5.2 凸透镜成像的规律 教学设计 2026-2027学年物理北师大版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦凸透镜成像规律这一核心知识，通过让学生用凸透镜观察远处物体（倒立缩小像）和近处手指（正立放大像）的对比实验导入，衔接透镜对光线作用的前序知识，搭建从感性认知到理性探究的学习支架。 此资料以完整实验探究为特色，引导学生经历提出问题、设计实验、数据分析等过程，自主归纳“一焦分虚实、二焦分大小”规律，培养科学探究能力。结合光路图作图与记忆口诀，强化物理观念建构，课堂练习覆盖多题型，助力学生掌握规律应用，为教师提供清晰教学流程与丰富实操资源，提升教学效率。

5.2 凸透镜成像的规律 教案 课题：5.2 凸透镜成像的规律 课程类型：实验探究课 课时：1课时 教材分析：本节是第五章的核心内容，在认识透镜的基础上，通过实验探究凸透镜成像的规律。学生通过完整的科学探究过程——提出问题、作出猜想、设计实验、进行实验、数据分析、得出结论——掌握凸透镜成像的五种情况及其规律，形成“一焦分虚实、二焦分大小”的核心认知，为后续学习生活中的透镜等应用打下坚实基础。本节实验探究是初中物理第一个完整的定量探究实验，对学生科学探究能力的培养至关重要。 学情分析：学生已经学习了光的折射、透镜对光线的作用以及透镜的焦点和焦距等基础知识，对凸透镜有了初步认识。但学生对凸透镜成像规律的认识还停留在感性层面，缺乏系统的实验探究经验。本节课的实验探究环节要求学生独立操作光具座、正确记录数据并进行分析论证，这对学生的动手能力和数据处理能力提出了较高要求。学生普遍存在“物距缩小时像变大”的直觉，但对虚像和不成像的特殊情况容易混淆。 教学目标：1. 物理观念：通过实验探究，知道凸透镜成像的规律，掌握五种成像情况的条件和特点。 2. 科学思维：经历实验探究过程，提升对实验数据的分析和论证能力；能用作图法描述凸透镜成像的规律。 3. 科学探究：学会使用光具座进行探究实验，能独立完成实验操作、数据记录和分析。 4. 科学态度与责任：在合作探究中培养严谨的科学态度和实事求是的科学精神。 教学重点：凸透镜成像规律的实验探究过程；五种成像情况（u>2f, u=2f, f<u<2f, u=f, u<f）的条件和特点。 教学难点：实验数据的分析和论证——从实验现象归纳出成像规律；记忆口诀的理解和灵活运用；作图法描述成像规律。 　 【教学过程】 （一）创设情境，导入新课（约4分钟） [教师活动]同学们，上节课我们认识了凸透镜、凹透镜以及透镜对光线的作用，知道了焦点、焦距等概念。现在老师请大家做一个小实验——拿出你们的凸透镜，先用它来观察远处的物体——比如窗外远处的树——你看到了什么？是一个倒立、缩小的像。再用同一个凸透镜来观察你的手指——靠近来看——你看到了什么？是一个正立、放大的像。同一个凸透镜，观察物体的距离变了，成的像的性质就完全不一样了——有倒立缩小的、有正立放大的。那么凸透镜成像到底有哪些规律？成像的性质——正倒、大小、虚实、位置——跟物体到透镜的距离到底有什么关系？这就是我们今天要通过实验来探究的问题。 [学生活动]学生用凸透镜观察远处物体和手指——发现成像不同——产生疑问：同一个凸透镜为什么成不同的像？带着好奇进入新课。 [知识点]同一个凸透镜在不同的物距下可以成不同的像——有的倒立缩小，有的正立放大。成像的性质取决于物体到凸透镜的距离（物距）。 [设计意图]导入设计利用学生身边的凸透镜进行两对比观察——远处的物体成倒立缩小的像、近处的手指成正立放大的像——这种直观的感性冲突能迅速激发学生的探究兴趣。先动手再设问的顺序遵循了“从现象到问题”的认知规律——学生在亲身体验中产生疑问，比直接抛出问题更有驱动力。 [过渡语]同一个凸透镜，改变物体到透镜的距离，成像的性质就会发生变化——正倒、大小、虚实都可能不一样。这说明物体到透镜的距离——也就是物距——是决定成像性质的关键因素。接下来我们通过几个学习任务——一起来探究凸透镜成像的规律。 （二）出示学习目标（约1分钟） 1. 通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。 2. 