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，介绍其成像的五种基本情况及应用。承接光学基础，为后续光学知识学习奠基。通过实验探究、分析数据等环节，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法、合作交流法等多种教法。从学生层面看，提升实验操作与逻辑推理能力；从教师层面看，提供清晰授课路径；从课堂效果看，强化互动，有效突破理解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 教学背景分析 （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五种基本情况及其应用，其中包括物距大于两倍焦距时的缩小实像、物距等于两倍焦距时的等大实像、物距在一倍和两倍焦距之间时的放大实像、物距等于焦距时不形成像，以及物距小于焦距时的放大虚像。 （3）通过学习本节课，学生能够了解并掌握凸透镜成像的基本规律，学会设计简单的成像实验，并能将所学知识应用于解释日常生活中的一些现象，如照相机、投影仪和放大镜的工作原理。这有助于培养学生的实验设计能力和科学探究精神，增强他们对物理学科的兴趣和实践能力。 教学目标 （1）物理观念：通过实验探究，掌握凸透镜成像的基本规律，理解物距、像距与成像性质之间的关系，并能运用规律解释照相机、投影仪等实际应用中的成像现象。 （2）科学思维：通过分析实验数据，归纳总结凸透镜成像的规律，培养学生从物理现象中提取科学规律的能力，并能够运用逻辑推理解决相关问题。 （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，包括提出问题、设计实验、收集数据、分析论证等环节，提升学生的实验操作能力和探究意识。 （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，培养其乐于探索自然规律的态度，并初步形成将科学技术应用于实际生活的意识。 重难点 （1）理解并掌握凸透镜成像的规律，特别是物距与像距的关系，以及成像性质的变化。 （2）设计并实施凸透镜成像实验，能够准确记录和分析实验数据，归纳出成像规律。 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 教师通过展示实际生活中的光学仪器（如照相机、投影仪、放大镜）引入凸透镜的概念，激发学生兴趣。 （师：同学们，你们知道这些常见的光学仪器 ——照相机、投影仪和放大镜是如何工作的吗？它们都用到了一种重要的光学元件，那就是凸透镜。今天，我们就来探究凸透镜成像的规律。） 二、复习提问 教师提出关于凸透镜成像的问题，帮助学生回顾已有知识。 （师：请同学们回忆一下，照相机、投影仪和放大镜在成像时各有何特点？它们成像时，物体到凸透镜的距离有何不同？） （生：照相机是拍摄远处物体，使远处物体成缩小的像在胶片上；投影仪是将物体放得较近，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，可以成比物体更大的像。） （师：很好！可见，凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物体到凸透镜的距离有着密切的关系。接下来，我们具体来探究这一规律。） 三、新课讲授 1. 认识物距和像距 教师引导学生认识物距和像距的概念，并通过提问的方式让学生加深理解。 （师：我们先来明确两个概念 ——物距和像距。物距 (u)是指物体到凸透镜的距离，而像距 (v)是指像到凸透镜的距离。大家想一想，凸透镜成像的正倒、大小、虚实与物距有什么关系呢？） （生：可能跟物距有关。物体离凸透镜越远，像可能越小；物体离凸透镜越近，像可能越大。） （师：很好！这正是我们接下来要探究的内容。） 2. 实验探究凸透镜成像规律 教师介绍实验器材和实验步骤，并指导学生进行实验。 （师：下面我们来进行实验探究。我们使用的实验器材有光具座、F 光源、凸透镜和光屏。） 实验器材介绍 光具座：用于固定其他实验器材。 F 光源：提供光线，模拟物体。 凸透镜：关键光学元件。 光屏：用于接收并显示像的位置。 实验说明 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、光屏在同一水平线上。 调整高度，使F 光源、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 实验步骤 将凸透镜固定在光具座的中央，F 光源和光屏分别放在凸透镜的两侧，调整高度使其中心大致在同一水平线上。 将F 光源放在离凸透镜尽量远的位置，打开光源。 缓慢移动光屏，直到光屏上出现清晰的 F 光源的像为止。 记录下F 光源到凸透镜的距离（物距 u）、像到凸透镜的距离（像距 v）、像的性质（虚实、大小、正倒）。 将F 光源向凸透镜移近一段距离，重复上述操作，直到不能再在屏上得到F 光源的像。 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 保持F 光源、凸透镜、光屏在同一高度。 移动F 光源和光屏时要缓慢且平稳，确保找到最清晰的像。 记录数据时要准确无误，包括物距、像距及像的性质。 3. 进行实验与收集数据 教师巡视指导学生进行实验，并适时提供帮助。 （师：现在开始实验，请同学们按照步骤进行操作，并记录下所有相关数据。如果遇到问题，可以随时向老师求助。） 探究一：在光屏上找到物体完整清晰的实像 （师：请同学们注意，当找到清晰完整的像时，记录下物距、像距以及像的性质。） （生：老师，我找到了一个倒立、缩小的实像。） （师：很好，请继续调整F 光源的位置，再找找其他类型的像。） 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 （师：请大家总结一下，在不同物距下，凸透镜成像的特点是什么？） （生：当物距大于两倍焦距时，成倒立、缩小的实像；当物距等于两倍焦距时，成倒立、等大的实像；当物距在焦距和两倍焦距之间时，成倒立、放大的实像；当物距等于焦距时，不成像；当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像。） 4. 数据分析与规律总结 教师引导学生对实验数据进行分类和分析，并总结出凸透镜成像的规律。 （师：根据我们的实验数据，我们可以得出以下结论：） 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。即二倍焦距分大小。 实像和虚像的性质： 实像必异侧倒立，虚像必同侧正立。 物距大于像距时，像是缩小的；物距小于像距时，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。 实像与虚像的区别：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。 四、课堂讨论 教师组织学生进行讨论，进一步加深对凸透镜成像规律的理解。 （师：我们现在来讨论一下，凸透镜成像规律在生活中的应用有哪些？） （生：照相机、投影仪、放大镜等。） （师：很好！照相机利用的是哪个成像规律？投影仪呢？放大镜呢？） （生：照相机利用的是物距大于两倍焦距时成倒立、缩小的实像；投影仪利用的是物距在焦距和两倍焦距之间时成倒立、放大的实像；放大镜利用的是物距小于焦距时成正立、放大的虚像。） 五、小结 教师总结本节课的内容，强调凸透镜成像规律的重要性和应用价值。 （师：今天我们通过实验探究了凸透镜成像的规律，了解了凸透镜在不同物距下成像的特点。希望大家能够记住这些规律，并能在日常生活中灵活应用。） 课后作业 （1）请学生根据课堂实验探究，绘制凸透镜成像的光路图，并标出物距、像距、焦距，说明成像性质。 （2）结合生活实例，解释照相机和放大镜成像原理，并说明对应的物距与像距的关系。 学科网（北京）股份有限公司 $$