5.1 透镜 教学设计 2026-2027学年北师大版八年级上册物理

该初中物理教学设计聚焦透镜的分类、对光的作用、焦点焦距及三条特殊光线等核心知识点，通过生活中放大镜、老花镜等物品导入，激发探究兴趣，衔接光的折射知识，为后续凸透镜成像规律学习搭建支架。 此资料特色在于融合核心素养，采用实验探究法让学生观察透镜对光的作用（科学探究），通过对比分析凸透镜与凹透镜的特点培养科学思维，结合视频演示直观呈现光路，帮助学生建立物理观念，提升教师教学效率与学生学习兴趣。

5.1 透镜 教案 课题 5.1 透镜 课型 新授课 课时 1课时（45分钟） 教材版本 北师大版八年级上册 教学方法 实验探究法、观察法、对比分析法、情境教学法、讲授法、讨论法、问题驱动法、多媒体辅助教学法、作图法 教学用具 多媒体课件、凸透镜、凹透镜、平行光源、光屏、光具座、激光笔、放大镜、老花镜、近视眼镜 教材分析：本节是第五章"透镜及其应用"第1节，是初中物理光学部分从"光现象"到"透镜应用"的过渡桥梁。核心知识点包括：凸透镜和凹透镜的定义与识别（凸透镜：中间厚边缘薄；凹透镜：中间薄边缘厚）；透镜的主光轴和光心（通过两个球心的直线称为主光轴，薄透镜的中心O点称为光心）；透镜对光的作用（凸透镜对光有会聚作用，称为会聚透镜；凹透镜对光有发散作用，称为发散透镜；凸透镜使光线会聚是相对入射光线而言的，折射光线比入射光线更靠拢主光轴；凹透镜使光线发散也是相对入射光线而言的，折射光线比入射光线更远离主光轴）；焦点和焦距（凸透镜：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上一点F，称为焦点，焦点到光心的距离f称为焦距，凸透镜两侧各有一个焦点F1和F2，关于光心对称，两侧焦距相等，表面越凸、焦距越短、对光会聚作用越强；凹透镜：平行光通过凹透镜后发散，发散光线的反向延长线交于主光轴上一点F，称为虚焦点，虚焦点到光心的距离f称为焦距，凹透镜有两个虚焦点关于光心对称，f越小对光发散能力越强）；三条特殊光线（凸透镜三条：通过光心的光线传播方向不改变，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，经过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴；凹透镜三条：通过光心的光线传播方向不改变，平行于主光轴的光线经凹透镜后发散光线的反向延长线通过虚焦点，对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线经凹透镜后平行于主光轴）。本节将第四章所学的光的折射知识具体应用于透镜对光路的改变，为后续学习凸透镜成像规律、生活中的透镜应用（照相机、投影仪、放大镜、眼睛和眼镜）奠定基础。 学情分析：学生已完整学习第四章"光现象"（光的传播、光的反射、平面镜成像、光的折射、光的色散），对光的折射规律有较好掌握——光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生偏折，折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧，光从空气斜射入玻璃等介质时折射角小于入射角。学生具备从"折射"角度理解"透镜使光偏折"的知识基础，能够理解透镜对光的会聚和发散作用本质上是光在透镜两个表面发生折射的综合结果。生活中，学生对放大镜、老花镜、近视眼镜、照相机镜头等有丰富的感性经验，知道放大镜可以放大物体、老花镜可以帮助老人看清近处物体、近视眼镜可以矫正视力，但对这些物品的核心部件——透镜的科学分类、光学原理缺乏系统认识，对"焦点""焦距""虚焦点"等概念较为陌生，对"凸透镜对光的会聚作用"和"凹透镜对光的发散作用"缺乏直观的实验体验。学生容易混淆"凸透镜"和"凹透镜"的外形特征与光学作用，将"中间厚边缘薄"和"会聚作用"分别归为不同透镜的属性。对"虚焦点"的理解有一定难度，因为虚焦点不是实际光线会聚点，而是发散光线反向延长线的交点，需要学生具有一定的空间想象能力和抽象思维能力。三条特殊光线的画法需要学生综合运用光的折射知识和透镜的光学性质，对学生的作图能力和逻辑推理能力有一定要求。八年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，本节的实验演示（平行光通过凸透镜会聚、平行光通过凹透镜发散）和光线作图练习为学生提供了丰富的视觉体验和动手操作机会，有助于激发学习兴趣和培养科学探究能力。 一、核心素养目标 物理观念 通过观察和实验，认识凸透镜和凹透镜的定义：凸透镜是中间厚边缘薄的透镜，凹透镜是中间薄边缘厚的透镜，了解透镜的主光轴和光心等基本概念。 