4.2 探究：凸透镜成像的规律 ----2024-2025学年沪科版物理八年级上学期

第四章 神奇的透镜 第二节 探究：凸透镜成像的规律 【学习目标】 物理观念： 1.了解凸透镜成像的规律。 2.能用凸透镜成像规律解释生活中的相关现象。 科学思维： 1.学习从物理现象中归纳科学规律的方法。 2.初步建立将科学技术应用于实际的意识。 科学探究： 1.能在探究活动中初步获得提出问题的能力。 2.通过探究活动，体验探究过程的全过程和方法。 科学态度与责任： 1.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道理。 2.能认识到物理实验的重要性，具有严谨认真的科学态度。 【教学重难点】 教学重点：通过实验探究，了解凸透镜成像规律及在生活中的应用。 教学难点：凸透镜所成像的虚实、大小、正倒与物距关系。 【教学准备】 学生实验：凸透镜（已知焦距）、光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏、火柴等 【教学过程】 教学环节 设计意图 一、创设情境 导入新课 1.在玩放大镜的时候,发现了如下有趣的现象:当用放大镜看自己的指纹时,看到的是放大的像.当用它观察窗外远处的景物时,是倒立放大的,更远处的窗户则是倒立、缩小的.这是怎么回事? 2. 照相机、投影仪和放大镜都是凸透镜在生活中的应用，但在使用时条件不同，使得成像结果不同：照像机是拍摄远处物体，使远处物体成缩小的像在胶片上；投影仪是将物体放的较近，而在较远处的屏幕上成较大的像；放大镜是将物体放得最近，它可以成比物体更大的像。可见，凸透镜所成像的正倒、大小、虚实跟物体到凸透镜的距离有关系。 提出问题：通过透镜在生活中的不同应用可见，凸透镜所成像的情况跟物体到凸透镜的距离有关系，那具体是什么样的关系呢？ 通过观看透镜或图片，思考问题，进入情景。从而引出课题 二、新课讲解 探究新知 探究点： 探究凸透镜的成像规律 1. 学生阅读课本89页90页内容，了解实验目的、认识实验器材、了解大致的实验步骤。 2. 实验目的、器材（详见课本） 两个名词：物距u像距v （见课本图4-11） 3. 实验设计： 学生讨论并设计实验方案。 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大于、等于或小于二倍焦距、小于一倍焦距……时，物体成像的情况。 实验步骤：详见课本。 教师提问： ①如何找到清晰的像？ ②为什么要使烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心调整到同一高度？ 学生思考并动手操作、交流后回答： ①将凸透镜固定在光具座中间50cm刻度处，把蜡烛放在较远处，来回移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像（边缘轮廓清晰） ②目的是为了使烛焰的像成在光屏的中央。 4.探究导引 ① 组装实验装置，将烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心调整到同一高度。 ② 将凸透镜固定在光具座50cm刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距u＞2f，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。记录物距u和像距v。 ③ 把蜡烛向凸透镜移近，使u=2f，f＜u＜2f，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。记录物距u和像距v。 ④ 把蜡烛向凸透镜移近，改变物距u，使u＜f，在光屏上不能得到蜡烛的像，此时成虚像，应从光屏这侧向透镜观察蜡烛的像，观察虚像的大小和正倒。 5.学生分组实验，组长分工每人完成一步，并将实验现象数据记录到表格中。教师进行指导、帮助、并提醒学士客观记录（凸透镜的焦距f = 10 cm） 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 <f 正立 放大 虚像 —— 6.实验结论： 学生交流归纳结论（详见课本） 7.反思交流：课本中的三个问题。学生交流讨论后回答。 8.教师补充 规律总结： 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小； 实像总是倒立的，虚像总是正立的； 当u >f 成实像时，物近像远大，物远像近小； 9.想想议议： ① 在实验过程中，你有找不到像的时候吗？同学交流分析其原因。 可能原因有：蜡烛在焦点以内；烛焰在焦点上；烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度；蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。 ② 大家思考一下，如果把透镜用不透明物体遮挡一部分，观察烛焰通过凸透镜在光屏所成的像，是残缺的吗？ 师生共同实验，并通过画光路图，帮助学生理解这种情况下仍成完整的像，只是像变暗了。 F F f ③ 照相机的成像原理 学生活动：a.找找哪是物距哪是相距？镜头如何调节，改变的是物距还是像距？b.小丽给同学拍照，想拍摄全身的，但发现在该位置只能从观景框中看到半身。小丽应该怎么做？ 学生思考并讨论， 师引导总结：镜头向外伸像距变大，镜头向里缩像距变小，根据“物远像近小”，应该使照相机远离人，使镜头向里缩，从而呈现出全身。 随堂练习 如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，并分别调整光屏的位置。则： ①把烛焰放在 c 点，屏上出现的像最大； ②把烛焰放在 a 点，屏上出现的像最小。 ③把烛焰放在 c 点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。 ④把烛焰放在 d、e 点，光屏上不会出现像。 培养学生自主学习能力 培养学生制订实验计划能力、口头表达能力、勇于发表自己见解的能力。 通过实验和讨论汇报，培养证据意识，以及动手、观察、交流、逻辑表达的能力，并帮助学生培养乐于探索自然界奥秘的意识； 培养学生的合作能力、交流能力、分析思考能力。激发他们学习物理的兴趣。 锻炼学生思考推理、创新发现的科学思维能力。 利用反馈练习巩固所学知识 三、归纳概括 课堂小结 学生讨论发言，梳理本节知识要点。 培养学生归纳总结的意识和能力。 【板书设计】 第2节 探究凸透镜成像的规律 一、实验目的、器材 二、实验步骤 三、实验结论 ① 见课本 ② 规律总结： 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小； 实像总是倒立的，虚像总是正立的； 当u >f 成实像时，物近像远大，物远像近小； 【教学反思】 本节是学生第一次分组实验课，实验探究应以学生为主体，让学生经历实验探究的过程，从实验目的、原理、器材，猜想、设计、操作、评估等过程，发挥学生自主学习的能力。培养学生观察、记录和分析问题的能力，在探究过程中培养学生的科学思维、科学态度与责任。学生是课堂的主体，充分信任学生的探究能力，放手让学生大胆思考、讨论、质疑、激发学生潜能。注重养成学生分析问题，归纳问题的能力。从而激发学习物理的兴趣。 学科网（北京）股份有限公司 $$