初中物理人教版（2024）八年级上册凸透镜成像的规律教案设计

这是一份初中物理人教版（2024）八年级上册凸透镜成像的规律教案设计，共14页。教案主要包含了播放视频提出问题，提出问题，猜想假设，设计实验，进行实验与收集证据，分析与论证，探究结论，记忆口诀等内容，欢迎下载使用。
年级
八年级
授课时间
课题
5.3 凸透镜成像的规律
教学
目标
1. 通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。
2. 经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。
3. 通过探究活动，体会实验探究活动对认识事物过程中的重要意义。
教材
分析
探究凸透镜成像的规律是一个较完整的探究实验，也是本章的重点。通过学习，不仅要使学生了解凸透镜成像的规律，而且要使学生了解科学探究方法。在科学探究过程中，引导学生对凸透镜的成像规律进行猜想，并初步设计方案，最后用实验探究的方法，得出凸透镜成像的规律。
由于本实验的“分析和论证”部分对于学习物理不久的初中学生来说还有一定的难度，因此，教材从像的虚实、大小和正倒三个方面提出了问题，引导学生对实验数据进行分析，得出结论。在实际教学中，可采用分工合作的方式收集实验数据，不仅让学生获得一次合作探究的体验，也节约了时间，保证了本次探究任务能在课堂教学时间内完成。
学情
分析
学生在本节课之前已经学习过透镜和生活中的透镜两节内容，掌握了凸透镜的基本知识，也明白凸透镜在不同情况下成像性质不同。本节课接着成像性质不同的影响因素来探究凸透镜成像规律，符合学生认知规律，有利于学生掌握。在前面的教学中己培养了学生猜想能力与实验设计能力，可以完成本次实验的表格设计，学生也具备一定的实验探究能力及动手能力。但学生对实验数据的分析能力和论证能力方面还有欠缺，需要在老师的带领下分析实验数据和总结实验规律，并培养学生的论证分析能力。
教学重点
知道凸透镜的成像规律。
教学难点
探究凸透镜成像的规律的过程。
教学
器材
光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、焦距不同的凸透镜两个、光屏等。
多媒体ppt，包含视频：《探究凸透镜成像的规律》、《凸透镜成像时，像与物的变化关系》、《凸透镜成像的规律及其应用》等。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
【播放视频提出问题】用放大镜近距离看书，看到文字被放大，可是用放大镜看远处的物体时，却看到物体成了倒立缩小的像。
同样是凸透镜，物体到凸透镜的距离不同，成像特点不同。为何成像特点会有如此大的差别呢？凸透镜成像遵循什么规律呢？
观看视频，思考问题，进入情景。
学习新课 一、探究凸透镜成像的规律
【提出问题】凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟哪些因素有关？
【猜想假设】
（1）可能与物体到透镜的距离有关。
支持事例：照相机、投影仪和放大镜的成像特点不同，是因为物体到透镜的距离不同。
（2）可能与凸透镜的焦距有关。
支持事例： 同一物体通过照相机成像，当照相机的焦距改变时（调焦），凸透镜所成像的大小会改变。
（3）像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。
支持事例：照相机与投影仪，物体和所成的像分居在凸透镜的两侧；通过放大镜观察物体，物体和像在透镜的同一侧。
【设计实验】
（1）相关概念
①物距u：物体到透镜光心的距离。如图所示，物距为30cm；
②像距v：像到透镜光心的距离。如图所示，像距为60cm；
③焦距f：焦点到凸透镜光心的距离。
（2）实验思路
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。
（3）实验器材：凸透镜（焦距为10cm）、蜡烛、光屏、火柴、光具座。
（4）数据记录表格（见下）。
【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。目的是为了使烛焰的像成在光屏的中央。
（2）将凸透镜固定在光具座中间50cm刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距u＞2f（u＞20cm），移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察像的大小和正倒，同时测出此时的物距u和像距v，将数据记录在表格中。
（3）把蜡烛向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离等于二倍焦距（u=20cm），移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v，将数据记录在表格中。
（4）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间（10～20cm），移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察像的正倒和大小，测出物距u和像距v ，记录在表格中。
（5）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离为一倍焦距10cm（在焦点处），移动光屏，光屏上不成像；眼睛通过透镜也看不到虚像。
（6）把蜡烛继续向透镜移近，使蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距以内（小于10cm），移动光屏，光屏上不成像，眼睛通过透镜，能看到虚像，记录像的正倒和大小。测出物距u，记录在表格中。
（7）数据记录汇总
像与物距的关系 凸透镜的焦距f= 10 cm
实验
次数
物距
u/cm
像的性质
像距
v/cm
虚实
大小
正倒
1
30
实像
缩小
倒立
15
2
20
实像
等大
倒立
20
3
15
实像
放大
倒立
30
4
10
不成像
5
6
正立
放大
虚像
——
【分析与论证】
分析上表记录，学生进行讨论，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：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？
（4）物距、像距与像的大小关系：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）像和像距随物距的变化规律：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？
在学生交流讨论的基础上，进行以下归纳：
（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。没有缩小的虚像。
（3）实像必异侧倒立，虚像必同侧正立。
（4）物距u＞像距v，像是缩小的，u＜v，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。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。
【探究结论】
当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像；当物距小于2倍焦距、大于焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像；当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像。
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
5
6
u 2f，则成倒立、缩小的实像，
像距满足f