通过平行光实验，认识凸透镜对光有会聚作用（称为会聚透镜），凹透镜对光有发散作用（称为发散透镜），理解会聚和发散是相对入射光线而言的。 了解凸透镜的焦点和焦距：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上一点F，称为焦点，焦点到光心的距离f称为焦距，凸透镜两侧各有一个焦点且关于光心对称。 了解凹透镜的虚焦点和焦距：平行光通过凹透镜后发散，发散光线的反向延长线交于主光轴上一点F，称为虚焦点，虚焦点到光心的距离f称为焦距。 掌握凸透镜和凹透镜的三条特殊光线：通过光心的光线传播方向不改变；平行于主光轴的光线经凸透镜后通过焦点（凹透镜的反向延长线通过虚焦点）；经过焦点（或对着虚焦点）的光线经透镜后平行于主光轴。 科学思维 通过对比凸透镜和凹透镜的外形特征和光学作用，培养"外形决定功能"的因果思维——中间厚边缘薄导致会聚，中间薄边缘厚导致发散，理解透镜对光的作用本质上是光在透镜两个表面发生折射的综合结果。 通过"平行光通过凸透镜为什么会聚于一点"的思考，经历"观察现象-联系折射规律-分析推理-得出结论"的科学思维过程，培养将新知识与已有知识（光的折射）建立联系的能力。 通过比较凸透镜的实焦点与凹透镜的虚焦点，培养对比分析和抽象思维能力——实焦点是实际光线会聚点，虚焦点是发散光线反向延长线的交点。 通过三条特殊光线的学习和作图练习，培养"利用特殊光线简化复杂光学问题"的建模思维和空间想象能力。 通过"焦距与透镜表面凸起程度的关系"的探究，培养"通过实验数据归纳规律"的科学推理能力。 科学探究 通过"凸透镜对光的作用"实验探究（平行光源+凸透镜+光屏），观察平行光通过凸透镜后会聚于一点的现象，经历"观察-描述-记录-分析"的完整探究过程。 通过"凹透镜对光的作用"实验探究（平行光源+凹透镜），观察平行光通过凹透镜后发散的现象，与凸透镜实验进行对比，体验"对比实验"的探究方法。 通过"用放大镜汇聚太阳光"的体验活动，将凸透镜会聚作用与生活实际相联系，感受物理知识在生活中的应用。 通过三条特殊光线的作图练习，经历"理解规律-动手作图-验证结果"的探究过程，培养规范作图的科学素养。 通过视频演示（透镜对光的作用、凸透镜三条特殊光线、凹透镜三条特殊光线），多角度观察和理解透镜的光学性质，增强直观感知。 科学态度与责任 通过透镜对光的神奇作用（会聚和发散），激发学生对物理光学的好奇心和求知欲望，培养探索自然奥秘的科学精神。 通过放大镜、老花镜、近视眼镜等生活中常见透镜物品的讨论，体会"从生活走向物理，从物理走向社会"的课程理念，感受物理知识在日常生活中的广泛应用。 通过规范的实验操作和光线作图练习，培养严谨认真的科学态度和良好的实验习惯。 通过小组讨论和合作探究，培养团队协作精神和交流表达能力，学会在合作中互相学习、共同进步。 二、教学重难点 教学重点：凸透镜和凹透镜的识别（中间厚边缘薄为凸透镜，中间薄边缘厚为凹透镜）；凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用（理解会聚和发散是相对入射光线而言的）；凸透镜的焦点和焦距（焦点F是平行光会聚点，焦距f是焦点到光心距离，两侧焦点对称）；凸透镜和凹透镜的三条特殊光线（通过光心方向不变，平行于主光轴的光线经透镜后的折射规律，经过焦点或对着虚焦点的光线经透镜后的折射规律）。 教学难点：凹透镜虚焦点的理解——虚焦点不是实际光线会聚点，而是发散光线反向延长线的交点，需要学生具有一定的空间想象能力和抽象思维能力；会聚和发散是相对入射光线而言的理解——凸透镜使光线会聚不是指所有经过凸透镜的光线都会聚到一点，而是折射光线比入射光线更靠拢主光轴，凹透镜使光线发散也类似理解为折射光线比入射光线更远离主光轴；三条特殊光线的画法——需要学生综合运用光的折射知识和透镜的光学性质，规范作图，正确区分凸透镜和凹透镜的不同光路。 三、教学过程 （一）情境导入——认识生活中的透镜（3分钟） 【教师活动】同学们，请大家看大屏幕上的几件物品——放大镜、老花镜、普通眼镜。这些物品在我们日常生活中非常常见，它们都有一个共同的特点：核心部件都由透明材料制成，表面不是平的，薄厚也不均匀。请同学们思考以下问题：这些透明材料制成的部件，在物理学中叫什么？它们的表面为什么不是平的？薄厚不均匀有什么作用？它们对光会产生什么影响？请同学们带着这些问题，先观察大屏幕上的图片，然后小组讨论一分钟。 放大镜——利用透明材料制成的透镜，可以放大物体 老花镜——核心部件是透明材料制成的透镜 【学生活动】学生观察图片，小组讨论后分享：“放大镜中间比较厚，边缘比较薄，它的表面是凸起来的。”“老花镜的镜片也是中间厚边缘薄，像放大镜一样。”“近视眼镜的镜片中间薄边缘厚，和老花镜不一样。”“这些透明材料做的部件，应该和之前学过的光的折射有关吧？”