发布时间:2023-09-22 18:14:36
导语:想要提升您的写作水平,创作出令人难忘的文章?我们精心为您整理的5篇初中物理虚像和实像范例,将为您的写作提供有力的支持和灵感!
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
2教学设想
透镜对光的作用,跟上一章学到的光的折射有关。所以应从复习光的折射入手,先通过作图演示,再做实验来帮助理解透镜折光的道理。按照“复习光的折射(作图演示)——认识透镜——透镜对光的作用——生活中的透镜——探究凸透镜成像规律”的顺序授课,由浅入深,学生容易接受。
3教学过程
3.1复习光的折射作演示图
(边画图边复习上一章内容)(如图一):一束光线从空气穿过一块厚薄不同的玻璃时,出射光线竟然向厚处偏折。
3.2认识透镜
镜片的中间和边缘相比,它的厚薄不同,中间厚、边缘薄为凸透镜,反之为凹透镜。(不可拿凸透镜看太阳,否则阳光会刺伤眼睛)
介绍光轴和光心时需告诉学生:凡通过光心的光线其传播方向不变。
3.3透镜对光的作用
从图一可知:出射光线向厚处偏折,而凸透镜中间厚,则光应向中间偏折;而凹透镜边缘厚,故光应向边缘偏折(如图二)
经过演示透镜对光的作用则可验证:凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。这样会更容易理解凸透镜为什么会将光线向中间偏折而起会聚作用。
①主光轴上的特殊点:光心、焦点
演示:拿一个凸透镜的一面正对阳光,用纸在凸透镜另一侧,接住被凸透镜折射出的阳光,并改变透镜与纸的距离,将在纸上可看到一个最小、最亮的光点,这是凸透镜将太阳射来的平行光会聚在一点,此点为焦点。焦点到光心的距离为焦距。将凸透镜转到另一面再做实验,在纸上也会看到亮而小的焦点,故透镜两侧都有焦点。
②介绍通过凸透镜的三条光线:平行主轴的光线,经过焦点;射向光心的光线,方向不变;经过焦点的光线,平行主轴。
③介绍光路可逆性。
3.4生活中的透镜
①照相机:可在胶片上看到一个缩小倒立实像。
②投影仪:可在屏幕上看到一个放大倒立实像。
以上两个都有一个重要元件——凸透镜
③放大镜:眼睛透过透镜看物体,可以看到一个放大正立虚像。放大镜本身就是一个凸透镜。
④物体和像所在凸透镜的位置(演示:凸透镜成倒立实像和正立虚像)
介绍实像和虚像的概念及物体和像在凸透镜的位置:
a、实像与物体在凸透镜两侧
b、虚像与物体在凸透镜同侧。
凸透镜既可成实像又能成虚像,是根据物体放置位置而定。即跟物距有关。实像是倒立的且有大小之分,虚像是正立的,都是放大的。
3.5探究凸透镜成像规律
①主轴上的特殊位置。(如图三)所示:
②实验:探究像的虚实、大小、正倒跟物距是何关系?找出凸透镜成像规律。
这个实验应选用一个凸透镜、蜡烛、光屏、光具座、打火机等。可以在教室或实验室进行。
a、先测焦距。b、按课本66页图3.3—1组装好实验器材,并调节烛焰、凸透镜和光屏各自中心在同一高度,这一步较为重要,否则光屏可能承接不到像。使凸透镜面和光屏面跟同一高度线垂直。
点燃蜡烛开始做实验。要求:边实验边将结果填入课本67页表格中。
首先、将蜡烛放至大于2倍焦距处使u>2f并移动光屏观看是否有像?像的性质?
其次、将蜡烛移至2倍焦距和焦点之间使f<u<2f并移动光屏观看是否有像?像的性质?
第三、将蜡烛移至焦点处使u<f并移动光屏观看是否有像?像的性质?
