发布时间:2023-09-19 17:52:40
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇初中物理虚像和实像,期待它们能激发您的灵感。
关键词:初中物理;课堂教学;凸透镜成像;规律及应用中图分类号:G633.7文献标识码:B文章编号:1672-1578(2014)10-0185-01在初中物理第一册的光学内容中,"凸透镜成像"既是重点,又是难点,特别是成像规律的实际应用类型题,许多学生更是无从下手。各次考试中学生失分率较高。针对初中学生的思维,联系多年来的教学实践,在指导学生复习本部分内容时,若从如下步骤着手进行归纳与总结,就能取得事半功倍的效果。
(一)透镜成像的规律可通过几何作图,并经实验加以验证,得出结果。
(二)分析课本中表格里的规律可以得到以下几条结论
(1)u=f是成实像与虚像的分界点。(即一倍焦距分虚实)
(2)u=2f是成放大像与缩小像的分界点。(即二倍焦距分大小)
(3)成实像时,当物距u变小时,像距v变大,像的大小也变大。即要使像变大,则应把像距变大,同时物距应变小。
(4)成虚像时,当物距u变小时,像距v也变小,像的大小变小,但始终比物体大。
(5)实像都是倒立的,能被光屏承接;虚像都是正立的,不能被光屏承接。
(6)当u>2f时,有f
(7)凸透镜成放大像有实像和虚像,成缩小像一定是实像。
(8)凸透镜成实像时的倒立是上、下、左、右皆倒立。
(三)应用举例。例1、探究凸透镜成像的实验中,把蜡烛从2f处移到6f处的过程中:
A、一定成倒立放大的像,且逐渐变大。B、一定成倒立缩小的像,且逐渐变小。
C、一定成虚像,且逐渐变小。D、像一定不在光屏上出现。
解析:由结论1可知,蜡烛的像一定是实像;由结论2可知,该实像是缩小的实像;由结论3可知物距变大,像距变小,大小也变小,则应选择答案(B)。
例2,物体距凸透镜的距离是30cm时,在另一侧的光屏上可以得到一个放大的像,当把物体移到距凸透镜15cm时,可以得到一个()。
A、倒立放大的像B、倒立缩小的像
C、正立放大的虚像D、无法确定分析与解:由题意可知当u=30cm时,在光屏上可以得到一个放大的像,由结论5可知,则一定是倒立放大的实像。由成像条件f
例3,物体距凸透镜的距离是30cm时,在另一侧的光屏上可以得到一个放大的像,当把物体移到距透镜25cm时,得到一个()
A、倒立放大的像B、倒立缩小的像
C、可能是正立放大的虚像D、无法确定分析与解:由例2的分析可知焦距应满足以下结果15cm
例4,在探究凸透镜成像时,把物体放在大于2倍焦距处,在光屏上可以得到一个放大的像。若保持凸透镜的位置不变,把蜡烛与光屏的位置对调,则在光屏上()
A、得到倒立放大的像B、倒立缩小的像
C、正立放大的像D、得到大小不变的像
解析:由结论2、5和6可知,依据光的可逆性,则在光屏上应得到一个倒立缩小的像,应选(B)。
例5,用照相机拍照时,先拍5寸照片,后改拍2寸照片,则应将暗箱,即像距应(),
镜头与人的距离,即物距应()。(选填"变长"、"不变"、"变短")
分析与解:先拍5寸照,后改拍2寸照,像由大变小,都是实像;由结论3可知,物距u(镜头与人之距)应变短,像距(暗箱的长度)变长。
例6,某同学在探究凸透镜成像的实验中,在光具座上从左至右依次放好蜡烛、凸透镜和光屏。先将蜡烛和凸透镜的位置固定,可无论怎样移动光屏都得不到蜡烛的像,正在纳闷之时,他在另一侧看见与蜡烛同侧有一个正立的像,造成这一结果的原因是什么?解析:因为实像能被光屏承接,而虚像不能。光屏上没有像,产生这种原因的因素有两个:一是物于焦点上,不成像;二是物于焦点内,由结论1和5可知,它是虚像,不能被光屏承接。则造成这一结果的原因是:蜡烛位于凸透镜的焦点内。
例7,某同学在一圆形玻璃缸中养有一条金鱼。从旁边看去,金鱼变大了。则起凸透镜作用的一面是( )眼的一面。(选填"靠近"和"远离")
解析:因我们看到的金鱼是正立的,所以一定是放大的虚像。因装金鱼的盛水玻璃缸起凸透镜的作用,而凸透镜成虚像时像与物在凸透镜的同侧,故应选填"靠近"。
例8,张伯伯是一名集邮爱好者,他想用放大镜看邮票。为了更好地看清上面图案,使画面放得更大,他应该( )。
A、与邮票的距离变小。B、人与邮票的距离变大。 c、人与邮票的距离不变,将放大镜离邮票近一些。 D、人与邮票的距离不变,将放大镜离邮票远一些。 解析:因为放大镜成虚像,由结论4知,要使像变大,则应变大物距,物离镜应该远一些,所以应选择(D)
例9,放映幻灯片时,若使屏幕上出现"F"的画面,那么幻灯片应该如何插?
