3.6 凸透镜成像规律 教学设计 2026-2027学年物理沪粤版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦凸透镜成像规律核心知识，通过“凸透镜从书本移向眼睛”的情境导入，让学生动手操作观察像的正倒、大小变化，衔接上节课透镜知识，构建“实验观察—归纳规律—光路分析”的学习支架。 此资料以科学探究为主线，完整呈现“提出问题—猜想假设—实验验证—分析归纳”过程，用发光二极管替代蜡烛提升实验安全性与稳定性，结合光路图深化规律本质理解，口诀“一焦分虚实二焦分大小”辅助记忆，培养学生科学思维与探究能力，为教师提供结构化教学流程，助力学生掌握成像规律及应用。

3.6 凸透镜成像规律 教案 课题 3.6 凸透镜成像规律 课型 新授课 年级 八年级（上册） 学科 物理 教材版本 沪粤版（八年级上册） 课时 1课时 教学方法 实验探究法、讲授法、观察法、小组合作法、讨论法 教学用具 多媒体课件、凸透镜、发光二极管、光屏、光具座、刻度尺、放大镜 一、核心素养目标 物理观念 通过实验探究，理解凸透镜成像的规律，知道凸透镜所成像的正倒、大小、虚实与物距的关系。 知道放大镜的成像原理及成像特点，能运用成像规律解释生活中的放大镜现象。 能够通过光路分析理解凸透镜成像的原理，形成“实验观察—归纳规律—光路分析”的科学探究思路。 科学思维 通过对凸透镜成像规律的分类比较和归纳总结，培养分类讨论和归纳总结的思维能力。 通过实验数据的分析与处理，培养实验观察、数据分析、得出结论的科学思维。 通过光路分析强化对凸透镜成像规律的本质理解，培养空间想象能力和作图规范。 科学探究 通过“凸透镜从书本移向眼睛”的情境体验，激发学生探究凸透镜成像规律的兴趣。 通过小组合作实验探究凸透镜成像规律，体验合作探究的过程。 能运用凸透镜成像规律解决简单的实际问题，如判断像的性质、使用放大镜等。 科学态度与责任 通过严谨的实验设计和数据处理，培养实事求是、严谨求实的科学态度。 通过小组合作学习，培养团队协作精神和乐于交流的科学素养。 通过了解凸透镜成像规律在相机、投影仪、放大镜等中的应用，感受科学技术与生活的紧密联系。 二、教学重难点 教学重点 1. 凸透镜成像规律——物距与焦距的关系决定了像的正倒、大小、虚实。 2. 实验探究凸透镜成像规律的方法——控制变量法、记录数据、归纳结论。 3. “一焦分虚实二焦分大小”口诀的理解与应用。 4. 放大镜的成像原理——物体在一倍焦距以内成正立放大虚像。 教学难点 1. 凸透镜成像规律的归纳总结——从实验数据中提炼出规律，尤其是“物近像远像变大”的动态变化规律。 2. u=f时不成像的理解——光线平行射出不会聚，既无实像也无虚像。 3. 通过光路分析理解凸透镜成像规律——将实验结论与光路图对应起来。 三、教学过程 （一）情境导入：凸透镜从书本移向眼睛（3分钟） 【教师活动】同学们，上节课我们学习了透镜的基本知识，知道了凸透镜对光有会聚作用。今天我们来做一个有趣的小实验：请同学们拿起手边的放大镜，靠近书本上的文字，慢慢向自己的眼睛移动。大家观察到了什么现象？ 【学生活动】学生动手操作并观察，小组讨论后回答：当放大镜靠近书本时，看到的字是正立的、放大的；当放大镜慢慢远离书本时，像变得越来越大；继续远离时，字变得模糊了，而且像变成了倒立的。 凸透镜靠近书本观察文字——当放大镜靠近时看到正立放大的像，远离时像发生变化 【教师活动】非常好！同学们观察得很仔细。同一个凸透镜，为什么有时成正立的像，有时成倒立的像？有时放大，有时缩小？像的性质到底与什么因素有关呢？这就是我们今天要探究的问题——凸透镜成像规律。 【设计意图】通过学生亲手操作放大镜观察书本上的文字，从生活中的常见现象入手，让学生体验到凸透镜成像的多样性，产生认知冲突，激发探究欲望。 【过渡语】既然同一个凸透镜能成不同的像，那么凸透镜成像有什么规律呢？