八年級(jí)物理上冊(cè) 注意是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

提出問題：像的性質(zhì)（成像的正倒、大小、虛實(shí)）是由哪些因素決定的呢？

猜想：物體通過凸透鏡成像的性質(zhì)可能與物體與透鏡的距離有關(guān)，可能與透鏡的焦距有關(guān)

實(shí)驗(yàn)器材：光具座（標(biāo)尺）、凸透鏡、蠟燭、火柴、光屏、平行光源

實(shí)驗(yàn)步驟：
1. 測(cè)量凸透鏡的焦距：利用平行光源或太陽光粗測(cè)凸透鏡的焦距（實(shí)驗(yàn)室提供的凸透鏡的焦距有5cm、10cm和30cm，我們所選的透鏡最好在10cm---20cm之間，太大或太小都不方便）
2. 共軸調(diào)節(jié)：把蠟燭、凸透鏡、光屏依次擺放在光具座上．點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度．
3. 把蠟燭放在離凸透鏡遠(yuǎn)大于2倍焦距的地方，沿直線移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像。觀察這個(gè)像是倒立的還是正立的，是放大的還是縮小。
4. 把蠟燭移向凸透鏡，讓蠟燭到凸透鏡的距離等于2倍焦距，移動(dòng)光屏，觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。
5. 把蠟燭再靠近凸透鏡，讓蠟燭到凸透鏡的距離在2倍焦距與1倍焦距之間，移動(dòng)光屏，觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。
6. 把蠟燭繼續(xù)靠近凸透鏡，讓蠟燭在凸透鏡的焦點(diǎn)上，移動(dòng)光屏，看是否能夠成像
7. 把蠟燭移動(dòng)到凸透鏡的焦點(diǎn)以內(nèi)，移動(dòng)光屏，在光屏上還能看到燭焰的像嗎?

現(xiàn)象記錄：
透鏡焦距f= cm
物距與焦距的關(guān)系 物體的位置 透鏡的位置 像的位置 物距u/cm 像距v/cm 像的性質(zhì)
實(shí)虛 大小 正倒
u>2f
u>2f
u=2f
2f>u>f
2f>u>f
u u
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
凸透鏡成像規(guī)律（見下表）

物距與焦距的關(guān)系 像的性質(zhì) 像距v 物像與鏡的位置關(guān)系 能否用光屏接收到 應(yīng)用
正倒 大小 實(shí)虛
u>2f 倒立 縮小 實(shí)像 2f>v>f 異側(cè) 能 照相機(jī)
u=2f 倒立 等大 實(shí)像 v =2f 異側(cè) 能
2f>u>f 倒立 放大 實(shí)像 v>2f 異側(cè) 能 投影儀
u =f 不成像
u
小結(jié)：
1. 虛像和實(shí)像
當(dāng)物體與透鏡的距離大于焦距時(shí)，物體成倒立的像，這個(gè)像是蠟燭射向凸透鏡的光經(jīng)過凸透鏡折射會(huì)聚而成的，是實(shí)際光線的會(huì)聚點(diǎn)，能用光屏承接，是實(shí)像。當(dāng)物體與透鏡的距離小于焦距時(shí)，物體成放大的像，這個(gè)像不是實(shí)際折射光線的會(huì)聚點(diǎn)，而是它們的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，用光屏接收不到，是虛像。?

2. u=f是成像虛實(shí)的分界點(diǎn)，當(dāng)物距大于透鏡的一倍焦距時(shí)，物體成實(shí)像，當(dāng)物距小于透鏡的一倍焦距時(shí)，物體成虛像；

3. u=2f是成像大小的分界點(diǎn)，當(dāng)物距大于透鏡的二倍焦距時(shí)，物體成縮小的像，當(dāng)物距小于透鏡的二倍焦距時(shí)，物體成放大的像；

4. 凸透鏡所成的實(shí)像都是倒立的，虛像是正立的；

5. 凸透鏡成實(shí)像時(shí)，當(dāng)物體從較遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)(物距變小)，像到透鏡的距離(像距)逐漸變大，像也逐漸變大。
即：“一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小，物近像遠(yuǎn)像變大”

6. 不管成實(shí)像還是虛像，成放大像時(shí)必定像距大于物距，成縮小像時(shí)必定像距小于物距。

二、凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用
1、照相機(jī)原理和構(gòu)造?
照相機(jī)鏡頭相當(dāng)于凸透鏡，膠卷相當(dāng)于光屏，機(jī)殼相當(dāng)于暗室，被拍照的物體到鏡頭的距離要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于焦距才能在膠卷上得到倒立、縮小的實(shí)像，此時(shí)膠卷與鏡頭的距離在一、二倍焦距之間。 光路圖如下：

由圖可知：
物體AB垂直于主軸放置，且位于二倍焦距之外，做出A點(diǎn)的兩條特殊光線，平行于主軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后過焦點(diǎn)，過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不改變，兩條折射光線的交點(diǎn)就是A點(diǎn)的像點(diǎn)A’，因?yàn)橄馎’B’也垂直于主軸，可以得到物體的像A'B'，可以看出物體經(jīng)照相機(jī)成倒立、縮小的實(shí)像，像距在一、二倍焦距之間，且物距大于像距。

思考：照相時(shí)人應(yīng)該靠近還是離開照相機(jī)一些?
根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，“物近像遠(yuǎn)像變大”，所以為了使照片上人像大一些，人應(yīng)靠近照相機(jī)，但與此同時(shí)，為了使底片上能得到清晰的像，還應(yīng)使像距變大，即調(diào)節(jié)鏡頭到膠卷的距離。

2、投影儀的原理和構(gòu)造?
投影儀的構(gòu)造主要有：鏡頭、投影片、聚光鏡、光源和反光鏡等部分。光源是用來照亮投影片的；聚光鏡為一組凸透鏡，其作用是聚光，增加投影片的亮度；反光鏡是平面鏡，其作用是把射向投影片的光反射到屏幕上。投影片相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)中的蠟燭（物體），天花板相當(dāng)于光屏，鏡頭起凸透鏡的作用。投影片到鏡頭的距離在一、二倍焦距之間，并且距焦點(diǎn)較近，所以在幕上能成放大的實(shí)像，此時(shí)的像距要大于二倍的焦距。光路圖如下：

由圖可知：
物體AB垂直于主軸放置，且位于一、二倍焦距之間，做出A點(diǎn)的兩條特殊光線，平行于主軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后過焦點(diǎn)，過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不改變，兩條折射光線的交點(diǎn)就是A點(diǎn)的像點(diǎn)A’，因?yàn)橄馎’B’也垂直于主軸，可以得到物體的像A'B'，可以看出物體經(jīng)投影儀成倒立、放大的實(shí)像，像距在二倍焦距之外且物距小于像距。

3、放大鏡原理?
當(dāng)物體位于透鏡的一倍焦距之內(nèi)，通過透鏡可以看到物體放大的虛像，即為放大鏡。光路圖如下：
由圖可知：
物體AB垂直于主軸放置，且位于一倍焦距之內(nèi)，做出A點(diǎn)的兩條特殊光線，平行于主軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后光線過焦點(diǎn)，過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不改變，兩條折射光線的交點(diǎn)就是A點(diǎn)的像點(diǎn)A’，因?yàn)橄馎’B’也垂直于主軸，可以得到物體的像A'B'，可以看出物體經(jīng)放大鏡成正立、放大的虛像，且物距小于像距。