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    5.3 凸透镜成像的规律(教学设计)
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    初中物理人教版八年级上册第3节 凸透镜成像的规律教学设计

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    这是一份初中物理人教版八年级上册第3节 凸透镜成像的规律教学设计,共10页。教案主要包含了记忆口诀等内容,欢迎下载使用。

    人教版   年级  物理  教学设计

    主备人

     

    学科

    物理

    时间

     

    课题

      透镜及其应用  3凸透镜成像的规律

    知识与技能

    1.理解凸透镜成像规律。

    2.知道凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件

    过程与方法

    1通过观察与实验收集凸透镜成像规律有关数据

    2学会对数据进行分析与论证最后得出结论

    3.通过对凸透镜成像现象的观察分析总结出凸透镜成像规律并用列表的方法归纳出凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件。

    情感态度与价值观

    1.通过研究凸透镜成像的实验,以及对其成像规律的分析,培养学生尊重规律和实事求是的观点.

    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,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

    1.实验探究凸透镜成像的规律。

    2.培养学生的科学探究能力。

    教学难点

    1.根据实验数据,分析归纳凸透镜成像的规律。

    2.实像与虚像的区别。

    教具准备

    光具座光具座附件蜡烛火柴焦距不同的透镜两个光屏

    教学方法

    探究法讨论法观察法演示法、启发法。

     

     

     

    教学过程设计

    通过上节课的学习,我们知道照相机投影仪里面都有凸透镜,放大镜本身就是凸透镜。

              

    照相机                    投影仪                        放大镜

    同是凸透镜,成的像都不一样,有大小、正倒和虚实的差异:

    照相机:物体离镜头比较远成倒立的、缩小的实像。

    投影仪:物体离镜头比较近成一个放大的、倒立的实像

    放大镜:物体离镜头很近成放大的、正立的虚像

    为什么所成的像各不同?与什么有关系?是什么原因影响了凸透镜所成的像?这节课我们通过实验来探究

     

     

     

     

     

      

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    新课学习

    提出问题凸透镜成像的虚、实,大、小,正、倒跟物距有什么关系呢?

    设计实验:

    1.实验方案:我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方,然后逐渐移近,观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟凸透镜的焦距f有关系,所以研究物距u的变化时,焦距可能是个应该注意的参照距离。我们可以注意观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距……时,物体成像的情况。

    2.两个物理量:

    物距:物体到透镜的距离简称为物距,用符号u表示。(如图所示)

    像距:是指像到透镜的距离,用符号v表示。

    3.实验器材:凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、光具座

    进行实验与收集证据

    1.在光具座上放置蜡烛、凸透镜、光屏时,透镜放在光具座标尺中央

    2.调整凸透镜、蜡烛(烛焰的中心)、光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度。(为了使烛焰的像成在光屏的中央)。

    3.实验步骤:

    (1)将凸透镜固定在光具座中间某刻度处,把蜡烛放在较远处,使物距u>2f,移动光屏,直到光屏上出现清晰的烛焰的像,观察并记录像的大小和正倒同时测出此时的物距u和像距v

    (2)把蜡烛向凸透镜移近,改变物距u,使u=2f,调整光屏到凸透镜的距离,使烛焰在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。测量物距u和像距v。

    (3)把蜡烛向凸透镜移近,改变物距u,使f<u<2f,调整光屏到凸透镜的距离,使烛焰在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。测量物距u和像距v。

    (4)把蜡烛向凸透镜移近,改变物距u,使u=f,调整光屏到凸透镜的距离,看能否成像。

    (5)把蜡烛向凸透镜移近,改变物距u,使u<f,在光屏上不能得到蜡烛的像,此时成虚像,应从光屏这侧向透镜里观察蜡烛的像,观察虚像的大小和正倒。 

                                 像与物距的关系        凸透镜的焦距: f= 10 cm

    实验次数

    物距u
    cm

    物距与焦距的关系

    像的性质

    像距v/cm

    虚实

    大小

    正倒

    1

    30

    u > 2f

    实像

    缩小

    倒立

    15

    2

    20

    u = 2f

    实像

    等大

    倒立

    20

    3

    15

    2f >u >f

    实像

    放大

    倒立

    30

    4

    10

    u =f

    不成像

     


    7

    u <f

    正立

    放大

    虚像

     

    分析与与论证

    分析上表的记录,找出凸透镜成像的规律

    1.像的虚实:凸透镜在什么条件下成实像,什么条件下成虚像?

