文档内容
5.3 凸透镜成像的规律（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 5.3 凸透镜成像的规律
1. 通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。
教学
2. 经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。
目标
3. 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。
探究凸透镜成像的规律是一个较完整的探究实验，也是本章的重点。通过学习，
不仅要使学生了解凸透镜成像的规律，而且要使学生了解科学探究方法。在科学探究
过程中，引导学生对凸透镜的成像规律进行猜想，并初步设计方案，最后用实验探究
的方法，得出凸透镜成像的规律。
教材
由于本实验的“分析和论证”部分对于学习物理不久的初中学生来说还有一定的
分析
难度，因此，教材从像的虚实、大小和正倒三个方面提出了问题，引导学生对实验数
据进行分析，得出结论。在实际教学中，可采用分工合作的方式收集实验数据，不仅
让学生获得一次合作探究的体验，也节约了时间，保证了本次探究任务能在课堂教学
时间内完成。
光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、焦距不同的凸透镜两个、光屏等。
教学
多媒体ppt，包含视频：《探究凸透镜成像的规律》、《凸透镜成像时，像与物
器材
的变化关系》、《凸透镜成像的规律及其应用》等。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课
【播放图片、视频】播放照相机、投影仪、放大镜的成像图片。播放视频
《凸透镜成像的各种情况》。
观看透镜或图
【提出问题】照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是一个凸透
片，思考问
镜。它们都利用凸透镜使物体成像，照相机所成的像比物体小，投影仪所成的
题，进入情
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
景。
的。凸透镜所成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系?
今天一起进行探究——《5.3凸透镜成像的规律》。
学习新课 一、 探究凸透镜成像的规律
【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
对老师所提进
的距离不同。
行猜想并回
②可能与凸透镜的焦距有关。 答。
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。
【设计实验】
（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；
讨论并设计实
验方案，进行
②像距v：像到透镜光心的距离。如图所示，像距为60cm；
展示。
③焦距f：焦点到凸透镜光心的距离。
（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凸透镜的焦距f有关系，所以研究物距
u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。我们可以注意观察物距等
于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距……时，物体成像的情况。
（3）实验器材：凸透镜（焦距为10cm）、蜡烛、光屏、火柴、光具座。
（4）数据记录表格（见下）。
【进行实验与收集证据】
（1）在光具座上放置蜡烛、凸透镜、光屏时，透镜放在光具座标尺中央。
（2）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。
进行分组实
验，分工合
（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 作，收集证
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。 据。
（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。
（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。
（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。
（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。
（7）数据记录汇总
像与物距的关系 凸透镜的焦距f= 10 cm
像的性质
实验 物距 物距与焦距 像距
次数 u/cm 的关系 虚实 大小 正倒 v/cm
1 30 u > 2f 实像 缩小 倒立 15
2 20 u = 2f 实像 等大 倒立 20
3 15 2f >u >f 实像 放大 倒立 30
u =f
4 10 不成像
5 6 u 2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 能
u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f 能
f2f 能
u＝f 不成像
uu 不能
【记忆口诀】
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近（离焦点）像远像变大；虚像
熟记凸透镜成
（与物）同侧正，实像异侧倒，像物相互跟着跑。
像规律，可以
【播放动画】——《凸透镜成的像与物的变化关系》 用列表法。
【播放视频】——《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？
【分析】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。
（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？
【分析】光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 观看视频，进
一步理解凸透
（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
镜成像规律。
屏的中央，应该怎样进行调节？
【分析】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.
【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：进行交流讨
论，分析3个
问题或实验中
遇到的其他问
题。
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。
【答案】①c，②a，③c，④d、e。
【解析】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。
【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（D）
做例题1，检
A．蜡烛不动，像变小 B．蜡烛靠近凸透镜，像变小
验是否掌握凸
透镜成像的规
C．蜡烛远离凸透镜，像变大 D．蜡烛远离凸透镜，像变小
律。
【解析】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。
【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。
做例题2，看
是否掌握凸透
镜成像规律中
像距、物距的
变化情况。
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。
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，下图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）。
做例题3，检
【答案】①60~70cm ；②等大；③靠近，远离；。 验利用凸透镜
成像规律分析
【解析】①由图可知，物距u=40cm>2f，则成倒立、缩小的实像，像距满
解决问题的能
足f2f。成像光路图：
学知识，找出
照相机、投影
仪、放大镜的
工作原理，会
进行调节。
（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，投影片靠近镜头，投影仪远离屏幕；像偏大，投影
片远离镜头，投影仪靠近屏幕。
3. 放大镜
（1）放大镜成像原理：当物距u2f。 究凸透镜成像
的各种情况。
注意仅用两条
光线也得出成
（3）物距u＜f 时，凸透镜成正立、放大的虚像。
像的规律。
（4）物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，像距v=2f
（5）物距u=f 时，不成像。
【例题6】请用作图法找出蜡烛火焰A点的像A′ 。【答案】右图。
【解析】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′。
做例题6，会
用作图法确定
透镜成像的特
点。
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50.0cm
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
课
【答案】D.
