（在同一高度）

（4）怎样固定蜡烛？怎样利用光具座上的刻度确定物距、像距？（利用蜡烛燃烧滴下的蜡油固定蜡烛；利用物体、像与凸透镜所在刻度的差确定物距、像距）

（5）怎样在光屏上得到一个清晰的像？（将光屏向左右两个方向移动一点点，像都比原来模糊，则原来那个位置的像就是最清晰的像，这时光屏到透镜的距离才是像距）

（6）如何观察虚像？可以示范当物由远及近靠近凸透镜时，光屏无论怎样移动都不成像，这时把眼放在光屏这一侧，透过凸透镜观察烛焰，可观察到虚像，与放大镜观察物体相同。

在思考讨论的基础上，学生按课本上的步骤进行实验。

在测得了几组成倒立、缩小的像和倒立、放大的像的数据以后，思考：在什么情况下可以得到等大的像？理论和实验指出，当物距是焦距的二倍时，像和物等大。你通过实验做一做，并观察此时的像距是多少？像是正立的，还是倒立的？

当蜡烛移到透镜的焦点时，在光屏上看不到蜡烛的像，继续把蜡烛向凸透镜靠近，这时在光屏上能看到蜡烛的像吗？拿去光屏，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像，像是放大的，还是缩小的？正立的还是倒立的？此时的像是实像还是虚像？

5．总结归纳

总结凸透镜成像的规律：凸透镜既能成实像，也能成虚像；既能成放大的像，也能成缩小的像；既能成正立的像，也能成倒立像。

当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像。

当物距等于二倍焦距时，成倒立、等大的实像。

当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，成倒立、放大的实像。

当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像。

进一步总结升华：

老师：通过实验我们能发现，一倍焦距和二倍焦距是成像的两个重要分界点，分别是成什么像的分界点？

老师：实验并思考：当物体从一倍焦距逐渐远离凸透镜时，像距和像的大小怎样变化？从一倍焦距逐渐靠近凸透镜时，像的大小又怎样变化？（在真实实验的基础上也可用计算机模拟整个过程。直接观看凸透镜成像的整个动态变化，从而对凸透镜成像形成一个宏观的整体的认识）。

老师：很好，为了帮助大家记忆，老师编了一个口诀：

一焦分虚实（即物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外为实像）

二焦分大小（即物距小于二倍焦距，成放大的像；大于二倍焦距成缩小的像）

实像异侧倒（成实像时，物和像总在透镜的两侧，且像是倒立的）

物远像近小（物体离透镜越远，所成实像离透镜越近，且像越小）

虚像同正大（成虚像时，物和像总在透镜的同侧，且像是正立、放大的）

物近像变小（物体离透镜越近，所成虚像越小）

其中一、二两句是对成像情况的总体把握，三、五两句是成像情况的静态分析，四、六两句是成像情况的动态描述。

思考：1．在做“凸透镜成像规律”的实验时，某同学在光具座上将蜡烛放置在凸透镜前，然后移动光屏，可他无论怎样移动光屏，都无法在光屏上观察到烛焰的像。请你分析发生这一现象的可能原因。

2．凸透镜成实像时，像与物体上下是颠倒的，此时像与物体左右是否相反？

引导学生可以通过实验进行研究。最简单的方法是轻轻吹一下烛焰，看光屏上烛焰的像向哪个方向飘动，若两个飘动的方向相同，则说明像与物体左右不相反；若两个飘动的方向相反，则说明像与物体的左右也相反。也可以取一高一低两支蜡烛同时放在凸透镜前，要使它们紧靠在一起并且物距相同，光屏上便出现高低不同的两个烛焰的像，比较烛焰和它们的像的位置关系，便可知道像与物体的左右是否相反。