A、广B、-_Jc、_.1D、L
关键词:光的直线传播 反射 折射 虚像 实像 影子
光的存在使我们的生活变得五彩斑斓、丰富多彩,我们周围有许许多多的现象,都与光的直线传播、反射和折射有关。但在日常生活中,人们对“像”和“影”、“虚”和“实”的认识是片面的,在描述上也有许多不科学和不严谨的地方。这对于刚刚系统的接触物理知识的初中生来说是一种误导。因此,对光现象的中一些相似或容易混淆的现象进行辨析就显得十分重要,它有利于激发学生学习兴趣、活跃发散思维,提高学生分析问题、解决问题的能力。
一、“像”和“影”
1.光沿直线传播时形成的“像”和“影”。
光在沿直线传播的时候,如果通过小的孔洞,就会出现小孔成像的现象。如图所示,烛焰上部发的光沿直线通过小孔,照在光屏的下部;烛焰下部发出的光,通过小孔,照在光屏的上部,所以在光屏上形成一个倒立的像。
若光在直线传播中遇到了不透明的障碍物,在障碍物后面就有光不能到达的黑暗区域,这就是影子。如物体在太阳下的影子、人在路灯下的影子、小孩们喜欢玩的手影、民间艺术中的皮影。
天文现象的日食和月食,实际上也是影子现象。当月球转到地球和太阳之间,这三个天体在一条直线或近于一条直线上时,月球挡住了太阳光,在地球上的某一部分出现月球的影子,在这个影区里的人就看不到太阳,这就是日食现象。当月球转到地球背离太阳的一面时(地球处在太阳与月球之间),在月球上就出现地球的影子,在这个影区里的人看不清月亮,这就是月食现象。
2.光的反射现象中的“像”和“影”。
有一首明朗欢快的少儿歌曲唱到:“海面倒映着美丽的白塔,四周环绕着绿树红墙。”水中的“白塔”即我们常说的“倒影”,这种“倒影”究竟是岸上白塔所成的像还是影呢?这就要从平面镜成像说起。
平面镜表面平整光滑,是良好的反射面。光源发出(或物体反射)的光若被它反射,就会形成一个和光源(或物体)等大、正立的虚像,这就是我们常说的平面镜成像。抛光的金属面和平静的水面也能反射光,因此也能像平面镜那样成像。这一特点在遥远的古代已经被我们的祖先所知晓,唐太宗李世民就有句名言:“以铜为镜,可以正衣冠。”而贫苦的农户家无力购买铜镜,只能打一盆清水,对着自己在水中的虚像进行梳妆。平面镜成像的现象在生活中还有很多。在科技日益发达的现代社会,人们对平面镜成像的应用也更为广泛:舞蹈演员利用平面镜来矫正舞姿、牙科医生利用平面镜观察牙齿、眼镜店利用平面镜来拓展空间、反射式望远镜利用平面镜来观测天体……
二、“虚”和“实”
1.虚像。
(1)光被反射形成虚像。①平面镜成虚像:如前面所提到的“镜花水月”。②凹面镜成虚像:物体在凹面镜焦点以内成正立的虚像。③凸面镜成虚像:成正立缩小的虚像
(2)光被折射形成虚像。①光从一种介质斜射入另一种介质时,光的传播方向会发生改变,这就是折射现象。光在折射时会形成虚像。比较常见的是光在空气、水、玻璃中由于折射形成虚像的现象,如:海市蜃楼、池水变浅、筷子变弯、钢笔错位、星光闪烁、叉鱼时要偏向下方等。②凸透镜成像时,当物于凸透镜的焦点以内(即u<f)时,在光屏找不到物体的像。但在透镜的另一侧观察时,可以看到一个正立、放大的像,这就是物体通过凸透镜成的虚像。
