初中物理沪科版八年级全册第五节 科学探究：凸透镜成像教案及反思

第五节  科学探究：凸透镜成像

第2课时  凸透镜成像的规律

课标要求：

【教学目标】

一、知识与技能

1.知道凸透镜的成像规律.

2.知道凸透镜成放大、缩小、实像和虚像的条件.

二、过程与方法

1.通过实验培养学生的实验操作能力和对实验现象、实验数据的初步分析能力.

2.初步培养学生对探究结果进行交流，评价的能力.

三、情感、态度和价值观

1.通过研究凸透镜成像的实验，以及对其成像规律的分析有意识地渗透辩证唯物主义观点.

2.通过探究活动，激发学生的学习兴趣，培养学生具有对科学的求知欲，使他们乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常生活中的物理学规律.

3.注意培养学生乐于参与观察、试验、制作的兴趣.

【教学重点】实验探究凸透镜成像规律，让学生知道科学探究中制定计划与设计实验的意义、方法.

【教学难点】让学生知道科学探究中制定计划与设计实验的意义、方法.

【教具准备】光具座、凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、灯泡、刻度尺、多媒体课件.

【教学课时】1课时

教学设计：

【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业，加强学生对知识的巩固.

【新课引入】

玩小水珠：把透明胶片放到课本上面，用手指在透明胶片上滴一个水珠，观察小水珠下面的字.

揭秘“小水珠”并进行设问：你玩过这个游戏吗？能介绍一下你以前是怎么玩的吗？还有别的玩法吗？

师 我们现在用笔在纸上画一个箭头，就用我们的小水珠先离得近一些来观察箭头，然后逐渐离开，注意你在移动过程中，你看到的像发生怎样的变化?

学生：一开始我看到正立的、放大的箭头，后来我把凸透镜向上移，看到箭头变小了，而且是倒像.

师 其实小水珠相当于一个放大镜，也就是凸透镜，成放大的像，但凸透镜总能成放大的像吗？

学生：不是的.

【进行新课】

知识点1  凸透镜可以成像

师 我们通过刚才的小游戏知道凸透镜能成不同的像.有时成放大的像，有时成缩小的像，有时成倒立的像，有时成正立的像.

多媒体展示1：（教师通过图讲解，或利用多媒体动画展示讲解）

师 凸透镜能够成像，是由于光的折射.如图，离凸透镜一倍焦距外的物体上某点射到凸透镜上的一束光，我们可以利用其中两条特殊光路来代表该束光的传播路径，第一条与主光轴平行的光线，通过凸透镜后穿过焦点；第二条通过凸透镜光心的光线，传播方向不变，最后我们发现这两条光线会聚于一点，即这束光线会聚于一点，通过凸透镜的折射后得到了该点的实像点（由实际光线会聚而成的像点叫实像点）.

多媒体展示2：（教师通过图讲解，或利用多媒体动画展示讲解）

师 我们知道凸透镜对任何一束光都有会聚作用，但并不是任何一束光经凸透镜折射后都能会聚到一点.如图，离凸透镜一倍焦距内的物体上某点射到凸透镜上的一束光，我们可以利用其中三条特殊光路来代表该束光的传播路径，第一条过凸透镜焦点的光线，通过凸透镜后与主光轴平行；第二条与主光轴平行的光线，通过凸透镜后穿过焦点；第三条通过凸透镜光心的光线，传播方向不变，最后我们发现这三条光线不能会聚于一点，但人眼长期的视觉习惯觉得光沿直线传播，逆着这束光看过去，觉得这束光好像是由点光源S射过来的，通过凸透镜的折射后得到了物点的虚像点（由实际光线的反向延长线会聚而成的像点叫虚像点）.

【课堂训练】

完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.

知识点2  凸透镜成像的规律

（1）提出问题.

师 大家先进行分组实验：用一凸透镜在灯泡与墙壁之间移动，你们可观察到什么?

学生动手实验：用一凸透镜在灯泡与墙之间移动.

学生：可在墙上得到放大、缩小或等大的灯丝的像，也可能在墙上看不见像.

师 对于凸透镜成像，你想知道什么?(或你想提出什么问题?)

学生甲：凸透镜成像有何规律?

学生乙：物体与凸透镜之间的距离是否就是影响凸透镜成像情况的主要因素?

（2）假设或猜想.

师 你们的猜想是什么?

学生甲：凸透镜成像可能与物体到凸透镜的距离有关.

学生乙：与焦距有关.

学生丙：与物距与像距的大小有关.

学生丁：与像距有关.

（3）设计实验.

师 怎样验证你们的猜想是否正确?

学生：实验

师 很好，大家都想到了实验，实验是探究物理知识最基本的一种方法.你们准备设计一个什么样的实验方案来证实你们的猜想是正确的?

学生：观察光源和凸透镜不同距离时成像的情况，以研究影响凸透镜成像的因素.

演示实验：教师出示两个焦距相差较大的凸透镜做一次简单的演示，让蜡烛与两个凸透镜距离相同，所成的像不同.

师 你们观察到了什么现象.

学生：蜡烛到两个凸透镜的距离相同，所成像不同.

师 这个现象说明了什么?

学生：说明了物体通过凸透镜成像情况不仅与物体到凸透镜距离有关，还与凸透镜的焦距有关.