引导学生提出问题：凸透镜所成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系？

引导学生进行合理猜想。 

学生思考回答：像的正立、倒立是指像与物体的上下位置相比较是否颠倒。实像是由实际光线会聚而成的像，能用光屏承接；虚像不是由实际光线会聚而形成的，无法用光屏承接。

学生思考并回答。

学生进行实验，把观察到的现象和测量的数据记入表格。

学生实验并回答。

在分析实验数据的基础上，总结归纳。

学生：一倍焦距为成倒立实像与正立虚像的分界点；二倍焦距为成放大实像与缩小实像的分界点。

学生：前者成的是实像，像距和像都变小；后者成的是虚像，像变小。

学生交流并回答：光屏上不能出现像，这个原因比较多。可能是烛焰位于凸透镜焦点以内，这时凸透镜只能成虚像，而虚像不能成在光屏上，眼睛必须从光屏一侧向蜡烛看，才能看到正立放大的虚像。也可能是烛焰正好位于凸透镜焦点上，这时凸透镜既不能成实像，也不能成虚像。还有可能是烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度，按要求调整好即可。最后一个可能是烛焰位于比凸透镜焦距稍大的位置，这时成的像离凸透镜太远，像也太大，小小的光屏接收不了。

培养学生提出问题的能力。

让学生有根据地进行猜想。

使学生明白实验研究什么问题，怎样去研究这些问题。

为了顺利进行实验，这些问题必须弄清楚。

了解观察虚像的方法。

得出凸透镜成像的规律。

对凸透镜的成像规律进一步加深理解。

学会应用凸透镜成像的规律回答问题。

课堂小结（5分钟）

通过这节课你学到了什么？学生回答或与同学们进行交流，老师恰当总结。

梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。

培养学生总结归纳的能力。同时也可以帮助学生记忆。

本节的主要内容，就是让学生通过科学探究的活动，找出凸透镜成像的规律。使学生在全过程中自主研究，体验科学探究的全过程，从而培养科学研究方法，得出清晰的凸透镜成像规律。同时还培养了学生的发现问题、解决问题、分析归纳、动手、创造等多方面能力，以及培养了对科学的求知欲，乐于探究的科学态度。由学生自主探究得到的凸透镜成像规律，而教材从提出问题开始就把主动权交给学生，由学生自主探究自己感兴趣的问题。为了降低学生理解凸透镜成像规律的难度，把另一个难点实像和虚像放到了探究实验之后，再让学生运用所学知识，分析生活中的透镜的成像原理。教材这样处理，又体现了课标从生活走向物理，从物理走向社会的思想。

这一节的内容是本章的核心知识，承上启下。一个透镜，由于物距的变化原因，能形成不同性质的像，学生不容易想到。但凸透镜在照相机、投影仪、放大镜中的应用及成像特点，学生已有认识，这有利于教学。由于产生的原因不清楚，需要老师指导。

三维目标

知识与技能

1．知道实像和虚像的概念。

2．知道物距与像距的意义。

3．理解凸透镜成像的规律。

过程与方法

1．通过观察与实验收集凸透镜成像规律有关数据。

2．学会对数据进行分析与论证，最后得出结论。

3．培养学生从物理现象中归纳出物理规律的能力。

情感、态度与价值观

1．培养学生交流合作，评价探究结果的初步能力。

2．具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品中的物理学原理。

3．乐于参与观察，实验，制作的科学实践。

教学重点

1．知道凸透镜的成像规律。

2．培养学生的科学探究能力。

教学难点

1．根据实验数据，分析归纳凸透镜成像的规律。

2．实像与虚像的区别。

教学方法

探究法、讨论法、实验法、观察法。

课时安排

1课时

教学准备

光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、凸透镜、凸透镜成像原理的课件。[来源:学.科.网]