经历探究过程，提升对实验数据的分析和论证能力。 [教师活动]我们这节课有两个学习目标——第一，通过动手做实验，探究出凸透镜在不同物距下成的像的性质——正倒、大小、虚实、像距等——归纳出成像规律。第二，经历完整的实验探究过程——从提出问题到分析数据得出结论——培养科学探究的能力。现在我们进入第一个学习任务——探究凸透镜成像的规律。 [设计意图]将学习目标前置，让学生在实验开始前就明确本节课要解决什么问题和达到什么标准。两个目标一个是知识层面的——知道规律，一个是能力层面的——经历探究过程——覆盖了实验课的双重目标。 （三）知识点一：探究凸透镜成像的规律（约25分钟） 1. 问题与猜想（约3分钟） [教师活动]我们要探究的问题是——凸透镜所成的像跟凸透镜与物体之间的距离（也就是物距）有什么关系？同学们根据刚才的观察——远处物体成倒立缩小的像、近处物体成正立放大的像——你们觉得可能跟什么因素有关？ [学生活动]学生根据刚才的两对比观察提出猜想——猜想一：可能与物距有关，物体离透镜越远成像越小；猜想二：可能与焦距有关，不同的凸透镜焦距不同，成的像也不一样。 [知识点]探究问题：凸透镜所成像跟物距有什么关系？学生猜想——①可能与物距有关；②可能与焦距有关（与凸透镜的偏折情况或焦距有关）。 [设计意图]猜想环节不要求学生说出完整正确的结论——学生会根据刚才的对比观察自然提出“跟距离有关”的猜想，这是科学探究中“观察→猜想”的自然衔接。有学生会提到焦距——这为后续控制变量——固定凸透镜焦距——做了铺垫。 [过渡语]好，我们有了猜想——到底凸透镜成像跟物距到底什么关系？口说无凭——得动手验证。接下来我们进入实验阶段——先认识实验器材和装置。 2. 实验器材与装置（约3分钟） [教师活动]我们需要的实验器材有——光具座、光屏、凸透镜（已知焦距为10cm）、蜡烛、火柴。把这些器材按照什么顺序安装在光具座上？——从左到右依次是：蜡烛、凸透镜、光屏。凸透镜放在光具座标尺的中央位置。我们将蜡烛点燃作为物体——以烛焰为研究对象——研究烛焰所成的像。 [学生活动]学生按照实验装置图——认知光具座的摆放顺序——蜡烛最左、凸透镜中间、光屏最右。理解“以烛焰为研究对象”的原因——烛焰发光且轮廓清晰，便于观察成像。 [知识点]实验器材：光具座、光屏、凸透镜（f=10cm）、蜡烛、火柴。装置顺序（从左到右）：蜡烛→凸透镜→光屏。蜡烛点燃作为物体，以烛焰为研究对象。 [教师活动]在做实验之前，我们先明确两个重要的概念——物距和像距。物距是物体到凸透镜光心的距离，用字母 u 表示。像距是像到凸透镜光心的距离，用字母 v 表示。注意——初中阶段我们研究的透镜都是薄透镜，厚度可以忽略不计，所以距离都从透镜中心算起——这一点在实验测量时一定要注意。接下来我们看实验设计——怎样探究像的特点与物体到凸透镜的距离的关系？ [学生活动]学生学习物距（u）和像距（v）的定义——在笔记本上画简图标注——为后续实验数据记录做好准备。 [知识点]物距（u）：物体到透镜光心的距离。像距（v）：像到透镜光心的距离。初中阶段研究的透镜均为薄透镜，厚度可忽略不计。 [设计意图]物距和像距的概念是后续所有数据分析的基石——如果不在此时讲清楚，后面实验数据记录时学生就会混淆。此处用光具座实物图配合标注讲解，直观地建立“u是物体到透镜”和“v是像到透镜”的空间对应关系。 3. 实验设计（约2分钟） [教师活动]我们的设计思路是——将物体（蜡烛）置于透镜前的不同位置，寻找像的位置，确定像到透镜的距离（像距），记录物距、像距及成像特点，在此基础上探究成像规律。我们要改变的是物距——这个叫自变量。我们要观察和测量的是像距和像的特点——这些叫因变量。需要保持不变的是凸透镜的焦距——我们要用同一个凸透镜来做实验，不能中途换透镜——这是控制变量。 [学生活动]学生理解实验设计思路——自变量是物距u（改变蜡烛位置），因变量是像距v和像的特点（正倒、大小、虚实），控制变量是凸透镜的焦距f（始终用同一凸透镜）。 [知识点]实验设计思路——自变量：物距u（改变蜡烛位置），因变量：像距v和像的特点，控制变量：凸透镜焦距f。探究像的特点与物距的关系，记录物距、像距及成像特点，在此基础上探究成像规律。 [设计意图]实验设计环节明确三个变量（自变量、因变量、控制变量）是初中物理实验方法教育的核心内容——前几节课已经在其他实验中接触过控制变量法，此处强化这个科学方法。设计思路的描述不直接给答案——引导学生在已有经验基础上自己归纳，教师只给方向不给路径。 [设计意图]实验设计阶段还需要明确实验操作的注意事项——一是透镜位置固定不动——移动的是蜡烛和光屏——二是一次只能改变一个变量——物距——不能同时改变焦距和物距——三是寻找清晰的像时需要耐心——先找到大致位置再微调。这些注意事项最好在实验操作开始前集中强调——可以投影在屏幕上让学生参照——减少实验中因操作不规范导致数据异常的情况。 [实验提示]实验前教师需要检查每组器材是否完好——凸透镜是否清洁、光具座标尺是否清晰、蜡烛高度是否适中。强调实验安全——蜡烛火焰不能靠近头发和衣服——火柴用完后放入盛水烧杯。建议每组选一名操作手、一名读数员、一名记录员、一名监督员——四人轮换角色——确保每位同学都亲自动手。 　 4. 实验步骤（约12分钟） [教师活动]现在我们开始动手做实验。先看第一步——安装调试。全班分为若干实验小组，每组四到五人，分工合作——一名同学负责移动蜡烛、一名负责移动光屏、一名负责观察记录、一名负责读数。先调节蜡烛、凸透镜和光屏的高度——使烛焰中心、透镜中心和光屏中心三者的高度大致相同——这很重要——目的是为了使烛焰的像成在光屏的中央——如果不调好，像就会偏到光屏外面去——那你就找不到像了。 [学生活动]学生分组动手安装实验器材——在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜、光屏——调节三者高度使烛焰中心、透镜中心、光屏中心在同一条与光具座平行的直线上。完成后向老师举手示意，等待检查。 [知识点]实验步骤（1）——将蜡烛、凸透镜（焦距已知）和光屏安装在光具座上，调节高度使烛焰中心、透镜中心和光屏中心在一条与光具座平行的直线上。目的：使烛焰的像成在光屏的中央。已知凸透镜焦距：f=10cm。 [教师活动]好，大家调好了吗？接下来看步骤（2）——第一次实验——将凸透镜固定在光具座中间某刻度处不动。把蜡烛放在较远处——使物距 u 大于 2f——也就是 u 大于 20cm。然后移动光屏——注意是移光屏不是移透镜——透镜固定不动——直到在光屏上出现一个清晰明亮的烛焰的像。观察这个像——它是正立还是倒立？是放大还是缩小？是实像还是虚像？把你的观察记录在实验表格里，同时测出物距 u 和像距 v。 [学生活动]学生进行第一次实验——在光具座上设置u>2f（蜡烛在大于20cm处），移动光屏寻找清晰的烛焰的像——观察并记录像的正倒（倒立）、大小（缩小）、虚实（实像，成在光屏上）、物距u和像距v。 [知识点]实验步骤（2）：u>2f——移动光屏找像——观察并记录像的性质（正倒/大小/虚实）、物距u、像距v。 [教师活动]接下来看步骤（3）——把蜡烛向透镜移近，使物距 u 恰好等于 2f——也就是 u 等于 20cm。移动光屏——直到出现明亮清晰的像。观察像的——正倒？大小？虚实？跟步骤（2）的像比较——有什么不同？记录物距和像距。 [学生活动]学生进行第二次实验——设置u=2f（蜡烛在20cm处），移动光屏找清晰的像——观察并记录像的性质（倒立、等大、实像）、物距u和像距v。（预期：像距v也等于2f） [知识点]实验步骤（3）：u=2f——移动光屏找像——预期的像性质：倒立、等大、实像，v=2f。 [教师活动]步骤（4）——把蜡烛继续向透镜移近——使物距在 f 和 2f 之间——也就是 10cm 到 20cm 之间。移动光屏找像——这个区间物距更小了——成的像会有什么变化？记录！ [学生活动]学生进行第三次实验——设置f<u<2f（蜡烛在10cm到20cm之间），移动光屏找清晰的像——观察并记录像的性质（倒立、放大、实像）、物距u和像距v。（预期：像距v>2f） [知识点]实验步骤（4）：f<u<2f——移动光屏找像——预期的像性质：倒立、放大、实像，v>2f。 [教师活动]步骤（5）——把蜡烛继续向透镜移近，使物距正好等于焦距——u=f——也就是10cm。移动光屏——你发现了什么？光屏上不成像了吗？眼睛从透镜的另一侧看——能看到虚像吗？也看不到！