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，介绍物距、像距、焦距等概念及成像规律。承接光学基础知识，为后续光学应用奠基。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。 本设计亮点在于采用实验探究、分组合作等多种教法，结合多媒体资源辅助教学。从学生层面提升分析论证能力，为教师提供清晰授课路径，有效突破教学难点，强化学生对知识的理解与应用。

教学设计 案例名称 凸透镜成像的规律 提供者 - 教材分析 (1)本节课的主要教学内容是探究凸透镜成像的规律。 (2)本节课主要介绍了凸透镜成像的基础知识,如物距、像距、焦距等概念,以及凸透镜成像的规律,包括实像和虚像的区分、成像大小和正倒的判断等。 (3)通过学习本节课,学生能够理解凸透镜成像的基本规律,学会如何通过实验探究科学问题,提升分析和论证能力,同时认识到实验探究在物理学学习中的重要性。此外,学生还将掌握凸透镜成像规律的应用,比如照相机、投影仪和放大镜的工作原理,从而将理论知识与实际生活联系起来,增强对物理学科的兴趣和理解。 教学目标 (1)物理观念:通过实验探究,理解凸透镜成像的规律,掌握物距、像距与像的性质之间的关系。 (2)科学思维:经历探究过程,提升对实验数据的分析能力和论证能力,培养逻辑推理和归纳总结的科学思维方法。 (3)科学探究:通过设计实验、收集数据、分析论证,体验科学探究的全过程,增强实验操作能力和探究意识。 (4)科学态度与责任:通过合作实验,培养团队协作精神,体会科学探究对认识事物的重要性,形成严谨求实的科学态度。 教学重难点 (1)理解并掌握凸透镜成像的规律,包括实像与虚像的区分、像的大小与物距的关系等。 (2)通过实验探究凸透镜成像规律,培养学生的科学探究能力和数据分析能力。 教学方法 实验探究法、分组合作法、讨论法、记忆口诀法 教学环境及资源准备 (1)实验器材:包括光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、焦距不同的凸透镜两个、光屏等。确保所有器材完好无损,能够正常使用。 (2)多媒体资源:准备 PPT 演示文稿,包含凸透镜成像规律的介绍、实验步骤的详细说明以及凸透镜成像规律的应用实例。此外,还需准备相关的视频资料,如《探究凸透镜成像的规律》、《凸透镜成像时,像与物的变化关系》、《凸透镜成像的规律及其应用》,以辅助学生更好地理解和掌握知识点。 教学过程 一、导入新课 教师活动: 【播放视频并提出问题】通过放大镜近距离看书时,可以看到被放大的文字,但用放大镜看远处的物体时,却看到倒立缩小的像。同样是凸透镜,为什么成像的特点会随物体到透镜的距离不同而发生如此大的变化?这背后遵循着怎样的规律? 学生活动: (观看视频后思考并尝试回答教师的问题,逐渐进入学习情境。) 二、学习新课 1. 探究凸透镜成像的规律 教师活动: 【引导提问】凸透镜成像的虚实、大小和正倒可能与哪些因素有关? 学生活动: (学生进行初步猜想,并分享自己的想法) (生:可能与物体到透镜的距离有关。) (生:也可能与透镜的焦距有关系。) (生:还可能与物体的位置是否在透镜焦点附近有关。) 教师活动: 【归纳与假设】 (1)物体到透镜的距离(物距)是影响成像的重要因素。 (支持事例:照相机、投影仪和放大镜各自有不同的成像特点,这是因为它们使用的物距不同。) (2)透镜的焦距也会影响成像。 (支持事例:同一物体通过不同焦距的照相机拍摄时,所成像的大小会发生改变。) (3)物体与像是否位于透镜的同侧也可能是另一个影响因素。 (支持事例:照相机和投影仪分别将物体和像分置于透镜两侧;而放大镜则让两者出现在同一侧。) 学生活动: (小组讨论后设计实验方案,并准备将其展示给全班同学) (生:我们可以先固定凸透镜的位置,然后移动蜡烛来改变物距,观察不同物距下的成像情况。) (生:我们还可以调整透镜的焦距,看看这对成像有什么具体影响。) 教师活动: 【指导实验方法】 相关概念介绍: 物距 u:从物体到透镜光心的距离; 像距 v:从像到透镜光心的距离; 焦距 f:焦点到透镜光心的距离。 实验步骤提示: 在进行实验之前,请确保实验器材已准备好,包括凸透镜(焦距为 10cm)、蜡烛、光屏、火柴以及光具座等。首先将凸透镜固定在光具座中央标尺处,并保证蜡烛和光屏的高度与之大致相同,以此来获得清晰的像。