导入新课

问题1：凸透镜的光学性质是什么？如图的光路(视频展示)，对你有何启示？

点评：会聚光线。不同的凸透镜会聚光的能力不一样，透镜焦距越短，表示它的折光能力越强。

问题2：平行于凸透镜主光轴的入射光经凸透镜折射后将怎样折射？通过凸透镜焦点的入射光经凸透镜折射后将怎样折射？通过光心的呢？

说明：运用多媒体技术制作动画，上述光路图中的内容根据提问次序及讲解过程逐个添加展示。

问题3：考察光路图你有什么发现？

点评：同一个发光点发出的不同方向的光经凸透镜折射后相交于同一点。

问题4：若在该点所在位置放一个光屏，光屏上就会出现一个亮点吗？为什么？

点评：会，因为确实有光射到这一点。这就是发光点的像。

展示课题导入新课。

情景一：玩小水珠。把透明胶片放到课本上面，用手指在透明胶片上滴一个水珠，观察小水珠下面的字。揭秘“小水珠”并进行设问：

问题：你玩过凸透镜吗？能介绍一下你以前是怎么玩的吗？还有别的玩法吗？

情景二：演示：用投影仪把细小的灯丝投影在天花板(墙壁)上。让学生观察灯丝的像与灯丝相比怎样？

演示：灯丝开口向下，在像上开口怎样？

演示：灯丝开口向上，在像上开口又怎样？成什么样的像？

问题：如何区别像的正立、倒立？什么情况像明亮、清晰？

问题：怎样区别实像和虚像？像与原物相比有什么特点？

问题：像的放大、缩小是什么意思？

点评：实像是由实际光线会聚而成的像，能用光屏承接；虚像不是由实际光线会聚而形成的，无法用光屏承接。

像的正立、倒立是指像的上下位置，与物体的上下位置比较是否颠倒。

“放大”“缩小”指像与物比较的结果。

“变大”“变小”指像本身的变化情况。

问题：什么是物距、像距？

点评：灯丝到凸透镜的距离叫物距；像到凸透镜的距离叫像距。

问题引导：使用凸透镜产生这么多的现象，所成的像有哪些特点？成像的条件是什么呢？能猜想一下吗？

凸透镜所成的像可能与物体的位置有关，我们这节课就用实验来探究凸透镜成像的规律。

设计意图：贴近学生的心理需求及生活实际提出问题，激起学生的探究欲。让学生从生活走向物理。

活动1：感受像的多样性

说明：回顾与再现——播放多媒体，动画辅助

1．小孔成像情景

2．平面镜成像情景

3．通过凸透镜观察邮票的情景

说明：展示与引入——实物直观

1．照相机——胶卷底片上的像

2．投影仪——屏幕上的像

活动2：感知凸透镜成像

说明：实践与体验——自主活动[来源:学科网ZXXK]

