初中物理教科版（2024）八年级上册（2024）科学探究：凸透镜成像教案

这是一份初中物理教科版（2024）八年级上册（2024）科学探究：凸透镜成像教案，共9页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教具准备，教学课时，教学过程，课后作业，板书设计等内容，欢迎下载使用。
【教学目标】
[知识目标]
1.了解什么是凸透镜，什么是凹透镜，了解透镜的焦点、焦距.
2.了解凸透镜和凹透镜对光的作用.
[能力目标]
1.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.
2.通过实验培养学生研究、探索新问题的能力.
[素养目标]
1.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.
2.通过教师、学生双边教学活动，鼓励学生提出质疑，养成学生主动思考、善于思考的习惯.在学生的探究过程中培养学生科学的研究方法和动手操作能力.
【教学重点】
透镜的分类，凸透镜和凹透镜的结构特征及对光的作用.
【教学难点】
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.
【教具准备】
透镜一组、光具座、光源、老花眼镜、近视眼镜、饮料瓶（无色透明、表面没有波纹、去底去瓶口上部）、香、火柴、激光演示器、手电筒、多媒体课件.
【教学课时】1课时
【教学过程】
[新课引入]
师同学们都见过放大镜，利用放大镜我们可以看清用肉眼看不清的小字；有些同学的视力不好，配上合适的眼镜就可以看清本来看不清的物体；假日外出旅游，用照相机可以把美丽的自然风光留为永恒的记忆；上课时，老师可以把教学内容事先绘制在胶片上，然后用投影仪打在屏幕上，方便了课堂教学；医院化验室的医生，在显微镜下可以看见血液中的各种细胞；科学家们利用巨大的天文望远镜来观察宇宙，接收来自宇宙的信息，通过对这些信息的分析，人们对宇宙越来越了解.前面所说的放大镜的镜片，眼镜的镜片，照相机、投影仪、显微镜、望远镜等仪器的镜头，都是由透镜组成的.今天，我们就来研究透镜，请同学们说说想了解有关透镜的哪些问题呢？
[进行新课]
一、凸透镜和凹透镜
1.透镜的种类
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.
生1：透镜都是透明的，它们的表面是球面的一部分.
生2：透镜可以分成两类，一类是两面往外凸，也就是中间厚，边缘薄.另一类是两面往里凹，也就是中间薄，边缘厚.
教师鼓励学生的回答，并进行总结和板书.
教师总结：
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.
2.透镜都具有一定的厚度，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.
归纳：透镜的分类:中间厚、边缘薄的叫凸透镜；
中间薄、边缘厚的叫凹透镜.
教师展示一个老花眼镜和近视眼镜，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.
生1：我发现近视眼镜中间薄、边缘厚，它应该是凹透镜.
生2：我发现老花眼镜中间厚，边缘薄，它应该是凸透镜.
教师鼓励学生的回答，并引导学生给例题1中的透镜进行分类，加深学生的理解.
例题(多媒体展示)如图所示的六块透镜中，属于凸透镜的有_______，属于凹透镜的有_________(用字母表示).
解析：中间厚、边缘薄的透镜是凸透镜，这样的透镜有B、E、F三块；中间薄、
边缘厚的透镜是凹透镜，这样的透镜有A、C、D三块．
答案：B、E、FA、C、D2.透镜的主光轴和光心
教师用多媒体播放透镜的结构图（如下图），引导学生观察透镜的主光轴和光心.
师研究透镜时常用到两个科学术语：主光轴和光心.如图所示，通过两个球面球心的直线叫做主光轴，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，这个点叫做透镜的光心.可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心.
归纳：
1.主光轴：通过两个球面球心的直线叫做主光轴.
2.光心：主光轴上经过透镜中心的点叫做透镜的光心.
二、透镜对光的作用
师同学们现在从透镜盒中拿出一个凸透镜，正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，来回移动，观察有什么变化？
生：有亮点产生.
师请同学们说说这个亮点是怎么形成的？
生1：“亮点”很亮说明它进入我们眼睛中的太阳光较多.
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.
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？
生1：说明了凸透镜能使太阳光会聚成亮点.
生2：用凹透镜无论如何移动，都得不到很小、很亮的光斑，因此凹透镜不能使太阳光会聚.
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线有不同的作用.但是由于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）
实验1：把凸透镜放在光具座上，让光源正对照过去，移动光屏，有亮点.再换凹透镜重做上面的实验，无论怎么移动光屏都没亮点.
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，在上面要放凸透镜或凹透镜，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.
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.
三、焦点和焦距
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.
教师用多媒体播放课件“透镜的焦点和焦距”，并讲解.