“放大镜可以把太阳光聚成一个很亮的小点，说明它对光有特殊的作用。” 【教师活动】同学们观察得非常仔细！放大镜和老花镜的镜片中间厚、边缘薄，近视眼镜的镜片中间薄、边缘厚——它们的形状不同，对光的作用也不同。这些透明材料制成的光学元件，在物理学中统称为"透镜"。今天，我们就来学习第五章第一节"透镜"，一起探索透镜的奥秘——透镜有哪些种类？透镜对光有什么作用？什么是焦点和焦距？透镜有哪些特殊的光线规律？ 【知识点】核心问题：什么是透镜？透镜有哪几种？凸透镜和凹透镜对光分别有什么作用？什么是焦点和焦距？透镜有哪些特殊的光线传播规律？ 【设计意图】以放大镜、老花镜、近视眼镜等生活中常见物品引入，激发学生对"透镜"的好奇心和探究欲望。通过"这些物品的核心部件有什么共同特点""它们的表面为什么不是平的"等驱动性问题，将本节课的四个知识点（透镜概念、透镜对光的作用、焦点和焦距、三条特殊光线）串联起来，让学生带着问题和期待进入学习，为后续探究活动做好心理准备。 【过渡语】同学们对透镜充满了好奇，那么我们就从最基础的问题开始——什么是透镜？透镜有哪些基本组成部分？让我们先来认识透镜的概念和基本结构。 （二）知识点一：透镜——认识透镜的概念和基本结构（5分钟） 1. 透镜的概念（1分钟） 【教师活动】同学们，请大家看大屏幕。放大镜、摄像机镜头、眼镜、监控摄像头等设备的核心部件都由透明材料（玻璃、树脂等）制成，在物理学中，我们把这些透明材料制成的光学元件称为透镜。透镜是现代人对光的利用的重要工具，它能够改变光的传播方向，从而实现对光路的控制。 【学生活动】学生记录透镜的概念：“透镜由透明材料（玻璃、树脂等）制成。”“透镜能够改变光的传播方向。”“透镜在现代光学仪器中有广泛应用——照相机、显微镜、望远镜等都离不开透镜。” 【知识点】透镜概念：由透明材料（玻璃、树脂、水晶等）制成的光学元件，表面是球面的一部分，能够改变光的传播方向。 2. 透镜的主光轴和光心（1.5分钟） 【教师活动】同学们，透镜通常是由两个球面组成的。请大家看大屏幕上的示意图。通过透镜两个球面球心C1和C2的直线，叫作透镜的主光轴，简称主轴。对于薄透镜来说，透镜的中心O点叫作透镜的光心。光心是一个非常重要的点——通过光心的光线，传播方向不发生改变。每个透镜有且只有一个主轴和一个光心。 透镜的主光轴和光心——通过两个球心C1C2的直线为主光轴，薄透镜中心O点为光心 【学生活动】学生观察示意图并记录：“主光轴（主轴）：通过透镜两个球面球心C1、C2的直线。”“光心O：薄透镜的中心点，通过光心的光线传播方向不改变。”“每个透镜有且只有一个主轴和一个光心。” 【知识点】主光轴（主轴）：通过透镜两个球面球心C1和C2的直线。光心O：薄透镜的中心点，通过光心的光线传播方向不发生改变。 3. 透镜的分类——凸透镜和凹透镜（2.5分钟） 【教师活动】同学们，根据透镜的形状特征，我们可以将透镜分为两大类。请大家看大屏幕上的图片。第一类：中间厚、边缘薄的透镜，叫作凸透镜。放大镜、老花镜的镜片就是凸透镜。第二类：中间薄、边缘厚的透镜，叫作凹透镜。近视眼镜的镜片就是凹透镜。请大家注意：透镜不一定用玻璃制成，水晶、树脂等透明材料也可以制成透镜。下面我们通过示意图来更直观地对比凸透镜和凹透镜的形状差异。 凸透镜——中间厚边缘薄的透镜，对光有会聚作用 凹透镜——中间薄边缘厚的透镜，对光有发散作用 【学生活动】学生观察图片并对比记录：“凸透镜：中间厚、边缘薄，用符号"↑"表示（中间凸起）。”“凹透镜：中间薄、边缘厚，用符号"↓"表示（中间凹陷）。”“放大镜和老花镜是凸透镜，近视眼镜是凹透镜。”“透镜材料不一定是玻璃，水晶、树脂也可以。” 凹透镜的主光轴和光心——凹透镜同样有主轴和光心 【知识点】凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜，用符号"↑"表示。凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜，用符号"↓"表示。透镜材料：玻璃、水晶、树脂等透明材料。每个透镜都有一个主光轴和一个光心。 【易错提示】区分凸透镜和凹透镜的唯一标准是看中间和边缘的厚度对比：中间厚、边缘薄是凸透镜；中间薄、边缘厚是凹透镜。不要仅凭"表面是凸的还是凹的"来判断——有些透镜一面是凸的、一面是凹的，判断时以中间厚薄为准。 【设计意图】知识点一通过"透镜概念-主光轴和光心-透镜分类"三个层次，帮助学生建立透镜的基本概念框架。利用图片直观展示凸透镜和凹透镜的形状差异，用"中间厚薄"作为核心判断标准，避免学生仅凭表面形状误判。凹透镜主光轴和光心的示意图帮助学生建立"两种透镜结构相同"的认知。 【过渡语】同学们已经认识了透镜的基本概念和分类，知道了凸透镜中间厚边缘薄、凹透镜中间薄边缘厚。那么，这两种形状不同的透镜，对光分别会产生什么作用呢？