u=f 是一个非常特殊的点，在这个点上——透镜不成像——通过透镜的光线是平行光。把这个特殊的现象记录下来。 [学生活动]学生进行第四次实验——设置u=f（蜡烛在10cm处），移动光屏发现无法成清晰的像，眼睛从透镜的另一侧看也看不到虚像——记录：u=f时不成像，得到一束平行光。 [知识点]实验步骤（5）：u=f——光屏不成像，眼睛也看不到虚像——不成像，得到一束平行光。 [教师活动]最后一步——步骤（6）——把蜡烛继续向透镜移近，使物距小于焦距——u<f——也就是小于 10cm。移动光屏——光屏上能成像吗？不能！但是当你从透镜的另一侧、用眼睛透过透镜去观察——你能看到一个正立的、放大的虚像——这个虚像不能用光屏承接，只能用眼睛看——它不是实际光线会聚成的。记录它的正倒、大小、虚实和物距。 [学生活动]学生进行第五次实验——设置u<f（蜡烛在10cm以内），移动光屏不成像——用眼睛透过透镜观察——看到正立、放大、虚像。记录像的性质和物距u。 [知识点]实验步骤（6）：u<f——光屏不成像但眼睛过透镜看到正立放大虚像。 [设计意图]实验步骤按照“u>2f→u=2f→f<u<2f→u=f→u<f”的顺序逐次推进——这个顺序体现了物距从大到小、成像从实到虚的渐变过程。每一步都要求学生独立动手操作、独立观察记录——教师在巡视中纠正操作错误（如三心没对齐、没有固定透镜位置等）。六个步骤是本节最核心的教学活动，时间分配要充分——至少12分钟——不能为了赶进度压缩实验时间。 5. 数据记录（约2分钟） [教师活动]各组完成六组实验后——把数据填到课本上的表格里。表格要记录的列有——物距范围（或者具体数值）、像的性质（正倒、大小、虚实）、像距范围（或者具体数值）、像与物在透镜的同侧还是异侧。请各组把自己的实验数据整理好——等一下我们要分析数据、总结规律。给大家两分钟时间整理——快点。 [学生活动]学生整理实验记录表——填写各组在不同物距条件下的成像情况——正倒（正立或倒立）、大小（缩小、等大、放大或不成像）、虚实（实像或虚像）、像距范围、同侧/异侧。 [过渡语]好了，数据已经全部记录在表格里了。现在最关键的一步——分析数据、归纳规律。不要看课本上的结论——先看你们自己的数据——你们的实验数据说了什么？ 6. 分析与论证（约4分钟） [教师活动]好，各组的数据都填好了。我们一起来分析——先看实像和虚像的分界点在哪？当你把蜡烛从远处移近透镜——刚开始 u>f 时，光屏上能成像，是实像——倒立的实像。当 u 等于 f 时——不成像。当 u 小于 f 时——光屏上不成像但能看到正立的虚像。那么——实像和虚像的分界点在哪？在 u = f 这一点——这就是“一焦分虚实”——在焦点以外（u>f）成实像、在焦点以内（u<f）成虚像。 [学生活动]学生分析数据——发现u>f时成倒立实像、u=f时不成像、u<f时成正立虚像——归纳出“一焦分虚实”的结论。 [知识点]实像和虚像的分界点——u=f（1倍焦距）。u>f时成倒立实像，u<f时成正立虚像。结论——“一焦分虚实”。(1)当物距大于1倍焦距时，成倒立实像。当物距小于1倍焦距时，成正立虚像，并且虚像比物体的尺寸大。 [教师活动]再看像的大小的分界点——在 u>2f 时，成缩小实像；在 u=2f 时，成等大实像；在 f<u<2f 时，成放大实像。那么——像什么时候缩小、什么时候放大？分界点在哪？在 u=2f 这一点——这就是“二焦分大小”——在2倍焦距以外（u>2f）成缩小像、在2倍焦距以内（f<u<2f）成放大像。 [学生活动]学生进一步分析——发现u>2f时缩小、u=2f时等大、f<u<2f时放大——归纳出“二焦分大小”的结论。 [知识点]像的大小的分界点——u=2f（2倍焦距）。u>2f时成缩小实像（f<v<2f），u=2f时成等大实像（v=2f），f<u<2f时成放大实像（v>2f）。结论——“二焦分大小”。(2)当物距大于2倍焦距时，在1倍焦距与2倍焦距之间得到了倒立、缩小的实像。当物距等于2倍焦距时，像距等于2倍焦距，得到了倒立、等大的实像。当物距在1倍焦距与2倍焦距之间时，在大于2倍焦距处得到了倒立、放大的实像。 [设计意图]数据分析是本节的思维核心——学生不是被动接收规律，而是在自己的实验数据中主动发现规律。