4.5.科学探究：凸透镜成像（Word教案）-【优翼·学练优】新教材2024-2025学年八年级物理上册同步备课（教科版2024）

5.科学探究：凸透镜成像 教学目标 素养目标 一、物理观念 1.知道凸透镜和凹透镜，了解透镜的光心、主光轴、焦点和焦距。 2.知道凸透镜对光起会聚作用、凹透镜对光起发散作用，正确解释会聚、发散。 3.探究并知道凸透镜成像的规律。 4.学习分析实验数据，归纳出结论。 二、科学思维 1.通过观察凸透镜和凹透镜的实物及图片，得出两种透镜的构造，培养学生通过观察抓住事物的本质特征，能够识别不同事物的不同特点的能力。 2.学习从物理现象中归纳科学规律的方法。 三、科学探究 1.经历探究凸透镜和凹透镜对光的作用的实验过程，培养学生动手、动脑、观察、分析问题的能力。 2.通过探究活动，体验探究的全过程和方法，进一步熟悉科学探究的环节，认识到设计实验与制订计划的重要性。 四、科学态度与责任 1.通过区分凸透镜和凹透镜的过程，培养学生爱护光学仪器的好习惯。 2.通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，乐于参与物理学习活动。 3.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道理，初步建立将科学技术应用于实际的意识。 教学重点和难点 一、教学重点 1.了解透镜的焦点、焦距，认识凸透镜的会聚作用和凸透镜的发散作用。 2.探究并掌握凸透镜成像的规律。 二、教学难点 1.探究并掌握凸透镜成像的规律。 2.了解透镜在放大镜、照相机、电影放映机等光学仪器中的应用。 教学过程 情景导入 冰遇阳光会融化，冰透镜对着太阳却能聚光使艾绒着火，令人怀疑。清代科学家郑复光 根据《淮南万毕术》的记载，亲自动手做过一些实验，证实冰透镜的确可以取火，他在《镜 镜冷痴》中写道：将一只底部微凹的锡壶，内装沸水，用壶在冰面上旋转，可制成光滑的冰 透镜，利用它聚集日光，可使纸点燃。这就是古代中国人的智慧。 那么，冰透镜怎么会有这么大的本领呢？通过本节内容的学习，你就会明白其中的道理。 教学活动 本节分为两个教学板块：（1）认识透镜；（2）实验探究：凸透镜成像的规律。 一、认识透镜 1.认识透镜 镜的种类及几个概念 引导：同学们请观察透镜组，并借助于擦镜纸，摸一下透镜，根据透镜的厚薄程度给透镜分类。讨论透镜能分几类？ 点评：透镜有两类。中间厚、边缘薄的叫凸透镜。中间薄、边缘厚的叫凹透镜。 问题：下列透镜哪些是凹透镜？哪些是凸透镜？戴眼镜的同学请判断：近视镜是什么透镜？远视镜是什么透镜？ 学生阅读教材，用自己的理解总结凸透镜和凹透镜的特点。 点评：透镜：至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件(要求会辨认)。 凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜，如：远视镜片、照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等； 凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜，如：近视镜片。 如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫薄透镜。下面我们只研究薄透镜。 说明：此环节重点突出凸透镜、凹透镜的概念形成。 镜片的两个表面(或至少一个表面)是球面的一部分。 引导学生观察凸透镜和凹透镜的示意图，了解研究透镜时常用的几个科学术语。 主光轴：组成透镜的两个球面的球心连线叫主光轴。 光心：在主光轴上有一个特殊的点，通过它的光线传播方向不变，这一点叫透镜的光心，可以认为透镜的光心就在透镜的中心。 焦点：射到地面的太阳光是相互平行的，叫做平行光，凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫做焦点(focas)，用“F”字母表示。凹透镜使平行于主光轴的光线发散，它没有实焦点，但通过凹透镜的光反向延长也可以交在主光轴上一点，这点是凹透镜的虚焦点。 焦距：焦点到光心的距离叫做焦距(focal length)，用“f”字母表示。 2.透镜对光的作用 方案一：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，怎么移动光屏都没亮点。 方案二：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线相互靠拢，通过凹透镜的光线相互远离。 　　 活动：阅读课本P72，观察：透镜对光的作用。取一个大烧杯，里面充以烟雾，倒扣在桌面上，用手电筒射出一平行光束。然后在杯底放一个凸透镜或凹透镜，从烟雾品观察透镜对平行光的作用。 学生分组实验。 结论：光从空气射入透镜时，凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用。 平行于主光轴的光线，经凸透镜后经过焦点；经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过虚焦点(所以凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用)。如下图： 扩展：（1）过光心的光线经透镜后传播方向不改变，如下图： （2）据折射时光路可逆知，经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴；射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴；如下图： 二、实验探究：凸透镜成像的规律 器材：光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、凸透镜 说明：摆放顺序可以从左到右依次为蜡烛、凸透镜、光屏，也可从右到左依次为蜡烛、凸透镜、光屏。 