5.3 凸透镜成像的规律（教学设计）-2024-2025学年人教版物理八年级上册

本文围绕“凸透镜成像的规律”展开，承接学生对凸透镜应用的认知，为后续光学知识学习奠基。通过实验探究、分析论证等环节，培养学生物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任等核心素养。 该设计创新点在于以实验探究法为主，结合讲授与合作交流法。从学生层面看，提升其归纳总结与逻辑推理能力；从教师层面看，提供清晰授课路径；从课堂效果看，强化互动，有效突破探究成像规律这一教学难点。

教学设计 教学课题 凸透镜成像的规律 教学目标 （1）物理观念：通过实验探究，理解并掌握凸透镜成像的基本规律，能够解释照相机、投影仪和放大镜等实际应用中的成像原理。 （2）科学思维：培养学生从实验数据中归纳总结规律的能力，能够运用逻辑推理分析凸透镜成像的条件和特点。 （3）科学探究：通过设计并实施凸透镜成像实验，体验科学探究的全过程，掌握实验设计、数据收集和分析的基本方法。 （4）科学态度与责任：激发学生对物理现象的好奇心和求知欲，培养严谨的科学态度和将物理知识应用于实际生活的意识。 重难点 （1）探究凸透镜成像的规律，理解物距、像距与成像性质之间的关系。 （2）设计并实施凸透镜成像实验，培养学生科学探究能力和实验设计能力。 教学方式与策略 实验探究法、讲授法、合作交流法 教学活动设计 一、导入新课 复习提问： 老师提问：（1）照相机、投影仪、放大镜成像有何特点？（2）它们成像时，物体到凸透镜的距离有何不同？ 学生回答： 生：照相机是拍摄远处物体，使远处物体在胶片上成缩小的像；投影仪是将物体放得较近，在屏幕上的像较大；放大镜则是将物体放得很近，可以成比物体更大的像。 生：照相机、投影仪和放大镜都是利用凸透镜的应用，但在使用时条件不同，使得成像结果也不同：照相机拍远处物体成缩小的像；投影仪则需要将物体放得较近才能在屏幕上成较大的像；放大镜可以成比物体更大的像。由此可见，凸透镜所成像的性质与物体到凸透镜的距离有密切关系。 引入新课： 老师总结学生的回答，并进一步引出今天的课题：今天我们来深入探究凸透镜成像的规律，通过实验验证我们的猜想。（板书：第 3 节 凸透镜成像的规律） 二、新课讲授 认识物距 (u) 和像距 (v)： 物距 (u)：物体到凸透镜的距离。 像距 (v)：像到凸透镜的距离。 老师提问：同学们，你们认为凸透镜成像的正倒、大小、虚实与物距有什么关系呢？ 学生提出猜想： 生：我觉得物距越大，像可能越小；物距越小，像可能越大。 生：我认为物距越小，像可能会变得更大且更清晰。 老师评价学生的猜想：大家的猜测都有一定的道理，让我们通过实验来验证这些猜想。 实验探究凸透镜成像的规律： 器材：光具座、F 光源、凸透镜、光屏。 说明：摆放顺序可以从左到右依次为 F 光源、凸透镜、光屏，也可以从右到左依次为 F 光源、凸透镜、光屏。确保 F 光源、凸透镜、光屏位于同一直线上，并且它们的中心大致在同一高度。固定凸透镜，移动 F 光源和光屏进行观察实验；固定 F 光源，移动凸透镜和光屏进行观察实验。 问题：根据设计方案，我们需要记录哪些物理量及像的哪些特点？ 老师启发学生：我们需要记录物距、像距，以及像的性质（如放大、缩小，倒立、正立，虚、实）等信息。 实验步骤： a. 将凸透镜固定在光具座的中央，确保 F 光源和光屏在凸透镜的两侧，并使 F 光源、透镜、光屏的中心大致处于同一高度； b. 将 F 光源放在离凸透镜较远的位置，打开光源； c. 移动光屏，直到光屏上出现清晰的 F 光源的像为止； d. 记录下 F 光源到凸透镜的距离（物距）、像到凸透镜的距离（像距），以及像的虚实、大小和正倒； e. 将 F 光源逐渐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清晰的 F 光源的像； f. 继续把 F 光源向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处，像是怎样的。 实验注意事项： 老师强调注意事项及实验步骤，确保学生理解每一步的目的和方法： 确保三者的中心高度一致，这样可以避免像的不完整或不清晰。 光源亮度适中，避免太亮或太暗。 移动光屏时要缓慢，找到最清晰的像再进行记录。 实验数据记录： 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： 学生 1：物体、凸透镜、光屏三者中心在同一高度； 学生 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、缩小的实像和倒立、放大的实像。 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： 当 u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，此时 f＜v＜2f。 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。 当 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，此时 v＞2f。 当 u＝f 时，不成像。此点为成像虚实的分界点。 当 u＜f 时，成正立、放大的虚像。 分析论证： 根据成像的情况，对数据进行分类： 焦点是成实像和虚像的分界点，物体在焦点以外成实像，在焦点以内成虚像。即一倍焦距分虚实。 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。二倍焦距分大小。 实像必异侧倒立，虚像必同侧正立。 u＞v 时，像是缩小的，u＜v 时，像是放大的。 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，物近像远像变大，物远像近像变小。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。 实像是实际光线的交点，可以在光屏上呈现，虚像是光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。 想想议议： 教材 P126 在照相机中，凸透镜成倒立、缩小的实像，像的位置在哪个范围内？物距与像距相比，哪个比较大？ 在投影仪中，凸透镜成倒立、放大的实像，像的位置在哪个范围内？物距与像距相比，哪个比较大？ 回答： 照相机：u＞2f，2f＞v＞f； 投影仪：f＜u＜2f，v＞2f。 总结： 第 3 节　凸透镜成像的规律 1．成像规律及应用 物距 成像性质 像距 应用 u＞2f 倒立、缩小的实像 2f＞v＞f 照相机 u＝2f 倒立、等大的实像 v＝2f 测焦距 2f＞u＞f 倒立、放大的实像 v＞2f 投影仪 u＝f 不成像 u＜f 正立、放大的虚像 与物同侧 放大镜 2. 成实像时，物近像远像变大，离焦点越近像越大；一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。 三、课堂小结 总结实验： 老师带领学生回顾实验过程，强调实验中的关键步骤和注意事项。 老师提问：通过实验，我们学到了什么？ 生：了解了凸透镜成像的规律以及如何通过实验验证这些规律。 归纳总结： 成像规律及应用： u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，应用于照相机。 u＝2f 时，成倒立、等大的实像，用于测焦距。 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，应用于投影仪。 u＝f 时，不成像。 u＜f 时，成正立、放大的虚像，应用于放大镜。 课后作业 （1）请结合生活中的实例，如照相机、投影仪等，解释凸透镜成像的规律，并说明物距、像距与焦距之间的关系。 （2）设计一个小实验，通过改变物距，观察并记录凸透镜成像的变化情况，尝试总结凸透镜成像的规律，并与课堂学习内容进行对比分析。 学科网（北京）股份有限公司 $$