《第四章 透镜及其应用：1 透镜》教学设计（表格版）-2025-2026学年北师大版（北京）（2024）物理八年级全一册

《第四章 透镜及其应用：1 透镜》教案 学科 初中物理 年级册别 八年级上册 共1课时 教材 （根据2022年版课程标准修订）义务教育教科书•物理八年级全一册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本课是八年级物理“透镜及其应用”章节的起始课，核心内容为透镜的基本类型、结构特征及对光的作用规律。教材通过“削冰取火”的历史典故引入，激发学生探究兴趣，自然过渡到凸透镜与凹透镜的定义、主轴、光心、焦点、焦距等基本概念。教材以实验探究为主线，设计了多组“做一做”活动，引导学生观察平行光通过透镜后的传播路径变化，归纳出凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用，并进一步拓展至非平行光的偏折规律。该节内容是后续学习“生活中的透镜”“凸透镜成像规律”等知识的基础，具有承前启后的关键地位。 学情分析 八年级学生已具备光的直线传播、光的反射等基础知识，对生活中常见的放大镜、老花镜等光学器具有一定感性认识，但缺乏对“透镜如何改变光路”的理性理解。部分学生可能将“透镜”简单等同于“镜子”，混淆折射与反射的区别。此外，抽象的“虚焦点”“焦距”概念较难建立空间模型。学生处于形象思维向抽象思维过渡阶段，需借助直观实验、动态演示和类比推理来突破难点。教学中应注重情境创设与动手实践，通过小组合作探究降低认知门槛，培养科学思维与实证意识。 课时教学目标 物理观念 1. 能准确识别凸透镜与凹透镜的结构特征，说出其在厚度分布上的本质区别，能结合实物判断透镜类型。 2. 理解透镜的主轴、光心、焦点、焦距等核心概念，能用规范术语描述光线通过透镜后的传播路径变化。 科学思维 1. 能通过观察“平行光通过透镜”实验现象，归纳出凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用的结论，发展归纳推理能力。 2. 能运用“光线偏折方向”这一可视化手段，解释“虚焦点”“焦距”等抽象概念，提升建模与抽象思维水平。 科学探究 1. 能在教师指导下，独立完成“激光束照射透镜”的分组实验，记录并分析光线传播路径的变化。 2. 能设计简单实验方案验证“过光心的光传播方向不变”的规律，体现初步的实验设计与操作能力。 科学态度与责任 1. 能从“削冰取火”这一古代智慧中感受中华文明的科技成就，增强民族自豪感与文化认同。 2. 能在实验过程中保持严谨求实的态度，如实记录数据，尊重事实，养成实事求是的科学精神。 教学重点、难点 重点 1. 凸透镜与凹透镜的结构特征及其对光的作用规律（会聚与发散）。 2. 主轴、光心、焦点、焦距等基本概念的建立与理解。 难点 1. 对“虚焦点”概念的理解，尤其是凹透镜焦点在光路反向延长线上的位置关系。 2. 从“平行光”实验现象推广到“任意入射角光束”的会聚/发散规律，实现从特殊到一般的思维跃迁。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法 教具准备 凸透镜、凹透镜、激光笔（多支）、光屏、刻度尺、支架、白纸板、多媒体课件 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，激发好奇【5分钟】 一、故事引趣，点燃探究之火 （一）、课件展示古籍记载与动画视频： 教师出示文字：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。” 