使蜡烛、凸透镜、光屏放在同一直线上。 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。 固定凸透镜，移动蜡烛和光屏进行观察实验。 固定蜡烛，移动凸透镜、光屏进行观察实验。 问题：根据设计方案需要记录哪些物理量及像的哪些特点？ 启发学生明确要记录：物距、像距；像的性质(放大、缩小，倒立、正立，虚、实)…… 注意：当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，向学生说明这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，是实像。当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立的虚像。可以回顾平面镜成虚像的情况，使学生明白实像与虚像的区别。 强调注意事项及实验步骤： a．将凸透镜固定在光具座的中央，蜡烛和光屏在凸透镜的两侧，使烛焰、透镜、光屏的中心在同一高度 b．将蜡烛放在离凸透镜的距离尽量远的位置，点燃蜡烛 c．移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像为止 d．记录下蜡烛到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离、像的大小和倒正 e．将蜡烛向凸透镜移近一段距离，重复上述操作，直到不能在屏上得到烛焰的像 f．继续把蜡烛向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处，像是怎样的？ 进行实验与收集证据： 探究一：在光屏上找到物体完整清晰的实像。 教师巡回指导：引导、启发、点拨或发提示卡片并提示学生。 请学生代表讲解找到清晰完整像的方法。 ①物体、凸透镜、光屏三者中心在同一高度；②光屏上的像最亮最清晰时，光屏所在位置就是像所在位置。 学生总结：光屏上可以找到倒立、缩小实像和倒立、放大实像。 探究二：探究凸透镜成倒立、放大实像和倒立、缩小实像的规律。 记录实验数据，得出凸透镜成像的初步规律。 1. 当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，此时，f＜v＜2f。 2. 当u＝2f时，成倒立、等大的实像，此时，v＝2f。此点为成实像大小的分界点。 3. 当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时，v＞2f。 4. 当u＝f时，不成像。此点为成像虚实的分界点。 5. 当u＜f时，成正立、放大的虚像。 说明：教师应准备小组实验活动建议卡片，谁遇到疑难问题或不能继续进行时可向教师要卡片，按提示继续实验。 实验表格 物距 成像性质 像距 应用 u＞2f u＝2f 2f＞u＞f u＝f u＜f 分析论证： 根据成像的情况，对数据进行分类 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．u＞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。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。 三、凸透镜成像规律的应用 1.放大镜原理 凸透镜作放大镜，就是利用了凸透镜能成放大的虚像这一原理。 2.照相机原理和构造 照相机是人们经常接触的东西，了解照相机的基本结构和原理是有文化的公民应该具有的科学常识。可以用照相机实物或模型与挂图对照讲解：镜头相当于凸透镜，胶卷相当于光屏，机壳相当于暗室，被拍照的物体到镜头的距离要远远大于焦距才能在胶卷上得到倒立、缩小的实像。为了使学生对照相机的构造和使用了解得更实际些，可向学生介绍照相机的主要组成部分的作用和使用方法，主要是调焦环、光圈和快门。如果有照相机实物，做照相示范就更好。还可以让学生谈自己照相的体会，如何才能把相片照好，提高兴趣，活跃思维。同时可以问一些这样的问题，例如：为了使照片上人像大一些，照相时人应该靠近还是离开照相机一些? 3.投影仪的原理和构造 投影仪的构造主要有：镜头、投影片、聚光镜、光源和反光镜等部分。光源是用来照亮投影片的；聚光镜为一组凸透镜，其作用是聚光，增加投影片的亮度；反光镜是平面镜，其作用是把射向投影片的光反射到屏幕上。根据凸透镜成像规律讲述投影仪的原理和基本构造，应指明投影片相当于上面实验中的蜡烛（物体），天花板相当于光屏，镜头起凸透镜的作用。投影片到镜头的距离稍大于焦距，所以在幕上能成放大的实像。 在介绍投影片时，需指出投影片应放在凸透镜的焦点以外，并且距焦点较近，在天花板上才能得到正立、放大的实像。 板书设计 5.科学探究：凸透镜成像 教学反思 凸透镜成像一向是学生学习的难点，通常在教这部分内容时，老师往往先在教室里演示一遍凸透镜成像规律,学生再来验证一遍.虽然学生在实验时都能在光屏上找到像,但只是照样画葫芦,结果对于物距、像距、焦距，有些学生还是弄不清楚,对于规律也是记不牢,且容易忘。根据教材注重探究,让学生在学习过程中主动获取知识的精神,我安排了引导提出问题,设计实验探究并得到初步结论,及时帮助学生理解记忆凸透镜成像的规律,同时与生活中照相机、幻灯机等实际例子结合,利用实际知识加深对凸透镜成像规律的理解和记忆。 www.youyi100.com 第 7 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $$