3.3 凸透镜成像的规律 教学设计 2025-2026学年 苏科版八年级上册物理

3.3 凸透镜成像的规律 教学设计 【教学目标】 1.知道实像和虚像的概念，了解它们的区别。 2.能通过实验探究凸透镜成像特点。 3.学会运用光路图来分析凸透镜成像的情况，培养利用几何光学知识解决问题的能力，以及将抽象的成像原理具象化的思维方式。。 4.学会正确使用光具座等实验器材，能独立设计并实施简单的实验步骤来探究凸透镜成像规律，提高实验设计、数据收集与分析的能力。； 【教学思路】以视频“放大镜能使远处楼房成不同特点的像”引入，通过凸透镜成像的探索活动，认识实像和虚像的概念，归纳总结凸透镜成像特点。理解物距、像距和像的性质（大小、正倒、虚实）之间的静态和动态关系，内化凸透镜成像特点。本节课属于重难点内容，可以借助适量的动画或视频变抽象为直观，降低学习难度。 【教学过程】 一、建立联系，引入任务 【引入】观看视频：放大镜能使远处楼房成不同特点的像。提出问题：凸透镜成像具有什么特点？然后学生模仿视频进行体验。 二、围绕任务，素养内化 【探索活动1】 如图1.5-5所示，在桌上放一块凸透镜，在凸透镜的一侧点燃一支蜡烛，调节蜡烛与凸透镜的距离，以便在光屏上得到倒立的蜡烛火焰的像。（设计意图：认识实像和如何判断实像，让学生初步认识凸透镜能成实像。） 【实验分析】 1.实像： （1）概念：在光屏上所成的像，是来自蜡烛火焰的光通过凸透镜会聚而形成的，这样的像叫作实像。相对于物体来说，它是呈倒立。 （2）判断方法：实像可以用光屏来承接，实像和蜡烛分别位于凸透镜的两侧，如图1.5-6所示 （在教学过程中，结合凸透镜的三条特殊光线作图进行分析，让学生深入理解实像的概念：实际光线会聚而成的）思考一下：蜡烛位于什么位置？（1f以外） 【探索活动2】用放大镜看同伴的眼睛，可模仿右图。 （设计意图：认识实像和如何判断虚像，让学生初步认识凸透镜能成虚像。） 【实验分析】 2.虚像： （1）概念：通过凸透镜射出的光没有会聚成像，只是人眼逆着光射出的方向看去，能看到像，这样的像叫虚像。相对于物体来说，它是呈正立。 （2）判断方法：虚像不可以用光屏来承接，虚像和蜡烛位于凸透镜的同侧，如图所示。 思考一下：蜡烛位于什么位置？（1f以内） 3.物距和像距： 物体到凸透镜的（光心）距离叫作物距，用字母u表示，像到凸透镜（光心）的距离叫作像距，用字母v表示。 【讨论与思考】凸透镜能够成倒立的实像，也能成一个正立、放大的虚像。那么，物体经凸透镜所成的像有什么规律可循？ 【探究实践】探究凸透镜成像的特点 1.阅读教材P41-42相关内容。在实验过程中思考与解决以下问题： （1）认识光具座，熟悉光具座上的刻度尺，想想如何在光具座上固定实验器材？ （2）光源的选择是蜡烛还是LED灯？说说你选择的理由。 LED灯，光源稳定，便于观察确定位置。 （3）物距是自变量，实验中需要改变物距。在操作过程中如何改变物距？教材上说重点观察物距小于、等于或大于1倍焦距、2倍焦距……时，物体成像的情况。这是什么原因？ 可以把物体放在距凸透镜比较远的位置开始实验，然后逐渐减小物距。由于凸透镜对光的会聚程度跟它的焦距有关 （4）把蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调节它们的高度，使它们的中心大致处于同一高度。想一想，为什么要这样做？ 三心等高，目的是使像成在光屏的中央 （5）把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置（u>2f），调整光屏到凸透镜的距离，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距（仍使u>2f），重复实验。 排除偶然因素，使实验结论更具有普遍性。 （6）如何确定像距？ 当烛焰的像最清晰时。判断方法：光屏在某位置时，向前或向后移动光屏，像都会变模糊，则此位置即为像最清晰的位置。 （7）当蜡烛移近凸透镜，在光屏上观察不到蜡烛火焰的像时，撤去光屏，试着从光屏一侧向凸透镜方向观察，能否观察到蜡烛火焰的像？像的大小、正倒怎样？像的位置在哪里？ 能。放大、正立的虚像。像在物体的后方。 2.分析与认证 （1）像的正倒：什么条件下蜡烛火焰经凸透镜成倒立的像？什么条件下成正立的像？ 当 u > f 时，成倒立的像；当 u < f 时，成倒立的像。 （2）像的虚实：什么条件下蜡烛火焰经凸透镜成实像？什么条件下成虚像？ 焦点是成实像和虚像的分界点。当物距大于一倍焦距时成实像；当物距小于一倍焦距时成虚像； （3）像的大小：什么条件下蜡烛火焰经凸透镜成缩小的实像？