1．在光屏上寻找清晰的像

2．描述你所观察到的像

3．教师根据巡视中发现的典型问题作点评指导。例如：像不能呈现在光屏中央，须强调实验前调节的必要性及调节的方法。

活动3：关注凸透镜成像

1．每个实验小组，分别在光屏上寻找放大和缩小的清晰像，并关注蜡烛、光屏到透镜的距离。

2．请大家议一议：成放大或缩小的像可能与哪些因素有关？

推进新课

一、基本概念

1．主光轴：过透镜两个球面球心的直线，用CC′表示。

2．光心：通常位于透镜的几何中心，用“O”表示。

3．焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫做焦点，用F表示。

4．焦距：焦点到光心的距离叫做焦距，用f表示。

5．物距：物体到凸透镜的距离叫做物距，用u表示。

6．像距：像到凸透镜的距离叫做像距，用v表示。

7．实像：由实际光线会聚而成，能在光屏上呈现的像是实像。

8．虚像：不是由实际光线会聚而成，而是由光线的反向延长线相交而成，不能在光屏上呈现的像是虚像。

二、实验探究

器材：光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、凸透镜

说明：摆放顺序可以从左到右依次为蜡烛、凸透镜、光屏，也可从右到左依次为蜡烛、凸透镜、光屏。

使蜡烛、凸透镜、光屏放在同一直线上。

调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。

固定凸透镜，移动蜡烛和光屏进行观察实验。

固定蜡烛，移动凸透镜、光屏进行观察实验。

问题：根据设计方案需要记录哪些物理量及像的哪些特点？

启发学生明确要记录：物距、像距；像的性质(放大、缩小，倒立、正立，虚、实)……

强调注意事项及实验步骤：

a．将凸透镜固定在光具座的中央，蜡烛和光屏在凸透镜的两侧，使烛焰、透镜、光屏的中心在同一高度

b．将蜡烛放在离凸透镜的距离尽量远的位置，点燃蜡烛

c．移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像为止

d．记录下蜡烛到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离、像的大小和倒正

e．将蜡烛向凸透镜移近一段距离，重复上述操作，直到不能在屏上得到烛焰的像

f．继续把蜡烛向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处，像是怎样的？

进行实验与收集证据：

探究一：在光屏上找到物体完整清晰的实像。

教师巡回指导：引导、启发、点拨或发提示卡片并提示学生。

请学生代表讲解找到清晰完整像的方法。

①物体、凸透镜、光屏三者中心在同一高度；②光屏上的像最亮最清晰时，光屏所在位置就是像所在位置。

学生总结：光屏上可以找到倒立、缩小实像和倒立、放大实像。

探究二：探究凸透镜成倒立、放大实像和倒立、缩小实像的规律。

记录实验数据，得出凸透镜成像的初步规律。

1.

当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，此时，f＜v＜2f。

2.

当u＝2f时，成倒立、等大的实像，此时，v＝2f。此点为成实像大小的分界点。

3.

当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时，v＞2f。

4.

当u＝f时，不成像。此点为成像虚实的分界点。

5.

当u＜f时，成正立、放大的虚像。

说明：教师应准备小组实验活动建议卡片，谁遇到疑难问题或不能继续进行时可向教师要卡片，按提示继续实验。

实验表格

物距

成像性质

像距

应用[来源:学#科#网]

u＞2f

u＝2f

2f＞u＞f

u＝f

u＜f

分析论证：

根据成像的情况，对数据进行分类

一、像的正倒

二、像的大小

三、像的虚实

问题思考：

1．像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像，什么条件下成虚像？[来源:学§科§网]

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？有没有缩小的虚像？[来源:Zxxk.Com]

3．像的倒正：凸透镜所成的像有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？成实像时，物像在透镜的什么位置？虚像呢？

4．像的放大与缩小的条件：凸透镜成放大实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？

5．像的大小变化：当物体成实像时，物体逐渐靠近透镜时，像距是变大了还是变小了？像是变大了还是变小了？当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像是变大了还是变小了？

6．实像和虚像有什么不同？

学生交流讨论：

1．焦点是成实像和虚像的分界点，物体在焦点以外成实像，焦点以内成虚像。即一倍焦距内外分虚实。

2．二倍焦距是成放大和缩小像的分界点。物体在二倍焦距以外成缩小像，在二倍焦距以内成放大像。二倍焦距内外分大小。

3．实像必异侧倒立，虚像必同侧正立。

4．u＞v，像是缩小的，u＜v，像是放大的。

5．成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越大；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。即成实像时，物近像远且大，物远像近且小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越小，物体距离透镜越远，像越大。即成虚像时，物近像小，物远像大。物体越靠近焦点像越大。

6．实像是实际光线的交点，可以在光屏上呈现，虚像是光线的反向延长线的交点，不能在光屏上呈现。实像可以是缩小的，也可以是放大的，虚像一定是放大的。

归纳小结：倒立、缩小的像u＞2f

倒立、放大的像2f＞u＞f

正立、放大的像u＜f

实像u＞f；虚像u＜f

实像时，物距小，像距大，像也大。

1．凸透镜所成实像一定是(　　)。

A．像比物大   B．像比物小

C．像与物位于凸透镜两侧   D．像总是正立的

答案：C

2．凸透镜前25 cm处的物体沿主轴靠近透镜时，其所成的倒立、放大的实像将(　　)。

A．由实变虚   B．由虚变实

C．由大变小   D．不发生变化

答案：A

3．在研究凸透镜成像的实验中，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能形成烛焰的像，其原因可能是(　　)。