堂
练 【解析】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
习 u=40.0cm-30.0cm=10.0cm
光屏到凸透镜的距离，即像距为 v=90.0cm-40.0cm=50.0cm
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。
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1 m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0.5 m
B．相当于凸透镜，焦距可为0.1 m
C．相当于凹透镜，焦距可为0.5 mD．相当于凹透镜，焦距可为0.1 m
【答案】B.
【解析】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。
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．10 cm B．8 cm C．6 cm D．4 cm
课
堂 【答案】C.
练
【解析】因为物距u＝15cm时，是缩小的实像，所以u＞2f，
习
即 15 cm＞2f f＜7.5 cm
又知物距u＝9cm时，是放大的实像，
所以 f＜9 cm＜2f 9cm＞f＞4.5 cm
综合两个不等式得焦距f：4.5cm＜f＜7.5 cm 所以选C.
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
【答案】B。
【解析】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。
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
（ ）【答案】C。
【解析】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，故B不符题意；
C．蜡烛在凸透镜的一倍焦距之内，根据凸透镜成像规律可知，此时成正立、放大的
虚像。故C符合题意；
D．蜡烛与像分别在凸透镜的两侧，根据凸透镜成像规律可知，此时成的是实像。故
D不符合题意。
6．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜及光屏处于图示位置时，在
光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是（ ）
A．光屏上成倒立、缩小的实像
B．图中成像特点与照相机的成像特点相同
C．透镜不动，蜡烛向左移动，光屏向右移动，可再次得到清晰的像
D．透镜不动，将蜡烛与光屏互换位置，光屏上仍能得到清晰的像
【答案】D。
【解析】由图知，物距小于像距，此时光屏上成倒立、放大的实像，幻灯机或投影
仪利用了此原理，选项AB错误；成实像时，物远像近像变小，若将蜡烛向左远离凸透
镜，则应将光屏向左靠近凸透镜才能得到清晰的像，且像变小，选项C错误；透镜不
动，将蜡烛与光屏互换位置，根据光路的可逆性，光屏上仍能得到清晰的像，选项D正
确。
7. 物理课上，同学们用凸透镜观察周围的物体，透过凸透镜不能看到的像是（ ）
A．正立放大的像 B．正立缩小的像
C．倒立放大的像 D．倒立缩小的像【答案】B。
【解析】AB．当u＜f，成正立放大的虚像，故A不符题意，B符合题意；
C．f＜u＜2f，成倒立放大的实像，应用于幻灯机，故C不符题意；
D．当u> 2f，成倒立缩小的实像，应用于照相机，故D不符合题意；
8. 在探究凸透镜成像规律的实验中，凸透镜的焦距为10cm。
（1）将蜡烛和凸透镜甲固定在如图所示位置，点燃蜡烛后，在光屏上得到烛焰清晰
_____（选填“放大”或“缩小” ）的实像。这是______（选填“照相机”“投影仪”
或“放大镜”）的原理；
（2）保持凸透镜位置不变，将蜡烛移动到15cm刻度线处，应该向 ____（选填
“左”或“右”）移动光屏，才能再次得到烛焰清晰的像；
（3）改用焦距为20cm的凸透镜继续进行实验，并保持位置不变。应该将______
（选填“蜡烛”或“光屏”）
从原刻度线处（图示位置）缓慢地向____（选填“左”或“右”）移动，才能在光
屏上得到烛焰清晰的像。
【答案】（1）放大，投影仪；（2）左；（3）蜡烛，左。
【解析】（1）由图可知，物距小于像距，物距处于f 和2f 之间，成倒立、放大的实
像。应用是投影仪或幻灯机。
（2）凸透镜位置不变，将蜡烛移动到15cm刻度线处，物距变大，像距会变小，应
该向左移动光屏，才能再次得到烛焰清晰的像，所以应该向左移动光屏。
（3）改用焦距为20cm的凸透镜乙继续进行实验，此时物距小于一倍焦距，无法在
光屏上得到清晰的像，要得到清晰的像，应该增大物距，即将蜡烛向左移动。
第3节 凸透镜成像的规律
物与像 光屏能
物距u 像的性质 像距v 应用
的位置 否承接
u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 能 照相机
课
堂
u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f 能 测焦距
小
结
f2f 能 投影仪
u＝f 不成像
uu 不能 放大镜
第3节 凸透镜成像规律
一、实验目的：探究凸透镜成像的规律
二、实验器材：光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏、火柴、凸透镜（f=10cm）三、实验步骤：（略）
板 四、实验结论：
书
①当u>2f时，成倒立缩小的实像，像距f2f
计
④当u=f时，不能成像．
⑤当uu
⑥物距增大时，像距减小，像变小；物距减小时，像距增大，像增大。
作
业
