4.6 科学探究：凸透镜成像 作业设计-2024-2025学年教科版物理八年级上册

第6节 科学探究：凸透镜成像（2课时） 一、课标要求 “探究并知道凸透镜成像的规律。”学生通过自主探究的过程，不仅要了解凸透镜的成像规律，而且也要了解实验——分析——归纳的科学探究方法。本课时既有过程性要求，又有终结性要求，即学生要经历实验探究的学习过程，同时也要知道这个规律。在探究过程中，教师引导学生对凸透镜的成像规律进行猜想，初步设计方案，组织学生用实验探究的方法，得出凸透镜成像的规律。这是一节培养学生观察能力、动手能力和交流合作能力的好课例。教材中对本次实验探究定位为有明确步骤的指导型探究，实验的步骤较为详细实验过程的指导也较为具体，目的是要让学生体验科学探究的全过程，在探究过程中演练科学研究方法，形成正确的结论。 二、教学目标 【物理观念】学生通过观察和分析，加深对凸透镜成像规律的理解。学生能够理解并应用凸透镜成像的原理，将实验现象与理论知识相结合。 【科学思维】学生通过实验探究培养科学思维能力。学生能够运用逻辑推理分析实验现象，批判性的思考问题，并提出创新的解决方案。 【科学探究】学生通过实验操作，培养观察、提问、假设、实验、分析、总结的能力。在实验中，学生能够提出问题，设计实验方案，观察实验现象并分析得出结论。 【科学态度与责任】具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和生活中的物理道理，通过实验中的交流与合作，激发学生对科学的兴趣。培养探索自然、探究生活的乐趣，初步建立将科学技术应用于实际的意识。 三、重点与难点 本节教学的重点是探究凸透镜成像的规律，这也是教学的难点。 4、 知识点 5、 认识透镜、透镜的作用、特殊光线及光路图、凸透镜成像规律及应用。 五、知识点与作业对应表 知识点 目标要求 习题 类型 题目 数量 难易程度 （易、适中、难） 认识透镜 会根据凸透镜和凹透镜定义进行判断 选择题 1 易 透镜的作用 理解凸透镜和凹透镜的作用 选择题 填空题 4 易、适中 特殊光线及光路图 会作凸透镜或凹透镜的光路图 选择题 画图题 4 易、适中 焦距 会测量并确定凸透镜焦距 选择题 填空题 2 适中 凸透镜成像规律 根据凸透镜成像规律确定像的性质 选择题 填空题 2 易、易 根据像的性质确定凸透镜的位置 选择题 1 易 根据物距及像的性质确定焦距 选择题 1 易 根据像的性质确定物距 填空题 1 适中 凸透镜成像时隐含的像的条件，从而判断出像的性质 选择题 1 适中 根据物距、像距、像的性质确定焦距的范围 选择 1 适中 凸透镜成像规律的应用 应用原理 选择 1 易 探究凸透镜成像规律的实验 掌握凸透镜成像的特点，并灵活应用 实验 4 适中、难 第一课时 巩固性作业 1.把一个透明且均匀的玻璃球切成a、b、c、d、e五部分，其截面如图所示，其中属于凸透镜的是（　　） 图1 图2 A．只有b B．a、c、d、e C．a、b、c D．a、b、c、d、e 2.炎炎夏日，汽车停在露天车场，若把装满水的矿泉水瓶留在车内，太阳光透过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃，这是因为这瓶水（　　） A．相当于一个凸透镜，会聚光线 B．相当于一个凸透镜，发散光线 C．相当于一个凹透镜，会聚光线 D．相当于一个凹透镜，发散光线 3.小明为辨别直径相同的甲、乙两个透镜的类型，分别将它们对着太阳，把一张纸放在它的下方，在纸上得到相应的光斑。小明将透镜平行远离纸片，观察到甲透镜形成的光斑一直变大，乙透镜的光斑先变小后变大，则甲透镜 　 　是凹透镜，乙透镜 　 　是凸透镜。（均选填“一定”、“可能”或“一定不”） 4.