2.实像。
(1)光沿直线传播形成实像:小孔成像。
(2)光被凸透镜折射成实像:①当物距大于2倍焦距(即u>2f)时,成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距,像比物小,物像异侧。应用:照相机、摄像机。②当物距等于2倍焦距(即u=2f)时, 成倒立、等大的实像。此时物距等于像距,像与物大小相等,物像异侧。粗测凸透镜焦距时,可以利用这一性质。③当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距(即2f>u>f)时,成倒立、放大的实像。此时像距大于物距,像比物大,物像异侧。应用:投影仪、幻灯机、电影放映机。
综上所述,尽管生活中由于光的反射、折射和直线传播形成的现象种类繁多,但我们只要从其形成原理入手,剖析其实质,就不难发现“像”和“影”、“虚”和“实”只不过是光在不同条件下所产生的不同现象,从而也就很容易把它们区分开。
参考文献
[1]《义务教育课程标准》(2011年版).北京师范大学出版集团,2012年1月,第一版。
光学在中考题中一般不会出很难的题目,在考题中主要围绕“辨别光学现象”、“探究平面镜成像的特点”、“探究凸透镜成像的规律”、“眼睛和眼镜”这四个方面出题.在《2013年哈尔滨市初中升学考试说明》中,对知识内容“探究凸透镜成像的规律”的考查,要求学生达到了解、技能、体验和应用的学习水平.
让我们从教科版初中物理教材八年级上册第四章的“家庭实验室―――制作有透镜的照相机”说起:
我要把针孔照相机改成带凸透镜的照相机,它能照近处的花朵,也能照远处的景物.
观察实像实像能用光屏承接.如果不设光屏,你能不能观察到实像?用实验检验你的想法.
这里通过对“科学探究:凸透镜成像规律”的学习,同学们可以进一步认识到凸透镜既能成实像(它的应用是照相机、投影仪等),又能成虚像(它的应用主要是放大镜).实像和虚像的区别是:实像既可以用眼睛观察到,又可以呈现在光屏上,虚像只能用眼睛观察到,而不能呈现在光屏上.注意:像的特征就是能观察到.
一、考查凸透镜成像的规律及其应用,应对每一种成像的情况以及特点熟知,并能与相应的应用相联系.
[链接一]
(2013年哈尔滨中考调研)一位同学探究“凸透镜成像规律”,凸透镜的焦距是10cm,某次实验蜡烛距透镜18cm,移动光屏,光屏上出现清晰像的特点是_______,据此人们制成了________________.
探索与点拨
根据凸透镜成像规律:物距小于焦距成正立放大的虚像;物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大的实像,像距大于二倍焦距;物距大于二倍焦距成倒立缩小的实像,像距大于一倍焦距小于二倍焦距.每一种成像情况都对应了不同的应用,据此来进行分析即可.
解答:由于凸透镜的焦距是10cm,则2f=20cm.蜡烛距透镜18cm,大于一倍焦距小于二倍焦距,此时,在光屏上成倒立放大的实像,这一特点的应用主要是投影仪和幻灯机.
答案:倒立放大的实像;投影仪(幻灯机).