    2.像的大小:凸透镜在什么条件下成缩小的像,在什么条件下成放大的像?有没有缩小的虚像?

    3.像的倒正:凸透镜所成的像有没有正立的实像?有没有倒立的虚像?成实像时,物像在透镜的什么位置?虚像呢?

    4.像的放大与缩小的条件:凸透镜成放大实像时,物距跟像距相比,哪个比较大?成缩小实像时,物距跟像距相比,哪个比较大?

    5.像的大小变化:当物体成实像时,物体逐渐靠近透镜时,像距是变大了还是变小了?像是变大了还是变小了?当物体成虚像时,物体逐渐靠近透镜,像是变大了还是变小了?

    6.实像和虚像有什么不同?

    学生交流讨论归纳:

    1.焦点是成实像和虚像的分界点,物体在焦点以外成实像,焦点以内成虚像。即一倍焦距内外分虚实。

    2.二倍焦距是成放大和缩小像的分界点。物体在二倍焦距以外成缩小像,在二倍焦距以内成放大像。二倍焦距内外分大小。

    3.实像必异侧倒立,虚像必同侧正立。

    4.uv,像是缩小的,uv,像是放大的。

    5.成实像时,物体距离透镜越近,像距离透镜越远,像越大;物体距离透镜越远,像距离透镜越近,像越小。即成实像时,物近像远且大,物远像近且小。成虚像时,物体距离透镜越近,像越小,物体距离透镜越远,像越大。即成虚像时,物近像小,物远像大。物体越靠近焦点像越大。

    6.实像是实际光线的交点,可以在光屏上呈现,虚像是光线的反向延长线的交点,不能在光屏上呈现。实像可以是缩小的,也可以是放大的,虚像一定是放大的。

    【记忆口诀】

    一倍焦点分虚实,二倍焦点分大小,二倍焦点物像等。

    实像总是异侧倒。物近像远像变大,物远像近像变小。

    虚像总是同侧正。物远像远像变大,物近像近像变小。

    像的大小像距定,像儿跟着物体跑,物距像距和在变。

    课堂小结

    物 距 (u)

    像 距 (v)

    像的倒正

    像的大小

    像的虚实

    像与物的位置

    主要应用

    u > 2f

    f<v<2f

    倒立

    缩小

    实像

    异侧

    照相机

    u = 2f

    V=2f

    倒立

    等大

    实像

    异侧

     

    2f >u >f

    v>2f

    倒立

    放大

    实像

    异侧

    投影仪

    u = f

     

    不成像

    获得平行光

    u < f

     

    正立

    放大

    虚像

    同侧

    放大镜

    课堂练习 

    1.(2020 北京某同学利用焦距为y1的凸透镜做了三次实验,透镜、蜡烛、光屏所在位置以及光屏上得到清晰像的情况如图所示。

    (1)由图所示的实验现象可知:随着物距的不断变小,像距和像的大小变化情况是______

    (2)在图乙所示的实验中,只将凸透镜换为焦距为f1的凸透镜(f1< y1),为在光屏上得到清晰的像,光屏应向______侧移动。

    【答案】    (1). 都变大    (2).

    【解析】(1)[1]观察甲、乙、丙三个图的实验现象发现,凸透镜位置不变,蜡烛靠近凸透镜时,即物距缩短,光屏远离凸透镜,即像距变大,且光屏上成的像变大。

    (2)[2]由图乙可知成的是倒立、放大的实像,此时物距大于一倍焦距且小于两倍焦距,像距大于两倍焦距,即   

    只将凸透镜换为焦距为f1的凸透镜(f1< y1),焦距变小了,相当于物距变大,要想在光屏上得到清晰的像,应该将光屏向左移动。

    2.2020 广东省如图所示,点燃的蜡烛及焦距为15cm的凸透镜固定在光具座上,要在光屏上承接到烛焰______(选填“正立”或“倒立”)、放大的清晰实像,需将光屏向______(选填“左”或“右”)移动;一段时间后, 蜡烛变短了,烛焰在光屏上成的像会向______(选填“上”或“下”)移。

    【答案】    (1). 倒立    (2).     (3).