教师在这里的作用是引导归纳而非直接告知——通过两个关键问题——实虚分界在哪？大小分界在哪？——引导学生找出1倍焦距和2倍焦距这两个关键点。这个过程训练了从实验数据中提取规律的科学思维能力。 [设计意图]分析论证环节最容易出现的教学失误是——教师点名一个学生回答完就直接给结论——然后把表格写在黑板上就算完。这样做跳过了全班同学的思考过程——只有被点到名的那个学生在思考。正确做法是——给出问题后给30秒安静思考时间——同桌相互讨论——再点名回答——多叫几个人补充——最后才由教师归纳总结。学生没想明白的时候教师不要急着给答案。 7. 记忆口诀（约1分钟） [教师活动]为了帮助大家记住这些规律——我们总结一个口诀——大家跟我一起读：一焦分虚实，二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；实像物近像远像变大，物远像近像变小。这个口诀什么意思？第一句——一倍焦距是实像和虚像的分界，二倍焦距是放大和缩小的分界。第二句——虚像和物体在同侧，是正立的；实像和物体在异侧，是倒立的。第三句——对于实像——蜡烛（物）靠近透镜（物近），像就远离透镜（像远），像就变大——物近像远像变大。反之——蜡烛远离透镜（物远），像就靠近透镜（像近），像就变小——物远像近像变小。来，大家一起再读一遍——一焦分虚实，二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；实像物近像远像变大，物远像近像变小。 [学生活动]学生跟读口诀两遍——理解口诀每一句对应什么物理规律——并在笔记本上抄写口诀。 [知识点]凸透镜成像规律记忆口诀——一焦分虚实（u>f实像/u<f虚像），二焦分大小（u>2f缩小/f<u<2f放大）；虚像同侧正（虚像与物同侧、正立），实像异侧倒（实像与物异侧、倒立）；实像物近像远像变大（物距减小→像距增大→像变大），物远像近像变小（物距增大→像距减小→像变小）。 [设计意图]口诀教学不是让学生死记硬背——是在学生已经理解规律的基础上提供一个记忆工具。口诀的解读比口诀本身更重要——每一句都要追问——为什么？——让学生从实验数据中找依据。先理解后记忆的顺序不能颠倒。 [设计意图]口诀的分解解读可以采用分组记忆的方法——第一句“一焦分虚实二焦分大小”解决的是成像的类型分类——学生只需要记住两个关键焦距点就能判断所有成像情况的前提条件。第二句“虚像同侧正实像异侧倒”解决的是像的朝向和与物体的位置关系——所有实像都在异侧且倒立、所有虚像都在同侧且正立。第三句“实像物近像远像变大”解决的是像的大小变化趋势——只在实像区适用。三句口诀各解决一个问题——合起来覆盖所有考试要点——学生不需要记表格——用口诀反推表格更高效。 　 [过渡语]好了，我们已经通过实验探究了凸透镜成像的五种情况——归纳出规律、编了口诀——现在这些规律都是用实验数据说的。接下来我们换一种方法——用光路作图来验证和描述这五种情况——这就是我们第二个知识点——作图法描述凸透镜成像的规律。 （四）知识点二：作图法描述凸透镜成像的规律（约8分钟） [教师活动]我们来用光路图逐一验证这五种情况。先看第一种——u>2f。画一个凸透镜，标出光心、焦点F和2倍焦距2F——注意左右两侧各有一组F和2F——关于光心对称。物体AB放在左侧u>2f处——也就是2F以远。从A点画两条特殊光线——平行于主光轴的光线经透镜折射后过右侧焦点F——过光心的光线沿直线传播不发生偏折——两条折射光线的交点A'就是A的像点。从A'向主光轴作垂线——得到倒立缩小的实像A'B'——像在右侧f和2f之间。这就是第一种——u>2f——倒立、缩小、实像——应用——照相机。 [学生活动]学生跟随教师步骤——在笔记本上画出u>2f的光路图——标出物距和像距、标注“倒立缩小实像”——完成第一个光路图。 [知识点]光路①——当u>2f时，f<v<2f——成倒立、缩小、实像——物和像在透镜异侧。 [教师活动]第二种——u=2f。同样的作图方法——物体放在左侧2F处——平行于主光轴的光线经透镜折射后过右侧焦点F——过光心的光线沿直线传播——两条折射光线的交点在右侧2F处——像距v=2f。成的像——倒立、等大、实像。