让我们通过实验来探究——知识点二：透镜对光的作用。 （三）知识点二：透镜对光的作用——凸透镜会聚，凹透镜发散（10分钟） 1. 探究凸透镜对光的作用——会聚作用（4分钟） 【教师活动】同学们，现在我们来做一个实验。请看大屏幕上的演示：让一束平行光（例如平行于主光轴的光线）射向凸透镜，请大家仔细观察光线经过凸透镜后发生了什么变化？光线的传播方向发生了怎样的改变？光线最终汇聚到了哪里？ 凸透镜对光的作用实验——平行光射向凸透镜后汇聚到一点 【学生活动】学生观察实验现象并回答：“平行光经过凸透镜后，不再平行了，而是汇聚到了一起！”“所有的光线都汇聚到了主光轴上的同一个点。”“凸透镜好像把分散的光线"收拢"了，让光线向中间靠拢。”“这和放大镜聚光点燃火柴的原理是一样的！” 【教师活动】同学们观察得非常准确！平行光经过凸透镜后，折射光线会聚于主光轴上的一点。这个现象说明：凸透镜对光有会聚作用。因此，凸透镜也叫作会聚透镜。请大家注意：凸透镜的会聚作用不仅仅对平行光有效——对非平行光线，凸透镜同样起会聚作用。"会聚"是相对入射光线而言的：折射光线比入射光线更靠拢主光轴，这就是凸透镜会聚作用的本质含义。 【知识点】凸透镜对光有会聚作用（凸透镜又称会聚透镜）：平行光经过凸透镜后会聚于主光轴上一点。会聚是相对入射光线而言——折射光线比入射光线更靠拢主光轴。 【重点强调】凸透镜对光的会聚作用，不是指"所有经过凸透镜的光线都会聚到同一点"，而是指"折射光线比入射光线更靠拢主光轴"。只有平行于主光轴的光线，才会聚到主光轴上同一点（焦点）。非平行光经凸透镜后，折射光线比原来更靠拢主光轴，但不一定交于一点。 2. 探究凹透镜对光的作用——发散作用（4分钟） 【教师活动】同学们，我们刚才看到了凸透镜对光有会聚作用。那么凹透镜对光会有什么作用呢？请大家看大屏幕上的实验演示：让一束平行光射向凹透镜，仔细观察光线经过凹透镜后发生了什么变化？ 凹透镜对光的作用实验——平行光射向凹透镜后向外发散 【学生活动】学生观察实验现象并回答：“平行光经过凹透镜后，光线向外散开了，不再是平行光了！”“光线好像在凹透镜那里被"推开"了，向四周发散。”“凹透镜对光的作用和凸透镜完全相反——凸透镜是聚拢，凹透镜是散开。” 【教师活动】同学们对比得非常准确！平行光经过凹透镜后，折射光线向外发散，不再平行，也不会聚于一点。这个现象说明：凹透镜对光有发散作用。因此，凹透镜也叫作发散透镜。同样，"发散"也是相对入射光线而言的：折射光线比入射光线更远离主光轴，这就是凹透镜发散作用的本质含义。凹透镜对非平行光线同样起发散作用。 【知识点】凹透镜对光有发散作用（凹透镜又称发散透镜）：平行光经过凹透镜后向外发散。发散是相对入射光线而言——折射光线比入射光线更远离主光轴。 【理解要点】凹透镜对光的发散作用，不是指"光线经过凹透镜后都向四周散开"，而是指"折射光线比入射光线更远离主光轴"。对于非平行光，凹透镜同样使折射光线比入射光线更远离主光轴。 3. 凸透镜与凹透镜对光作用的对比总结（2分钟） 【教师活动】同学们，现在我们把凸透镜和凹透镜对光的作用进行对比总结。凸透镜（会聚透镜）：中间厚边缘薄，对光有会聚作用，折射光线比入射光线更靠拢主光轴。凹透镜（发散透镜）：中间薄边缘厚，对光有发散作用，折射光线比入射光线更远离主光轴。请同学们注意，透镜对光的作用本质上是光在透镜两个表面发生折射的综合结果，这与我们第四章学过的光的折射规律密切相关。请同学们在笔记本上画出凸透镜和凹透镜对平行光作用的光路草图。 【学生活动】学生对比总结并画光路草图：“凸透镜：中间厚边缘薄 → 会聚作用 → 折射光线靠拢主光轴。”“凹透镜：中间薄边缘厚 → 发散作用 → 折射光线远离主光轴。”“透镜对光的作用本质上是折射现象——光在透镜两个表面各发生一次折射。”“透镜的形状（中间厚薄）决定了折射光线的偏折方向，从而决定是会聚还是发散。” 【判断技巧】判断透镜对光的作用，记住一个口诀："凸会聚，凹发散"——凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。这个口诀与透镜的中间厚薄特征一一对应：中间厚（凸透镜）→会聚，中间薄（凹透镜）→发散。 【设计意图】知识点二通过"凸透镜实验-凹透镜实验-对比总结"三个层次，帮助学生建立"形状决定功能"的因果思维——中间厚边缘薄导致光线会聚，中间薄边缘厚导致光线发散。强调"会聚和发散是相对入射光线而言的"，避免学生产生"所有经过凸透镜的光都汇聚到一点"的误解。将透镜对光的作用与第四章折射知识相联系，帮助学生建立知识网络。 【过渡语】同学们，我们知道了凸透镜对光有会聚作用，平行光会聚于主光轴上的一点。这个点叫什么？它有什么特殊的物理意义？凹透镜对光有发散作用，发散光线的反向延长线也交于一点——这个点又叫什么？