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。教案主要包含了知识要求，教学重难点，妙记锦囊等内容，欢迎下载使用。

【知识要求】
1.了解凸透镜和凹透镜的形状特点。
2.了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。
【教学重难点】
凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。
凸透镜、凹透镜、光具座、近视眼镜、投影仪、放大镜
教师出示近视眼镜，对着投影仪，引导学生观察；再用放大镜对着投影仪，引导学生观察。
问：为什么这两种镜片不相同呢？
一、凸透镜和凹透镜
教师引导学生观察PPT凸透镜和凹透镜的图片，让学生根据图片说出它们的不同。
学生回答：第一组中间厚，第二组中间薄。
学生阅读课本“认识透镜”内容归纳总结：
1.凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜叫作凸透镜。
凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜叫作凹透镜。
2.光心：透镜的中心O叫作光心，凡是经过这一点的光都不改变传播方向。
3.主光轴：通过光心O和透镜球面球心C的直线叫作透镜的主光轴。
例题讲解：
【例1】下列六块透镜中，属于凸透镜的有 ，属于凹透镜的有 。（均填字母）
【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、F A、C、D
二、透镜对光的作用
让平行光分别照射到凸透镜和凹透镜上，观察这两种透镜对光的作用有什么不同。
1.凸透镜对光有会聚作用，其中“会聚”是指折射光线比入射光线更靠近主光轴。
2.凹透镜对光有发散作用，其中“发散”是指折射光线比入射光线更偏离主光轴。
教师提问：平行于主光轴的光，通过凸透镜后会怎样？
学生回答：将会聚于一点。
教师提问：平行于主光轴的光，通过凹透镜后又会怎样？
学生回答：将会发散开来，但其反向延长线也会相交于一点。
3.焦点：平行于主光轴的光经凸透镜折射后，会聚于主光轴上的某一点，这个点叫作凸透镜的焦点；平行于主光轴的光线经凹透镜折射后将变成发散光线，折射光线的反向延长线也会相交于主光轴上的一点，它不是实际光线会聚的点，叫凹透镜的虚焦点，用F表示。
4.焦距：焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距，用f表示。
5.不论是凸透镜还是凹透镜，它们都有两个焦点，分布在透镜的两侧，并且焦距相等。
（1）凸透镜的三条特殊光线：①过光心的光线经折射后方向不改变；②平行于主光轴的光线经折射后过焦点；③过焦点的光线经折射后平行于主光轴。
（2）凹透镜的三条特殊光线：①过光心的光线经折射后方向不改变；②平行于主光轴的光线经折射后的反向延长线过入射光线一侧的虚焦点；③延长线过对侧虚焦点的光线经折射后平行于主光轴。
例题讲解：
【例2】如下图所示，手拿凸透镜正对太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，在纸上能够得到一个最小、最亮的光斑，说明凸透镜对光有 作用。此时用刻度尺测量白纸与凸透镜之间的距离为15cm，由此可知凸透镜的焦距是 cm。
【解析】太阳光可以看成是平行光，通过凸透镜折射后，在另一侧白纸上呈现的是小亮斑，说明凸透镜对光有会聚作用。最小、最亮的光斑位于凸透镜的焦点上，焦点到透镜中心的距离为焦距，故此凸透镜的焦距为15cm。
【答案】会聚 15
5 科学探究：凸透镜成像
第1课时 透 镜
透镜凸透镜特征：中间比边缘厚对光的作用：凸透镜对光有会聚作用凹透镜特征：中间比边缘薄对光的作用：凹透镜对光有发散作用
这节课实质上是前一节“光的折射”的一个应用实例。由于透镜在生产和生活中有着极其广泛的应用，所以本节主要向学生介绍透镜的基本知识，引导学生探究透镜对光的作用，这是后续知识“透镜成像的规律及其应用”的基础。为了提高学生的学习兴趣，尽量从日常生活现象引入，引导学生亲自动手探究透镜对光的作用，以及培养学生的动手习惯和用探究实验研究问题的能力。如果演示实验做得好的话，能使学生的学习效果更好。
第2课时 凸透镜成像的规律及应用
【知识要求】
1.经历实验，探究凸透镜成像的规律。
2.了解凸透镜成像规律的应用。
【教学重难点】
探究凸透镜成像的规律
光具座（带刻度尺）、凸透镜、光屏、F平面光源
透镜与我们的生活和现代科技的联系非常密切，如近视眼、远视眼患者戴着眼镜观看物体，教室里用投影仪来展示图片，实验室里用显微镜来观察微小物体的结构等，这些都与透镜的使用有关。
为了让透镜更好地为我们服务，就必须认识透镜的成像规律。
一、探究凸透镜成像的规律
1.物距和像距
（1）物距：物体到透镜光心的距离，用u表示。
（2）像距：像到透镜光心的距离，用v表示。
2.实验探究过程（学生分组实验）
（1）提出问题：凸透镜的成像情况与哪些因素有关？
（2）猜想与假设：凸透镜的成像情况可能跟物距u、焦距f有关。