师 下面向大家介绍一个专用的光学实验器材——光具座.光具座上可以固定凸透镜、光屏，放置蜡烛，还可以调节蜡烛、凸透镜、光屏的位置和高度，并有刻度尺，可直接读出蜡烛与凸透镜，光屏与凸透镜的距离，使用方便.

教师边介绍边示范，并指出实验时仅供选用.

师 实验时需哪些器材?

学生：蜡烛、火柴、凸透镜、光具座、白板

师 还需要知道什么数据?

学生：凸透镜的焦距.

师 你想通过什么办法得知凸透镜的焦距?

学生甲：用实验测得.

学生乙：查阅说明书.

学生丙：问老师.

师 你们想的这几种方法都可以，不同组的桌面上的凸透镜焦距不同，由于时间有限请你们查阅桌面上的说明书，弄清凸透镜的焦距.

学生查阅并交流凸透镜的焦距.

师 实验时你们准备的蜡烛、凸透镜、光具座和白板，它们起什么作用?

学生：凸透镜用来成像，蜡烛作为物体，白板作为光屏，光具座起到支架作用，还可直接读出物距u和像距v.

师 请同学们分组讨论，制定出实验步骤，并写在纸上准备全班交流.

学生：讨论、制定实验步骤.

师 下面请同学们打开课本P72，注意观察表格中的各个项目，做到对实验中要测量的数据、观察的现象心中有数.实验中还需要注意几点，现在请同学们看投影.

教师调节实物投影，演示实验中的注意事项，边演示边讲解.

教师引导学生设计实验方案：

①把透镜放在光具座标尺中央，从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置.

②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.（注意：此操作的目的是使烛焰通过凸透镜所得的像呈现在光屏中央，便于观察与比较像与物体的关系.

③把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在光屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离.把数据记录成表.

④继续把蜡烛向凸透镜靠近，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在光屏上成一个清晰的像，观察像的变化是放大还是缩小，是正立还是倒立，测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离，将数据记录成表.

⑤当蜡烛移到一定位置上时，光屏上不能成像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像，把蜡烛与凸透镜的距离、像与凸透镜的距离，像的大小，像的正倒，填入表格.

（4）进行实验.

师好，我们来比一比，哪个小组做得最快、最好，注意分工合作.

学生分组实验探究，教师巡回检查，答题，指导.表扬做得快，做得好的学生，同时也鼓励做得慢和做错的学生，对不会做的个别学生当场指导.

（5）分析论证.

师 现在同学们完成了实验，根据实验数据，结合前面的猜想，你们得到什么结论?分组讨论后回答.

教师投影一组较标准数据，让学生讨论.

教师总结并板书.

板书：凸透镜成像规律

当物体位于凸透镜两倍焦距之外时，成缩小、倒立的实像.

当物体位于凸透镜两倍焦距处时，成等大、倒立的实像.

当物体位于凸透镜焦距与两倍焦距之间时，成放大，倒立的实像.

当物体位于凸透镜的焦距处时，不能成像.

当物体位于凸透镜的焦距以内时，成放大、正立的虚像.

（6）交流评估.

老师引导学生对实验中应该注意哪些问题进行交流，并进一步认识实像和虚像.（多媒体展示）

例题  在探究凸透镜成像规律时，小捷用了9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色的板上代替蜡烛作光源，实验装置如图所示：

（1）为了确定凸透镜的焦距，小捷将凸透镜正对太阳光，再把光屏放在另一侧，改变凸透镜与光屏的距离，直到光屏上出现一个      （填“亮点”或“亮环”）为止，测得它与凸透镜中心的距离为10cm，确定出焦距f＝      （填“5cm”或“10cm”）.

（2）凸透镜固定在光具座的零刻度线上，小捷将光源移至光具座30cm处后，再移动光屏，至到如图所示位置，光屏上会出现清晰      （填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像；如果她将光源再远离凸透镜一些，这时光屏应向

      （填“左”或“右”）移动，以获得清晰的实像.

（3）如果将光源移至7cm处，凸透镜此时成的是放大的      （填“虚像”或“实像”）.

解析：（1）平行光线经凸透镜折射后会聚于焦点，利用这个原理常用来测量凸透镜的焦距，在操作时注意使光斑最小、最亮.（2）当物距u＝30cm时，u＞2f，成的是倒立、缩小的实像；当光源远离凸透镜时，物距变大，则像距变小，像变小，所以应将光屏向左移动，靠近凸透镜.（3）当u＝7cm时，物距小于焦距，此时成的是正立、放大的虚像.

答案：(1)亮点  10cm  (2)缩小  左  (3)虚像

【课堂训练】

完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.

【课堂小结】

同学们，今天这节课我们通过实验探究了凸透镜在不同条件下成像的规律以及凸透镜成像规律的实验中出现的状况.这节课的知识还需要大家多联系实际理解运用.好，这节课就学到这，谢谢！

【课后作业】

完成练习册中本课时对应课后作业部分练习.

教学反思：

1.本课以探究凸透镜成像情况与物距关系有关为主线，安排了学生“提出问题、猜想、设计实验、进行实验、分析与结论”等教学过程，让学生经历产生兴趣、发现问题、激发矛盾、进一步解决问题的过程.很好地体现了让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识的精神.

2.本节的难点是学生对实验数据的分析和论证.特别是凸透镜成实像时，动态规律：“物近像远、大，物远像近、小”，这可以用多媒体动画演示凸透镜成像，从而让学生自己找到其中的规律.

教学板书：