1.5透镜和视觉（1）教案-2025-2026学年科学八年级上册浙教版

本教案聚焦透镜分类、对光的作用及特殊光线作图，通过“太阳能风扇聚光转动”实验和“以冰取火”情境导入，引导学生观察近视镜与老花镜镜片厚薄区分凸凹透镜，再经实验探究作用规律，最终用所学解决导入问题，构建“情境-观察-探究-应用”学习支架。 亮点在于情境闭环设计，实验探究层次分明，融合科学史与跨学科应用。通过问题链推理论证焦点数量及光路可逆性，自主实验与作图练习提升探究实践能力，助学生构建知识体系，为教师提供“情境驱动-探究建构-应用拓展”完整方案。

教学设计 课程基本信息 学科 科学 年级 八年级 学期 秋季 课题 透镜和视觉（第一课时） 教学目标 1.科学观念：通过展示凸透镜、凹透镜实物及结构图，引导学生观察对比外形差异（中间/边缘厚薄），结合光路演示帮助学生理解“会聚/发散作用”的本质，讲解并辨析主光轴、焦点等概念。 2.科学思维：组织学生进行“平行光照射透镜”对比实验，指导学生记录数据并分析折射光线偏折特点，通过问题链的引导，帮助学生推理焦点数量及光路可逆性，建立“结构决定功能”的逻辑关系。 3.探究实践：提供实验器材（平行光源、透镜、光屏等），指导学生自主设计“平行光照射透镜”实验；演示“阳光聚焦测焦距”操作规范，组织学生分组实验并记录数据，分析得出“焦点是能量会聚点”的结论，提升实验操作与归纳能力；通过课件示范透镜特殊光线作图方法，布置练习并反馈修正。 4.态度责任：创设“太阳能风扇聚光转动”、“以冰取火”等生活化情境，引导学生联系放大镜、近视镜等实例，感受透镜的应用价值；强调实验操作规范（如安全使用阳光聚焦），通过小组互评培养学生如实记录现象的严谨态度，结合科学史案例（如《淮南万毕术》记载）渗透“实验验证规律”的科学思想。 教学重难点 教学重点： 1.凸透镜与凹透镜的区分、对光的作用差异； 2.特殊光线作图； 教学难点： 1.“会聚作用”、“发散作用”的本质； 2.实焦点与虚焦点区别。 教学过程 一、情境导入：神奇的光学元件 情境：为了推动可持续发展和应对全球气候变化，我国正在推进清洁低碳能源的高效应用。我们一起来看一下这个场景（太阳能发电板），这是利用什么在进行发电？太阳能、风能、水能等可再生能源的利用可以显著降低碳排放、减少环境污染并提升能源使用效率。但是如果遇到阴天太阳能板发电就会比较困难，有没有办法来解决这个问题呢？李老师就想到了一个办法，我们一起通过实验来模拟一下。 实验：太阳能风扇在光照较弱时无法转动，中间放上凸透镜，小风扇马上开始转动。 导入：这个神奇的元件就是这块可以透过光的镜子——透镜。说起透镜大家可能会觉得比较陌生，在生活中我们用照相机拍照，让景色留存为永久的记忆；用投影仪看到放大的图像；用显微镜观察微小的物体，如洋葱表皮细胞；用望远镜观察遥远的物体，如月球上的环形山……照相机、投影仪、显微镜、望远镜都是光学仪器，它们所用到的主要光学元件，就是透镜。 二、自主探知：透镜的“身份识别” 眼睛近视的同学需要配戴近视眼镜，眼睛远视的老年人需要配戴老花镜。近视眼镜和老花镜的镜片也都是透镜。你知道近视眼镜和老花镜的镜片有什么不同吗？如果你的身边有近视眼镜或者老花镜，请你暂停视频，仔细观察这两类眼镜，它们中间和边缘的厚度是否一样？ 任务1：观察对比，初识透镜 展示近视镜、老花镜镜片特写图，引导学生观察对比：“两种镜片的中间和边缘厚薄有什么不同？” 归纳分类：老花镜中间厚、边缘薄；近视眼镜中间薄、边缘厚。基于学生探究活动所获 得的透镜的不同点，进行总结，明确凸透镜与凹透镜的区分。 即时检测：判断课件中展示的各种透镜分别属于哪一类。 继续探究：隔着擦镜纸摸一摸，它们的表面是平面还是曲面的？ 思考：它的曲面有什么特点呢？ 初识：透镜的两个表面中至少一个面是球面的一部分。 任务2：厘清概念，明晰轴心 我们来看一下凸透镜，它的另一个面其实也是球面的一部分，凸透镜相当于两个球相交 时重合的部分。如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜就叫作薄透镜。那凹透镜呢？ 由图可知，凹透镜的两个面也是球面的一部分，凹透镜相当于是两个球相离时中间空缺的部分，所以中间薄，边缘厚。 每个球都有一个球心，两个球心的连线就是透镜的主光轴；主光轴上有一点，刚好也是 薄透镜的中心，我们把这个点叫做透镜的光心，用O表示。 三、实验探究：透镜对光的作用 （一）经过光心的光传播方向不变 实验：使入射光线从不同角度分别射向凸透镜和凹透镜的光心，观察光路特点。 现象：入射光线指向光心时，光的传播方向不变。 结论: 经过光心的光传播方向不改变。 拓展：经过光心的光传播方向不变，如果我让光射向凸透镜光心以外的其它部位，又会是什么情况？光是否会发生偏折呢？让我们通过实验继续探究。 （二）凸透镜对光的会聚作用 三次实验：实验1光源发出平行光入射到凸透镜，实验2和实验3发出的光不与凸透镜平行，但中间的光都与主光轴重合，经过凸透镜的光心。 