初中教科版（2024）第四章 光的世界5 科学探究：凸透镜成像教案设计

这是一份初中教科版（2024）第四章 光的世界5 科学探究：凸透镜成像教案设计，共17页。教案主要包含了课标分析，内容和地位分析，投影仪，实像和虚像等内容，欢迎下载使用。

教材分析
一、课标分析
认识透镜的分类,学习凸透镜和凹透镜的区别,了解透镜对光的作用和基本的作图。
二、内容和地位分析
本课时是凸透镜成像的第一课时,让学生认识凸透镜和凹透镜,了解透镜不同的作用,学习透镜基本的作图方式,为以后透镜成像规律的学习做好铺垫。
学情分析
学生在生活经验中,有关于凸透镜的认识,如使用放大镜,不过不了解放大镜为什么成这样的像,今天这节课的内容就是让学生重新认识透镜。
教学目标
1.了解什么是凸透镜,什么是凹透镜,了解透镜的焦点、焦距,了解凸透镜和凹透镜对光的作用。
2.通过观察凸透镜和凹透镜的实物及挂图,得出两种透镜的不同结构特征,培养学生通过观察抓住事物本质特征的能力,通过实验培养学生研究、探索新问题的能力。
3.通过研究透镜的作用及特殊光线的作图,对学生进行色彩美和线条美的教育。
核心素养
通过观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用的演示实验,培养学生的观察能力、学会观察事物的本质特征,培养学生的概括、归纳能力。
重点难点
重点:透镜的分类,凸透镜和凹透镜的结构特征及对光的作用。
难点:通过实验找出透镜的焦点、焦距,掌握透镜中特殊光线的作图。
教学过程

续表
续表

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教学反思


第2课时 凸透镜成像的规律
教材分析
一、课标分析
用实验的方式探究凸透镜成像的规律。
二、内容和地位分析
本课时通过实验研究凸透镜成像的规律,承上启下,认识透镜之后,研究透镜成像,又通过成像规律,去总结各种应用。
学情分析
本课时是光学这一章最重要的一部分,在学生有一定生活经验的基础上,认识和探究凸透镜成像的规律,对学生非常重要。
教学目标
1.理解凸透镜成像的规律,知道凸透镜成放大像、缩小像、实像和虚像的条件。
2.通过对凸透镜成像现象的观察分析,总结出凸透镜成像的规律,并用列表的方法归纳出凸透镜成放大像或缩小像、正立像或倒立像、实像或虚像的条件。培养学生从物理现象中归纳科学规律的方法。
3.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。通过探究活动,激发学生的学习兴趣,培养学生对科学的求知欲,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。
核心素养
通过实验探究,培养学生提出问题、设计实验、观察实验、分析问题和归纳总结的能力。让学生养成实事求是、尊重自然规律的科学态度。
重点难点
重点:对凸透镜成像规律的理解和认识。
难点:探究凸透镜成像的实验。
教学过程

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教学反思


第3课时 凸透镜成像规律的应用
教材分析
一、课标分析
了解凸透镜成像规律的应用,学习照相机、投影仪、放大镜的原理。
二、内容和地位分析
本课时在学生学习了凸透镜成像的规律之后,利用这个规律,引导学生通过观察日常生活中用到的透镜,感知透镜在生活中的广泛用途,培养学生的学习兴趣和学以致用的科学意识。
学情分析
学生在生活经验中,有关于凸透镜成像规律的应用的认识,如使用照相机,不过不了解照相机的成像原理,今天这节课的内容就让学生认识凸透镜的成像规律如何应用在照相机、投影仪和放大镜上。通过知识的应用,让学生热爱生活,崇尚科学。
教学目标
1.了解透镜在照相机、投影仪和放大镜中的应用。
2.通过探究活动,体验科学探究的全过程和方法。学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
3.有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和生活中的物理道理。初步建立将科学技术应用于实际的意识。
核心素养
1.通过观察和分析生活中的透镜,培养学生的观察能力和分析能力。
2.通过实验探究活动,提高学生的动手能力和科学探究能力。
重点难点
重点:认识凸透镜各个规律的应用。
难点:照相机和投影仪。
教学过程