什么条件下成放大的实像？能否成缩小的虚像？ 二倍焦距点是成放大实像和缩小实像的分界点。当物距大于二倍焦距时，成缩小的实像；当物距等于二倍焦距时，成等大的实像；当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，成放大的实像。不能成缩小的虚像。 3.实验结论： （1）当u＞2f时，在光屏上可得到倒立、缩小的实像。u＞v （2）当u=2f时，在光屏上可得到倒立、等大的实像。u=v （3）当2f＞u＞f时，在光屏上可得到倒立、放大的实像。u＜v （4）当u=f时，不成像； （5）当u＜f时，可透过凸透镜看到正立、放大的虚像。 u＜v 巧学妙记： 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小； 物进像退，物退像进： （1）成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小； （2）成虚像时，物近像近像变小，物远像远像变大。 4.凸透镜成像的特点的光路分析：（拓展提高） 利用凸透镜的两条特殊光线探究成像规律，如下所示。 （1） u>2f时，成倒立、缩小的实像。 （2） u = 2f时，成倒立、等大的实像。 （3）f<u<2f时，成倒立、放大的实像。 （4）u=f时，折射光线是一束平行光线，不相交，不成像 （5）(u<f)时，成正立、放大的虚像。 三、归纳总结，应用迁移 （一）课堂小结 1.说说如何区分实像和虚像。 2.凸透镜成像特点。（板书设计） 物距 像的性质 像距 物、像位置关系 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 （二）随堂例题 【例1】判断某像是实像还是虚像，下列说法中正确的是（ ） A. 观察得到的是实像，观察不到的是虚像 B. 光屏上所成的不清晰的像是虚像，清晰的像是实像 C. 不能在光屏上成像的是虚像，能在光屏上成像的是实像 D. 和物体相比，放大的是虚像，缩小的是实像 【答案】 C 【解析】实像与虚像都能够观察到，故 A 错误；实像能够成在光屏上，虚像不能，与是否清晰无关，与放大还是缩小的像无关。 【例2】小明用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）如图甲所示，小明利用太阳光测凸透镜的焦距，下列操作最合理的是______。 （2）实验前，调整实验器材，使烛焰、光屏和透镜三者的中心在__________。 （3）凸透镜的位置固定不动，在图乙所示的位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像（图中未画出），此时像的性质是______________。以下方法中可以恰好在光屏上成清晰、放大的像的是______（选填序号）。 A.交换蜡烛和光屏的位置 B.把凸透镜移到30 cm刻度线处 C.光屏位置不动，换焦距更小的凸透镜后，蜡烛向左移动 （4）实验进行一段时间后，蜡烛燃烧逐渐变短，像会出现在光屏的______方，为使像回到光屏中央，合理的操作是将蜡烛向______移动或将凸透镜向______移动。（均选填“上”或“下”） 【答案】（1）B （2）同一高度 （3）倒立、缩小的实像 AB （4）上 上 下 【解析】（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点叫凸透镜的焦点，A和C中平行光线和凸透镜的主光轴不平行，得到的光点不是凸透镜的焦点，不能测量焦距，故A和C不合理；B中，平行光线正对凸透镜，平行光线跟凸透镜的主光轴平行，白纸上得到最小、最亮的光斑，这个光斑是凸透镜的焦点，焦点和光心之间的距离是凸透镜的焦距，故B合理。（3）由题图知，物距 u=50.0cm-10.0cm=40cm，像距 v = 70.0cm- 50.0cm= 20cm，物距大于像距，所以凸透镜成倒立、缩小的实像。把凸透镜移到30 cm刻度线处，此时的物距为20 cm，等于原来的像距，此时的像距为40 cm，等于原来的物距，选项A、B均相当于物、像互换，根据光路的可逆性，此时在光屏上会出现倒立、放大的实像，故A、B正确；光屏位置不动，换焦距更小的凸透镜后，要使光屏上再次得到清晰的像，物距要减小，蜡烛需要向右移动，故C错误。（4）根据过光心的光线传播方向不变可知，当蜡烛燃烧逐渐变短，光屏上的像将会上移；为使像回到光屏中央，应将蜡烛向上移动或将凸透镜向下移动。 第（1）题图解： 【课后作业】 1.完成作业本上相应内容 1 学科网（北京）股份有限公司 $