让我们首先了解一下与成像有关的基本概念。 （二）新知探究——环节一：探究凸透镜成像规律（20分钟） 1. 基本概念——物距u、像距v 【教师活动】同学们，在探究成像规律之前，我们先明确两个重要概念。物距u：物体到凸透镜光心的距离。像距v：像到凸透镜光心的距离。还有我们之前学过的焦距 f，是焦点到光心的距离。这三个量之间有什么关系呢？这就是我们要探究的内容。 【学生活动】学生认真记录笔记：物距 u——物体到光心的距离；像距 v——像到光心的距离；焦距 f——焦点到光心的距离。 【知识点】物距(u)：物体到凸透镜光心的距离。像距(v)：像到凸透镜光心的距离。焦距(f)：焦点到凸透镜光心的距离。 2. 提出问题与猜想假设 【教师活动】同学们，通过刚才的小实验，我们发现凸透镜可以成不同的像。那么，凸透镜能成什么样的像呢？像的正倒、大小、虚实与哪些因素有关？请同学们小组讨论并提出你们的猜想。 【学生活动】学生小组讨论并回答：像的大小及像距 v 可能与物距 u、焦距 f 都有关系。当物体靠近凸透镜时成放大像，远离时成缩小像，说明物距影响像的大小。 【教师活动】很好！同学们的猜想很有道理。像的大小及像距 v 可能与物距 u、焦距 f 都有关系。那么我们怎样通过实验来验证这个猜想呢？ 3. 设计实验 【教师活动】同学们，我们需要用到以下实验器材：凸透镜、发光二极管（作为物体）、光屏、光具座、刻度尺。请同学们思考：实验中应该注意什么问题呢？ 【学生活动】学生讨论并回答：应该将凸透镜、发光二极管、光屏的中心调节到同一水平高度，这样才能保证像成在光屏中央。为什么选用发光二极管而不是蜡烛呢？因为发光二极管更安全、更稳定、更亮、寿命更长。 【教师活动】非常好！调节三者中心在同一水平高度是非常重要的实验操作要求。关于为什么选用发光二极管而不是蜡烛，同学们说得很全面。具体来说有四个原因：第一，发光二极管更安全，不用担心火灾风险；第二，发光二极管的亮度更稳定，不会受气流影响；第三，发光二极管作为物体轮廓更清晰，便于比较像与物的关系；第四，发光二极管寿命更长，可以反复使用。 【实验注意】实验中必须调节凸透镜、发光二极管、光屏三者中心在同一水平高度，目的是使像成在光屏中央，便于观察。选用发光二极管而不选蜡烛的原因：更安全、更稳定、轮廓更清晰、寿命更长。 4. 实验步骤 【教师活动】同学们，现在我们来明确实验步骤。第一步，调节三者中心在同一水平高度。第二步，使物距 u>2f，移动光屏直到得到清晰的实像，观察像的大小和正倒，记录 u 和 v。第三步，改变物距，仍使 u>2f，再做2次实验。第四步，使 f<u<2f，重复上述操作做3次。第五步，使 u<f，从光屏一侧向透镜里观察虚像。第六步，试一试 u=f 时的情况。请同学们分组进行实验。 【学生活动】学生认真记录实验步骤，小组合作开始进行实验。实验过程中认真观察像的特征，准确记录物距 u 和像距 v。 凸透镜成像规律实验装置——凸透镜、发光二极管、光屏、光具座组成的实验平台 5. 进行实验与收集证据 【教师活动】同学们，实验中我们使用焦距 f=10cm 的凸透镜。请同学们将实验数据记录在表格中。分别记录 u>2f、u=2f、f<u<2f、u=f、u<f 五种情况下的物距、像距和像的特征。 【学生活动】学生分组实验，认真记录数据。实验发现：u>2f时成倒立缩小实像，像距 f<v<2f；u=2f时成倒立等大实像，v=2f；f<u<2f时成倒立放大实像，v>2f；u=f时不成像；u<f时成正立放大虚像。 【教师活动】非常棒！同学们实验做得很认真，数据记录也很规范。现在让我们一起来归纳凸透镜成像的规律。 6. 成像规律归纳 【教师活动】同学们，让我们把实验结果整理一下。当 u>2f 时，成倒立缩小实像，像距 f<v<2f。当 u=2f 时，成倒立等大实像，像距 v=2f。当 f<u<2f 时，成倒立放大实像，像距 v>2f。当 u=f 时，不成像。当 u<f 时，成正立放大虚像。 