接下来请按照下列顺序依次操作: (1)保持 u>2f 条件下,调节光屏位置直至清晰成像,并记录下此时的 u 和 v 值及其像的特点; (2)改变物距使之等于两倍焦距(u=2f),重复上述步骤; (3)进一步缩短物距至介于焦距与两倍焦距之间(1<f<u<2f),继续实验; (4)尝试使物体处于焦平面以内(u=f 或 u<f),注意观察结果有何异样之处。 学生活动: (各小组按计划进行分工合作式探究,仔细收集实验数据) (部分小组成员负责调整设备;另一些同学则专门负责测量距离以及描述观察所得现象。) 教师活动: 【监督实验并提供帮助】 (适时检查每个小组的工作进度,并解决他们在实验过程中遇到的具体困难。此外还需提醒学生注意安全事项,尤其是使用火时的注意事项。) 学生活动: (完成所有指定项目之后整理好记录表单,为后续分析做准备) 教师活动: 【带领大家分析实验成果】 基于你们的数据表格,我们现在一起探讨几个关键性问题: (1)什么情况下凸透镜会产生实像或者虚像呢? (2)在什么样条件下形成的像是放大的而不是缩小了的? (3)什么时候得到的是正向图像而另外何时则是颠倒过来的画面? (4)当形成放大实像时,物距与像距相比谁更大一些?相反地,在缩小实像的情况下呢? (5)如果不断减少物距,那么对于产生实像而言,其相应像距将会怎样变动?同时,这个像又是否会变得更大还是更小呢? 学生活动: (围绕这些问题与其他同学展开对话交流,并尝试提炼出一个完整的凸透镜成像规则体系。) 教师活动: 【总结结论】 根据我们的共同研究发现,当物距大于两倍焦距时,凸透镜能够生成倒立且缩小的真实影像;若恰好等于该数值,则会出现等比例缩小效果;介于此区间的物体会被放大显示;最后,小于一倍焦距范围内只会呈现正立放大之虚假视图。(鼓励学生们自行创作记忆小诀窍以便巩固新知) 学生活动: (尝试用自己的话重新表达这一重要原理,并考虑采用何种方式加以铭记。有人选择编写歌谣;另有些人则偏好列表形式等等多样化手段。) 教师活动: 【多媒体辅助理解】 为了让大家更好地掌握这方面的科学知识,现在给大家播放一段动画片《凸透镜成像机理》及配套教学短片《探索凸透镜成相特性》,希望大家从中获取额外启示。(组织观看活动以加深印象) 学生活动: (集中注意力聆听专家讲解,试图将理论框架与实际案例相结合从而提升个人见解水平。) 教师活动: 【深入探讨实践挑战】 刚才我们已经完成了主体内容的学习,但是还有一些细节值得商榷: 如果某个同学无论如何都看不见屏幕上显示出的火焰图案,请问这可能是由什么原因造成的? 当遮挡部分透镜表面后再进行观察,你预计会对最终结果产生哪些特定的影响? 随着时间推移,蜡烛渐渐烧尽变矮,这时它在屏幕上的影像将会如何改变呢?要想依旧保持在中心区域内该如何调整装置? 学生活动: (针对这些问题开展组内辩论,并分享彼此的看法。) (生:也许是因为光源、镜头还有背景板三者没有对齐而导致无法聚焦成功吧!) (生:遮住透镜应该不会改变总体格局,但仍会导致光线强度减弱以致图像显得更加黯淡无光。) (生:随着高度下降,映射点自然也会随之下降,因此必须适当降低反射面或将燃烧棒向上提拉才能解决这个问题。) 教师活动: 【给出专业解答】 的确如上所述,主要归因于三者的相对定位不准确,或是测试样品摆放位置太近以至于超出了最小有效范围之外; 即便遮去了半边区域也不至于彻底破坏整体结构只是会让画面变得稍微暗淡些许而已; 对此可以通过两种途径处理:一种是直接调降承载架的高度;另一种则是将火焰端口抬高以达到理想状态。 学生活动: (认真听取老师的解释说明,加深对该知识点的理解和记忆。) 教师活动: 【示例题目训练】参考下面提供的图像示意图,假设现在要考察几种典型布局情况下各自对应的特性表现: ① 把光源定位于_处时,会在屏幕中展现出最大的视觉轮廓; ② 将它设定在_方位时,则会出现尺寸最小的情形; ③ 倘若想让成像远离初始起点最远的地方应当选取哪个坐标点作为放置基准呢? ④ 又有哪些设置组合是不可能实现正常投射功能的呢? [注释] 这里可以插入一张具体的图形以便于直观化说明问题所在。 学生活动: (通过应用刚学到的知识来解答这类综合性问题,进而检验自己对于整个课题核心思想的把握程度。) 作业布置 (1)总结凸透镜成像的规律,并能够运用这些规律分析例题 1、例题 2、例题 3 中的问题。 (2)设计一个简单的实验,验证凸透镜成像规律中的任意一个结论,并记录实验过程及结果。 学科网(北京)股份有限公司 $$