师:同学们,今天我们来学习凸透镜成像规律的实验验证。本节课的学习目标是通过实验验证凸透镜的成像规律。上节课我们了解到,当物距和焦距满足不同关系时,凸透镜所成的像相对于物的大小、正倒、虚实是不同的。本节课我们通过实验来验证,当物距大于2倍焦距、大于1倍焦距小于2倍焦距以及小于焦距时的成像特点,看看与作图所得结论是否一致。

  首先进行实验。验证当物距大于2倍焦距时,物体经过凸透镜所成的像相对于物体是倒立缩小的实像。本次实验使用的器材有焦距为10厘米的凸透镜、F灯光屏和光具座。其中,透镜指黑色圆圈框着的镜片,F灯指F型发光体,光屏指上面的白板。光具座上有刻度,可直接读出物距。由于固定光具的底座有一定宽度,我们选取底座中央标记线对应的刻度作为读数。此时凸透镜所在刻度为40.0厘米。请同学们根据实验目的和所给器材设计实验方案,我们来听听小轩同学的想法。

  生:实验目的是验证当物距大于2倍焦距时,物体通过凸透镜所成的像是倒立缩小的实像。我的实验步骤是,首先在光具座上从左到右依次放好发光物体、凸透镜、光屏。调节物距,使物距大于2倍焦距。来回移动光屏,找出最清晰的像,记录物距u和像的性质。如果成的像相对于物体是倒立缩小的实像,就能证明结论正确。

  师:对于小轩的设计,小严同学有一些疑问,我们来听一听。

  生:根据你的设计,如何确定物距大于2倍焦距?

  生:已知凸透镜焦距是10厘米,那么2倍焦距就是20厘米,所以物距要大于20厘米。

  生:什么是像的性质?具体实验中要观察什么?

  生:实验中要观察像相对于物的正倒、大小,以及是虚像还是实像。

  生:做实验的时候怎么知道是不是实像?

  生:根据光路图,凸透镜成像中实像是由实际光线汇聚而成,在像的位置放光屏,光屏上就能显示到像。可以通过移动光屏找到最清晰的像来确定光屏的位置。

  师:好的,通过两位同学的讨论,实验方案进一步明确了。接下来我们一起看实验。本次实验器材有光源、焦距为10厘米的凸透镜、光屏和光具座。首先放置凸透镜,为方便读数,把凸透镜放置在40厘米刻度线处。移动光源,将光源移动到5厘米处,此时物距为35.00厘米,满足大于2倍焦距。打开光源,移动光屏,此时在光屏上找不到像。实验过程中遇到个问题,物距大于2倍焦距,光屏上没有光线到达,光屏下方却出现亮斑,这是为什么呢?光屏下方出现亮斑,说明光线到达的位置是光屏下方,有什么办法能让光线到达光屏上呢?

  生:可以把光屏往下移,使F灯、凸透镜、光屏的中心在同一直线上。

  师:光屏往下移,通过移动光屏可能接到像,但这时物距(F灯到凸透镜的距离)和光具座上对应的距离不相等,不能直接从光具座上读出物距,无法实现实验目的。仅仅F灯、透镜、光屏在同一直线上不够,实验中还应把F灯、透镜中心、光屏中心调整到同一高度。我们继续实验。

  然后我们调节凸透镜,使光源、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。移动光屏寻找最清晰的像。此时当物距大于2倍焦距时,光屏上所成的像相对于物是倒立缩小的实像。通过实验现象,我们发现当物距为35.0厘米时,大于2倍焦距所成的像是倒立缩小的实像,结论一是正确的。接下来进行第二个实验,当物距大于1倍焦距小于2倍焦距时,上节课我们了解到物体通过凸透镜所成的像相对于物体是倒立放大的实像。同样,请同学们先根据实验目的设计实验方案,我们来听听这位同学的想法。

  生:用回焦距为10厘米的凸透镜,移动光源,使其离凸透镜的距离在10厘米到20厘米之间。观察光屏,记录像相对于物的大小、正倒、虚实。如果光屏上成的像相对于物体是倒立放大的实像,则结论正确。

  师:我们根据这位同学的实验设计来进行实验。此时凸透镜仍固定在40厘米处,调节光源在光具座上20厘米到30厘米之间。打开光源,此时光屏上所成的像是模糊的。实验过程中发现,移动了物体之后,光屏在原位置接不到清晰的像,这是为什么呢?根据光路图思考一下,请同学们留意两种情况下成像的位置。

  生:当物距改变时,像的位置也随之改变,因此需要再次移动光屏寻找到清晰的像。

  师:原来是这样,还得移动光屏,我们继续实验。移动光屏寻找最清晰的像。此时物距是18.0厘米,满足大于1倍焦距小于2倍焦距的条件,此时光屏上所呈现的像相对于物是倒立放大的实像。

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《8年级上册物理 第5章 凸透镜成像规律实验验证(第三节) 逐字稿-3,424字 第5版》.docx
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