例题3（多媒体展示）某同学让凸透镜正对着太阳光，用光屏在透镜的另一侧观察太阳光通过凸透镜后的现象，如图所示，移动光屏使光斑最小、最亮，此时光斑离凸透镜10cm.据此，我们可以确定此透镜的焦距为（ ）
A.5cm
B.10cm
C.15cm
D.20cm
解析：阳光可看做平行光，通过凸透镜的太阳光在光屏上会聚的那个亮点是此凸透镜的焦点所在的位置，它到凸透镜的距离就是此凸透镜的焦距，所以题中凸透镜的焦距为10cm.
答案：B
四、透镜中的三条特殊光路
师在透镜中有三条特殊的光线分别是：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？下面我们就一起来探究它们.
教师用多媒体播放课件“透镜中的三条特殊光路”，并讲解.
课堂演练
完成练习册中本课时对应课堂作业部分.
[教师结束语]
这节课我们学习的重点是知道凸透镜、凹透镜对光线的作用及凸透镜、凹透镜的焦点、焦距.难点是根据透镜对光线的作用特点来完成光路图.学习时应做好实验，认真观察现象，并注意运用已学过的光路可逆性原理来完成有关的光路图.
【课后作业】
完成练习册中课后习题，并预习下一节 完成练习册中课前
【板书设计】
第2课时 探究凸透镜成像的规律及其应用
【教学目标】
[知识目标]
1.理解凸透镜的成像规律.
2.知道凸透镜成放大、缩小、实像和虚像的条件.
[能力目标]
1.能在探究活动中，初步获得提出问题的能力.
2.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.培养从物理现象中归纳科学规律的方法.
[素养目标]
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，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】对凸透镜成像规律的理解和认识.
【教学难点】
指导学生在探究过程中，建立起实验与物理模型之间的必然联系.
【教具准备】
凸透镜、蜡烛、火柴、光屏、刻度尺、多媒体课件.
【教学课时】1课时
【教学过程】
[新课引入]
师用一个放大镜从近到逐渐远离.我们仔细透过它观察书本上的图片，我们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？
[进行新课]
教师引导学生复习上一节所学有关凸透镜一些概念.
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
师我们根据以上的现象，放大镜离书本逐渐变远时，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？
生：与物体到透镜的距离有关，与透镜的大小有关等.
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.
学生分组讨论，制定实验方案，教师巡回指导.
师现在我们桌子上有光具座（上面的座可以插蜡烛、光屏、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（做物体用）、光屏（白色的硬纸板作屏）、凸透镜（焦距在10~20 cm之间），我们先测出凸透镜的焦距.
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.
生2：也可以让凸透镜离灯光5 m以外，找亮点，测出凸透镜的焦距.
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.
值得注意的是：在同一个物距范围内要取两组以上的物距探究凸透镜成像的规律，此操作的目的是为了排除偶然因素，使实验结论更具有一般性.
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.
生1：当把蜡烛放在2倍焦距以外的位置，像在凸透镜的另一侧，成倒立、缩小的像.像与凸透镜的距离在1倍焦距和2倍焦距之间.（如图甲）
生2：当把蜡烛放在2倍焦距的位置，像在凸透镜的另一侧，像的大小与物体大小相等，是倒立的，像与凸透镜的距离也等于2倍焦距.（如图乙）
生3：当把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间的位置时，像在凸透镜的另一侧，成倒立、放大的像，像与凸透镜的距离大于2倍焦距.（如图丙）
生4：当把蜡烛放在1倍焦距的位置时，光屏不成像.
生5：当把蜡烛放在1倍焦距之内，光屏上不成像，像与蜡烛在凸透镜同侧，成正立、放大的像.（如图丁）
生6：当把蜡烛放在大于凸透镜焦距的位置时，物体成倒立的像.当物体从较远处向透镜靠近时像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变大.
生7：当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立、放大的像.这个像光屏上得不到.
师同学们总结得非常好.物体与凸透镜的距离叫物距，用u表示，像与凸透镜的距离叫像距，用v表示.
归纳：凸透镜成像的规律：
1.当u>2f时,成倒立、缩小的实像；
2.当2f>u>f时，成倒立、放大的实像；
3.当uv时, 成倒立、缩小的实像；
2.当u2ff＜v＜2f成倒立、缩小的实像2.投影仪的原理
f＜u＜2fv＞2f成倒立、放大的实像3.放大镜的原理
u＜f成正立、放大的虚像
物近像远像变大，一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小
【课后作业】
完成练习册中课后习题，并预习下一节 完成练习册中课前
【板书设计】