下列光路图正确的是 A． B． C. D. 图3 5.请你完成图中的光路图。 图4 图5 拓展性作业 6.如图所示，在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照，观察试管下方白纸，可以发现白纸上与空气泡对应位置的下方是一个椭圆，其它部分是一条与试管平行的亮线，椭圆部位比周围　 　（填“变亮”、“一样亮”或“变暗”），这是因为充满水的地方相当于　 　透镜，而气泡与周围水组成　 　透镜。 图6 图7 图8 7.要使光线发生如图7所示的偏折，则可使用的光学元件是（　　） A．一定是平面镜 B．一定是凸透镜 C．一定是凹透镜 D．可能是凹透镜 8.放在凸透镜主轴上焦点以内的点光源S发出的光，通过凸透镜后的光路如图8所示。则下列说法正确的是（　　） A．凸透镜可以对光线起发散作用 B．凸透镜只对平行于主光轴的光线起会聚作用 C．通过凸透镜后的光线是发散的，因此凸透镜的作用是对光线起发散作用 D．通过凸透镜后的折射光线更靠近主光轴，仍然是一种会聚作用 9.如图9所示，光会聚于b点，在虚线区域内放甲透镜后，光会聚于主板光轴MN上的c点：在虚线区域内换放乙透镜后，光会聚于主光轴MN上的a点，爱学习的小洁想进一步探究凸透镜成像的特点，应选择　 　透镜（选填“甲”或“乙”）。小洁在房间里用焦距为15cm的凸透镜将明亮的窗户成像在一张作业本的空白纸上。根据小明的实验情况，可推测窗户距凸透镜的距离范围为　 　。 图9 10.如图10所示，平面镜垂直凸透镜的主光轴，O为凸透镜的光心。光源S发出的一条光线经平面镜反射后经过凸透镜的M点，经凸透镜折射后的光线为MN，MN平行于主光轴。 (1)请在图中画出题目所述的入射光线、反射光线并标出凸透镜两侧的焦点F； (2)请在图中画出光源S直接经凸透镜折射后的像S’，S’是 　（选填“实像”或“虚 像”）。 探究性作业 11.在利用太阳光测量凸透镜焦距时，小华将凸透镜正对着太阳，再把一张纸放在它的下方，如图11所示。当在纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为L。小华推断，凸透镜的焦距一定大于L。 图11 (1)你认为小华的推断　 　（选填“正确”或“不正确”）。 (2)为了检验小华的推断是否正确，可将凸透镜向下方的纸张慢慢移近，若观察到纸上呈现的光斑变　 　（选填“大”或“小”），则他的推断是正确的。 实践性作业 12.几位同学报名参加了野外生存训练小组，在野外没有打火机，怎么生火取暖呢？ 一位同学想出了个“削冰取火”的办法，就是把冰块制成　 透镜，它对光线有　 　作用，要得火，应把“艾”放在透镜的 　 　位置。 第二课时 巩固性作业 1.下图12是小明进行凸透镜成像试验的实验装置图 图12 (1)实验前先调节蜡烛烛焰、凸透镜和光屏，使三者的中心在 目的是使像能成在光屏的中央。 (2)实验过程中，随着燃烧，蜡烛逐渐变短，光屏上像将向 移动可将光屏或蜡烛向 移动或将凸透镜向 移动(填“上”或“下“)； (3)点燃蜡烛后，移动光屏，但是光屏上始终得不到蜡烛的像。请写出一种可能原因： 2.如图13所示，F是焦点，P是二倍焦点的位置．若凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在A、B、C、D点，分别调节光屏的位置： (1)蜡烛放在　 　点时，光屏上成缩小的像； (2)蜡烛放在　 　点时，光屏上成放大的像； (3)蜡烛放在　 　点时，不管怎样移动光屏，在光屏上都得不到烛焰的像； (4)蜡烛放在　 　点时，光屏上的像最大，此时光屏距离透镜最　 　； (5)蜡烛放在　 　点时，可观察到放大的像； (6)烛焰从A移动到C的过程中，像　 　，像距　 　 （选填“变大”或“变小”）． 