1. 提问：同学们，你们相信古人真的能用冰块“生火”吗？这背后蕴含着怎样的科学原理？ 2. 播放一段动画：画面呈现一位古人将冰块磨制成中间厚边缘薄的形状，将其正对太阳，当艾草置于某一点时，突然冒烟起火。 3. 引导思考：冰块在这里扮演了什么角色？为什么放在那个特定的位置就能点着艾草？ 4. 指出：这个神奇的装置，其实就是我们今天要学习的——透镜！它能像镜子一样“聚集”阳光，使能量集中，温度升高，从而点燃物体。 5. 板书课题：第四章 透镜及其应用 —— 第1节 透镜。 二、初识透镜，构建结构表象 （一）、展示实物，对比观察： 1. 教师逐一展示一个凸透镜和一个凹透镜（实物或模型），让学生近距离观察。 2. 引导学生用手触摸：请同学们用手指轻轻按压透镜的中心和边缘，感受厚度差异。 3. 提问：你们发现它们在厚度分布上有何不同？一个更厚的是哪个？一个更薄的是哪个？ 4. 指出：中间厚、边缘薄的叫凸透镜；中间薄、边缘厚的叫凹透镜。 5. 结合教材图4.1-2，强调两种透镜的典型特征，并在黑板上画出简图进行标注。 6. 补充说明：这两种透镜都是由透明物质（如玻璃或塑料）制成的，能够改变光的传播方向，这就是“折射”作用。 1. 观看古籍文字与动画视频，产生强烈的好奇心。 2. 用手触摸透镜，感知厚度差异，回答教师提问。 3. 在教师引导下，初步建立凸透镜与凹透镜的直观印象。 4. 记录关键词：凸透镜、凹透镜、中间厚边缘薄、中间薄边缘厚。 评价任务 1. 概念辨析：☆☆☆ 2. 观察描述：☆☆☆ 3. 问题回应：☆☆☆ 设计意图 以“削冰取火”的历史奇观作为真实情境入口，极大激发学生的探究欲望，符合“从生活走向物理”的新课标理念。通过实物触摸与对比，帮助学生从感性经验出发，建立对两类透镜的直接认知，为后续抽象概念的学习奠定坚实基础。动画演示增强了视觉冲击力，有助于学生形成清晰的空间表象。 实验探究，揭示规律【18分钟】 一、探究凸透镜对光的作用 （一）、分组实验：平行光照射凸透镜 1. 教师分发实验材料包：每组一套（凸透镜、激光笔、光屏、支架、白纸板）。 2. 明确实验要求：将激光笔固定，使其发出的光束平行于桌面（即平行于主轴），然后垂直照射在凸透镜的中心位置。 3. 引导观察：请同学们仔细观察，光束穿过凸透镜后，其传播方向发生了什么变化？最终在光屏上形成了什么样的光斑？ 4. 提示记录：用笔在白纸上标记出入射光线、折射光线以及光斑的位置。 5. 教师巡视指导，重点关注学生是否确保光束平行、透镜是否垂直放置。 6. 汇报交流：请几组代表分享观察结果。 7. 小结：实验表明，平行于主轴的光束通过凸透镜后，会向靠近主轴的方向偏折，并最终汇聚于主轴上的一点，称为“焦点”。 二、探究凹透镜对光的作用 （一）、分组实验：平行光照射凹透镜 1. 保持实验环境黑暗，更换为凹透镜。 2. 重复上述步骤：让平行光束垂直照射凹透镜中心。 3. 引导观察：这次光束通过后，传播方向有何变化？光斑是变大还是变小？ 4. 提示记录：同样在白纸上标记光线路径。 5. 教师巡视，提醒学生注意避免强光直射眼睛。 6. 汇报交流：请学生描述观察到的现象。 7. 小结：实验表明，平行于主轴的光束通过凹透镜后，会向远离主轴的方向偏折，呈现出发散状态。 