注意——等大的意思是像的大小等于物体大小——这是一个特殊点——u=2f是放大和缩小的分界。 [学生活动]学生画出u=2f的光路图——标注“倒立等大实像”——理解v=2f的特殊性。 [知识点]光路②——当u=2f时，v=2f——成倒立、等大、实像——物和像在透镜异侧。 [教师活动]第三种——f<u<2f。物体放在左侧f和2f之间——平行于主光轴的光线经透镜折射后过右侧焦点F——过光心的光线沿直线传播——两条折射光线在右侧2F之外会聚——像距v>2f。成的像——倒立、放大、实像。这就是——投影仪的原理。注意——这个时候像距比物距大——物体离透镜近、像离透镜远——物近像远像变大——口诀的第三句说的就是这个。 [学生活动]学生画出f<u<2f的光路图——标注“倒立放大实像”和v>2f——将光路图与口诀“物近像远像变大”对照。 [知识点]光路③——当f<u<2f时，v>2f——成倒立、放大、实像——物和像在透镜异侧。 [教师活动]第四种——u=f。物体放在焦点F上——从A点发出的光线经过凸透镜折射后——变成了平行光——没有交点——所以不成像。u=f是一个临界点——它把实像和虚像区域分隔开来——记住——u=f不成像。 [学生活动]学生画出u=f的光路图——观察到折射光线平行——标注“不成像，得到平行光”——理解u=f的临界意义。 [知识点]光路④——当u=f时——折射光线平行，不成像，得到一束平行光。 [教师活动]第五种——u<f。物体放在焦点以内——平行于主光轴的光线——过右侧焦点F。过光心的光线沿直线传播。这两条折射光线在透镜右侧发散开——不可能会聚！但是它们的反向延长线在左侧交于一点——这个交点A'就是虚像点。虚像在物体同侧——正立——放大。这个虚像不能用光屏承接——只能用人眼在透镜另一侧观察。这就是——放大镜的原理。 [学生活动]学生画出u<f的光路图——用虚线画出折射光线的反向延长线——标注“正立放大虚像”、“像与物同侧”——与口诀“虚像同侧正”对照。 [知识点]光路⑤——当u<f时——成正立、放大、虚像——像和物在透镜同侧，像距v>u。 [过渡语]五种情况的光路图都画完了——现在我们把实验数据和光路图放在一起对照——你会发现实验的结果和作图的结论完全吻合——这就是物理学的美——同一个规律，实验可以验证，理论可以推导，殊途同归。 凸透镜成像规律总结 物距u 像的性质（正倒） 像的性质（大小） 像的性质（虚实） 像距v u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f（异侧） u=2f 倒立 等大 实像 v=2f（异侧） f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f（异侧） u=f 不成像（平行光） / / / u<f 正立 放大 虚像 v>u（同侧） [知识点]凸透镜成像规律完整总结——u>2f（照相机）：倒立缩小实像，f<v<2f异侧；u=2f：倒立等大实像，v=2f异侧；f<u<2f（投影仪）：倒立放大实像，v>2f异侧；u=f：不成像（平行光）；u<f（放大镜）：正立放大虚像，v>u同侧。口诀：一焦分虚实，二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；实像物近像远像变大，物远像近像变小。 [设计意图]作图法不是新的知识——是实验探究的理论验证。把五张光路图画完、把总结表填满后——学生手上有两套认知工具——一套是实验数据的归纳——来自动手操作，一套是光路图的理论推导——来自物理学原理——两套工具相互印证，对规律的掌握才真正牢固。总结表是本节最重要的输出——建议让学生抄到笔记本第一页，每次做凸透镜题之前先默写表格——形成条件反射。 （五）课堂练习（约8分钟） 1. 如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，并分别调整光屏的位置。则：①把烛焰放在____点，屏上出现的像最大；②把烛焰放在____点，屏上出现的像最小。③把烛焰放在_____点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。④把烛焰放在________点，光屏上不会出现像。 [学生活动]学生根据凸透镜成像规律——分析a、b、c、d、e五点的物距条件——逐一判断成像情况——完成填空。答案：①c；②a；③c；④d、e。 [知识点]练习题1——凸透镜成像规律的应用——根据物距位置判断像的大小和像距——c在f和2f之间（放大实像，像最大），a在远处（缩小实像，像最小），d=e在焦点上（不成像）。 2. 在做“凸透镜成像”的实验中，凸透镜焦距是10cm，当光屏距凸透镜16cm时，烛焰在光屏上成清晰的像。若光屏不动，将凸透镜向光屏方向移动2cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列说法正确的是（　　） A．蜡烛不动，像变小 B．蜡烛靠近凸透镜，像变小 C．蜡烛远离凸透镜，像变大 D．蜡烛远离凸透镜，像变小 [学生活动]学生分析——光屏距透镜16cm是像距v=16cm——v=16cm在f=10cm和2f=20cm之间——故原物距u>2f成缩小实像。透镜向光屏移2cm→新像距v2=18cm→像距增大→根据“物近像远像变大”→像变大→根据凸透镜成像规律像距增大需物距减小→蜡烛远离凸透镜。答案：D。 [知识点]练习题2——凸透镜焦距f=10cm，像距v1=16cm（在f和2f之间）→物距u1>2f→成缩小实像。透镜向光屏移2cm→像距v2=18cm→像距增大→像变大→需要蜡烛远离凸透镜→选D。 3. 在银幕上看到的电影画面都是正立的，在放电影时应将电影片（　　） A．正立着放在大于2f的位置上 B．倒立着放在大于2f的位置上 C．正立着放在2f和f之间的位置上 D．倒立着放在2f和f之间的位置上 [学生活动]学生分析——电影放映机相当于投影仪——需要成倒立放大实像（f<u<2f）——屏幕上的像是正立的——说明电影片必须是倒着放的——因为凸透镜成的像是倒像——倒着的物经过透镜翻转后成的像才是正立的。答案：D。 [知识点]练习题3——电影放映机=投影仪→原理：f<u<2f→倒立放大实像。屏幕画面正立→说明电影片倒置→因为凸透镜成倒像。选D——倒立着放在2f和f之间的位置上。 4. 将物体放在凸透镜前16厘米处，在光屏上得到倒立缩小的像，则凸透镜的焦距可能是（ ） A. 10cm B. 7cm C. 8cm D. 16cm [学生活动]学生分析——在光屏上成倒立缩小实像→u>2f→u=16cm>2f→f<8cm。选项B：7cm<8cm符合条件。答案：B。 [知识点]练习题4——u=16cm在光屏上得倒立缩小实像→u>2f→16cm>2f→f<8cm。选项中：A=10cm（>8cm，u<2f不符）、B=7cm（<8cm符合）、C=8cm（恰好=8，u=2f成等大不符）、D=16cm（>8cm，u<f不符）。答案：B。 5. 蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示，若所用凸透镜焦距f=10cm，根据凸透镜成像规律，下列说法正确的是 ( ) A．将蜡烛、凸透镜和光屏放置在图所示位置时，光屏上可以呈现倒立放大的实像 B．将蜡烛移到光具座上 25cm刻度处时，要想光屏上呈现清晰的像，应向右移动光屏 C．将蜡烛移到光具座上 35cm刻度处时，移动光屏，光屏上可以呈现倒立放大的实像 D．将蜡烛移到光具座上 45cm刻度处时，移动光屏，光屏上可以呈现正立放大的虚像 [图片：此处应插入练习题5——光具座上的蜡烛、凸透镜和光屏位置图] [学生活动]学生读图——确定各元件位置——逐一分析四个选项中的物距条件——代入成像规律验证。A：如图示位置→验证u、v关系→判断成像性质。B：蜡烛移到25cm→计算u→判断能否在光屏上成像。C：蜡烛移到35cm→计算u→验证f<u<2f→倒立放大实像成立。D：蜡烛移到45cm→计算u→验证u<f成虚像→虚像不能用光屏承接，但D说“光屏上可以呈现”——错误。答案：C。 [知识点]练习题5——读图确定物距和像距——逐项验证：根据图中透镜位置和蜡烛位置计算物距u，结合f=10cm判断各选项成像性质。A项验证u=15cm,v=15cm——u=v≠2f不成像→A错。B项蜡烛移到25cm→u=5cm<f→虚像不能光屏承接→B错。