图13 3.如图14所示，小周同学在探究凸透镜成像规律实验时，在光屏上得到清晰的与烛焰等大的像，保持凸透镜位置不变，为了得到清晰缩小的像，他应该（ ） A.让蜡烛远离透镜，同时让光屏也远离透镜 B.让蜡烛远离透镜，同时让光屏靠近透镜 C.让蜡烛靠近透镜，同时让光屏也靠近透镜 D.让蜡烛靠近透镜，同时让光屏远离透镜 图14 4.如图将物体放在凸透镜前16厘米处，在光屏上得到倒立缩小的像，则凸透镜的焦距可能是（ ） A.10cm B.7cm C.8cm D.16cm 5.烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个放大的像，若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏位置对调一下，则（　　） A．光屏上仍能成一个放大的像 B．光屏上能成一个缩小的像 C．光屏上不能成像，但通过透镜能看到 D．以上说法都不对 拓展性作业 6.如图15甲所示的漫画立在桌面上。小明把一个装水的玻璃杯放在漫画前，惊奇地发现：透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了，还掉头奔向猫，如图乙。小明观察分析透过水杯看到的是老鼠的 （选填“实”或“虚”）像。 图15 7.投影仪是教学中常用的仪器，如图16所示是投影仪的结构图，在水平放置的凸透镜的正上方有一与水平面成 角的平面镜，右边竖直放一屏幕 物体发出的光线经过凸透镜和平面镜后，可在屏上成一清晰的像 一教师在使用投影仪时，发现在屏幕上的画面太小，正确的调节方法是（ ） 图16 A．减小投影仪与屏幕间的距离，下调凸透镜，减小凸透镜到物体间的距离 B．减小投影仪与屏幕间的距离，上调凸透镜，增大凸透镜到物体间的距离 C．增大投影仪与屏幕间的距离，上调凸透镜，增大凸透镜到物体间的距离 D．增大投影仪与屏幕间的距离，下调凸透镜，减小凸透镜到物体间的距离 8.在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图17所示，烛焰在光屏上恰好成一清晰的像。则下列说法正确的是（　　） 图17 A．照相机应用了这一成像规律 B．蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像会向下移 C．蜡烛不动，将透镜移至35cm处，移动光屏可能得到倒立的清晰像 D．更换一个焦距小的凸透镜，只移动透镜仍可在光屏上得到清晰的像 9.在探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图18所示，烛焰在光屏上恰好成一清晰的像，下列说法正确的是（　　） 图18 A．凸透镜的焦距可能是8cm B．图中凸透镜成像的特点应用在了照相机上 C．保持透镜和光屏位置不同，移动蜡烛，烛焰仍可在光屏上成清晰的像 D．保持蜡烛和光屏位置不动，移动凸透镜，光屏上不能成放大清晰的烛焰像 10.某学习小组“探究凸透镜成像的规律”，进行了如下操作： 图19 图20 (1)安装并调节烛焰、透镜、光屏，使它们三者中心大致在 ． (2)通过探究，记录并绘制了像距v与物距u之间的关系图象，如图19所示，则该凸透镜 的焦距是 cm. (3)当蜡烛放在如图20所示位置时，调节光屏，可在光屏上得到一个倒立、 的实像，生活中的 (填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这样的成像原理工作的． (4)若将透镜的上半部分用不透明的纸板挡住，则光屏上 (填“能”或“不能”)成完整的像． (5)小明认为：凸透镜成实像时，不但像与物上下是颠倒的，而且左右也是相 反的．