续表

续表

续表
教学反思



教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节一:导入新课
教师出示一组透镜,引导学生认真观察它们的结构(不可用手摸),然后说说它们有什么不同,可以如何进行分类。
学生观察、比较、讨论后,积极发言。
学生1:透镜都是透明的,它们的表面是球面的一部分。
学生2:透镜可以分成两类,一类是两面往外凸;另一类是两面往里凹。
通过实际观察,引起学生对知识的思考。
环节二:认识透镜
1.凸透镜和凹透镜
教师:(1)透镜是一种折射镜,是用玻璃、石英等透明物质磨制而成的,它的表面是球面的一部分。光通过透镜经两次折射后改变光路,透镜遵守光的折射规律。
学生在教师的引导下,认识凸透镜和凹透镜。
通过讲解,让学生对凸透镜和凹透镜有初步的认识。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节二:认识透镜
(2)透镜具有一定的厚度,其厚度直接影响对光的作用,透镜可以分成两类:凸透镜和凹透镜。中间厚、边缘薄的透镜,叫作凸透镜;中间薄、边缘厚的透镜,叫作凹透镜。
教师展示一个老花眼镜和一个近视眼镜,请几名同学上讲台通过观察和触摸的方式,对它们进行分类。
教师鼓励学生的回答,并引导学生对例题中的透镜进行分类,加深学生的理解。
例1 如图所示的六块透镜中,属于凸透镜的有B、E、F,属于凹透镜的有A、C、D。(均填字母)
2.透镜的主光轴和光心
教师用多媒体播放透镜的结构图(如图所示),引导学生观察透镜的主光轴和光心。
教师:研究透镜时常用到两个科学术语,即主光轴和光心。如图所示,通过两个球面球心的直线叫作主光轴,简称主轴。主轴上有个特殊的点,通过这个点的光传播方向不变,这个点叫作透镜的光心。可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心处。
归纳:
(1)主光轴:通过两个球面球心的直线。
(2)光心:透镜的中心。
3.透镜对光的作用
教师:同学们现在从透镜盒中拿出一个凸透镜,正对着太阳光,把一张纸放在它的另一侧,来回移动,观察有什么变化?
学生1:我发现近视眼镜中间薄、边缘厚,它应该是凹透镜。
学生2:我发现老花眼镜中间厚、边缘薄,它应该是凸透镜。
学生当堂训练。
学生在教师的引导下,认识透镜的主光轴和光心。
学生动手操作:
实验1:把凸透镜放在光具座上,让光源正对凸透镜照过去,移动光屏,有亮点;再换凹透镜重做上面的实验,无论怎么移动光屏上都没有亮点。