让我们进入知识点三——焦点和焦距。 （四）知识点三：焦点和焦距——透镜的光学核心参数（10分钟） 1. 凸透镜的焦点和焦距（4分钟） 【教师活动】同学们，我们刚才看到平行于主光轴的光线经过凸透镜后，会聚于主光轴上的一点。这个点有一个专门的名字——焦点，用字母F表示。焦点F到光心O的距离，叫作焦距，用字母f表示。请大家注意：凸透镜两侧各有一个焦点，分别记为F1和F2，两个焦点关于光心对称，两侧的焦距相等。下面我们通过示意图来理解凸透镜的焦点和焦距。 凸透镜的焦点——平行光会聚于主光轴上一点F，F到光心距离为焦距f 凸透镜两侧各有一个焦点F1和F2，关于光心对称，焦距相等 【学生活动】学生观察示意图并记录：“焦点F：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上的一点。”“焦距f：焦点F到光心O的距离。”“凸透镜有两个焦点F1和F2，关于光心对称，两侧焦距相等。” 【知识点】凸透镜的焦点F：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上的一点。凸透镜的焦距f：焦点F到光心O的距离。凸透镜有两个焦点F1和F2，关于光心对称，两侧焦距相等。 2. 焦距与凸透镜表面凸起程度的关系（2分钟） 【教师活动】同学们，不同凸透镜的焦距可能不同。请大家看大屏幕上的图片，比较两个不同凸透镜的焦距——左边凸透镜表面比较凸，右边凸透镜表面比较平。请同学们思考：凸透镜表面越凸，焦距是越长还是越短？对光的会聚作用越强还是越弱？ 表面较凸的凸透镜——焦距较短，对光会聚作用较强 表面较平的凸透镜——焦距较长，对光会聚作用较弱 【学生活动】学生观察对比并思考：“表面越凸的凸透镜，焦距越短，平行光会聚点离透镜越近。”“表面越平的凸透镜，焦距越长，平行光会聚点离透镜越远。”“焦距越短，说明凸透镜对光的会聚作用越强——光线偏折得更厉害。”“这是因为表面越凸，光在透镜表面折射的角度变化越大。” 【教师活动】同学们分析得非常准确！凸透镜表面越凸，焦距越短，对光的会聚作用越强。这是因为表面越凸，光在透镜表面发生折射时偏折角度越大，光线被"收拢"得越厉害，所以会聚点离透镜越近。反之，凸透镜表面越平，焦距越长，对光的会聚作用越弱。这个规律可以帮助我们根据实际需要选择不同焦距的凸透镜。 【重点强调】凸透镜焦距与表面凸起程度的关系：表面越凸 → 焦距越短 → 对光会聚作用越强。表面越平 → 焦距越长 → 对光会聚作用越弱。焦距f的大小反映了凸透镜对光会聚能力的强弱。 3. 凹透镜的虚焦点和焦距（4分钟） 【教师活动】同学们，凸透镜有焦点，凹透镜有没有焦点呢？请大家回忆凹透镜对光作用的实验：平行光经过凹透镜后向外发散。虽然实际光线没有会聚，但如果我们将发散光线反向延长，会发现这些反向延长线交于主光轴上的一点。这个点叫作凹透镜的虚焦点，也用字母F表示。虚焦点到光心的距离，叫作凹透镜的焦距，也用字母f表示。凹透镜也有两个虚焦点，关于光心对称。凹透镜的焦距f越小，对光的发散能力越强。 凹透镜的虚焦点——发散光线反向延长线交于主光轴上一点F 凹透镜有两个虚焦点，关于光心对称，f越小发散能力越强 【学生活动】学生观察示意图并记录：“虚焦点F：平行光经过凹透镜后发散，发散光线的反向延长线交于主光轴上一点。”“虚焦点不是实际光线会聚点，是发散光线反向延长线的交点。”“凹透镜的焦距f：虚焦点到光心的距离。”“凹透镜有两个虚焦点，关于光心对称。”“f越小，凹透镜对光发散能力越强。” 【教师活动】同学们理解得很好！凹透镜的虚焦点与凸透镜的焦点（实焦点）有一个重要区别：凸透镜的焦点是实际光线的会聚点，可以在光屏上接收到光斑；凹透镜的虚焦点是发散光线反向延长线的交点，不是实际光线的会聚点，不能用光屏接收到。请大家注意区分"实焦点"和"虚焦点"这两个概念。 【知识点】凹透镜的虚焦点F：平行光经过凹透镜后发散，发散光线的反向延长线交于主光轴上一点。凹透镜的焦距f：虚焦点到光心的距离。凹透镜有两个虚焦点，关于光心对称。f越小，凹透镜对光发散能力越强。 【易错提示】凸透镜的焦点是"实焦点"——实际光线会聚点，光屏上可接收到光斑。凹透镜的焦点是"虚焦点"——发散光线反向延长线交点，光屏上不能接收。考试中常考"实焦点"和"虚焦点"的区别，注意区分。 【设计意图】知识点三通过"凸透镜焦点和焦距-焦距与凸起程度关系-凹透镜虚焦点和焦距"三个层次，帮助学生建立完整的焦点和焦距概念体系。利用图片直观展示焦点位置和焦距含义，通过对比凸透镜的实焦点和凹透镜的虚焦点，帮助学生理解"实"与"虚"的本质区别。焦距与表面凸起程度的关系帮助学生建立"形状-焦距-会聚能力"的因果链。 【过渡语】同学们，我们已经学习了透镜的概念、透镜对光的作用、焦点和焦距。现在，让我们来学习透镜光学中一个非常重要的内容——三条特殊光线。