5.1透镜 教学设计2025-2026学年人教版物理八年级上学期

5.1透镜 教学设计 一、核心素养目标 1 物理观念：认识凸透镜和凹透镜的基本结构，理解两种透镜对光线的作用，建立透镜成像的初步认知，能区分生活中的凸透镜和凹透镜。 2 科学思维：通过观察实验现象，归纳透镜对光线的作用规律，培养分析、概括能力；能运用透镜作用规律解释简单的生活现象。 3 科学探究：经历观察透镜、探究透镜对光线作用的实验过程，掌握观察法、实验法等科学探究方法，提升实验操作和现象分析能力。 4 科学态度与责任：感受透镜在生活、科技中的广泛应用，认识物理与生活的密切联系，激发探究光学现象的兴趣，培养热爱科学的态度。 二、教学重难点 1 重点：凸透镜和凹透镜的区分；凸透镜对光线的会聚作用、凹透镜对光线的发散作用；透镜的基本概念（光心、主光轴、焦点、焦距）。 2 难点：理解“会聚”“发散”的准确含义；探究透镜对光线作用实验的现象分析与规律归纳；运用透镜作用规律解释实际问题。 三、教学准备 1 实验器材：凸透镜、凹透镜（每组一套）、平行光源、光具座、光屏、白纸、刻度尺。2 教学资源：多媒体课件（包含生活中的透镜图片、透镜结构示意图、实验操作视频）、实物展台。 四、教学过程 （一）议题导入：情境设问，引发思考 1 呈现情景：多媒体展示生活中的透镜应用场景——近视眼镜、远视眼镜、照相机镜头、放大镜、投影仪镜头。2 师生互动：提问引导：同学们，这些物品在生活中很常见，它们内部都含有特殊的光学元件——透镜。为什么近视的同学戴上眼镜能看清远处？照相机能捕捉美好的瞬间？放大镜能放大细小的物体？这些都与透镜的特性有关。3 引出议题：本节课我们就围绕“透镜的结构与作用”展开探究，解开生活中透镜应用的奥秘。 （二）新知探究一：认识凸透镜和凹透镜 1 观察感知：透镜的结构特征 1 实验操作：给每组学生发放凸透镜和凹透镜，引导学生从不同角度观察透镜的形状，用手轻轻触摸透镜的两个表面（提醒学生注意安全，不要触摸镜面，避免弄脏或划伤）。2 师生互动： （1）提问：这两种透镜的形状有什么不同？ （2）学生发言后，教师总结：凸透镜：中间厚、边缘薄；凹透镜：中间薄、边缘厚。 （3）多媒体展示凸透镜和凹透镜的结构示意图，标注“中间厚、边缘薄”“中间薄、边缘厚”的特征，强化学生认知。 2 区分辨别：生活中的透镜 1 呈现情景：展示近视眼镜片和远视眼镜片。2 师生互动： （1）提问：如何快速区分这两种镜片是凸透镜还是凹透镜？ （2）引导学生思考并尝试：用镜片观察近处的物体，若看到的物体是放大的，则为凸透镜；若看到的物体是缩小的，则为凹透镜。 （3）总结区分方法：① 看形状：中间厚、边缘薄为凸透镜，反之则为凹透镜；② 看作用：能放大物体的是凸透镜，能缩小物体的是凹透镜。 3 核心概念：透镜的基本术语 1 多媒体展示透镜结构示意图，讲解核心概念： （1）主光轴：通过透镜两个球面球心的直线，简称主轴。 （2）光心：主光轴上的一个特殊点，通过该点的光线传播方向不改变，用字母O表示。 （3）焦点：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上的一点，称为凸透镜的焦点，用字母F表示（凸透镜有两个实焦点）；平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线会聚在主光轴上的一点，称为凹透镜的焦点，用字母F表示（凹透镜有两个虚焦点）。 （4）焦距：焦点到光心的距离，用字母f表示。 2 师生互动：让学生在自己的透镜上尝试找出主光轴和光心的大致位置，加深对概念的理解。 （三）新知探究二：探究透镜对光线的作用 1 议题延伸：透镜对光线有什么影响？ 1 提出问题：平行光照射到凸透镜和凹透镜上，光线会发生怎样的变化？2 猜想与假设：引导学生结合生活经验猜想，学生可能提出：凸透镜会使光线会聚，凹透镜会使光线发散。 2 实验探究一：凸透镜对光线的作用 1 实验器材：平行光源、凸透镜、光具座、白纸。2 实验步骤： （1）将平行光源、凸透镜、白纸依次安装在光具座上，调整三者的中心在同一高度。 （2）打开平行光源，使平行光线沿主光轴照射到凸透镜上。 （3）移动白纸，观察白纸上光斑的变化，找到光斑最小、最亮的位置。 （4）记录此时白纸到凸透镜光心的距离，即为凸透镜的焦距。3 师生互动： （1）教师巡视指导，强调“三者中心在同一高度”的目的是让光线能准确照射到透镜上并在白纸上成像。 （2）各小组汇报实验现象：平行光线经凸透镜折射后，会聚在白纸上形成最小、最亮的光斑。 （3）总结：凸透镜对光线有会聚作用，能使平行于主光轴的光线会聚于焦点。 3 实验探究二：凹透镜对光线的作用 1 实验器材：平行光源、凹透镜、光具座、白纸。2 实验步骤： （1）将平行光源、凹透镜、白纸依次安装在光具座上，调整三者中心在同一高度。 （2）打开平行光源，使平行光线沿主光轴照射到凹透镜上。 （3）移动白纸，观察白纸上光斑的变化。 （4）用虚线将折射光线反向延长，观察延长线的交点位置。3 师生互动： （1）引导学生观察：平行光线经凹透镜折射后，光斑变大、变暗，折射光线向外散开。 （2）启发学生思考：将折射光线反向延长，会发现它们的延长线会聚在主光轴上的一点（虚焦点）。 （3）总结：凹透镜对光线有发散作用，平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线会聚于虚焦点。 4 难点突破：理解“会聚”与“发散” 1 多媒体展示对比图：未经过透镜的平行光线、经过凸透镜的折射光线、经过凹透镜的折射光线。2 教师讲解： （1）会聚：相对于入射光线而言，折射光线向主光轴靠拢，就是会聚作用，无论最终是否相交。 （2）发散：相对于入射光线而言，折射光线远离主光轴，就是发散作用。3 师生互动：通过判断几组光线经过透镜后的变化，巩固对“会聚”“发散”的理解。 （四）重点知识归纳概括 1 透镜的分类及结构特征： （1）凸透镜：中间厚、边缘薄。 （2）凹透镜：中间薄、边缘厚。 2 透镜的核心概念： （1）主光轴：通过两个球面球心的直线。 （2）光心：主光轴上，光线通过后传播方向不变的点。 （3）焦点：凸透镜有实焦点，凹透镜有虚焦点。 （4）焦距：焦点到光心的距离。 3 透镜对光线的作用： （1）凸透镜：会聚作用（平行于主光轴的光线会聚于实焦点）。 （2）凹透镜：发散作用（平行于主光轴的光线折射后，反向延长线会聚于虚焦点）。 4 生活中的透镜应用： （1）凸透镜：远视眼镜、照相机镜头、放大镜、投影仪镜头。 （2）凹透镜：近视眼镜。 （五）板书设计 5.1 透镜 一、透镜的分类及结构 1 凸透镜：中间厚、边缘薄 2 凹透镜：中间薄、边缘厚 二、核心概念 主光轴、光心（O）、焦点（F）、焦距（f） 三、透镜对光线的作用 1 凸透镜：会聚作用（实焦点） 2 凹透镜：发散作用（虚焦点） 四、生活应用 凸透镜：远视镜、照相机、放大镜、投影仪 凹透镜：近视镜 （六）练习巩固 情景材料：光学仪器在生活和科技中应用广泛。某光学实验室有不同类型的透镜，工作人员在整理器材时，需要区分凸透镜和凹透镜；在进行光学实验时，需探究透镜对光线的作用。此外，市场上有不同焦距的凸透镜，用于制作放大镜和投影仪镜头。某同学用平行光源、透镜、光具座等器材对不同透镜进行了探究，测得某凸透镜的焦距为10cm，某凹透镜的虚焦点到光心的距离为15cm。 1 下列关于区分凸透镜和凹透镜的方法，正确的是 A 中间薄、边缘厚的是凸透镜 B 用镜片观察近处物体，成放大像的是凹透镜 C 让平行光照射镜片，能会聚光线的是凸透镜 D 让平行光照射镜片，能发散光线的是凸透镜 2 关于该实验室中凸透镜焦距的说法，正确的是 A 焦距是光心到虚焦点的距离 B 该凸透镜的焦距为10cm，说明焦点到光心的距离为10cm C 焦距越大，凸透镜对光线的会聚作用越强 D 平行光经该凸透镜折射后，会聚点到光心的距离大于10cm 3 某同学用该焦距为10cm的凸透镜观察小蚂蚁，下列说法正确的是 A 若蚂蚁在凸透镜的焦点处，能看到放大的实像 B 若蚂蚁在凸透镜的一倍焦距以内，能看到放大的虚像 C 若蚂蚁在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，能看到缩小的实像 D 若蚂蚁在凸透镜的二倍焦距以外，能看到放大的虚像 4 关于凹透镜的虚焦点，下列说法正确的是 A 虚焦点是真实光线会聚形成的 B 该凹透镜的虚焦点到光心的距离为15cm，即焦距为15cm C 平行光经凹透镜折射后，实际光线会聚于虚焦点 D 虚焦点只有一个 5 下列关于透镜在生活中应用的说法，正确的是 A 近视眼镜的镜片是凸透镜，对光线有会聚作用 B 远视眼镜的镜片是凹透镜，对光线有发散作用 C 照相机的镜头是凸透镜，能成倒立、缩小的实像 D 投影仪的镜头是凹透镜，能成正立、放大的虚像 6 某同学将平行光照射到一个未知透镜上，发现折射光线比入射光线更靠近主光轴，该透镜可能是 A 凸透镜 B 凹透镜 C 可能是凸透镜，也可能是凹透镜 D 无法判断 7 用焦距为10cm的凸透镜和凹透镜分别制作简易放大镜，观察同一物体，下列说法正确的是 A 凸透镜制成的放大镜成正立、放大的像 B 凹透镜制成的放大镜成正立、放大的像 C 两者都能成倒立、放大的像 D 两者都能成正立、缩小的像 8 某实验中，将光具座上的凸透镜固定在50cm刻度线处，平行光源发出的平行光沿主光轴照射到凸透镜上，在光屏上得到最小、最亮的光斑时，光屏在60cm刻度线处，则该凸透镜的焦距为 A 5cm B 10cm C 50cm D 60cm 9 某同学探究透镜对光线的作用，进行了如下实验：将平行光源、透镜A、白纸依次安装在光具座上，调整三者中心在同一高度，打开平行光源后，移动白纸，发现白纸上的光斑比入射光线的光斑大且暗，将折射光线反向延长，找到它们的交点在透镜左侧主光轴上。