让学生自主观察思考。
用例题来巩固教学。
培养学生的总结归纳能力。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节二:认识透镜
学生:有亮点产生。
教师:这个亮点是怎么形成的?
学生1:“亮点”很亮说明进入我们眼睛中的太阳光较多。
学生2:“亮点”的形成是因为太阳光通过凸透镜都会聚到亮点上了。
教师:同学们分析得很对。现在,让我们调整凸透镜到纸的距离,使纸上的光斑变得最小、最亮,测量这个最小、最亮的光斑到凸透镜的距离,记录下来。换另一个凸透镜,重做上面的实验;再换一个凹透镜,重做上面的实验,纸上能够得到很小、很亮的光斑吗?这说明了什么?
学生1:说明了凸透镜能使太阳光会聚成亮点。
学生2:无论如何移动,用凹透镜都得不到很小、很亮的光斑,因此凹透镜不能使太阳光会聚。
教师:同学们回答得非常好,这些现象说明凸透镜和凹透镜对光有不同的作用,但是因为我们观察不到光的传播路径,所以为了对这个问题作进一步的研究,我们来设计几个实验。(教师引导学生分组进行实验1、2、3)
教师引导学生通过实验分析,得出结论。
归纳:凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。
4.焦点和焦距
教师:下面我们再一起学习关于透镜的两个重要科学术语——焦点和焦距,它们决定了透镜对光的折射能力。
教师用多媒体讲解透镜的焦点和焦距。
例2 某同学让凸透镜正对着太阳光,用光屏在凸透镜的另一侧观察太阳光通过凸透镜后的现象,移动光屏使光斑最小、最亮,此时光斑离凸透镜10 cm。据此,我们可以确定此
实验2:将无色透明饮料瓶放在水平桌面上,在瓶中放置点燃的香头,在上面放上一个凸透镜或凹透镜,这就形成一个“烟室”,用手电筒对准透镜照射,适当调节手电筒和透镜的距离,观察透镜对光的作用,看到通过凸透镜的光相互靠拢,通过凹透镜的光相互远离。
实验3:用激光演示器将平行光射向凸透镜和凹透镜,观察到经过凸透镜的光相互靠拢,经过凹透镜的光相互远离。
学生答题,教师答疑。
培养学生观察生活、分析生活的能力,体会生活的细节,增加个人体验,培养学科素养。
学生通过亲自进行探究实验,理解透镜对光的作用。
及时强化学生的学习效果,巩固知识。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节二:认识透镜
凸透镜的焦距为(B)
A.5 cm B.10 cm
C.15 cm D.20 cm
5.透镜的三条特殊光线
教师:在透镜中有三条特殊的光线:①平行于主光轴的光线;②通过焦点(或反向延长线通过焦点)的光线;③通过光心的光线。这三条光线通过透镜后的折射情况是怎样的呢?下面我们一起来探究。
教师用多媒体播放透镜中的三条特殊光线,并讲解。