掌握了这三条特殊光线，我们就可以方便地画出任何光线经过透镜后的传播路径。让我们进入知识点四——三条特殊光线。 （五）知识点四：三条特殊光线——透镜光路作图的基础（8分钟） 1. 凸透镜的三条特殊光线（4分钟） 【教师活动】同学们，凸透镜有三条特殊光线，掌握了这三条光线，我们就可以画出任何入射光线经过凸透镜后的折射光线。请大家看大屏幕上的演示：第一条：通过光心的光线，传播方向不改变。这是因为光心处的透镜表面相当于平行薄板，光垂直通过时方向不变。第二条：平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后通过焦点。这就是我们前面实验看到的——平行光经过凸透镜后会聚于焦点。第三条：经过焦点的光线（或从焦点发出的光线），经凸透镜折射后平行于主光轴。这是第二条光路的可逆光路——根据光路可逆原理，从焦点发出的光经过凸透镜后变成平行光。请同学们在笔记本上画出这三条特殊光线。 【学生活动】学生画图记录凸透镜三条特殊光线：“第一条：通过光心O的光线 → 传播方向不改变，沿直线射出。”“第二条：平行于主光轴的光线 → 经凸透镜折射后通过焦点F。”“第三条：经过焦点F的光线 → 经凸透镜折射后平行于主光轴射出。”“第二条和第三条互为光路可逆——利用光路可逆原理可以互相推导。” 【教师活动】同学们画得很好！现在请大家看一段视频，更直观地理解凸透镜的三条特殊光线。视频中会动态演示光线的传播路径，帮助大家加深理解。 【教师活动】（播放视频：凸透镜的三条特殊光线） 【教师活动】同学们，观看完视频后，请再次检查自己的作图是否规范：光线要画箭头表示传播方向，焦点要标注F，光心要标注O，主光轴用点划线表示。规范的光路作图是物理学的基本素养。 【知识点】凸透镜的三条特殊光线：（1）通过光心的光线，传播方向不改变。（2）平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后通过焦点。（3）经过焦点的光线，经凸透镜折射后平行于主光轴。其中（2）和（3）互为光路可逆。 【知识拓展】凸透镜三条特殊光线的应用：在后续学习凸透镜成像规律时，我们将利用这三条特殊光线中的任意两条来确定像的位置和性质。因此，熟练掌握三条特殊光线是学习凸透镜成像的基础。 2. 凹透镜的三条特殊光线（4分钟） 【教师活动】同学们，凹透镜也有三条特殊光线，与凸透镜的三条特殊光线类似但有区别。请大家看大屏幕上的演示：第一条：通过光心的光线，传播方向不改变（与凸透镜相同）。第二条：平行于主光轴的光线，经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点。注意是"反向延长线"通过虚焦点，不是实际光线通过虚焦点。第三条：对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线，经凹透镜折射后平行于主光轴。这条也可以理解为：入射光线的延长线如果通过虚焦点，则折射光线平行于主光轴。请同学们在笔记本上画出凹透镜的三条特殊光线。 【学生活动】学生画图记录凹透镜三条特殊光线：“第一条：通过光心O的光线 → 传播方向不改变，沿直线射出。”“第二条：平行于主光轴的光线 → 经凹透镜折射后发散，反向延长线通过虚焦点F。”“第三条：对着凹透镜异侧虚焦点的入射光线 → 经凹透镜折射后平行于主光轴射出。”“凹透镜的三条特殊光线中，虚焦点不是实际光线经过的点，而是延长线的交点。” 【教师活动】同学们理解得很好！下面请大家观看视频，更直观地理解凹透镜的三条特殊光线。 【教师活动】（播放视频：凹透镜的三条特殊光线） 【教师活动】同学们，凹透镜的三条特殊光线和凸透镜的三条特殊光线有几处重要区别：凸透镜中，平行光折射后通过实焦点；凹透镜中，平行光折射后发散，反向延长线通过虚焦点。凸透镜中，经过焦点的光折射后平行射出；凹透镜中，对着虚焦点的光折射后平行射出。请同学们对比记忆，避免混淆。 【知识点】凹透镜的三条特殊光线：（1）通过光心的光线，传播方向不改变。（2）平行于主光轴的光线，经凹透镜后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点。（3）对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线，经凹透镜后平行于主光轴。 【判断技巧】凸透镜和凹透镜三条特殊光线的对比记忆方法：第一条（过光心）：两者相同，方向都不变。第二条（平行光）：凸透镜折射后过实焦点，凹透镜折射后反向延长线过虚焦点。第三条（过焦点）：凸透镜过实焦点后平行射出，凹透镜对着虚焦点后平行射出。核心区别：凸透镜用"实焦点"，凹透镜用"虚焦点"。 3. 视频演示：透镜对光的作用综合回顾（1分钟） 【教师活动】同学们，现在让我们观看一段综合视频，回顾透镜对光的作用。