根据记录在课本67页表格中的结果分析:
当u>2f时,凸透镜可成倒立、缩小的实像;
当f<u<2f时,凸透镜可成倒立、放大的实像;
当u<f时,凸透镜可成正立、放大的虚像。
在学生讨论找出凸透镜成像规律时,有学生提出这样的问题:“凸透镜能否成既不缩小、也不放大,即跟物体同样大的实像?”这时有必要让学生做下一步实验:利用图三的主轴上的特殊位置,将蜡烛放到2倍焦距处,观看屏上的像,将蜡烛离开2倍焦距处向内移,凸透镜成放大的实像,向外是成缩小的实像。由此可见只有蜡烛在2倍焦距处才成既不放大,也不缩小的实像,即像跟物体等大。
[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674 6058(2016)17 0065
在物理教学中,应有目的、有计划地培养学生的观察能力,使他们形成良好的观察习惯。在观察物理现象时,一般可以先对现象有一个整体,大致的认识,再着重观察它的主要方面及某些次要的但值得注意的细节,最后要注意各部分和各种现象之间的联系,使他们对所观察的事物有一个比较完整、清晰的认识。但对初学物理的学生来说,他们常不知道观察些什么?怎样观察?这就要求教师在教学过程中逐步培养和训练学生的观察能力。
透镜的成像规律是初中物理的一个难点,要求学生通过实验观察得出透镜成像的规律,这就要求教师在实验教学中进行必要的观察指导,培养和训练学生的观察能力,下面谈一下我在透镜成像规律教学中对学生的观察指导。
一、指导学生按一定的顺序进行观察
对于刚学物理的初二学生来说,开始的观察是无目的、无顺序的,这就要求教师在教学过程中要有意识地交代清楚观察的对象,并进行规范观察指导。
1.在对光具座进行观察时,指导学生先观察光具座标尺的测量范围、分度值,再观察刻度的特点,然后再观察放实验器材的底座,明确光具座上放置实验器材的顺序,为后面的物距、像距的测量做好准备。
2.在测焦距时,学生往往只注意光屏上的亮点,而忽略了其他情形的观察。在教学中,教师应注意指导学生先观察透镜的凹凸,再观察平行光源,然后放正凸透镜,调节凸透镜与光屏的距离,观察如何得到最亮点,再测量焦距,使学生在规范观察的同时,感性体会凸透镜的会聚作用及会聚作用与凸透镜凹凸的关系。
3.在观察物距、像距、成像的情况时,有意识地指导学生先调物距,然后调光屏,观察像的情况,再观察像距,使学生认识到同一透镜,物距决定成像情况和像距,明确什么时候的距离才是像距。
二、指导学生根据现象的特征进行观察
在教学中,要充分利用所观察到的现象的特征,使学生通过观察得到正确的结论。
例如,在实像、虚像的成像特征观察上,可以让学生从以下几方面进行观察。
1.观察光屏上的成像情况:实像,能通过调节光屏的位置,清晰地呈现在光屏上;虚像则无论怎样调节光屏的位置,都不能呈现在光屏上;从而引导学生归纳出实像是由实际的折射光线会聚而成的,虚像是由折射光
线的反向延长线会聚而成的,使学生在本质上认识实像和虚像。
2.观察方法:实像,可以通过光屏看到;虚像则需要透过透镜才能看到,从中归纳出实像与物在凸透镜的两侧,而虚像和物则处于凸透镜的同侧的结论。
3.观察像的正立、倒立情况:实像倒立、虚像正立。
4.对成实像和虚像的物距、像距观察:通过调节物距,观察当物距大于一倍焦距时成实像,物距小于一倍焦距时成虚像,从中引导学生认识一倍焦距处是成实像和虚像的分界点。
三、对比观察,指导学生对前后几次实验或实验数据进行比较
对比观察,有定性观察和定量观察之分,定性观察就是对前后现象进行观察比较,进而引导学生找出结论。定量观察就是通过对前后实验的观察取得的数据进行比较,进而归纳,找出规律。那么在具体观察凸透镜成像规律时,就可让学生先定性观察,再定量观察,逐步引导学生突破思维障碍,得出成像规律。
(一)定性观察成像