观察思考：光经过凸透镜时的偏转情况；凸透镜对光有什么作用？ 分析归纳：三次实验中光的传播方向都发生改变了吗？第一次实验上面的光经过凸透镜后向哪偏折？下面的光经过凸透镜后向哪偏折？它们与原入射光相比较都更靠近了主光轴，根据这个现象你们觉得凸透镜对光起了什么作用？ 拓展提升：第二次实验凸透镜对光有没有会聚作用呢？第三次呢？你的理由是什么？光有没有会聚到一点是否是判断会聚作用的依据？ 突破难点：第三次实验中经过凸透镜折射后的光线相对于原入射光更靠近主光轴，所以还是会聚作用。可见任何知识的学习都需要突破表面认知，深入思考，实现思维的深化。 核心概念：我们回到第一次实验，这个情况比较特殊，三条光线都平行于主光轴，经过凸透镜会聚后相交于主光轴上的一点，我们把这一点就叫做凸透镜的焦点，用F表示，焦点到光心的距离叫做焦距，用f表示。 思考：凸透镜只有一个焦点吗？在哪一侧还有焦点呢？怎么确定它的位置？ 实验：寻找另一个焦点（凸透镜确实有两个焦点，并相对于透镜对称） 探索活动：焦距是透镜一个十分重要的参数，我们该如何测量凸透镜的焦距呢？ 探索步骤：太阳到地球的距离非常远，太阳到地面的光可以近似为平行光。我们让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑变得最小、最亮，此时最小最亮的光斑处就是焦点，光斑到凸透镜的距离就是焦距。 实验视频：利用太阳光测凸透镜的焦距 拓展：经过多次的实验，我们还发现：凸透镜越厚，焦距越小， 光偏折得越明显，对光的会聚能力越强。 （三）凹透镜对光的发散作用 设疑：换用凹透镜再做上面的实验，纸上还能得到最小、最亮的光斑吗？ 现象分析:凹透镜只能形成模糊的大光斑（无实焦点），说明太阳光经过凹透镜后发散开了。实验：平行于主光轴的光经过凹透镜后发散 概念建构：经过前面的实验，我们知道平行于主光轴的光经过凹透镜后会形成发散光束，所以凹透镜没有实焦点。但当我们把发散光束反向延长，会在另一侧的主光轴上相交于于一点。因为这个点并不是真实光线会聚而成，所以称为凹透镜的虚焦点，虚焦点到光心的距离也叫作焦距。 （四）透镜的三条特殊光线 导入：透镜的特殊光线，是快速分析透镜对光的作用效果、理解成像规律、解决光路作图问题的基础，也是进一步学习透镜应用（如照相机、放大镜、眼镜等）原理的关键。 归纳：根据前面探究已经得出凸透镜的两条特殊光线。过光心的入射光线，传播方向不改变；平行于主光轴的入射光线经过凸透镜折射后，折射光线会过焦点。 发展性问题：根据光路可逆，过焦点的入射光线经过凸透镜折射后，折射光线是否会平行于主光轴射出？进行实验，得出凸透镜的第三条特殊光线。 猜测：凹透镜是否也有这样三条特殊光线呢？ 归纳：根据前面探究已经了解了凹透镜的两条特殊光线。经过凹透镜光心的光线，传播方向也不改变的；入射光线平行于主光轴射入时，经过凹透镜折射光线发散，折射光线反向延长线经过过焦点。 发展性问题：根据光路可逆，延长线过焦点的入射光线经过凹透镜折射后，折射光线是否会平行于主光轴射出？进行实验，得出凸透镜的第三条特殊光线。 练习：请作出光线经透镜后的折射光线，暂停视频核对答案。 四、应用迁移：透镜的“功能解码”（与课堂开始的问题形成闭环） （一）思考与讨论：我们能用冰和太阳光来取火吗？（课本P40） 视频：哈尔滨2025年亚冬会火种采集现场 态度责任：早在西汉时期成书的《淮南万毕术》中有记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”，今天我们通过哈尔滨第九届亚冬会火种采集仪式得以活化。不仅印证了中国古代劳动人民的智慧，更将两千年前的科学实践与现代体育盛会相连，实现了我国传统文化和科技创新的融合。 设疑：1.为什么冰冷的冰块能点燃火炬？它和我们之前学的哪种光学元件可能有关？ 2.打磨后的冰块需要具备什么功能？ 3.在打磨冰块时，对打磨的形状有什么要求？ 4.想把火炬尽快点燃，需要在操作中注意哪些问题？ 小结：“以冰取火”本质是将冰块打磨成凸透镜的形态，然后把易燃物放在凸透镜一侧的焦点位置。借助凸透镜对太阳光的会聚特性，阳光能量被集中于焦点处，最终达到可燃物的着火点被引燃。 （二）分析与解密：太阳能风扇在光弱时为什么能继续转动？ 回顾：本节课一开始老师给同学们带来了一个有趣的实验，添加一个光学元件后太阳能风扇在光弱时也能继续转动，你们现在知道老师加的是什么透镜了吗？ 科学家就是基于凸透镜会聚光线的原理，研发出球形透镜太阳能发电系统。该系统通过球形透镜高效会聚太阳能，将分散的光能转化为可利用的电能，为实现能源的可持续开发与利用提供了重要解决思路，也让凸透镜的光学特性在清洁能源领域发挥了现代价值。 五、课堂小结：思维导图串联核心知识点 引导学生对本节课知识点进行总结，并借助课件上的思维导图串联核心知识点，构建“分类→作用→概念→应用”的物理知识关联，形成完整的物理知识体系。 学科网（北京）股份有限公司 $