学生一边听讲,一边在纸上画出这三条特殊光线。
加深学生对通过透镜的三条特殊光线的认识。
板书设计
第5节 科学探究:凸透镜成像
第1课时 认识透镜
种类凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜对光的作用凸透镜对光有会聚作用凹透镜对光有发散作用与透镜有关的概念:主光轴(主轴)、光心、焦点、焦距三条特殊光线过光心的光线由焦点发出的光线(射向对侧焦点的光线)平行于主光轴的光线
课堂练习
课堂8分钟
课堂小结
本节课你学到了什么?有哪些收获呢?
作业布置
1.《七彩作业》第4章第5节第1课时。
2.自我评价第1、2题。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节一:导入新课
教师将一个放大镜从书本前由近逐渐远离,让学生仔细透过它观察书本上的图片,会发现它既可以成正立、放大的像,也可成倒立、缩小的像,是什么原因影响了凸透镜所成的像呢?
学生思考教师提出的问题。
通过有关活动,激发学生学习的兴趣。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节二:探究凸透镜成像的规律
1.相关概念
物距:物体到透镜的距离,用u表示。
像距:像到透镜的距离,用v表示。
焦距:用f表示。
2倍焦距:用2f表示。
2.探究凸透镜成像的规律
教师:当放大镜逐渐远离书本时,看到的像会逐渐发生变化,猜想一下,影响凸透镜成像的因素是什么?
教师:这个同学说得很好,我们鼓掌表示鼓励。现在我们设计实验来验证上面的猜想是否正确。
现在我们桌子上有光具座(上面的座可以插蜡烛、光屏、凸透镜,能来回移动,从刻度尺上能观察出它们之间的距离关系)、蜡烛(作为物体)、光屏(白色的硬纸板作为光屏)、凸透镜(焦距在10~20 cm之间),我们先测出凸透镜的焦距。怎样测凸透镜的焦距呢?
教师引导学生动手测出凸透镜的焦距,并设计实验。
实验方案:
(1)把凸透镜放在光具座标尺中央,从凸透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出1倍焦距和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,调整光屏到凸透镜的距离,使烛焰在光屏上成一个清晰的像,观察像的大小、正倒,测出
学生回答:与物体到凸透镜的距离有关,与凸透镜的大小有关等。
学生观察、思考,在教师的引导下一步一步解决问题。
学生回答:
学生1:让凸透镜在阳光下来回移动,找到最小、最亮的点,用刻度尺量出亮点与凸透镜的距离,这就是凸透镜的焦距。
学生2:也可以将一束平行光沿主光轴射到凸透镜上,在光屏上得到最小、最亮的光斑,测出凸透镜的焦距。
学生分组讨论,制订实验方案,部分同学到讲台上介绍自己的实验方案。
教师引导学生复习上一课时所学有关凸透镜的一些概念。
让学生动手操作、观察实验,培养学生自主学习实践的能力。
让学生自主设计实验,培养学生实验设计的能力。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节二:探究凸透镜成像的规律
蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离,把数据记录到表格中。
(4)继续把蜡烛向凸透镜靠近,调整光屏到凸透镜的距离,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,把数据记录到表格中。
(5)当蜡烛移到一定位置时,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。
实验结论:凸透镜成像的规律可以总结如下表所示。
归纳:
(1)“一焦分虚实,二焦分大小”这句话的意思是在凸透镜成像的规律中,主光轴上有两个分界点,第一个是焦点,第二个是2倍焦距点。以焦点为界,物在焦点外成实像,物在焦点以内成虚像;以2倍焦距点为界,物在2倍焦距以外成缩小的像,物在2倍焦距以内(焦点到2倍焦距点间)成放大的实像。
(2)“物近像远、大,物远像近、小”这句话的意思是在凸透镜成实像时,随着物距减小,所成的像变大,像距也跟着变大;随着物距增
学生们认真做实验,教师巡视并进行指导,实验结束,教师组织讨论、提问、进行总结。
学生自己用逻辑的语言阐述自己的结论,并和书上的结论对照。
学生听讲。
让学生经历一个完整的实验过程,不仅探究了凸透镜成像的规律,也学习了“探究自然规律”的一般方法。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节二:探究凸透镜成像的规律
大,所成的像变小,像距也跟着变小。
(3)“物、像位置相反”这句话的意思是在凸透镜成实像时,当物在2倍焦距外,成像在焦点到2倍焦距之间;当物在焦点至2倍焦距之间,成像在2倍焦距以外。
教师:根据上面探究所得的结论进行分析,凸透镜成放大的实像时,物距跟像距相比,哪个比较大?成缩小的实像时,物距跟像距相比,哪个比较大?由此你还可以得出什么结论?
归纳:
(1)当u>v时,成倒立、缩小的实像。
(2)当u 学生回答:成放大的实像时,像距大于物距;成缩小的实像时,物距大于像距;成等大的实像时,物距等于像距。
培养学生总结 结论的能力。
板书设计
第2课时 凸透镜成像的规律
物距u
像距v
像的性质
像的位置(与物
同侧或异侧)
u>2f
2f>v>f
倒立、缩小
的实像
异侧
u=2f
v=2f
倒立、等大
的实像
异侧
fv>2f
倒立、放大
的实像
异侧
u=f
—
不成像
—
u—
正立、放大
的虚像
同侧
课堂练习
课堂8分钟
课堂小结
本节课你学到了什么?有哪些收获呢?
作业布置
1.《七彩作业》第4章第5节第2课时。
2.自我评价第3题。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节一:导入新课
教师首先带大家回忆凸透镜成像的规律,然后说明凸透镜成像的几种情况,那每一种情况,都有什么样的应用呢?
学生回忆上节课的内容,讨论、交流凸透镜成像规律的应用。
通过旧知识,引入新知识。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节二:凸透镜成像规律的应用
结合凸透镜成像的规律,进一步认识照相机、投影仪、放大镜的原理。
一、放大镜
学生活动1:通过放大镜观察教材上的文字和图片。
放大镜其实就是一个普通的凸透镜。
当物体位于凸透镜焦点以内,即物距小于焦距时,对着凸透镜观察,就可以看到物体正立、放大的虚像,虚像和物体位于凸透镜的同侧。
放大镜的成像原理:当u二、照相机
照相机由取景器、胶片、快门、镜头、调焦环等构成。其中,“镜头”由一组透镜组成,相当于一个凸透镜,起到成像作用。来自物体的光经过照相机的镜头后会聚在胶片上,形成物体缩小的像。
照相机的成像原理:当u>2f时,成倒立、缩小的实像。
学生活动2:自制模型照相机。
学生阅读教材第85页“家庭实验室”,分组制作模型照相机。利用自制的照相机,观察远处的物体,总结照相机的成像特点。
三、投影仪
投影仪由平面镜、凸透镜、投影片放置处构成。
投影仪的成像过程如图所示。
教师:把投影仪上的平面镜(反光镜)取下,投影片放到载物台上。调节镜头,在天花
学生通过使用放大镜,观察成像情况,总结放大镜的成像特点。
学生听讲。
学生阅读教材后,利用相关器材制作模型照相机。
让学生通过实际操作理解放大镜的成像特点和使用方法。
让学生亲手制作模型照相机,了解照相机的结构,培养学生自主学习实践的能力。通过实际操作,让学生了解照相机的成像特点和变化规律。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节二:凸透镜成像规律的应用
板上就能得到投影片上图案清晰的像。凹面镜的作用是使光源位于凹面镜的焦点,光线经凹面镜反射,使照在投影片上的光增强。螺纹透镜的作用是聚光。
平面镜的作用是改变光路。为了使像呈现在屏幕上,又加上了一面平面镜,这样也使得原来倒立的像变为正立的像,便于观看。
投影仪的成像原理:当f 学生观察思考,了解投影仪的原理和构造。
教师通过实际操作让学生理解投影仪的成像特点,让学生加深印象。
环节三:实像和虚像
1.实像是实际光线会聚而形成的,能呈现在光屏上。例如,小孔成像、照相机成的像、投影仪成的像。
2.虚像是反射光线或折射光线的反向延长线相交而形成的,不能呈现在光屏上。例如,平面镜成的像、折射成的像、放大镜成的像等。
学生听讲。

