《探究凸透镜成像规律》实验设计
《探究凸透镜成像规律》实验设计
【知识与技能】
⑴理解凸透镜成像的规律。
⑵知道凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物距的关系。
【过程与方法】
⑴通过分组实验体验科学探究的全过程。
⑵学习从物理现象、实验数据中归纳科学规律的方法。
【情感态度与价值观】
⑴通过探究性学习活动,获得成功的愉悦。
⑵养成学生积极主动地与他人交流、合作的学习习惯。
⑶养成对科学的求知欲,初步建立将科学技术应用于实际的意识。
【教学重点】
组织指导学生完成实验探究凸透镜成像的规律。
【教学难点】
引导学生设计实验,分析数据,归纳总结,得出规律。
实验:探究凸透镜成像的规律
【提出问题】
照相机、投影仪里面都有凸透镜,放大镜本身就是凸透镜。它们都是利用凸透镜使物体成像。但是,照相机所成的像比被照的物体小,并且是倒立的;投影仪所成的像比物体大,也是倒立的;放大镜所成的像却是放大正立的。这是为什么?凸透镜成像是否有什么规律呢?
1、像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系?
2、物体通过凸透镜成像,在光屏上成放大、缩小的像是以什么位置为分界的呢?
3、实像和虚像是否都能用光屏接收?
【猜想或假设】
1、照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大,使用投影仪时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小。看来,像是放大还是缩小的,可能与物体和像的相对位置有关。
2、无论是照相机还是投影仪(它们都成倒立的像),物体和像都在凸透镜的两侧,而放大镜(成正立的像)成像时,物体和像是在透镜的同侧。看来,像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。
【设计实验】
所需器材:凸透镜、光屏、蜡烛、火柴、刻度尺、光具座
1、拿一个凸透镜,用“太阳聚焦法”找出凸透镜的焦点,测出焦距。然后透过凸透镜观察蜡烛的火焰,观察到的蜡烛能否用光屏接收,它比实际的烛焰大还是小,此时烛焰到凸透镜的距离满足什么条件?
2、从左到右依次在水平桌面上放蜡烛、凸透镜(焦距在10cm-20cm之间)和光屏,如图所示。

【进行实验】
1、把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上,调整光屏到透镜的距离,使烛焰在屏上成一个清晰的像。观察像的大小、正倒,分别测量物体、像到凸透镜的距离。
把蜡烛向凸透镜靠近几厘米,放好后重复以上操作,直到在光屏上得不到蜡烛的像。继续把蜡烛向凸透镜靠近,进行观察。怎样才能观察到烛焰的像?像在什么位置(只需估测)?像是放大的还是缩小的?正立的还是倒立的?按上述操作,把数据填入下表:
物体到凸透镜的距离u | 像到凸透镜的距离v | 像的大小 | 像的正倒 | 像的虚实 |
分析上表中的数据,按照探究开始时提出的问题,总结凸透镜成像的规律。
2、选取焦距为10cm的凸透镜,竖直立在水平面上,用一支点燃的蜡烛作为物体放在凸透镜的左侧,研究烛焰所成的像。在凸透镜的右侧用一块白色的硬纸作屏,承接烛焰的像。把蜡烛放在离凸透镜较远的位置,逐渐靠近凸透镜,调整光屏到透镜的距离,使烛焰在屏上成一个清晰的像,观察像的大小,并用刻度尺测出蜡烛到透镜、光屏到透镜的距离,把观测的结果和测量的数据记录入下表中:
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
物体到凸透镜的距离(cm) | 50.0 | 35.0 | 22.5 | 20.0 | 18.0 | 15.0 | 12.0 |
光屏到凸透镜的距离(cm) | |||||||
像的大小与物体的大小关系 | |||||||
像的大小变化特点 |
【分析和论证】
凸透镜成像的规律:
成像的条件 | 成像性质 | 应用 | |||
物体到凸透镜的距离(u) | 像的正倒 | 像的大小 | 像的虚实 | 像到凸透镜的距离(v) | |
u>2f | 倒立 | 缩小 | 实像 | f<v<2f | 照相机 |
U=2f | 倒立 | 等大 | 实像 | V=2f | |
F<u<2f | 倒立 | 放大 | 实像 | v>2f | 投影仪 |
U=f | 不 成 像 | ||||
0<u<f | 正立 | 放大 | 虚像 | v>u | 放大镜 |
注意:(1)物体靠近焦点,物距减小,像距变大,像就逐渐变大。(2)像的正倒、虚实、大小都是相对于物体而言的。
【评估与交流】
为什么有的时候无论怎样左右移动光屏,在光屏上都不能呈现烛焰的像,其原因可能是什么?
完成实验报告。
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