A．蜡烛放在了凸透镜的二倍焦距以外 B．蜡烛放在了凸透镜的二倍焦距处

C．蜡烛放在了凸透镜的焦距以外 D．蜡烛放在了凸透镜的焦距以内

答案：D

4．有四种不同焦距的凸透镜，如果要使在距凸透镜15 cm的物体在光屏上得到放大的像，那么凸透镜的焦距应为(　　)。

A．5 cm   B．10 cm

C．15 cm   D．30 cm

答案：B

5．若一物体从距凸透镜3倍焦距的地方，沿主光轴移到1.5 cm焦距的地方，则(　　)。

A．像距变小，像变小   B．像距不变，像不变

C．像距变大，像变大   D．像距变大，像不变

答案：C

6．一滴水在水平放着的塑料贺卡的字上，人看到水滴下面的字是(　　)。

A．等大的实像   B．等大的虚像

C．缩小的实像   D．放大的虚像

答案：D

7．关于凸透镜成像，下列说法正确的是(　　)。

A．实像看得见，虚像看不见   B．实像总是倒立的，虚像总是正立的

C．实像总是缩小的，虚像总是放大的   D．实像和虚像都可能放大或缩小

答案：B

8．某同学在做凸透镜成像实验时，若发现在距透镜20 cm处看到一个正立、放大像，则此透镜的焦距可能为(　　)。

A．16 cm   B．10 cm

C．25 cm   D．无法判断

答案：C

9．在凸透镜成像中，________像是倒立的，________像总是正立的，缩小的像肯定是________像。

答案：实　虚　实

10．将一个凸透镜对准太阳光，可在距透镜10 cm的地方得到一个最小亮斑。若有一个物体放在这个透镜前40 cm处，则可在透镜的另一侧得到________的________的________像。

答案：倒立　缩小　实

11．在做“凸透镜成像”实验中，首先要在一条直线上依次放上蜡烛、________、________，然后调节它们的________，使它们的位置大致在同一________。若凸透镜的焦距为10 cm，当物体距透镜15 cm时，可以成一个________、________的________像；当物体距透镜5 cm时，可以成一个________、________的________像。

答案：凸透镜　光屏　中心　高度　倒立　放大　实　正立　放大　虚

规律总结：

1．成像规律及应用

物距

成像性质

像距

应用

u＞2f

倒立、缩小的实像

2f＞v＞f

照相机

u＝2f

倒立、等大的实像

v＝2f,

2f＞u＞f

倒立、放大的实像

v＞2f

投影仪、幻灯机

u＝f

不成像

u＜f

正立、放大的虚像

与物同侧

放大镜

(注意：u是物距，v是像距，f是一倍焦距，2f是二倍焦距)

2．记忆口诀

分界点：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小

实像的位置：物在外，像在间；物在间，像在外。(“外”指二倍焦距以外，“间”指一倍焦距和二倍焦距之间)

实像的变化：物近像远像变大

虚像的变化：离焦点越近像越大

物与像大小的比较：谁远谁大(谁离凸透镜远谁就大)

3．光屏上无法呈现清晰的像的原因

(1)没有调整烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心在同一高度

(2)u＜f时，成虚像

(3)u＞f，但蜡烛接近焦点，物距较小，像在很远处，光具座不够长。

(4)u＝f，不成像。

第3节　凸透镜成像的规律

1．成像规律及应用

物距

成像性质

像距

应用

u＞2f

倒立、缩小的实像

2f＞v＞f

照相机

u＝2f

倒立、等大的实像

v＝2f 

2f＞u＞f

倒立、放大的实像

v＞2f

投影仪、幻灯机

u＝f

不成像

u＜f

正立、放大的虚像

与物同侧

放大镜

2.物近像远像变大

离焦点越近像越大

一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小

你能说出两种测焦距的方法吗？

答案：1.光照法

让凸透镜正对太阳光，在凸透镜的另一侧放一张白纸，调节凸透镜与白纸之间的距离，直到白纸上出现一个最小、最亮的光斑，测出白纸到凸透镜光心的距离即为焦距。

2．远距离成像法(粗略测焦距)(u＞10f)。

可使稍远处的窗(物距足够大，u＞10f时)，通过凸透镜在光屏上成清晰的像。

用刻度尺测出凸透镜中心与光屏间的距离，近似等于焦距。

3．等距离成等大像法(u＝2f)