1.观察放大像、缩小像的情况:通过调节物距和像距,观察到随着物距的改变,像距也随之改变,光屏上成的像时而缩小、时而放大、时而消失,使学生认识到成放大、缩小像取决于物距的大小。
2.观察实像、虚像的情况:通过调节物距和像距,观察到随着物距的改变,光屏上的像时有时无,认识到成实像或虚像存在某个分界点,在这个分界点的两侧分别成实像和虚像。
3.观察像变大、变小的情况:通过反复调节物距和像距,观察随着物距的改变,光屏上的像和像距随着物距的变大而变小,随着物距的变小而变大,认识到成放大像或缩小像存在某个分界点,在这个分界点的两侧分别成放大像和缩小像。
这样,通过定性观察凸透镜的成像情况,使学生在感叹、惊奇之余,更加激起学生进一步探究的欲望,在教学中,可就顺势引导学生进一步对凸透镜成像进行定量观察。
(二)定量观察成像
1.进行实验,得到实验数据,建立实验数据表格
通过前面的实验已测得凸透镜的焦距为10厘米,让学生通过实验得到数据,完成上面表格。
面对实验表格中的数据,由于有了前面对凸透镜成像的定性观察,这就使学生建立起了对凸透镜成像理解的观察实体与理论实体间的有效逻辑关系,使学生能顺利克服思维障碍,通过观察实验数据得出成像规律。
2.观察表格中的数据,找出成像规律
指导学生通过对实验数据的定量观察,结合前面的定性观察,得出凸透镜成像规律。
四、指导学生对现象进行全面观察,使学生了解观察对象的全貌
学生观察能力的培养应循序渐进,引导他们学会对现象进行全面观察,培养学生全面观察能力。
在教学中指导学生通过对上面成像规律的进一步观察,得出:一倍焦距处是成实像和虚像的分界点;二倍焦距处是成放大像和缩小像的分界点;成实像时,物距变大,像距变小,像变小,反之亦然;等等。
在教学中还指导学生:通过对光屏上得不到像的观察,分析其成因有哪些;通过观察物体、透镜上下左右移动时,光屏上像的移动情况;通过观察将透镜遮住一半或一部分时,光屏上的成像情况,进一步分析凸透镜成实像的实质;通过保持物距不变,改变凸透镜的焦距,观察其成像情况,进一步归纳凸透镜的成像规律。
通过这一系列的观察,使学生对凸透镜的成像有一个全面观察,使学生能全面掌握凸透镜成像规律。
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:
下面我们通过一些光学器件所成的像来具体分析说明有关实像和虚像的区别.
1.在小孔成像中,我们能在小孔后面的光屏(毛玻璃或半透明的塑料薄膜)上看到一个倒立的像,像能在光屏上呈现,说明它是实像,从形成原因上看,它是因为光在同一种均匀介质中沿直线传播,在光屏上由实际光线会聚而成的.在物体与小孔之间距离不变的情况下,其大小随光屏到小孔之间的距离(即像距)变化而变化.如图1中的(a)、(b)所示.
2.在平面镜成像中,若在平面镜的后面放上光屏,无论怎样移动光屏都不能在光屏上找到像,这就是说平面镜所成的像不能呈现在光屏上,所以是虚像.另外从平面镜成像的作图中也能看出这一点,如图2所示,物点S所发出(或反射出)的任意两条光线经平面镜反射后,其反射光线不能相交,而其两条反射光线的反向延长线可以交于一点,这一点S′就是物点S所成的虚像.
3.在凸透镜成像的规律中,其成像情况比较复杂,它实际上是光线经透镜两次折射后而形成的.从实验可知,凸透镜成像规律如下表所示:
从实验现象可知,当u>f时的前两种情况,我们能从光屏找到清晰的像,说明该像是实像.而当u<f时,无论怎样在光屏上都不能找到像,而透过凸透镜观察物体确能够看到一个正立的放大的像,而此时在你所看到的像的位置放上光屏却在光屏上怎么也找不到所成的像,所以它是虚像.其成像原因可以通过凸透镜对光线作用中的三条特殊光线的作图来说明,如图3中的(a)、(b)、(c)所示.
从图(a)、(b)中可以发现,它们的像都是由物体发光的光线经凸透镜折射后实际光线会聚而成的,所以是实像;而(c)图中的像是物体发出的光线经凸透镜折射后,其折射光线的反向延长线相交而形成的,所以是虚像.
