5.2 生活中的透镜 教学设计-2025-2026学年人教版物理八年级上册

该初中物理教学设计聚焦生活中的透镜，围绕照相机、投影仪、放大镜的成像特点及凸透镜成像原理展开，通过展示家庭拍照、课堂投影、放大镜观察昆虫等生活场景图片设问，建立透镜应用与成像规律的知识联系，搭建学习支架。 以科学探究为主线，通过拆解模型观察结构、实验模拟成像（如用焦距10cm凸透镜探究照相机u>2f成倒立缩小实像），培养实验操作与分析能力。用对比表格归纳三种设备成像规律，体现科学思维中的归纳推理，联系拍远景调节镜头等生活应用激发科学态度与责任，助力学生提升探究能力，为教师提供清晰教学流程与实验指导。

5.2生活中的透镜 教学设计 一、核心素养目标 1 物理观念:认识照相机、投影仪、放大镜的基本结构,理解它们基于凸透镜成像的工作原理,能说出不同设备成像的特点(正倒、大小、虚实),建立透镜成像与生活应用的关联认知。 2 科学思维:通过观察实验现象和分析设备结构,归纳凸透镜成像的规律,培养分析、概括及逻辑推理能力,能运用成像规律解释生活中透镜的应用现象。 3 科学探究:经历探究照相机、投影仪、放大镜成像特点的实验过程,掌握观察法、实验法等科学探究方法,提升实验操作、现象记录与分析能力。 4 科学态度与责任:感受透镜成像技术在生活、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,培养运用物理知识解释生活现象的意识。 二、教学重难点 1 重点:照相机、投影仪、放大镜的成像特点;凸透镜成像规律在三种设备中的具体应用;能根据成像特点区分三种设备的成像条件。 2 难点:理解凸透镜成像规律与设备结构的对应关系;实验探究中控制变量法的运用;运用成像规律解释生活中与三种设备相关的实际问题。 三、教学准备 1 实验器材:凸透镜(不同焦距)、光具座、光屏、蜡烛(或LED光源)、幻灯片(或透明胶片)、放大镜、照相机模型(可拆解)、投影仪模型(可拆解)。2 教学资源:多媒体课件(包含生活中的透镜设备图片、成像原理动画、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:多媒体展示一组生活场景图片——家庭聚会时用照相机拍照定格瞬间、课堂上老师用投影仪展示课件、学生用放大镜观察昆虫细节。2 师生互动:提问引导:同学们,这些场景中用到的照相机、投影仪、放大镜,都是我们生活中常见的光学设备。它们看似不同,却都离不开凸透镜的作用。为什么同样是凸透镜,有的能成缩小的像,有的能成放大的像?它们的成像原理有什么不同?3 引出议题:本节课我们就围绕“生活中凸透镜的成像应用”展开探究,揭开照相机、投影仪、放大镜成像的奥秘。 (二)新知探究一:探究照相机的成像特点 1 观察感知:照相机的结构 1 实物展示:出示可拆解的照相机模型,引导学生观察其内部结构,重点识别镜头、胶片(或成像传感器)、调焦环、光圈等部件。2 师生互动: (1)提问:照相机的镜头相当于我们学过的哪种光学元件? (2)学生发言后,教师总结:照相机的镜头相当于一个凸透镜,胶片(或成像传感器)相当于承接像的光屏。 (3)讲解:通过调焦环可以调节镜头到胶片的距离(像距),通过光圈可以调节进入镜头的光的多少。 2 实验探究:模拟照相机成像 1 实验器材:凸透镜(焦距f=10cm)、光具座、蜡烛、光屏。2 实验步骤: (1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,调整三者的中心在同一高度(目的:使像成在光屏中央)。 (2)将蜡烛放在凸透镜的二倍焦距以外(u>2f,如u=30cm),移动光屏,直到在光屏上得到最清晰的像。 (3)观察并记录像的特点:正倒、大小、虚实。 (4)改变蜡烛到凸透镜的距离(仍保持u>2f,如u=25cm),重复步骤(2)(3),观察像的变化。3 师生互动: (1)教师巡视指导,重点关注学生“三者中心等高”的调整和像的观察记录。 (2)各小组汇报实验现象:当蜡烛在二倍焦距以外时,光屏上出现倒立、缩小的实像;蜡烛靠近凸透镜时,像会远离凸透镜,且像变大。 (3)总结:照相机成像的特点是倒立、缩小、实像;成像条件是物体在凸透镜的二倍焦距以外(u>2f),像成在一倍焦距和二倍焦距之间(f<v<2f)。 3 联系生活:照相机的应用原理 1 呈现情景:展示不同场景下的拍照画面,如拍远景和近景时的操作。2 师生互动: (1)提问:拍远景时,需要将镜头往哪个方向调节?为什么? (2)引导学生思考:拍远景时,物体远离凸透镜,根据实验现象,像会靠近凸透镜,因此需要将镜头向后缩,减小像距,使像成在胶片上。 (3)总结:照相机的工作过程就是通过调节物距和像距,使物体在二倍焦距以外成倒立、缩小的实像。 (三)新知探究二:探究投影仪的成像特点 1 观察感知:投影仪的结构 1 实物展示:出示可拆解的投影仪模型,引导学生观察其内部结构,重点识别镜头、投影片、反光镜、光源等部件。2 师生互动: (1)提问:投影仪的镜头相当于哪种光学元件?投影片在成像过程中相当于什么? (2)学生发言后,教师总结:投影仪的镜头相当于凸透镜,投影片相当于成像的物体,反光镜的作用是改变光的传播方向,使像成在屏幕上。 2 实验探究:模拟投影仪成像 1 实验器材:凸透镜(焦距f=10cm)、光具座、透明胶片(作为投影片)、光屏、光源。2 实验步骤: (1)将光源、透明胶片、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,调整三者中心在同一高度。 (2)将透明胶片放在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间(f<u<2f,如u=15cm),移动光屏,直到在光屏上得到最清晰的像。 (3)观察并记录像的特点:正倒、大小、虚实。 (4)改变透明胶片到凸透镜的距离(仍保持f<u<2f,如u=12cm),重复步骤(2)(3),观察像的变化。3 师生互动: (1)各小组汇报实验现象:当投影片在一倍焦距和二倍焦距之间时,光屏上出现倒立、放大的实像;投影片靠近凸透镜时,像会远离凸透镜,且像变大。 (2)提问:我们在屏幕上看到的是正立的像,而实验中得到的是倒立的像,这是为什么? (3)讲解:投影仪的投影片是倒放的,经过凸透镜成像后,在屏幕上形成正立的像;也可通过反光镜的反射作用调整像的正倒。 (4)总结:投影仪成像的特点是倒立、放大、实像;成像条件是物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间(f<u<2f),像成在二倍焦距以外(v>2f)。 (四)新知探究三:探究放大镜的成像特点 1 观察感知:放大镜的结构与使用 1 实物展示:出示放大镜,引导学生观察其结构,明确放大镜就是一个凸透镜。2 师生互动: (1)提问:使用放大镜时,我们是如何观察物体的?看到的像有什么特点? (2)学生动手操作:用放大镜观察课本上的文字或细小物体,描述观察到的像的特点。 2 实验探究:放大镜的成像 1 实验器材:凸透镜(焦距f=10cm)、光具座、小物体(如小铁钉)。2 实验步骤: (1)将小物体、凸透镜依次放在光具座上,调整它们的中心大致在同一高度。 (2)将小物体放在凸透镜的一倍焦距以内(u<f,如u=5cm),用眼睛透过凸透镜观察物体的像。 (3)观察并记录像的特点:正倒、大小、虚实。 (4)改变小物体到凸透镜的距离(仍保持u<f,如u=8cm),重复步骤(2)(3),观察像的变化。3 师生互动: (1)各小组汇报实验现象:当物体在一倍焦距以内时,透过凸透镜能看到正立、放大的虚像;物体靠近凸透镜时,像变小;物体远离凸透镜时,像变大(但始终在一倍焦距以内)。 (2)提问:为什么放大镜成的像不能用光屏承接? (3)讲解:放大镜成的是虚像,虚像不是实际光线会聚形成的,而是实际光线的反向延长线会聚形成的,因此不能用光屏承接。 (4)总结:放大镜成像的特点是正立、放大、虚像;成像条件是物体在凸透镜的一倍焦距以内(u<f),像与物体在凸透镜的同一侧。 (五)难点突破:归纳三种设备的成像规律对比 1 多媒体展示对比表格框架,引导学生结合实验探究结果,填写三种设备对应的成像条件、成像特点。