三、深化探究：非平行光的偏折规律 （一）、探究凸透镜对非平行光的作用 1. 教师提问：刚才我们只研究了平行于主轴的光，如果光不是平行于主轴，而是从斜上方射来，经过凸透镜后会怎样？ 2. 指导学生进行实验：调整激光笔角度，使其以一定角度射向凸透镜（不经过光心）。 3. 引导观察：光线通过后，是向主轴靠拢还是远离？ 4. 汇报交流：请学生描述光线偏折的方向。 5. 小结：实验表明，从不同方向射向凸透镜（不经过光心）的光束，通过后都会向靠近主轴的方向偏折。这说明凸透镜对所有入射光都有会聚作用，因此也被称为“会聚透镜”。 （二）、探究凹透镜对非平行光的作用 1. 教师提问：那么，对于凹透镜，如果光束不是平行于主轴，而是斜射过来，会发生什么？ 2. 学生分组实验：调整激光笔角度，照射凹透镜。 3. 观察并记录光线传播路径。 4. 汇报交流：光线是向主轴靠拢还是远离？ 5. 小结：实验表明，从不同方向射向凹透镜（不经过光心）的光束，通过后都会向远离主轴的方向偏折。这说明凹透镜对光有发散作用，因此也被称为“发散透镜”。 1. 分组领取实验器材，明确分工。 2. 按照教师指导，组装实验装置，确保光束平行。 3. 仔细观察光束通过透镜后的路径变化，认真记录实验现象。 4. 小组内讨论，尝试解释观察到的现象。 5. 代表发言，汇报本组实验结果。 评价任务 实验操作：☆☆☆ 现象描述：☆☆☆ 规律总结：☆☆☆ 设计意图 以“做一做”实验为核心，采用“问题驱动+动手实践”的模式，让学生亲身经历科学探究的过程。通过对比凸、凹透镜的实验，引导学生从具体现象中归纳普遍规律，培养了学生的观察力、分析能力和归纳推理能力。探究非平行光的作用，有效突破了“仅限于平行光”的思维定势，实现了从特殊到一般的认知飞跃，真正体现了“科学探究”素养的培养。 概念建构，深化理解【12分钟】 一、建立核心概念：主轴、光心、焦点、焦距 （一）、讲解主轴与光心 1. 教师在黑板上画出透镜的简化示意图（圆形代表透镜，一条直线穿过中心）。 2. 引导学生观察：连接两个球面球心的直线叫什么？ 3. 指出：这条直线就是“主轴”（或主光轴）。 4. 强调：透镜的中心点，即光心，位于主轴上，且是透镜最薄的地方。 5. 用红色粉笔圈出光心位置，并标注“O”。 （二）、讲解焦点与焦距 1. 教师在凸透镜右侧主轴上标出一个点，并提问：这是哪里？ 2. 引导学生回顾实验现象：平行光会聚于哪一点？ 3. 指出：这个点叫做“焦点”，记作“F”。 4. 强调：焦点到光心的距离叫“焦距”，用字母“f”表示。 5. 教师在图中标出“f”，并说明：同一透镜，焦距是一个固定值。 6. 针对凹透镜：展示其发散光的反向延长线，指出这些延长线相交的点也在主轴上，但该点是“虚焦点”（因为实际光线并未到达此处）。 7. 强调：虚焦点到光心的距离也叫焦距，用“f”表示，但它是虚拟的。 二、揭秘“削冰取火”的原理 （一）、联系实际，解释现象 1. 教师提问：现在，大家能解释“削冰取火”为什么能成功了吗？ 2. 引导学生思考：冰被磨成什么形状？（凸透镜） 3. 问：太阳光可以近似看作什么？（平行光） 4. 问：平行光通过凸透镜后会怎样？（会聚于焦点） 5. 问：焦点处有什么特点？（能量高度集中，温度极高） 6. 问：艾草放在哪里才能被点燃？（放在焦点处） 7. 小结：古人正是利用了凸透镜的会聚作用，将太阳光聚焦于一点，使局部温度急剧升高，从而点燃了艾草。这充分展现了我国古代人民的智慧。 