【知识点】凸透镜成像规律：① u>2f：倒立缩小实像，f<v<2f；② u=2f：倒立等大实像，v=2f；③ f<u<2f：倒立放大实像，v>2f；④ u=f：不成像；⑤ u<f：正立放大虚像。 7. 成像规律口诀 【教师活动】为了帮助同学们记忆这五种情况，老师给大家总结了一个口诀：“一焦分虚实，内虚外实；二焦分大小，内大外小；虚像同侧正，实像异侧倒。”请同学们讨论一下这个口诀的意思。 【学生活动】学生讨论并解读口诀：“一焦分虚实”——以一倍焦距为界，u>f时成实像，u<f时成虚像；“二焦分大小”——以二倍焦距为界，u>2f时成缩小像，u<2f时成放大像；“虚像同侧正实像异侧倒”——虚像与物同侧且正立，实像与物异侧且倒立。 【教师活动】非常正确！同学们解读得很到位。这个口诀帮助我们快速判断凸透镜成像的性质。 【理解要点】口诀“一焦分虚实二焦分大小”的理解：“一焦”指一倍焦距(f)，“二焦”指二倍焦距(2f)。“内”指小于该界限，“外”指大于该界限。“分”是分界、划分的意思。虚像与物在透镜同一侧，实像与物在透镜两侧。 8. 物距与像距的变化关系 【教师活动】同学们，从实验数据中还能发现什么规律呢？当我们减小物距时，像距和像的大小如何变化？ 【学生活动】学生分析实验数据并回答：成实像时，物距减小，像距增大，像变大；物距增大，像距减小，像变小。也就是“物近像远像变大”。 【教师活动】很好！同学们总结得很准确。成实像时，物距减小→像距增大→像变大；物距增大→像距减小→像变小。这个规律很重要，也可以用“物近像远像变大，物远像近像变小”来记忆。 【知识点】成实像时的动态规律：物距减小→像距增大→像变大（物近像远像变大）；物距增大→像距减小→像变小（物远像近像变小）。 9. 交流评估 【教师活动】同学们，实验完成后我们需要进行交流评估。第一个问题：如何用本实验装置测量凸透镜的焦距？ 【学生活动】学生讨论并回答：可以利用 u=2f 时成等大实像这一特点来测量焦距。当在光屏上得到与物等大的像时，此时物距 u=2f，像距 v=2f，则焦距 f=u/2。也可以用平行光法，将平行光射向凸透镜，测量会聚点到光心的距离。 利用凸透镜成像规律测量焦距——当u=2f时成等大实像，此时f=u/2 【教师活动】非常好！第二个问题：如果用一张不透明的纸遮挡住凸透镜的一部分，光屏上还能看到完整的像吗？像会变化吗？ 【学生活动】学生思考并回答：还能看到完整的像，但像会变暗。因为遮挡一部分透镜后，通过剩余部分的光线仍然能成像，但通过的光线减少了，所以像变暗。 【教师活动】正确！遮挡透镜一部分仍然能成完整的像，只是像变暗了。这说明凸透镜成像时，物体上每一点发出的光线经透镜后都能会聚在相应的像点上，即使遮挡一部分透镜，仍然有光线通过剩余部分会聚成像。 【教师活动】第三个问题：为什么本实验选用发光二极管而不选蜡烛作为物体？请一位同学来总结一下。 【学生活动】学生总结回答：选用发光二极管的四条原因——更安全（不用担心火灾风险）、更稳定（不受气流影响）、轮廓更清晰（便于比较像与物的关系）、寿命更长（可反复使用）。 【易错提示】u=f时不成像！这是学生最容易忽略的特殊情况。当物体位于焦点上时，光线经凸透镜折射后平行射出，既不会聚成实像，其反向延长线也不会聚成虚像。实验中发现光屏上无像，从光屏一侧向透镜里也看不到像。 【判断技巧】实像总是倒立的，虚像总是正立的。判断像的虚实最简单的方法是看像是否能呈现在光屏上：能在光屏上呈现的是实像，不能在光屏上呈现、只能用眼睛通过透镜观察到的是虚像。另外，实像与物在透镜异侧，虚像与物在透镜同侧。 【设计意图】通过“提出问题—猜想假设—设计实验—进行实验—分析数据—得出结论”的完整科学探究过程，培养学生的实验探究能力。交流评估环节通过三个问题深化学生对实验的理解。 【过渡语】同学们，我们通过实验已经得出了凸透镜成像的规律。那么为什么会出现这些规律呢？让我们通过光路分析来深入理解这些规律的本质。 （三）新知探究——环节二：光路分析（5分钟） 【教师活动】同学们，我们之前学过透镜的三条特殊光线。现在我们用这三条特殊光线来分析凸透镜成像的五种情况。首先是 u>2f 的情况，请同学们观察光路图。 凸透镜成像光路分析——当u>2f时成倒立缩小实像，像距在f与2f之间 【学生活动】学生认真观察光路图，并在练习纸上尝试作图：u>2f时，从物体顶端发出两条光线——一条平行于主光轴折射后过焦点，一条过光心方向不变，两条光线会聚于一点形成倒立缩小实像。 【教师活动】很好！接下来我们分析 u=2f 的情况。当物体位于二倍焦距处时，从光路图可以看出，两条光线会聚于透镜另一侧的二倍焦距处，形成等大的实像。 【学生活动】学生作图并验证：u=2f时，像也在2f处，像与物等大。 【教师活动】接下来是 f<u<2f 的情况。当物体在一倍焦距和二倍焦距之间时，两条光线会聚于二倍焦距以外，形成放大的实像。 【学生活动】学生作图并验证：f<u<2f时，像距 v>2f，成放大实像。 【教师活动】当 u<f 时，物体在一倍焦距以内。从光路图可以看出，两条光线经透镜后发散开来，但它们的反向延长线会聚于一点，这就是虚像。虚像与物在透镜同一侧，是正立放大的。 【学生活动】学生作图并验证：u<f时，反向延长线会聚形成正立放大虚像，像与物同侧。 【教师活动】最后是 u=f 的特殊情况。当物体位于焦点上时，两条光线经透镜折射后平行射出，既不会聚也不会发散。因此既不成实像也不成虚像。 【学生活动】学生作图并理解：u=f时，折射光线平行射出，不成像。 【知识点】五种成像情况的光路分析：u>2f→倒立缩小实像（f<v<2f）；u=2f→倒立等大实像（v=2f）；f<u<2f→倒立放大实像（v>2f）；u=f→不成像；u<f→正立放大虚像。光路图中两条关键光线：平行于主光轴→过焦点；过光心→方向不变。 【设计意图】通过光路分析将实验结论与光路图对应起来，帮助学生从本质上理解凸透镜成像规律。五种情况从实验到理论，形成完整的认知闭环。 【过渡语】同学们，我们已经理解了凸透镜成像的规律和光路原理。在生活中，有一个非常常见的应用——放大镜。让我们来看看放大镜的成像原理。 （四）新知探究——环节三：放大镜（7分钟） 1. 放大镜的成像原理 【教师活动】同学们，放大镜就是一个凸透镜。它的成像原理是什么呢？根据我们刚才学习的规律，当 u<f 时，凸透镜成正立放大虚像。这就是放大镜的工作原理。 【学生活动】学生思考并回答：放大镜就是利用物体在一倍焦距以内成正立放大虚像的原理工作的。使用放大镜时，必须将物体放在焦点以内。 放大镜的成像原理——当u<f时成正立放大虚像，像与物在透镜同一侧 放大镜在生活中的应用——观察小字、邮票、昆虫等细小物体 【知识点】放大镜成像原理：物体在一倍焦距以内（u<f），成正立放大虚像。放大镜本质上就是一个短焦距的凸透镜。 2. 放大镜的成像特点 【教师活动】同学们，放大镜成像有哪些特点呢？请根据实验规律来总结。 【学生活动】学生归纳回答：放大镜成像特点——正立、放大、虚像，像与物在透镜同一侧。 放大镜成像特点示意图——正立放大虚像，像与物在透镜同侧 【教师活动】很正确！放大镜成正立、放大、虚像，像与物在透镜同一侧。这三个特点同学们一定要牢记。 3. 怎样看到更大的像？ 【教师活动】同学们，使用放大镜时，如果想看到更大的像，应该怎么做呢？请同学们讨论一下。 【学生活动】学生讨论并回答：应该将物体远离放大镜，但必须保证物体仍然在一倍焦距以内。根据“物远像远像变大”的规律，在一倍焦距以内远离物体时，像会变得更大。 【教师活动】非常正确！想看到更大的像，应该在一倍焦距以内远离物体，这样像会变得更大。但同学们一定要注意，不能超过一倍焦距，否则就看不清楚了。这也就是“物远像远像变大，但要在一倍焦距以内”。 【知识点】放大镜使用技巧：将物体放在一倍焦距以内，适当远离物体可使像更大，但不能超过焦距。