二、探究凸透镜成像的实验,考查学生对实验操作的要求,一定要注意实验前的调整工作.
[链接二]
(2012年哈尔滨)某物理学习小组在研
究“凸透镜成像规律”时,使用的器材如图.(凸透镜的焦距是l0cm,刻度尺上标记着点,相邻两点间距为10cm)
(l)实验前,蜡烛、凸透镜、光屏摆放和调整好的要求是____________________;
(2)凸透镜放在D点,当图中光屏上承接到烛焰的倒立、放大、清晰的像时,蜡烛应放在图中的______________________;
(3)保持凸透镜位置不动,在实验(2)的基础上,想要在光屏上得到烛焰缩小、清晰的像,那么,接下来的操作是__________.
探索与点拨
在实验中,为使像能清晰地成在光屏的中心,应调整装置中的烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度、同一直线上;在凸透镜成实像的规律中,物体距离凸透镜越近,所成的实像距离凸透镜越远,所成的实像越大;反之,物体距离凸透镜越远,所成的实像距离凸透镜越近,所成的实像越小.
解答:(2)根据凸透镜成像规律可知,物于凸透镜一倍焦距和二倍焦距之间时,成倒立、放大的实像,所以蜡烛应放在图中的B和C两点之间(在透镜左侧,距凸透镜lOcm至20cm之间;或“在透镜左侧,到凸透镜的距离大于一倍焦距,小于二倍焦距”).
(3)蜡烛向左移动一定距离,物距变大,像距变小,成的像也变小,因此想要在光屏上得到烛焰缩小、清晰的像,接下来的操作是将蜡烛移到B点左侧(只要体现出B点左侧的某一区域或某一点即可),并调整光屏位置于一倍焦距和二倍焦距之间.
答案:(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在同一直线上,并且使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度;
(2)B、C两点之间;
(3)将蜡烛移到B点左侧,将光屏移到E、F两点之间.
三、考查影响凸透镜焦距大小的因素.主要是考查学生对凸透镜聚光程度的理解以及实验探究能力,这是初中物理课标上明确要求的、需要掌握的一种能力.
[链接三]
(2013年哈尔滨市香坊区一模)小聪同学通过学习眼睛的知识,知道眼睛的晶状体相当于凸透镜,它在睫状肌的拉伸下,会变薄或变厚,会引起自身焦距的变化.于是他想探究一下“凸透镜的焦距与透镜的薄厚(指凸起程度)的具体关系?”他找来了三个除薄厚不同外,其它条件都相同的凸透镜1、凸透镜2和凸透镜3,且三个透镜按顺序一个比一个厚(即凸起程度一个比一个大).请你帮他设计这次探究的全过程:
(1)在探究中除需要借助太阳光外,还需要什么器材?
(2)请你写出探究的主要步骤,并把所要测量的物理量用相应的字母表示.
(3)根据步骤中所收集到的实验数据,请写出如何分析论证从而得出实验结论.
探索与点拨
利用控制变量法进行探究性实验.要探究凸透镜的焦距与透镜的薄厚的关系,首先我们要知道如何测量焦距,即让凸透镜正对太阳光,调整凸透镜和地面的距离,直到地面上出现很小、很亮的光斑,测出凸透镜和光斑的距离.据此分析即可知道需要的器材和如何设计实验.
解答:我们先确定焦点的位置,然后测量每个凸透镜的焦距,最后比较即可.在探究中除需要三个除薄厚不同外,其他条件都相同的凸透镜1、凸透镜2和凸透镜3,借助太阳光外,还需要测量长度的刻度尺、做记号的白纸.
答案:(1)还需要刻度尺、白纸;
(2)①将三个凸透镜1、2、3依次放在太阳光下,并用白纸接收到各自最小、最亮的光斑;
②用刻度尺分别测出三个凸透镜到各自最小、最亮光斑的距离f1、f2、f3.
(3)如果f1>f2>f3,则在其它条件相同时,凸透镜越薄(或凸起程度越小),焦距越大;如果f1
四、考查凸透镜成像的应用,要搞清物距与像距之间的关系,即凸透镜成像的特点是由物距与像距之间的关系决定的.