联系实际,让学生从物理走向生活,从生活中找出透镜的应用,提高学生的理解能力。
环节四:巩固习题
例 小聪用如图所示的装置“探究凸透镜成像的规律”,凸透镜的焦距f=10 cm。
(1)实验中随着蜡烛的燃烧,光屏上依然得到烛焰清晰的像,但光屏上像的位置却偏高,为了使像仍成在光屏的中央,应向下(选填“上”或“下”)调节凸透镜。
(2)调整后,图中光屏上烛焰像的性质是倒立、放大的实像,此性质的应用是幻灯机(或投影仪)(举一例)。
(3)实验结束后同学们在交流时发现,将蜡烛从光具座的0 cm刻度线逐渐向凸透镜靠近时,在这个过程中经过30 cm刻度线时,所成实像由缩小变成放大,经过40 cm刻度线时,所成像由实像变成虚像,于是同学们猜想:当u=2f时,凸透镜可能成等大的实像,当u=f时,凸透镜可能不成像。
利用所学知识解答习题。

从习题中培养学生分析问题、解决问题的能力,也可以让学生自己改变习题的形式,来考查自己。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节四:巩固习题
(4)请你利用现有器材证明当u=f时,凸透镜不成像,写出你的操作过程:调节蜡烛到凸透镜的距离,使其等于凸透镜的焦距,此时观察蜡烛的像是否能够在光屏上呈现,若能,则可以成像,否则,不能成像。
板书设计
第3课时 凸透镜成像规律的应用
一、放大镜:u二、照相机:u>2f时,成倒立、缩小的实像。
三、投影仪:f四、实像和虚像
课堂练习
课堂8分钟
课堂小结
本节课你学到了什么?有哪些收获呢?
作业布置
1.《七彩作业》第4章第5节第3课时。
2.自我评价第4题。