（3）设计实验与制订计划：①我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，改变物距u，观察成像的情况。②由于凸透镜对光的折射本领跟透镜的焦距f有关系，所以研究物距u的变化时，焦距f可能是个应该注意的参照距离。因此，我们可以注意观察物距大于、小于或等于1倍焦距、2倍焦距……时，物体成像的情况。
（4）进行实验与收集证据：
①将凸透镜固定在光具座的中央，光源和光屏放在凸透镜的两侧，使光源、透镜、光屏的中心在同一高度。
②把光源放在较远处，调整光屏到凸透镜的距离，使光屏上成清晰的实像。观察实像的正倒和大小，测出物距u和像距v。
③把光源向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。
④继续向凸透镜移动光源并调整光屏的位置，你总能在光屏上得到光源的像吗？
⑤撤去光屏，从光屏一侧向透镜方向看去，能否观察到光源的像？像在什么位置？
把实验中得到的数据和观察结果填入下表。
（5）分析与论证：（小组同学讨论并思考以下问题）
①像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？
②像的正倒：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？
③像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的实像？在什么条件下成放大的实像？有没有缩小的虚像？
小组同学讨论，归纳总结：
当物距大于焦距时，成实像；物距小于焦距时，成虚像。
当物距大于焦距时，成倒立的实像；物距小于焦距时，成正立的虚像。
当物距大于2倍焦距时，成缩小的实像；物距小于2倍焦距大于1倍焦距时，成放大的实像；没有缩小的虚像。
例题讲解：
【例1】在“探究凸透镜成像规律”的实验中，小明将蜡烛、凸透镜放在图甲所示的位置，在光屏上正好出现倒立、等大的像。然后，小明将蜡烛、凸透镜放在图乙所示的位置，此时能观察到 （选填“正立”或“倒立”）、放大的 （选填“实”或“虚”）像。
【解析】当烛焰在光屏上成倒立、等大的像时，物距等于像距，且都等于凸透镜的2倍焦距。由图甲可知，凸透镜的焦距是相邻两条虚线之间的距离，而图乙中，烛焰到凸透镜的距离小于1倍焦距，故通过凸透镜能观察到正立、放大的虚像。
【答案】正立 虚
【例2】在做凸透镜成像实验时，把物体从2倍焦距外沿主光轴移向焦点的过程中，像及像距的变化情况是（ ）
A.像逐渐变小，像距逐渐变小
B.像逐渐变小，像距逐渐变大
C.像逐渐变大，像距逐渐变大
D.像逐渐变大，像距逐渐变小
【解析】物体从2倍焦距外沿主光轴移向焦点的过程中，物距大于1倍焦距，凸透镜成实像；此时，物距逐渐变小，则像距逐渐变大，像也逐渐变大。
【答案】C
【妙记锦囊】当物距大于焦距，物距减小时，像距增大，像也随之增大；物距增大时，像距减小，像也随之减小，即“成实像时，物远像近像变小”。
二、凸透镜成像规律的应用
1.放大镜：当u＜f时，成正立、放大的虚像。
教师提问：如何透过放大镜看到更大的像？
学生回答：让放大镜离物体更远些。
2.照相机：当u＞2f时，成倒立、缩小的实像。
教师提问：如何利用照相机拍出更大的像？
学生回答：让照相机镜头靠近物体，同时增大镜头到底片的距离。
3.电影放映机、投影仪：当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像。
教师提问：如何利用投影仪投出更大的像？
学生回答：……
例题讲解：
【例3】如右图所示，用焦距为10cm的凸透镜观察一只蚂蚁，此时蚂蚁到凸透镜的距离应（ ）
A.大于10cm小于20cm
B.等于20cm
C.小于10cm
D.大于20cm
【解析】从图中可以看出，蚂蚁经凸透镜成的是正立、放大的虚像，此时物距小于焦距，因为凸透镜的焦距是10cm，所以蚂蚁到凸透镜的距离应小于10cm。
【答案】C
【例4】下图是投影仪成像示意图。其中凸透镜的作用是成 （选填“正立”或“倒立”）、 （选填“放大”“缩小”或“等大”）的像；平面镜的作用是 。
【解析】投影仪的镜头相当于一个凸透镜，凸透镜的作用是成倒立、放大的像，而平面镜的作用是用来改变光的传播方向，使射向天花板的光呈现在屏幕上。
【答案】倒立 放大 改变光路（或改变光的传播方向）
第2课时 凸透镜成像的规律及应用
凸透镜成像的
规律及应用物距和像距探究凸透镜成像的规律提出问题猜想与假设设计实验与制订方案进行实验与收集证据分析与论证凸透镜成像规律的应用放大镜照相机电影放映机、投影仪
本节课的内容是光学部分的重点和难点，教学过程主要通过实验来完成。在实验中，通过巡视发现一些学生不能按要求提前预习，动手操作时丢三落四，不清楚应该记录哪些数据和观察哪些现象。通过补充多媒体教学，学生能够更好地观察实验的过程，及时发现实验过程中的不足，进一步加深对重难点知识的理解。总体来讲，学生的课堂表现都比较活跃，动手也很积极，学习兴趣比较高。
光源到凸透
镜的距离/cm
像的情况
倒立或正立
放大或缩小
实像或虚像