[链接四]
(2012年哈尔滨市香坊区一模)在探究“凸透镜成像规律”的实验中,当烛焰、透镜及光屏的相对位置如图所示时,恰能在光屏上得到一个清晰的像.下列哪种光学器材的成像原理与其相同()
A.电影机B.投影仪
C.放大镜D.照相机
探索与点拨
由图知,物距大于像距,所以此时成倒立、缩小的实像;
A.电影机是根据物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,像距大于物距,成倒立、放大实像的原理制成的.不符合题意;
B.投影仪是根据物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,像距大于物距,成倒立、放大实像的原理制成的.而此时图中所示像距小于物距.不符合题意;
C.放大镜是根据物距小于焦距时,成正立、放大虚像的原理制成的,所以不符合题意;
D.照相机是根据物距大于像距,成倒立、缩小的实像制成的.故符合题意.
五、利用凸透镜成像特点,考查透镜的光路图,利用凸透镜三条特殊的光线作图.
[链接五]
(2013年哈尔滨市松北区二模)如图所示,请你再画出一束光路图,并确定发光点S像的位置.
探索与点拨
物理实验是初中物理教学内容的重要组成部分,也是让学生通过观察实验现象,了解和认识物理概念和理论的有效途径.物理实验既可以通过教师讲解和演示,学生观察分析的方式,也可以让学生亲自制定实验方案,并动手操作演示的方式.
这样不但可以使学生更容易发现问题、提出问题和解决问题,对物理概念的理解进一步加深,而且可以有效调动学生学习的积极性和主动性,激发学生参与教学活动的热情.例如教师讲解“电阻”概念时,很多学生对书中电阻概念中的“阻碍作用”理解不是很透彻.教师可以设计如下简单实验,让学生分组操作,以帮助学生理解“阻碍作用”的含义:首先,教师可以让学生准备实验器材如滑动变阻器、若干导线、电流表和电压表等;然后教师让学生以相同电路,维持电压不变,改变滑动变阻器的阻值,用电流表测定回路中的实际电流数值,并将其记录下来;最后,教师让学生依据所测的数值,观察并找出其中存在的规律,学生经过分析总结,最终得出结论:电压一定,电阻越大,电流越小.
教师利用物理实验引导学生对物理概念进行探索和证明,既可以满足学生希望参与教学活动的心理需求,又可以在实验过程中锻炼学生的分析思维能力、动手操作能力和创新能力,使学生对概念的理解不再仅限于教师的讲解和理论说明,而是进入更深层次的思考探索层面,有效加强学生对概念的理解和掌握.
二、教师的形象演示要利用技术手段
利用多种技术手段也是初中物理教师在形象演示教学中需要注重的方面,尤其以多媒体技术和网络技术的灵活合理运用最为重要.相对于传统的演示方法,多媒体形象演示可以图文并茂,内容信息涵盖量更丰富,操作方法更为简单快捷,学生的感受和体会更为深刻.例如教师讲解“照相机与眼睛视力的纠正”的时候,很多学生对实像与虚像的概念理解存在疑惑.教师可以利用多媒体技术,向学生展示眼睛与照相机成像的动态变化,并结合讲解光线传播的原理,让学生观察实像与虚像的区别.教师还可以进一步通过多媒体向学生演示实像与虚像的成像原因,让学生在理解和掌握实像与虚像概念的同时,对凸透镜的成像原理有初步的认识.教师利用多媒体技术的形象演示,可以弥补传统演示手段的不足,让学生对物理概念的理解更接近理论本质.同时多媒体形象演示的动态变化可以更集中学生的注意力,引领学生主动思考和分析物理概念和现象,使教师的教学质量和教学效率在无形中获得提升.
