师：同学们好，请准备好学习任务单，与老师一起开始今天的学习。这是一个放大镜，通过前面的学习，我们知道放大镜成正立放大的虚像。那么，用放大镜观察物体一定是正立放大的吗？想知道答案，我们一起来做个实验。用放大镜看近处的花，花被放大了，而看远处的建筑却是倒立缩小的，这是为什么呢？
放大镜其实就是凸透镜。我们用凸透镜看近处的花，成正立、放大的像；看远处的建筑，成倒立、缩小的像。两次成像不同，是因为物体到凸透镜的距离不同。由此，我们猜想凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物体到凸透镜的距离有关。
在物理学中，我们把物体到凸透镜光心的距离称为物距，用u表示；把像到凸透镜光心的距离称为像距，用v表示。凸透镜所成像的大小、正倒、虚实与物距有什么关系呢？像距与物距又有什么关系呢？这需要我们用实验来探究。
要研究凸透镜所成像的大小、正倒、虚实与物距的关系，我们需要改变物距，观察记录像的大小、正倒、虚实以及像距。同学们想一想，除了物距以外，还有哪些因素可能对成像有影响呢？
生：凸透镜的焦距。
师：非常好。我们在给物体拍照的时候，在不改变物距的情况下，通过改变相机的焦距，也可以改变像的大小。看来做实验的时候，我们还需要保持凸透镜的焦距一定，可以使用同一个凸透镜。
保持凸透镜的焦距不变，改变物距，观察记录像的大小、正倒、虚实以及像距，记录在如下表格中。本实验需要哪些实验器材呢？我们使用点燃的蜡烛作为发光物体，凸透镜的焦距为10厘米，用白色塑料板作为光屏，用带有刻度尺的光具座安装蜡烛、凸透镜和光屏，并测量物距和像距。
实验前，我们将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，并调整三者的高度，使烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心三者处于同一高度。
实验时，我们将蜡烛放在距离凸透镜较远处，调整光屏到凸透镜光心的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像，观察像的大小、正倒，测出物距u和像距v，记录数据和像的性质。再把蜡烛向凸透镜移近几厘米，并重复以上操作，多次重复上述步骤。这些准备工作做好以后，我们就可以开始实验了。请同学们边观察边记录。
把凸透镜固定在光具座30厘米刻度处，把蜡烛移至零刻度线位置，此时物距为30厘米。移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像，此时的像是倒立、缩小的。从光具座的刻度尺上可以读出像距为15.3厘米。
将蜡烛靠近凸透镜，此时物距为27厘米。移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像，此时的像仍然是倒立、缩小的，比上一次成像大了一些，此时像距为15.7厘米。
继续将蜡烛靠近凸透镜，此时物距为24厘米。移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像，此时的像仍然是倒立、缩小的实像，此时像距为16.7厘米。
继续将蜡烛靠近凸透镜，此时物距为20厘米。移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像，此时的像与烛焰相比较是等大的，说明物距为20厘米的时候，成的是倒立等大的实像，此时像距也为20厘米。
继续将蜡烛靠近凸透镜，此时物距为17厘米。移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像，此时的像是倒立、放大的，此时像距为22.6厘米。
继续将蜡烛靠近凸透镜，此时物距为14厘米。移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像，此时的像仍然是倒立、放大的，且比上一次成像更大了，此时像距为28.5厘米。
继续将蜡烛靠近凸透镜，此时物距为10厘米。移动光屏，我们发现无论怎样移动，都无法在光屏上得到清晰的像，这是为什么呢？
生：像的位置可能超出了光具座的长度。
师：现在我们拔掉光屏，继续向右移动，发现在光屏上仍然找不到像。继续将蜡烛靠近凸透镜，此时物距为7厘米。移动光屏，我们发现在光屏上仍然找不到像。现在拔掉光屏，继续向右移动，在光屏上仍然找不到像。刚才的两种情况中，我们在光屏上始终找不到像，拔掉光屏继续向右移动也找不到像，是因为不成像，还是成了像我们没有找到呢？
生：有一种像，它不能呈现在光屏上，只能用眼睛来观察，是虚像。
师：现在我们将蜡烛移至距离凸透镜10厘米的刻度处，此时物距等于10厘米。透过凸透镜进行观察，仍然观察不到像，说明物距等于10厘米的时候不成像。将蜡烛靠近凸透镜，此时物距为7厘米。透过凸透镜进行观察，可以观察到一个正立、放大的虚像。继续将蜡烛靠近凸透镜，此时物距为5厘米。透过凸透镜进行观察，仍然成正立、放大的虚像。
这是我们通过实验记录的数据，请同学们认真观察，你有哪些发现呢？
生：当物距大于10厘米时，成的像均是倒立的，且都是实像。当物距小于10厘米时，成的像均是正立的，且都是虚像。
师：看来物距等于10厘米是一个特殊的位置，凸透镜的焦距也为10厘米，此时物距等于一倍焦距。由此我们可以总结，一倍焦距分虚实、分正倒。请同学们继续观察，你还有哪些发现呢？
生：当物距大于20厘米的时候，成的像都是缩小的。当物距小于20厘米的时候，成的像都是放大的。当物距等于20厘米的时候，成的像是等大的。
师：看来物距等于20厘米是成像大小的分界点，即2倍焦距分大小。这样两个特殊的位置，将我们的实验过程分成三个阶段，我们由远及近继续分析。
首先我们看，当物距大于2倍焦距的时候，成的像均是倒立、缩小的实像，像距均大于一倍焦距、小于2倍焦距。由此我们总结：u大于2F，成倒立、缩小的实像，v大于f小于2F。
再来看中间这部分，当物距大于一倍焦距、小于2倍焦距时，成的像都是倒立、放大的实像，像距均在2倍焦距以外。由此我们可以总结：u大于f小于2F时，成倒立、放大的实像，v大于2F。
我们再来看u小于一倍焦距时成的像，均是正立、放大的虚像，可总结为：u小于f，成正立、放大的虚像。
最后我们来看一下两个分界点，当物距等于10厘米时，同学们还记得吗？我们在实验中，无论怎样移动光屏，都不能在光屏上找到清晰的实像，拔掉光屏，透过凸透镜观察也观察不到虚像，所以u等于f时不成像。u等于2F时，成倒立、等大的实像，v也等于2F。这样我们就得到了一个相对完整的凸透镜成像的规律。