原理：u<f时，物距越大，虚像越大（在一倍焦距以内）。 【设计意图】将凸透镜成像规律应用到生活中最常见的放大镜上，实现“从生活走向物理，从物理走向生活”的教学理念。“怎样看到更大的像”问题培养学生运用规律解决实际问题的能力。 【过渡语】同学们，我们已经学完了凸透镜成像规律、光路分析和放大镜三个知识点。现在让我们通过练习来检验一下学习效果。 （五）课堂练习（8分钟） 练习 1（选择题，答案C） 【教师活动】请同学们独立完成练习一。当物体位于凸透镜的二倍焦距以外时，成像的特点是（ ） A. 正立、放大、虚像 B. 倒立、放大、实像 C. 倒立、缩小、实像 D. 正立、缩小、实像 练习题配图——凸透镜成像规律应用题目 【教师活动】这道题考查凸透镜成像规律。当物体位于二倍焦距以外时，即 u>2f，根据成像规律，成倒立缩小实像。所以正确答案是C。 【学生活动】学生独立思考、作答。答案：C。解析：u>2f时成倒立缩小实像，像距 f<v<2f。 练习 2（选择题，答案C） 【教师活动】请同学们独立完成练习二。下列关于凸透镜成像的说法正确的是（ ） A. 实像一定是放大的 B. 虚像一定是缩小的 C. 实像一定是倒立的 D. 虚像一定是倒立的 练习题配图——凸透镜实像与虚像性质判断题目 【教师活动】这道题考查实像和虚像的性质。实像不一定是放大的，也可以是缩小的或等大的，所以A错误。虚像不一定是缩小的，凸透镜的虚像是放大的，所以B错误。实像一定是倒立的，这是凸透镜成像的重要规律，所以C正确。虚像一定是正立的，不是倒立的，所以D错误。因此正确答案是C。 【学生活动】学生独立思考、作答。答案：C。解析：实像一定是倒立的，虚像一定是正立的。实像可以是缩小、等大或放大的。 【设计意图】两道练习题均来自教材。练习一考查凸透镜成像规律的具体应用，练习二考查实像与虚像性质的理解。两道题由具体到抽象，逐层递进。 （六）课堂小结（2分钟） 【教师活动】同学们，让我们一起回顾今天学习的内容。首先，我们学习了物距u、像距v和焦违f的基本概念。其次，通过实验探究了凸透镜成像的规律——五种情况下的成像特点，掌握了“一焦分虚实二焦分大小”的口诀，以及“物近像远像变大”的动态规律。然后，我们通过光路分析从本质上理解了这些规律。最后，我们学习了放大镜的成像原理——物体在一倍焦距以内成正立放大虚像。请同学们课后完成学案中的练习题。 【学生活动】学生跟随教师口头回顾并梳理知识框架：基本概念→成像规律→口诀→动态规律→光路分析→放大镜。并记下布置的课后任务。 【设计意图】课堂小结以教师引导、学生回顾的方式进行，帮助学生建立完整的知识体系。同时布置学案任务，实现课堂延伸。 四、板书设计 凸透镜成像规律 一、基本概念 物距(u)、像距(v)、焦距(f) 二、成像规律 u>2f：倒立缩小实像，f<v<2f u=2f：倒立等大实像，v=2f f<u<2f：倒立放大实像，v>2f u=f：不成像 u<f：正立放大虚像 三、口诀 一焦分虚实，二焦分大小 虚像同侧正，实像异侧倒 物近像远像变大 四、应用：放大镜(u<f) 成像原理：正立放大虚像 使用方法：物体在一倍焦距以内 五、教学反思 完成本节课教学后，请围绕以下问题进行教学反思： 1. “凸透镜从书本移向眼睛”的情境导入是否激发了学生的探究兴趣？学生是否能从生活现象中自然过渡到成像规律的探究？ 2. 学生对实验器材的操作是否规范？“调节三者中心在同一水平高度”这一关键操作是否达到了要求？ 3. 实验数据的记录和分析是否充分？学生是否能从实验数据中独立归纳出凸透镜成像的规律？ 4. “一焦分虚实二焦分大小”口诀的教学是否有效？学生是否能理解并应用这个口诀来判断像的性质？ 5. 光路分析环节学生是否能独立作图？学生对五种成像情况的光路图是否能正确作出？ 6. 放大镜的教学是否实现了“从物理走向生活”的目标？学生是否能运用成像规律解释放大镜的工作原理？ 学科网（北京）股份有限公司 $