    【解析】[1]由图知,物距为

    根据凸透镜成像的规律知,此时成倒立的、放大的实像;此时像距,应大于,故需将光屏向右移动。

    [3]根据凸透镜成像的规律知,蜡烛变短了,烛焰在光屏上成的像会向上移。

    3.2020 黑龙江龙东地区 在“探究凸透镜成像规律实验”中,当物距为20cm时,在光屏上呈现一个倒立等大的实像。该透镜的焦距是______cm 当物距为15cm时,可在光屏上呈现一个倒立______的实像。

    【答案】    (1). 10    (2). 放大

    【解析】[1]在光屏上呈现一个倒立等大的实像时,物距等于像距等于2倍焦距,所以该凸透镜的焦距是物距的一半为10cm

    [2]当物距为15cm时,在1倍焦距和2倍焦距之间,成倒立、放大的实像。

    2020 黑龙江省龙东地区探究凸透镜成像规律的实验中,将凸透镜正对着太阳,在距凸透镜15cm处得到一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦距为_____cm;若将一个物体放在此透镜前40cm处,可在透镜另一侧光屏上得到一个倒立_____(选填放大等大缩小)的实像.

    【答案】   (1). 15    (2). 缩小

    【解析】将一个凸透镜正对太阳,可在距凸透镜15cm处得到一个最小、最亮的光斑.可知蜡烛正好放在凸透镜的焦点上了,则该凸透镜焦距为15cm;将一物体放在此透镜前40cm处, 40cm2f,成倒立、缩小的实像.

    4. 2020贵港市将凸透镜和蜡烛、光屏安装到光具座上位置如图所示,此时光屏上得到清晰的像,下列说法正确的是(   

    A. 此时光屏上的像是放大、正立的虚像

    B. 此时成像情况符合投影仪成像原理左右

    C. 保持凸透镜的位置不动,向右移动蜡烛并调整光屏到适当的位置,当光屏上再次得到清晰的像时,这个像一定是缩小的像

    D. 保持凸透镜的位置不动,向左移动蜡烛,则光屏一定要向左调整位置才能得到清晰的像

    【答案】D

    【解析】AB.由图可知,物距大于像距,即u2f2fvf

    成倒立、缩小的实像,是照相机的成像原理,故AB错误;

    C.凸透镜成实像时有物近像远像变大的特点,保持凸透镜不动,向右移动蜡烛并调整光屏到适当的位置,当光屏上再次得到清晰的像时,像将变大,故C错误;

    D.保持透镜的位置不动,向左移动蜡烛,物距增大,像距减小,像变小,需要将光屏也向左移动才能得到清晰的像,故D正确。故选D

    5.(2020 河北省)在探究凸透镜成像的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,烛焰在光屏上恰好成一清晰的像。下列说法正确的是(  )

    A.凸透镜的焦距是20cm 

    B.将蜡烛和光屏都向右移动,光屏上可成清晰的像,该成像规律应用在照相机上 

    C.在贴近凸透镜的左侧放置一眼镜片,只向左移动光屏,可在光屏上成清晰缩小的像,该镜片对光起发散作用             

    D.用f=15cm的凸透镜替换图中透镜,只向右移动光屏,可在光屏上成清晰的像

    【答案】D

    【解析】A、由图可知u=50cm30cm=20cm,光屏上得到一个清晰等大的实像,则u=2f=20cm,解得f=10cm,故A错误;

    B、将蜡烛和光屏都向右移动,光屏上可成清晰的像,物体处于一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像,投影仪就是利用该原理制成的,故B错误;

    C、贴近凸透镜的左侧放置一眼镜片,只向左移动光屏,说明透镜对光线有会聚作用,在光屏上成清晰缩小的像,故C错误;