请你设计一种简单的方法验证小亮的观点 。 探究性作业 11.下面是小红和小华探究凸透镜成像规律的过程： 在探究前，小红将三个凸透镜分别正对太阳光，调节凸透镜和光屏间的距离，使太阳光在光屏上汇聚一点，量得凸透镜到光屏的距离分别为48cm、15cm和4cm，小红选择了15cm的那个凸透镜进行实验，其他两个凸透镜则不在本实验中使用，你认为小红这样做有必要吗？说出你的看法： 　。凸透镜和光屏都是有支架的，凸透镜中心离桌面的高度约6cm，光屏中心离桌面的高度约 7cm，还有一个蜡烛台，用来固定蜡烛，小红将一个新买来的长蜡烛一下切成了两段，只把其中一段插在蜡烛台上。 (!)你认为小红这样做有必要吗？说出你的看法： 。 (2)为了使光屏能承接蜡烛的像，蜡烛、光屏、凸透镜，应按怎样的顺序摆放在桌上进 行实验？ (3)当烛焰移动到离凸透镜的距离只有12cm时，光屏放在凸透镜的另一侧，不管怎样 移动位置都承接不到实像，这时把光屏放在蜡烛的同侧 　（选“是”“否”）有可能承接到蜡烛的像？ (4)如果用眼睛来观察蜡烛的像，眼睛、蜡烛、凸透镜的位置可以怎样排列？ 。 12.如图21所示，小明和小红做“探究凸透镜成像规律”的实验。 图21 (1)小明用图甲所示装置测量的凸透镜的焦距，该凸透镜的焦距是___________cm； (2)将此凸透镜、点燃的蜡烛、光屏置于光具座上如图乙所示的位置时，光屏上呈现烛焰清晰的倒立、___________ 的实像；若用不透明的纸片将透镜的上半部分遮住，则屏上的像___________（选填“仍然”或“不”）存在；保持图乙中蜡烛和光屏的位置不变，将凸透镜移到光具座上___________cm刻度线处，光屏上能再次呈现烛焰清晰的像； (3)小明用此光具座模拟人眼看远近不同物体的情况，当人眼看清眼前30cm处的物体时，凸透镜的位置、形状如图乙所示，如果将物体移至眼前50cm处，保持透镜（晶状体）、光屏（视网膜）之间距离不变，则应该换上更 ___________（选填“薄”或“厚”）的凸透镜（凸透镜直径大小相同），才能在光屏上得到清晰的像； (4)凸透镜能成等大的像吗？为了在实验中准确的比较像和物的大小关系，小明采用了以下的做法： ①为了画出相同的蜡烛，小明将白纸铺在水平桌面上，把点燃的蜡烛和玻璃板放置在如图丙所示的位置上，用笔在纸上画出蜡烛的“像”__________； ②将画有烛焰“像”的纸___________（填“正”或“倒”）贴在光屏上，这样便能在接下来的实验中准确的比较像和物的大小关系； (5)如图丁，保持凸透镜位置不变，移动蜡烛至40cm~50cm刻度线之间某一位置，则人眼在图中___________（选填“A”、“B”或“C”）处能观察到烛焰的像。 实践性作业 13.制作有透镜的照相机，使它能照近处的花朵，也能照远处的景物。 六、作业设计意图 第一课时作业是在学生学习了认识透镜基础上设计的。第1小题在作业设计时结合目标要求认识透镜，学生能够根据凸、凹透镜的概念认识透镜；第2、3小题针对凸凹透镜对光线的作用设计，目的让学生通过生活现象和实际操作中出现的现象认识凸凹透镜对光学的作用，体现与生活实际相结合；第4、5小题针对凸凹透镜特殊光线设计，目的让学生通过认图和作图熟悉透镜对特殊光线的认识；第6小题通过现象认识凸凹透镜对光线的作用，再次加深学生对透镜对光线的作用；第7小题是通过凸凹透镜特殊光学作用，由于有两种情况，难度较第4、5小题加大，加深学生的理解；第8小题是针对凸透镜对光线作用会聚作用的再认识，属于易错题，在讲解时要注意两点，一是会聚作用是折射前后对比；二是结合会聚作用讲解一下凹透镜的发散作用也是一样的；第9小题是针对凸凹透镜对光线作用综合考察，且加入了对焦距的判断；第10小题是凸透镜作图与平面镜成像作图结合的题综合性较强；第11小题和3、9小题相似，不同的是通过试验探究的形式出现，培养学生的探究意识和试验设计能力。 