2 师生共同完善对比内容: (1)照相机:u>2f,倒立、缩小、实像,f<v<2f。 (2)投影仪:f<u<2f,倒立、放大、实像,v>2f。 (3)放大镜:u<f,正立、放大、虚像,像与物同侧。3 师生互动: (1)提问:三种设备都是利用凸透镜成像,为什么成像特点不同? (2)引导学生总结:关键在于物体到凸透镜的距离(物距)不同,即物距与焦距的关系决定了成像特点。 (3)通过典型例题巩固:给出物距和焦距的关系,让学生判断成像特点及对应的设备。 (六)重点知识归纳概括 1 核心设备的结构与成像原理: (1)照相机:镜头(凸透镜)、胶片(光屏);u>2f,成倒立、缩小、实像。 (2)投影仪:镜头(凸透镜)、投影片(物体)、反光镜;f<u<2f,成倒立、放大、实像。 (3)放大镜:单一凸透镜;u<f,成正立、放大、虚像。 2 凸透镜成像的核心规律: (1)物距与焦距的关系决定成像特点,物距变化会引起像距和像的大小变化。 (2)实像:由实际光线会聚形成,能在光屏上呈现,都是倒立的;虚像:由实际光线的反向延长线会聚形成,不能在光屏上呈现,都是正立的。 3 实验关键注意事项: (1)探究实像成像时,必须调整蜡烛(物体)、凸透镜、光屏的中心在同一高度,确保像成在光屏中央。 (2)观察虚像时,需透过凸透镜直接观察物体。 (七)板书设计 5.2 生活中的透镜 一、三种设备的成像规律 1 照相机 成像条件:u>2f 成像特点:倒立、缩小、实像(f<v<2f) 2 投影仪 成像条件:f<u<2f 成像特点:倒立、放大、实像(v>2f) 3 放大镜 成像条件:u<f 成像特点:正立、放大、虚像(像物同侧) 二、核心规律 1 物距与焦距的关系决定成像特点 2 实像:倒立、可光屏承接;虚像:正立、不可光屏承接 (八)练习巩固 情景材料:光学成像技术广泛应用于生活和学习中。某班级开展光学实验活动,使用焦距为15cm的凸透镜、光具座、蜡烛、光屏等器材探究成像规律;同时观察了教室里的投影仪、家中的照相机和放大镜的使用。实验过程中,记录了不同物距下的成像情况,如物距为20cm时,光屏上出现清晰的像;物距为10cm时,透过凸透镜能看到放大的像。此外,还发现用照相机拍远处风景时,需要调节镜头与胶片的距离。 1 下列关于照相机成像的说法,正确的是 A 照相机的镜头相当于凹透镜 B 拍摄时物体应放在凸透镜的一倍焦距以内 C 成倒立、缩小的实像 D 成正立、放大的虚像 2 关于该班级使用的焦距为15cm的凸透镜,下列说法正确的是 A 当物距为20cm时,符合照相机的成像条件 B 当物距为20cm时,成倒立、缩小的实像 C 当物距为10cm时,符合投影仪的成像条件 D 当物距为10cm时,成正立、放大的虚像 3 教室里的投影仪正常工作时,下列说法正确的是 A 投影片应放在凸透镜的二倍焦距以外 B 屏幕上成的是正立、放大的实像 C 反光镜的作用是改变光的传播方向 D 增大投影片到镜头的距离,屏幕上的像会变大 4 用该焦距为15cm的凸透镜制作放大镜,观察课本上的文字,下列说法正确的是 A 文字应放在凸透镜的二倍焦距以外 B 看到的是倒立、放大的像 C 看到的是正立、放大的虚像 D 像能成在光屏上 5 某同学用照相机拍摄远处的山峰,想让像更大一些,下列操作正确的是 A 增大照相机与山峰的距离,同时增大镜头与胶片的距离 B 增大照相机与山峰的距离,同时减小镜头与胶片的距离 C 减小照相机与山峰的距离,同时增大镜头与胶片的距离 D 减小照相机与山峰的距离,同时减小镜头与胶片的距离 6 某投影仪使用焦距为12cm的凸透镜,当投影片到镜头的距离为15cm时,屏幕上的像的特点是 A 倒立、缩小的实像 B 倒立、放大的实像 C 正立、放大的虚像 D 正立、缩小的实像 7 下列关于实像和虚像的说法,正确的是 A 实像都是正立的,虚像都是倒立的 B 实像能在光屏上呈现,虚像不能 C 实像都是放大的,虚像都是缩小的 D 实像和虚像都能在光屏上呈现 8 某同学在光具座上探究凸透镜成像规律,将焦距为10cm的凸透镜固定在50cm刻度线处,蜡烛放在20cm刻度线处,移动光屏,下列说法正确的是 A 蜡烛到凸透镜的距离为30cm,u>2f B 光屏上会出现倒立、放大的实像 C 光屏应在60cm到70cm刻度线之间移动 D 该成像情况与放大镜的成像原理相同 9 某实验小组用焦距为15cm的凸透镜探究凸透镜成像规律,实验装置如图(未画出),将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,调整三者中心在同一高度。 (1)当蜡烛放在凸透镜前25cm处时,移动光屏,能在光屏上得到什么特点的像?该成像情况与哪种生活中的透镜设备原理相同? (2)若将蜡烛移动到凸透镜前10cm处,此时能否在光屏上得到像?为什么?透过凸透镜能看到什么特点的像? (3)若想在光屏上得到更大的实像,应如何调整蜡烛和光屏的位置? 10 某学校实验室的投影仪出现故障,屏幕上的像模糊不清且偏暗,工作人员进行了如下检查和调整: 操作一:检查投影片到镜头的距离,发现投影片离镜头过远; 操作二:调整投影仪的位置,拉近投影仪与屏幕的距离; 操作三:打开投影仪的光源亮度调节开关,增大光源亮度。 (1)分析操作一的问题:投影片离镜头过远,会导致成像出现什么问题?请结合成像规律说明; (2)判断操作二是否正确,并说明理由; (3)说明操作三能解决像偏暗问题的原因。 (九)练习答案及解析 1 答案:C 解析:照相机的镜头是凸透镜,A错误;拍摄时物体在二倍焦距以外,B错误;成倒立、缩小的实像,C正确,D错误。 2 答案:D 解析:焦距f=15cm,物距20cm时,f<u<2f,符合投影仪成像条件,成倒立、放大的实像,A、B错误;物距10cm时,u<f,符合放大镜成像条件,成正立、放大的虚像,C错误,D正确。 3 答案:C 解析:投影仪的投影片应在一倍焦距和二倍焦距之间,A错误;屏幕上成倒立、放大的实像,B错误;反光镜改变光的传播方向,使像成在屏幕上,C正确;增大投影片到镜头的距离,像会变小,D错误。 4 答案:C 解析:放大镜使用时物体在一倍焦距以内,A错误;成正立、放大的虚像,B错误,C正确;虚像不能成在光屏上,D错误。 5 答案:C 解析:要使像更大,需减小物距(减小照相机与山峰的距离),同时增大像距(增大镜头与胶片的距离),C正确。 6 答案:B 解析:焦距f=12cm,物距15cm时,f<u<2f,成倒立、放大的实像,B正确。 7 答案:B 解析:实像倒立、可光屏承接,虚像正立、不可光屏承接,实像和虚像都有放大、缩小或等大的情况,B正确,A、C、D错误。 8 答案:A 解析:蜡烛在20cm刻度线,凸透镜在50cm刻度线,物距u=30cm,f=10cm,u>2f,A正确;成倒立、缩小的实像,与照相机原理相同,B、D错误;像距f<v<2f,即光屏应在60cm到70cm刻度线之间移动,C错误。 9 答案: (1)倒立、放大的实像;与投影仪的成像原理相同。理由:焦距f=15cm,物距u=25cm,满足f<u<2f,根据成像规律,成倒立、放大的实像,投影仪正是利用这一原理工作的。 (2)不能在光屏上得到像;理由:物距u=10cm<f,此时成虚像,虚像不能用光屏承接;透过凸透镜能看到正立、放大的虚像。 (3)应将蜡烛向凸透镜靠近(减小物距),同时将光屏向远离凸透镜的方向移动(增大像距)。理由:根据凸透镜成像规律,当u>f时,物距减小,像距增大,像变大。 解析:(1)结合物距与焦距的关系判断成像特点及对应设备;(2)明确虚像的成像条件和特点;(3)掌握物距、像距与像的大小的变化关系。 10 答案: (1)投影片离镜头过远,即物距u过大(可能大于或等于2f),会导致成的像变小、模糊。理由:投影仪的成像条件是f<u<2f,物距过大时,无法成清晰的放大实像,甚至成缩小的实像。 (2)操作二不正确;理由:要使像清晰,当投影片离镜头过远(物距过大)时,应增大像距,即拉远投影仪与屏幕的距离,而不是拉近。 (3)增大光源亮度,能增加进入投影仪镜头的光的多少,使屏幕上的像更亮,从而解决像偏暗的问题。 解析:(1)结合投影仪的成像条件分析物距过大的影响;(2)根据物距与像距的变化关系判断操作的正确性;(3)从光的强度角度解释操作三的原理。 学科网(北京)股份有限公司 $