视频中会演示凸透镜的会聚作用、凹透镜的发散作用、以及焦点和焦距的物理意义，帮助大家建立完整的知识体系。 【教师活动】（播放视频：透镜对光的作用） 【设计意图】知识点四通过"凸透镜三条特殊光线-凹透镜三条特殊光线-视频综合回顾"三个层次，帮助学生掌握透镜光路作图的基础工具。利用视频动态演示光线传播路径，将抽象的光路图转化为直观的视觉体验。对比记忆法帮助学生区分凸透镜和凹透镜的三条特殊光线，避免混淆。强调作图规范（箭头、标注、点划线），培养科学素养。 【过渡语】同学们，通过四个知识点的学习，我们全面认识了透镜——透镜的概念和分类、透镜对光的作用、焦点和焦距、三条特殊光线。现在，让我们通过几道练习题来巩固今天所学的知识，检验一下大家的学习成果。 （六）课堂练习（5分钟） 【教师活动】请同学们完成以下四道练习题，检验今天的学习成果。完成之后请举手，我们一起来核对答案。 练习1：多选题——透镜的基本概念 【教师活动】关于透镜，下列说法正确的是（ ）A. 一侧表面凸起的透镜一定是凸透镜B. 中间比边缘薄的透镜一定是凹透镜C. 凸透镜和凹透镜都有焦点，凹透镜的焦点是虚焦点D. 凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜的光一定会聚于焦点 【学生活动】学生思考作答：A错误——判断凸透镜和凹透镜要看中间与边缘的厚度对比，不是看表面是否凸起；B正确——中间比边缘薄是凹透镜的定义特征；C正确——凸透镜和凹透镜都有焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点；D错误——只有平行于主光轴的光线经过凸透镜才会聚于焦点，非平行光不一定会聚于焦点。答案：BC。 【易错提示】D选项是常见错误：凸透镜对光有会聚作用，但并不是所有经过凸透镜的光都会聚于焦点。只有平行于主光轴的光线才会聚于焦点。非平行光经凸透镜后，折射光线比入射光线更靠拢主光轴，但不一定交于焦点。 练习2：作图题——画出折射光线 【教师活动】请画出甲、乙两图中入射光线通过透镜后的折射光线。注意画图规范：光线要标注箭头表示传播方向，虚线表示反向延长线。 练习2——甲图：入射光线通过透镜后的折射光线 练习2——乙图：入射光线通过透镜后的折射光线 【学生活动】学生作图：甲图（凸透镜）——平行于主光轴的光线经凸透镜后通过焦点，过光心的光线方向不变。乙图（凹透镜）——平行于主光轴的光线经凹透镜后发散，反向延长线过虚焦点，过光心的光线方向不变。 【实验注意】作图规范要求：主光轴用点划线表示，光线要画箭头表示传播方向，焦点标注F，光心标注O，虚焦点作图时用虚线表示反向延长线。 练习3：填空题——判断透镜类型 【教师活动】用激光分别射向甲、乙透镜后，观察光的传播路径如图所示。甲透镜对光有________作用，应是________透镜；乙透镜对光有________作用，应是________透镜。 练习3——观察甲、乙透镜对光的作用判断透镜类型 【学生活动】学生分析：甲透镜使光线发散（折射光线远离主光轴），对光有发散作用，应是凹透镜。乙透镜使光线会聚（折射光线靠拢主光轴），对光有会聚作用，应是凸透镜。答案：发散、凹、会聚、凸。 【判断技巧】判断透镜类型的方法：观察折射光线与入射光线相比，是更靠拢主光轴（会聚 → 凸透镜）还是更远离主光轴（发散 → 凹透镜）。不要仅凭透镜的形状来判断，而要根据实际的光学效果来判断。 练习4：选择题——焦距与凸起程度的关系 【教师活动】平行于主光轴的光线经过两个不同凸透镜后会聚，下列说法正确的是（ ）A. 凸透镜表面越凸，焦距越长B. 凸透镜的焦距长短与表面凸起程度无关C. 凸透镜对光的会聚作用与表面凸起程度无关D. 凸透镜表面越凸，对光会聚作用越明显 练习4——平行光经过两个不同凸透镜后会聚情况对比 【学生活动】学生思考作答：A错误——表面越凸焦距越短，不是越长；B错误——焦距与表面凸起程度有关，表面越凸焦距越短；C错误——会聚作用与表面凸起程度有关，表面越凸会聚作用越强；D正确——表面越凸，对光会聚作用越明显（越强）。答案：D。 【重点强调】凸透镜焦距与表面凸起程度关系：表面越凸 → 焦距越短 → 会聚作用越强。这个关系可以用"凸透镜对光的偏折程度"来理解：表面越凸，光在透镜表面折射时偏折角度越大，会聚点离透镜越近。 （七）课堂小结（4分钟） 【教师活动】同学们，本节课我们学习了第五章第一节"透镜"，现在请大家和我一起回顾本节课的知识框架。请看大屏幕上的知识框架总结图。 透镜知识框架总结——凸透镜与凹透镜全面对比 透镜知识框架总结——透镜的光学性质汇总 【学生活动】学生对照知识框架图回顾总结：“知识点一：透镜——由透明材料制成，有主光轴和光心，分为凸透镜和凹透镜。”