更换透镜B后，重复实验，发现白纸上出现最小、最亮的光斑，光斑到透镜的距离为12cm。 （1）判断透镜A和透镜B分别是什么透镜，并说明理由； （2）计算透镜B的焦距； （3）若将透镜B换成焦距为15cm的凸透镜，平行光照射后，光斑到透镜的距离会如何变化？请说明理由。 10 某眼镜店工作人员为顾客检测眼镜镜片，进行了如下操作： 操作一：用镜片观察近处的书本上的文字，看到文字被放大； 操作二：让平行光照射镜片，在镜片另一侧的白纸上得到最小、最亮的光斑。 （1）判断该镜片是凸透镜还是凹透镜，并说明理由； （2）若该镜片是顾客的远视眼镜，结合透镜作用规律，说明它能矫正远视眼的原因； （3）若用该镜片制作放大镜，当物体放在镜片的一倍焦距以内时，成什么性质的像？ （七）练习答案及解析 1 答案：C 解析：中间厚、边缘薄的是凸透镜，A错误；成放大像的是凸透镜，B错误；凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用，C正确，D错误。 2 答案：B 解析：凸透镜的焦距是光心到实焦点的距离，A错误；焦距为10cm即焦点到光心的距离为10cm，B正确；焦距越大，会聚作用越弱，C错误；平行光经凸透镜折射后会聚于焦点，距离光心10cm，D错误。 3 答案：B 解析：物体在凸透镜焦点处，不成像，A错误；物体在一倍焦距以内，成正立、放大的虚像，B正确；物体在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，C错误；物体在二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像，D错误。 4 答案：B 解析：虚焦点是折射光线反向延长线会聚形成的，不是真实光线会聚的，A、C错误；凹透镜的焦距是虚焦点到光心的距离，B正确；凹透镜有两个虚焦点，D错误。 5 答案：C 解析：近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，A错误；远视眼镜是凸透镜，对光线有会聚作用，B错误；照相机镜头是凸透镜，成倒立、缩小的实像，C正确；投影仪镜头是凸透镜，成倒立、放大的实像，D错误。 6 答案：A 解析：折射光线比入射光线靠近主光轴，说明透镜对光线有会聚作用，因此是凸透镜，A正确。 7 答案：A 解析：凸透镜制成的放大镜成正立、放大的虚像，凹透镜成正立、缩小的虚像，因此A正确，B、C、D错误。 8 答案：B 解析：凸透镜固定在50cm刻度线处，光斑在60cm刻度线处，焦距为60cm-50cm=10cm，B正确。 9 答案： （1）透镜A是凹透镜，理由：平行光照射后，光斑变大、变暗，折射光线发散，反向延长线有交点（虚焦点），符合凹透镜对光线的发散作用；透镜B是凸透镜，理由：平行光照射后，出现最小、最亮的光斑（实焦点），符合凸透镜对光线的会聚作用。 （2）透镜B的焦距为12cm，因为最小、最亮的光斑到光心的距离即为焦距。 （3）光斑到透镜的距离会变大；理由：焦距是焦点到光心的距离，焦距越大，焦点离光心越远，因此平行光照射后，会聚的光斑到透镜的距离会变大。 解析：（1）根据透镜对光线的作用特征判断透镜类型；（2）凸透镜的焦距是实焦点到光心的距离；（3）焦距大小与焦点位置的关系决定光斑距离的变化。 10 答案： （1）是凸透镜；理由：观察近处文字成放大像，平行光照射能会聚成最小、最亮的光斑，这两个特征都符合凸透镜的性质。 （2）远视眼的晶状体折光能力较弱，看近处物体时，像成在视网膜后方；凸透镜对光线有会聚作用，能使原本成在视网膜后方的像向前移动，落在视网膜上，从而矫正远视眼。 （3）成正立、放大的虚像。 解析：（1）结合凸透镜的形状和作用特征判断；（2）根据远视眼的成因和凸透镜的会聚作用解释矫正原理；（3）凸透镜作为放大镜使用时的成像规律。 学科网（北京）股份有限公司 $