几何光学是光学学科中以光线为基础,研究光的传播和成像规律的一个重要的实用性分支学科。在几何光学中,把组成物体的物点看作是几何点,把它所发出的光束看作是无数几何光线的集合,光线的方向代表光能的传播方向。在此假设下,根据光线的传播规律,在研究物体被透镜或其他光学元件成像的过程,以及设计光学仪器的光学系统等方面都显得十分方便和实用最近在学习几何光学这部分内容时,我发现了几个容易出现问题的地方,因此总结出若干认识问题的误区,与大家分享:
一、若在发光点和平面镜中间放入不透明挡扳,则观察到的像的亮度变暗
如图1所示,点P为某一发光点,MN为任意平面镜,则在MN和点P中间放入不透明的挡板Q后所观察到像的亮度变化情况如何?
此题的答案应为“不变”。许多同学会认为答案是变暗,这就说明大家陷入了这样一种误区:认为放入挡板后亮度变暗,这来源于凸透镜成像的原理,如下图2、3所示
我们可以清晰的看到,由图2中的点S散发出的光线到达凸透镜后通过光线的折射最终必定相较于一实像点S,然后如图3所示情况是指当放入一块挡板AB于凸透镜的下半部分(或它上面的任何一块)后,通过点S投射出的光线并且到达挡板AB的光线就无法通过凸透镜,当然也就无法相交于点S。通过某点所汇集的光线减少了,显而易见,当放入挡板AB,像点应该理所当然的变暗。
但该题目所不同的出题点是,由于图4中的发光点P通过平面镜所呈现的事虚像点P',而我们之所以看的到P'点,则是由于进入人眼的是透过P所发出的光线在平面镜MN上发生反射的反射光线,又因为根据人们日常生活中所养成的观察习惯,我们所看到的虚像P'就是眼睛的光线反向延长线的交点。因此我们看到的虚像点的亮度实际上在于当观察时进入人眼的光线的强弱以及多少。
二、平面镜像观察时的范围和眼睛观察时的范围等价且可以使用同种方法绘制图像
(1)平面镜观察时的范围和眼睛的观察的范围概念存在一定差别
平面镜观察时的范围根据定义理解就是指某一点或组成该物体的的其上各点(可看做是广义的光源点)所放射出的光线通过平面镜反射后所能同时达到的那部分空间区域。也就是说,在这部分区域内的任何地方眼睛都可以观察的到;而眼睛的^察范围则是指当眼睛固定在某一特定位置,通过平面镜后视力所可以看到的地方,为了解题方便,常用的做题步骤是通过画图说明。但同学们应该注意到这里又存在一个误区,那就是在这种情况下所作出的区域是指空间上的而非平面。
(2)作像的观察的范围的简便算法及实例
①利用绘制图像并加以计算得出像的位置所在
②通过所得的像补充光具的两条边界的反射光线。观察这两条光线所包围的部分(空间)也可认为是像的观察范围。
③只要处于像的观察范围内,人眼所看到的像都是完整的。
请看下列各图中像的观察范围
三、平面镜和凹透镜所成的像均为虚像,无法出现实像
如图所示,当射向平面镜的光线是发散光线时,通过平面镜的反射出的光线依旧是发散的,那么可以得出结论发散的反射光线经过它的反向延长线在平面镜后某点会交于一点,呈现出一个虚像。然而实物经过凹透镜后也会形成一个虚像,这就是我们日常所见到平面镜和凹透镜成像的实际情况。
但是,若射向平面镜的光线是会聚光线时,如下图所示,则透过平面镜反射后得到的光线仍为会聚光线,由此可知,这样的反射出来的光线就可以在平面镜钱某个地方直接相交呈现出实像。
同理可得,当会聚光线透过凹透镜时,如图所示,
经过折射后的光线则会相交成实像点。由于初中的物理并不要求大家对虚物成像有过多的讨论,因此许多关于平面镜和凹透镜的成像的实际情况就被大家忽视了,大家会理所当然的认为印象中的样子,进入误区。
通过在平常的作业和练习中,我反复研究总结出了以下结论:
1.如果入射平面镜的光线呈现会聚光线,成实像则成为必然。在理论上我们可以将会聚光线当做“虚物”。