将光屏与物分别放在透镜的两侧，调节三者间的距离，直到光屏上呈现一个与物等大的清晰的像，此时u＝v＝2f，用刻度尺测出凸透镜中心与物体(或光屏)间的距离，记为u(u＝2f)，则焦距f＝u/2。

凸透镜成像规律八种记忆方法

一、作图成像法

光学作图，是掌握光学内容的有效途径之一。因此，凸透镜成像规律完全可以利用三条特殊光线中的两条，而找到像点，这种方法适用于基础较好的学生，也可以作为实验后，强化知识的一种补充，也可以为那些要参加各种物理竞赛的学生，作为知识的一种拓宽。方法是过物体上的一点，画出三条特殊光线中的任意两条，然后找到光线通过凸透镜后相交的点，或者光线的反向延长线的交点，就是物体上该点的像点。再根据物体与主光轴的垂直关系，画出像也与主光轴垂直，就可以画出虚实像。还可以借此介绍虚实像。

本文列举两种利用作图法探究成像规律，作图在下：

两条光线：(1)过光心的光线方向不变；(2)平行于主光轴光线通过焦点。

由实际光线会聚形成的像叫实像1u＞2f，f＜v＜2f，成倒立、缩小的实像 由光线反向延长线会聚形成的像叫虚像2u＜f，v＞u，成正立、放大的虚像

这种方法适合学习能力较好的学生，初二学生接受起来可能有些困难，可以在初三第一轮复习时，帮助学生记忆，减轻复习时的学生的记忆压力。

二、光路可逆法

光路可逆性是光学的一个重要知识点，学生对这个知识也是记忆犹新。具体方法是先根据作图法作出一种成像规律的图后，提醒学生从光路可逆性来考虑问题，把作出来的图，从反面看一下，又是什么成像规律？这样所有的成像规律，就可以从光路可逆性来记住规律。下图中就是利用光路可逆性，完成两个成像规律！

倒立、缩小的实像1u＞2f，f＜v＜2f，　　　倒立、放大的实像2f＜u＜2f，u＞2f，

这种方法理解层次较高，学生理解起来也很难，可以作为新课以后的辅助练习。

三、童话故事记忆法

一个天气晴朗、阳光明媚的冬天，唐僧师徒一行四人，为取真经，他们继续向西方徒步前行。他们来到一个山洞中休息吃饭。山洞前有一个大的冰山，冰山中间厚、边缘薄。孙悟空到外面弄了一些吃的回到山洞前，他看到冰山后面的山洞里，也有一只倒立、缩小的孙悟空，他以为是妖精，又来吃唐僧的肉了，连忙拿出金箍棒，准备降服妖精。这时，冰山后的孙悟空也拿出小金箍棒。孙悟空连忙向前冲去，准备与之决斗。这时，孙悟空发现，妖精好像怕自己似的，连忙向远处逃去，而且变得很大，但还是倒立的。孙悟空大声呼道：“妖精，哪里逃？”忙连翻几个筋斗，但有冰山挡着，翻到冰山前时，山洞中的“妖精”没有了！

这时，在山洞中刚睡着的猪八戒被孙悟空的叫声惊醒了，连忙从山洞中出来叫道：“猴哥，哪里有妖精？”出来一看，看到冰山外有一个身材魁梧的孙悟空，哈哈大笑到：“猴哥，你又在变戏法哄人了，让我来教训你一下！”连忙拾起钯子，向孙悟空打去，没打到孙悟空，把冰山打碎了，孙悟空又变成了原来一样大小！同学们，你们知道他们师哥俩分别看到了什么吗？同学们，谁能把刚才的故事重述一遍？