8. 再次强调：这不仅是一个物理现象，更是一种伟大的科学发明。 1. 在教师引导下，观察黑板示意图，理解主轴、光心、焦点、焦距的概念。 2. 用铅笔在练习本上绘制透镜结构图，标出各要素。 3. 结合实验现象，尝试用自己的话解释“虚焦点”的含义。 4. 回答教师提问，主动参与“削冰取火”原理的解释过程。 评价任务 概念识别：☆☆☆ 图示标注：☆☆☆ 原理阐释：☆☆☆ 设计意图 通过“从现象到概念”的建构过程，将抽象的物理概念具象化。利用板书图示，帮助学生建立清晰的几何模型。将课堂知识与导入的故事完美闭环，不仅解决了最初的问题，还提升了学生的成就感与民族自豪感，实现了知识、能力与情感态度价值观的统一。 拓展应用，迁移创新【5分钟】 一、实践与探索：水滴的奇妙作用 （一）、实验演示：水滴的“透镜效应” 1. 教师手持一根干净的透明塑料尺，用滴管在尺子中央滴一滴清水。 2. 将尺子水平放置，打开教室灯光，缓慢移动尺子，使其接近桌面。 3. 引导学生观察：当水滴距离桌面很近时，桌面上的光斑是什么形状？亮度如何？ 4. 问：当水滴逐渐远离桌面时，光斑又发生了什么变化？ 5. 小结：水滴形成了一个临时的“凸透镜”。当它离桌面较远时，相当于焦距较长，光斑较大较暗；当它靠近桌面时，焦距变短，光斑变小、变亮，甚至可能形成一个清晰的亮点。这说明：液体也可以构成透镜，其焦距可以通过改变形状来调节。 二、思维挑战：可变焦距的透镜 （一）、开放性问题探讨 1. 教师提问：如果我们要制作一个焦距可以改变的凸透镜，可以怎么做？ 2. 引导学生思考：透镜的焦距由什么决定？（曲率半径、折射率） 3. 提示：如果我们能让透镜的形状发生变化，比如让它变得更“鼓”或更“平”，焦距会不会变？ 4. 鼓励学生大胆猜想： - 可以用弹性材料制成透镜，通过拉伸或压缩来改变形状。 - 可以用液体填充的透镜，通过改变液量来调节曲率。 5. 结束语：这些想法都非常有创意！未来科学家们或许就能制造出像“变焦镜头”一样的智能透镜。 1. 观察教师演示实验，注意水滴与光斑的变化。 2. 与同学讨论，尝试解释光斑变化的原因。 3. 积极思考“可变焦距透镜”的设计方案，提出自己的想法。 评价任务 现象解释：☆☆☆ 创新思维：☆☆☆ 表达交流：☆☆☆ 设计意图 将物理知识延伸到生活中的“微小奇迹”（水滴），极大地拓展了学生的视野，让他们感受到物理无处不在。通过开放性问题，鼓励学生打破常规思维，激发创新潜能，为后续学习“显微镜”“望远镜”等复杂光学仪器埋下伏笔，体现了“从物理走向社会”的教育理念。 课堂小结，梳理脉络【5分钟】 一、知识框架回顾 （一）、构建思维导图 1. 教师引导学生共同回忆本节课的核心内容。 2. 在黑板上逐步构建思维导图： - 中心词：透镜 - 分支1：类型 → 凸透镜（中间厚边缘薄）；凹透镜（中间薄边缘厚） - 分支2：结构 → 主轴、光心（O）、焦点（F）、焦距（f） - 分支3：作用 → 凸透镜：会聚作用（又称会聚透镜）；凹透镜：发散作用（又称发散透镜） - 分支4：应用 → “削冰取火”、水滴透镜、未来可变焦透镜 3. 强调：所有规律都基于“光的折射”这一基本原理。 二、情感升华 （一）、总结升华 1. 教师总结：今天我们不仅认识了透镜，更重要的是学会了用科学的眼光去观察世界，用实验的方法去验证猜想，用创新的思维去解决问题。 2. 呼吁：希望同学们在未来的学习中，继续保持这份好奇心与探究精神，努力成为新时代的“小小科学家”！ 