第二课时是在学生学习了凸透镜成像规律的基础上设计的。第1题根据凸透镜成像规律探究试验操作设计的，目的是让学生熟悉试验设计和操作过程；第2小题是根据物体位置来确定像的性质，目的让学生熟练凸透镜成像规律；第3小题是物体移动对成像的影响；第4小题根据物距及像的性质确定焦距；5题物像对调考察光路可逆；3、4、5三道小题，目的让学生灵活运用成像规律；第6、7两小题是对是根据像的性质来判断虚实和移动凸透镜改变物距和像距，难度更大，对规律的考察更灵活；第8、9题要求学生要熟练掌握凸透镜成像规律内容，特别是成像特点与物距之间的关系及应用，题目考察比较全面；第10、11、12小题主要是凸透镜成像规律实验的考察，将凸透镜成像试验出现的情况及实际应用进行了考察，全面细致，目的让学生通过三道题目的训练能够全面掌握凸透镜成像的试验设计、操作及规律。 七、评价标准 新课程标准指出：要构建新的评价体系才能全面反映学生认知水平，促进评价主体地多元化，将教师评价、自我评价、学生之间的相互评价相结合，加强学生自我评价和学生之间的相互评价。所以本次作业我主要采取自评、生生互评、师评三种形式组合的方式。 1.自评与参考答案 题号 答案 做错原因 教师评价 1 B 2 A 3 可能；一定 4 A 5 6 变暗；凹 7 D 8 D 9 乙；大于30cm 10 (1) (2) 实像 11 不正确 ；小 12 凸透镜 会聚 焦点 题号 答案 做错原因 教师评价 1 同一高度；上；上；下；蜡烛在焦点处（焦距以内） 2 A B、C D C B、C、D 变大 变大 3 B 4 A 5 B 6 实 7 D 8 D 9 B 10 同一高度 5 缩小 照相机 能 将蜡烛换成图样是字母“F”的LED灯，光屏上可以呈现上下左右都相反的像，即可证明。 11 　有必要；当f=4cm时，凸透镜焦距太小，实验数据误差较大；当f=48cm时，物距和像距都较大，由于光具座的长度有限，无法完成实验。 有必要；使蜡烛、凸透镜、光屏的中心在同一高度。 (3) 蜡烛、凸透镜、光屏。 (4) 物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，而光屏不能承接虚像。 (5) 蜡烛、凸透镜、光屏。 12 10.0 ； 缩小；仍然； 35； 薄； ； 倒 ； B 设计的25道练习题，主要从三个层次来完成素养目标，一是通过基础知识的巩固与训练达到认识的目标；二是通过拓展性训练让学生完成理解目标，是不同参次的学生都有所收获，为学习能力强的学生提供上升的空间。三是探究性习题，这个层次的设计目的在于培养学生的创新能力和创新意识，学生在经过合作交流后可以完成。最后是实践性作业，这个层次的设计目的是为了学生们学完透镜及其应用后能学有所用，也是为了学生更好的理解凸透镜的成像规律。针对作业设计，我设计了自我评价表格，让学生对自己作业完成情况做简要分析，让学生能够在自我检测中提高分析问题与解决问题的能力，同时也利于教师掌握不同层次学生知识掌握情况，发现培养优秀学生，为他们今后的发展奠定基础。 2.学生互评 第5、8题主要是依靠学生讨论交流得出结果，并在小组内展出。通过学生之间相互评价，增强学生的语言表达能力、逻辑推理能力。能够在点评他人作业中积累经验，发现自己的不足，提高自己解决问题的能力。 3.师评 通过学生作业的批改和学生的自我评价获得信息，了解学生对本节课知识的掌握程度和存在的问题，帮助教师进行总结与反思，调整和改进教学内容与方法。 学科网（北京）股份有限公司 $$