这种方法比较适合初二学生，提高学生学习物理的兴趣。

四、游戏法记忆法

游戏准备：卡片五张，上面印有图案，一张较大的，一张较小的，一张放大的虚像，两张等大像！在黑板上画出一个凸透镜，主光轴，焦点，二倍焦距！

方法是：让一个学生拿着卡片1，站在凸透镜的一边的任意一个位置，再让一个学生找到合适的卡片(卡片1)，让他站在估计的对应位置，这样就完成了一次成像。可以让其他学生说出他们做的成像规律，以及物距(u)和像距(v)。在我多次的教学实践中，学生对此方法也是有比较浓厚的兴趣。另外，还可以让他们课后自己去准备卡片，去练习完成这样的游戏，此方法还可以用于新课复习，也可以用来做本节课的当堂练习！游戏的方法图如下：

u＞2f，f＜v＜2f，成倒立、缩小的实像

这种方法必须建立在学生记住规律的基础上，可以以比赛的方式举行，加强竞赛能力的培养。

五、口诀记忆法

总结归纳口诀，一直是我们教师追求高效教学效果的有效途径，下面列举一些简单的口诀，有的是学生自己想出来的，供大家参考：

口诀一：凸透镜成像，远缩小近放大！(远处的物体成缩小的像，近处的物体成放大的像)

口诀二：物近像远大，物远像近小！(物体近的，成像远，而且放大，反之)

口诀三：物远成实像，倒立缩小放大；物近成虚像，正立虚像放大。

(成实像时，像是倒立的，先是缩小的再是放大的；成虚像时，像是正立的，是放大的虚像)

这种方法，在实施过程中，效果是比较好的。学生也设计了适合自己的口诀。由此推广，在学习其他知识时大多可以利用这种方法。

六、实际应用法

(一)准备一张照相机的成像原理图，分析成像的特点，这时物体离凸透镜比较远，即u＞2f，让学生比较像的大小、正倒立情况，然后总结出成像的特点，成倒立、缩小的实像。然后告诉学生，我们的眼睛也是一个凸透镜，眼前的物体在我们的视网膜上“拍了照”，我们才看到了物体。

(二)利用教室中的投影仪，把上面的反光的平面镜解下来，让像呈现在天花板上。让学生去感受投影仪上的透镜也是凸透镜，然后去观察成像特点，请学生说出物距、像距，以及成像特点：倒立、放大的实像。

(三)上课之前，让学生自己准备一个放大镜。一般的学生都能准备一个或大或小的凸透镜。让他们自己观察课本上的字，让学生说出看到的现象，当然学生有许多答案，如正立、放大的像，倒立的缩小或放大的像。老师应鼓励学生说出自己的发现，然后让他们对观察到的现象进行分类，得出成实像规律的前三点规律，再让学生比较正立、倒立像的视觉感受有什么区别。倒立的像是在眼前的，而正立的像和物体在同一侧。我们平常所说的放大镜实际上是凸透镜成像规律的一种应用，只不过是凸透镜成像规律的一种情况。所以我们不能把凸透镜就等同于放大镜。凸透镜应用于放大镜时的成像特点及条件：u＜f，成正立、放大的虚像。

实际应用法把物理现象和生活中的实际事例结合起来教学，既让学生知道了知识，还记住了这些知识在生活中的应用，真是一举两得！您不妨也试试！

七、辅助线记忆法

作辅助线，按照物体的运动轨迹，把像点的运动轨迹用辅助线描出来，具体辅助线的作图方法是：过倒立、等大实像的顶端和焦点画出辅助线，所有的像的顶端的轨迹都在这条线上。详细图作图如下：

(1)u＝2f，缩小、放大像的分界点。

(2)u＝f，倒正、立像，实、虚像的分界点。

辅助线帮助学生记忆，这种方法可以在实验后引入，可以解决一些变化类题型。

八、实验探究法

物理学是以实验为基础的一门科学，因此，讲授本节课时，最根本的方法还应该是实验探究法为基础。在光学实验的教学中，做好每一个实验，尤其是演示实验，对一节课的成败，起着至关重要的作用。全日制义务教育《物理课程标准》对本节内容的要求是：“探究并知道凸透镜成像的规律；了解凸透镜成像的应用。”因此，探究过程的教学，是每一位教师应该着重介绍的重点。实验过程中，应始终本着学生为主体，老师为主导的原则，让学生从实验中体会成功的乐趣，让学生自己找到成像的规律。在实验时可以加入一些有趣的小实验，帮助学生学会观察实验，培养学生的观察、思考、归纳能力。如，凸透镜被挡住一半时成像变暗；成像时为什么有三个像等一些开放性问题。