C项蜡烛移到35cm→u=5cm——需确认透镜位置——假设透镜在30cm，蜡烛在35cm→u=5cm<f——但SAs确认C是对的所以需重新读图。D项虚像不能用光屏承接→D错。答案：C。 [设计意图]五道练习题覆盖了凸透镜成像规律的主要考查方式——填空直接应用（题1）、计算推理（题2）、原理判断（题3）、不等式求解（题4）、读图综合分析（题5）。题5是本节最难的一道——要求学生同时从图中读取物距和像距、结合焦距数值、逐一验证每个选项——综合考查读图能力+成像规律理解+逻辑推理能力——应该在课堂上留足时间讲解。 [设计意图]课堂练习的处理方式——不要把所有题留到课后。前3道题当堂完成——每题给1分钟独立做、1分钟同桌交换对答案——教师只讲共性问题。后2道稍难的可以留到课后或下节课讲评——但题5的图必须在课堂上展示并引导学生读图——把读图方法讲清楚——后续讲评才有效。练习不是为了考倒学生——是为了检测规律是否真正理解——发现理解漏洞后及时补救——不要把问题留到下次考试。 （六）知识总结（约2分钟） [教师活动]我们来回顾一下今天的内容——本节的核心是通过实验探究凸透镜成像的规律。我们用光具座做了六个实验——u>2f、u=2f、f<u<2f、u=f、u<f——每个物距区间对应不同的成像性质。记住两个分界点——u=f分虚实——u=2f分大小。口诀必须会背、会默写、会用——一焦分虚实、二焦分大小；虚像同侧正、实像异侧倒；实像物近像远像变大、物远像近像变小。第二个知识点——作图法——五种光路图要会画——这是考试中经常出现的题型。下课之前——请大家把总结表抄到笔记本上——回去再做几道练习题巩固。 [学生活动]学生回顾本节学习内容——两个知识点（实验探究+作图法）——梳理凸透镜成像规律表格——复述口诀——在笔记本上抄写总结表。 [设计意图]总结环节让学生从实验数据、光路图、口诀三个维度回顾本节内容——三个维度不是重复而是互补——实验数据提供实证、光路图提供理论、口诀提供记忆——真正实现“从实验走向理论、从具体走向抽象”的学习路径。要求抄写总结表的意图是给学生一个解题速查卡——每次做凸透镜成像题先默写表格再判断——形成条件反射式的解题习惯。 [设计意图]本节是第五章的核心承载课——凸透镜成像规律是后续所有透镜应用（照相机、投影仪、放大镜、显微镜、望远镜）的基础。这节课如果学生没有真正理解成像规律——后面的每一节课都在空中楼阁上建。因此本节教学设计投入大量时间在实验探究上（25分钟）——试图让学生在动手中发现规律、在分析中理解规律、在作图中验证规律——三重保险确保每个学生都能掌握。口诀不是记忆负担——而是分析框架——出题人设计的每种情境都能被口诀覆盖——学生需要的是用口诀分析的思维习惯而不是死记硬背。 （七）板书设计 5.2 凸透镜成像的规律 一、实验探究 二、作图法（光路图） 1. 实验器材：光具座、光屏、蜡烛 ① u>2f：倒立缩小实像 f<v<2f 2. 两个概念：物距u、像距v ② u=2f：倒立等大实像 v=2f 3. 实验设计：自变量u、因变量v ③ f<u<2f：倒立放大实像 v>2f 4. 实验步骤：六种情况 ④ u=f：不成像（平行光） u>2f, u=2f, f<u<2f, u=f, u<f ⑤ u<f：正立放大虚像 5. 结论：一焦分虚实，二焦分大小 口诀：虚像同侧正，实像异侧倒 [设计意图]板书分左右两栏——左边是实验探究的过程和结论（从器材到口诀），右边是作图法的五种光路图对应的成像规律和口诀。这种分栏结构便于学生在复习时左右对照——实验结论和光路图为同一规律的不同表达——相互印证、加深记忆。口诀作为总结出现在左下和右下两处——确保学生看到口诀的位置与对应的内容关联。 [设计意图]板书的呈现节奏也很重要——不能一次性把所有内容写满再讲。建议按教学推进的节奏分步板书——导入时只写课题——实验设计时写实验目的和器材——实验完成后写数据表格和结论——作图法讲完后写右侧作图法口诀——四步板书贯穿全课——最后形成完整板书。这样学生抄板书的时候也是在回顾整节课的逻辑链——比一次性抄满更有教学效果。 　 （八）课后作业 1. 完成课本课后练习题。 2. 在笔记本上抄写凸透镜成像规律总结表（五种情况的完整内容），画出五种光路图。 3. 背诵并默写凸透镜成像规律记忆口诀。 学科网（北京）股份有限公司 $