4.在其他情况的成像中,我们也可以用类似的两种方法中的一种来判断有关光学器件所成像的虚实.如在水上面的人看到水中的物体时,其成像光路图如图4所示,相信你已经根据成像光路图判断出人们看到是什么性质的像了吧,它就是虚像,而且实际物体的位置在像的下方,这就是渔民叉鱼时为什么要将鱼叉向看到的鱼的下方瞄准的原因.若向看到的鱼叉去,那只能叉到实际鱼的虚像了!
除了以上介绍的光学器件所成的像以外,我们学习中还遇到其他的光学器件,如:凸面镜、凹透镜成的是正立的、缩小的虚像;凹面镜成像情况与凸透镜相似;望远镜、显微镜的成像情况比较复杂,这里不再介绍.
现在我们就根据前面介绍的方法,通过几道例题来进一步加深我们对实像和虚像的理解和辨别.
例 1 小明在课外按如图5所示装置做小孔成像实验.如果易拉罐底部小孔是三角形,则他在半透明纸上看到的像是( ).
A.三角形光斑 B.圆形光斑
C.蜡烛的正立像D.蜡烛的倒立像
解析 由题意可知“他在半透明纸上看到的像”则说明是实像,而小孔成像原理是光的直线传播,并没有对小孔的形状进行约束,只是对小孔的大小有所要求.从实验也可以发现像的形状与小孔的形状无关,只与物体的形状相同,且是倒立的,所以该题的正确选项是D.
例2 如图6是张敏同学拍摄的西湖大酒店风景相片,下面说法正确的是( ).
A.要想使大楼的像更大些,张敏应向大楼靠近些再拍摄
B.大楼在湖中的倒影是由于光的直线传播形成的
C.大楼在湖中的倒影是由于光的折射形成的
D.拍摄时底片上的像是倒立放大的虚像
解析 “西湖大酒店“的像能成在底片这一光屏上,所以是实像,因而D是错误的;大楼在湖中的倒影是由于光的反射而形成的,所以B、C是错误的;在凸透镜成像的实验中,若要在光屏上得到较大的像,应减小物体到凸透镜的距离,当然同时应当增加光屏(底片)到凸透镜的距离,所以该题的正确选项是A.
例3 下列关于光现象的说法中,正确的是( ).
A.在河边看到水中的白云、小鱼都是虚像
B.光与镜面成30°角射在平面镜上,则其反射角也是30°
C.“海市蜃楼”是由于光的反射而形成的
D.太阳光不能被分解为其他色光
解析 此题是关于光学规律的基本练习,水中的云是倒影,是由于光的反射.水中的鱼是由于光的折射而形成的,通过前面的分析可知,它们所成的像都是虚像;而B选项中的入射角是60°不是30°,所以其反射角是60°,不是30°;“海市蜃楼”主要是由于光的折射而形成的;太阳光是复色光,因而可以分解为单色光.综上分析,此题正确答案是A.
在解这类题目时,往往还要根据其他的相关规律来进行判断,如在凸透镜成像性质中,还可以根据物体到凸透镜距离与凸透镜焦距之间的关系来判断;在平面镜成像中,还可以根据其成像规律直接判断.这就是说我们在知识学习的过程中要注意相关信息的联系,这样才能更全面地掌握知识.
下面是几道基础题,请你用上面的方法试一试吧.
1.我们观察到水中的鱼和水中的云,它们形成的原因,前者是由于光的_______而形成的_______像(填“虚”或“实”);后者是由于光的_______而形成的_______像.(填“虚”或“实”)
2.我们平时教室中的投影机成的像是虚像还是实像?为什么?
3.如图7所示是小芳同学制作的模型照相机.通过调整内外纸筒的相对距离,可以在半透明膜上看到远处景物倒立的像.使用此模型照相机,下列说法正确的是( ).
A.看到远处景物的像是虚像
B.如果看远处是很清晰,那么看近景时,应把内纸筒向外拉一些
C.应把内纸筒朝明亮的室外,凸透镜朝较暗的室内
D. 凸透镜与半透明膜之间的距离相当于凸透镜的焦距