    D、用f=15cm的凸透镜替换图中透镜,物距=20cm,f<u<2f时,成倒立、放大的实像,像距大于2倍焦距,向右移动光屏,可在光屏上成清晰的像,故D正确。故选:D。

    6.2020 河南省小明和小亮用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。

    (1)实验前将烛焰、凸透镜和光屏的中心调至同一高度,目的:______

    (2)如图所示,光屏上呈现一个清晰的像保持凸透镜位置不变,将蜡烛向左移动一段距离,要再次在光屏上得到清晰的像,应将光屏向______移动,像的大小将变______

    (3)小亮认为:凸透镜成实像时,不但像与物上下是颠倒的,而且左右也是相反的。请你设计一种简单的方法验证小亮的观点______

    【答案】    (1). 确保蜡烛火焰的像成在光屏的中央    (2).     (3). 变小    (4). 将蜡烛换成字母“F”的LED

    【解析】(1)[1]三心同高的目的是确保蜡烛火焰的像成在光屏的中央。

    (2)[2][3]物远像近像变小,所以光屏左移,像变小。

    (3)[4]将蜡烛换成字母“F”的LED灯,光屏上可以呈现上下左右都相反的像,即可证明。

    7.(2020 黄石市实验:某实验小组做“探究凸透镜成像规律”的实验。

    (1)为使凸透镜所成的像便于观察,该实验的环境光线应该较______(选填“暗”“亮”)为好;

    (2)调节好蜡烛、凸透镜、光屏位置,如图所示,在光屏上看到烛焰清晰的像,______(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)与此时成像原理相同;

    (3)把蜡烛稍稍竖直上移,光屏上烛焰的像会竖直______(选填“上”“下”)移;

    【答案】   (1).     (2). 照相机    (3).    (4). 左端零刻度线  (5).   (6).     (7). 32    (8). 38.4    (9). 1.2×103

    【解析】(1)[1]凸透镜成像时,烛焰比较亮,实验环境应该比较暗,这样对比度比较大,蜡烛的像会更加清晰。

    (2)[2]由图可知,物距大于像距,且光屏上能成实像,由凸透镜成像规律可知,此时成倒立缩小的实像,照相机是根据这个原理制成的。

    (3)[3]凸透镜成倒立的实像,像和物体的移动方向恰好相反,把蜡烛稍稍竖直上移,光屏上烛焰的像会竖直下移。

     

     

     

    第3节  凸透镜成像规律

    一.实验目的:探究凸透镜成像的规律

    二.实验原理:光的折射

    三.实验器材:光具座(带刻度尺)、蜡烛、光屏、火机、凸透镜(f=10cm)

    四.实验步骤:

    五.实验结论:

    1、当u>2f时,成倒立缩小的实像,像距f<v<2f 
    2、当u=2f时,成倒立等大的实像,像距v=2f

    3、当f<u<2f时,成倒立放大的实像,像距v>2f

    4、当u=f     不能成像.
    5、当u<f时,成正立,放大的像.像距v>u

    6、物距增大时,像距减小,像变小;物距减小时,像距增大,像增大。

    【必做题】 

    教材第99页动手动脑学物理的1、2、3、4.

    【选做题】 

    教材第99页动手动脑学物理的5、6.

    凸透镜成像规律是学生学习的难点,也是重点。老师先在教室里演示一遍凸透镜成像规律,学生再到实验室做实验进行实验的验证。虽然学生对凸透镜成像已有初步的感性认识基础但是由于凸透镜成像探究实验涉及的实验器材多、记录的数据多、操作过程复杂,还有相关概念多,如焦距、物距、像距、实像、虚像等概念,凸透镜成像实验探究操作及数据分析历来是教学难点。

    分析与论证环节,学生在教师引导下对实验记录表格中数据进行分析,寻求凸透镜成像的规律。大部分学生通过交流讨论可以发现凸透镜成不同的时,物距与像距所满足的关系,但是学生很难发现凸透镜成不同的时,物距与焦距的关系利用口诀加强学生的理解和记忆。

     

     

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