1. 跟随教师思路，参与思维导图的构建。 2. 回顾本节课所学，梳理知识网络。 3. 体会科学探究的乐趣，树立学习物理的信心。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 思维导图：☆☆☆ 情感体验：☆☆☆ 设计意图 通过思维导图的形式，将零散的知识点系统化、结构化，帮助学生形成完整的知识体系。结尾的情感升华，既是对本课的总结，也是对学生未来学习的激励，实现了知识、能力与价值观的有机融合。 作业设计 一、基础巩固 1.判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）凸透镜对光有发散作用。（ ） （2）凹透镜的焦点是实际光线会聚的点。（ ） （3）通过光心的光线，传播方向不发生改变。（ ） （4）焦距越长，透镜的会聚能力越强。（ ） 2. 请用文字描述：为什么“削冰取火”中的冰块必须磨成凸透镜的形状？ 二、拓展提升 3. 请设计一个实验方案，粗略测量你手中放大镜（凸透镜）的焦距。写出你的实验步骤和所需器材。 4. 你家里的哪些物品可能利用了透镜？请列举至少三种，并说明它们是凸透镜还是凹透镜，以及它们起到什么作用。 【答案解析】 一、基础巩固 1. （1）×；（2）×；（3）√；（4）× 2. 因为只有凸透镜才能对平行光产生会聚作用，将太阳光聚焦于一点，使该点温度急剧升高，达到点燃艾草所需的燃点。 二、拓展提升 3. 实验步骤：①找一个晴朗的天气，在室外空旷处进行；②手持放大镜，使其正对太阳；③在放大镜另一侧放一张白纸，前后移动白纸，直到纸上出现最小、最亮的光斑；④用刻度尺测量此时放大镜中心到光斑的距离，该距离即为焦距。所需器材：放大镜、白纸、刻度尺。 4. ①近视眼镜：凹透镜，发散光线，矫正视力；②老花镜：凸透镜，会聚光线，辅助看清近物；③照相机镜头：由多个透镜组成，用于成像。 板书设计 第四章 透镜及其应用 —— 第1节 透镜 1. 透镜的分类： • 凸透镜：中间厚，边缘薄（会聚透镜） • 凹透镜：中间薄，边缘厚（发散透镜） 2. 透镜的结构： • 主轴：连接两球心的直线（图示） • 光心（O）：透镜中心，光线通过不变向 • 焦点（F）：平行光会聚（凸）或反向延长线相交（凹）的点 • 焦距（f）：焦点到光心的距离（图示） 3. 透镜对光的作用： • 凸透镜：对光有会聚作用（无论平行与否） • 凹透镜：对光有发散作用（无论平行与否） 4. 应用实例： • 削冰取火：利用凸透镜会聚阳光 • 水滴透镜：液态凸透镜，焦距可变 • 未来展望：可变焦距智能透镜 教学反思 成功之处 1. 以“削冰取火”的历史故事为切入点，成功激发了学生浓厚的学习兴趣，课堂氛围活跃，学生参与度高。 2. 实验探究环节设计科学，通过“平行光”与“非平行光”两个层次的实验，有效突破了“会聚/发散作用”的认知难点，学生在动手实践中真正“悟”出了规律。 3. 板书设计图文并茂，逻辑清晰，将复杂的概念网络化，便于学生理解和记忆。 不足之处 1. 在“非平行光”实验环节，部分小组因激光笔角度控制不佳，导致光线偏折不明显，影响了观察效果，今后可考虑使用更稳定的光源或增加示范环节。 2. 拓展应用部分时间略显紧张，学生提出的创新方案不够深入，可在课后布置为探究性小课题，鼓励持续探究。 3. 对于“虚焦点”概念，仍有少数学生存在模糊认识，需在后续课时中通过更多实例强化理解。 学科网（北京）股份有限公司 $