“知识点二：透镜对光的作用——凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。”“知识点三：焦点和焦距——凸透镜有实焦点，凹透镜有虚焦点，焦距反映对光的作用能力。”“知识点四：三条特殊光线——凸透镜和凹透镜各有三条特殊光线，是光路作图的基础。” 【教师活动】同学们总结得非常好！本节课的核心知识可以概括为"一个概念、两种透镜、两种作用、两个参数、六条光线"：一个概念——透镜是由透明材料制成的光学元件。两种透镜——凸透镜（中间厚边缘薄）和凹透镜（中间薄边缘厚）。两种作用——凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。两个参数——焦点F（凸透镜为实焦点、凹透镜为虚焦点）和焦距f。六条光线——凸透镜和凹透镜各有三条特殊光线。这些知识将为我们后续学习凸透镜成像规律打下坚实的基础。凸透镜成像规律是本章的核心内容，而透镜对光的作用、焦点和焦距、三条特殊光线正是理解凸透镜成像规律的三把钥匙。请同学们课后认真复习，熟练掌握三条特殊光线的画法，下次课我们将学习凸透镜成像的规律。 【重点强调】本节课知识框架：透镜概念（透明材料制成，主光轴和光心）→ 透镜分类（凸透镜中间厚边缘薄，凹透镜中间薄边缘厚）→ 对光作用（凸透镜会聚，凹透镜发散）→ 焦点和焦距（凸透镜实焦点F和f，凹透镜虚焦点F和f）→ 三条特殊光线（凸透镜三条，凹透镜三条）→ 为凸透镜成像规律奠定基础。 四、板书设计 5.1 透镜 一、透镜 1.概念：透明材料制成的 光学元件 2.主光轴：通过C1C2的直线 光心O：薄透镜中心点 3.分类： 凸透镜：中间厚边缘薄 凹透镜：中间薄边缘厚 二、透镜对光的作用 1.凸透镜：会聚作用 （会聚透镜） 折射光线靠拢主光轴 2.凹透镜：发散作用 （发散透镜） 折射光线远离主光轴 三、焦点和焦距 1.凸透镜： 焦点F（实焦点） 焦距f=F到O距离 两侧各一焦点，对称 表面越凸→f越短 →会聚作用越强 2.凹透镜： 虚焦点F 焦距f（虚焦点到O） 两个虚焦点，对称 f越小→发散能力越强 四、三条特殊光线 1.凸透镜三条： ①过光心→方向不变 ②平行光→过焦点 ③过焦点→平行射出 2.凹透镜三条： ①过光心→方向不变 ②平行光→反向延长 线过虚焦点 ③对虚焦点→平行射出 课题：北师大版 八年级上册 5.1 透镜 五、教学反思 本节课以放大镜、老花镜、近视眼镜等生活中常见物品导入，是否有效激发了学生对"透镜"的探究兴趣？学生是否能从情境中自然地提出"透镜有哪些种类""透镜对光有什么作用"等驱动性问题？ 知识点一"透镜的概念和分类"中，学生对凸透镜和凹透镜的"中间厚薄"判断标准是否掌握？学生是否能够正确区分凸透镜和凹透镜？是否理解了主光轴和光心的概念？ 知识点二"透镜对光的作用"中，凸透镜会聚作用和凹透镜发散作用的实验演示是否清晰？学生是否理解了"会聚和发散是相对入射光线而言的"这一核心概念？ 学生对凸透镜和凹透镜对光作用的对比是否清晰？能否说出"凸透镜会聚，凹透镜发散"的规律？是否能将透镜对光的作用与之前学过的光的折射知识联系起来？ 知识点三"焦点和焦距"中，学生对凸透镜焦点（实焦点）和焦距的概念是否理解？是否掌握了凸透镜有两个焦点且关于光心对称的特点？ 学生对焦距与凸透镜表面凸起程度的关系（表面越凸、焦距越短、会聚作用越强）是否理解？能否通过实验观察来验证这一规律？ 凹透镜虚焦点的概念是本节课的难点之一，学生对"虚焦点是发散光线反向延长线交点"的理解是否到位？能否区分实焦点和虚焦点？ 知识点四"三条特殊光线"中，学生对凸透镜的三条特殊光线（过光心方向不变、平行光过焦点、过焦点平行射出）是否掌握？作图是否规范（箭头、标注、虚线）？ 学生对凹透镜的三条特殊光线是否掌握？能否正确区分凸透镜和凹透镜三条特殊光线的区别（实焦点vs虚焦点）？ 视频演示环节（透镜对光的作用、凸透镜三条特殊光线、凹透镜三条特殊光线）是否有效帮助学生直观理解透镜的光学性质？视频的播放时机是否恰当？ 四道练习题（透镜概念多选题、折射光线作图题、透镜类型判断填空题、焦距与凸起程度关系选择题）的完成情况如何？学生是否能够正确运用所学知识解决问题？ 整体教学时间分配（3+5+10+10+8+5+4=45分钟）是否合理？各知识点的教学节奏是否紧凑？学生是否有充足的时间进行思考和作图练习？ 本节课作为第五章"透镜及其应用"的起始课，是否有效帮助学生建立了透镜的基本概念和光学性质？是否为后续学习凸透镜成像规律奠定了坚实基础？ 学生对"透镜对光的作用本质上是折射"这一核心观点的理解程度如何？是否能够将本节知识与第四章光的折射知识建立联系？ 课后学生是否能够独立完成三条特殊光线的作图？是否能够根据光路图判断透镜类型？是否对透镜在生活中的应用产生了更浓厚的兴趣？ 学科网（北京）股份有限公司 $