5.3 凸透镜成像的规律 教学设计 2026-2027学年人教版八年级上册物理
5.3 凸透镜成像的规律
人教版 八年级物理上册 第五章 第3节
课题 | 课型 | 课时 | 教材版本 |
5.3 凸透镜成像的规律 | 实验探究课 | 2课时（90分钟） | 人教版 八年级上册 |
教材分析：本节是第五章最核心、最难的一节。在前两节学完透镜分类与三种应用的基础上，通过分组实验探究凸透镜成像的规律，得出"u>2f倒立缩小实像""f<u<2f倒立放大实像""u<f正立放大虚像"等五条规律，并用口诀"一焦分虚实、二焦分大小"归纳。本节学生的实验操作能力、数据归纳能力都面临挑战，实验步骤的规范性（中心同高、物距顺序、光屏上找最清晰的像）直接决定实验结论的正确性。两课时设计：第一课时完成实验探究和数据记录，第二课时光路分析和应用练习。 | |||
学情分析：学生已掌握凸透镜的基本知识（焦点焦距、三条特殊光线）和三种应用（照相机投影仪放大镜）的成像特点，但对于"物距变化如何系统性地影响像的性质"还没形成规律性认识。学生可能会混淆两个特殊点（一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小），"物近像远像变大"（实像区）和"物远像远像变大"（虚像区）这两个相反的趋势需要刻意对比。图表分析和结论归纳是本节思维训练的难点——多数学生能完成实验但不会"从数据表中看出规律"。 | |||
教学方法 | 分组实验探究法、光路分析法、口诀归纳法 | 教学用具 | 光具座、凸透镜（f=10cm）、发光二极管（F光源）、光屏、凸透镜成像挂图 |
核心素养目标
物理观念 | 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。 |
科学思维 | 1. 通过分析实验数据，归纳凸透镜成像的规律；2. 能用光路图解释凸透镜在不同物距下的成像情况；3. 能运用"一焦分虚实、二焦分大小""物近像远像变大"等口诀分析和解决实际问题。 |
科学探究 | 1. 通过分组实验探究凸透镜成像的规律，经历"提出问题→猜想假设→设计实验→收集数据→分析论证"的完整科学探究过程；2. 规范操作光具座，准确测量物距u和像距v，记录清晰的实验数据。 |
科学态度与责任 | 1. 在分组实验中培养合作精神和严谨求实的科学态度；2. 感受物理规律之美——复杂的成像变化背后是"一焦二焦"两个关键点决定的简洁规律。 |
教学重难点
学科网（北京）股份有限公司
教学重点：凸透镜成像的规律（五条成像情况及其应用）。
教学难点：从实验数据中归纳出成像规律；理解实像区"物近像远像变大"与虚像区"物远像远像变大"的区别；用光路图解释凸透镜成像。
教学过程（第1课时：实验探究）
（第2课时内容见教案后半部分）
第1课时 环节一：回顾引入与提出问题（5分钟）
【教师活动】回顾5.2三种应用：照相机——倒立缩小实像（物距>像距），投影仪——倒立放大实像（物距<像距），放大镜——正立放大虚像（物像同侧）。它们的成像各不相同，但都用到了同一个核心元件——凸透镜。
【教师活动】展示凸透镜成像示意图（多种物距下的像），引导提问：同一个凸透镜，为什么靠得近就放大、离得远就缩小？像的虚实、大小、正倒到底跟物距有什么关系？物距有没有"分界线"？
【学生活动】根据已有的知识猜想：像的虚实、大小、正倒与物距有关；物距可能与焦距有关——是否有某个特殊的物距决定了像的虚实？
【设计意图】用上节课三种应用的结论作为"已知条件"，自然引出"同一个凸透镜为什么成像不同"这一核心问题。这是从"知其然"到"知其所以然"的转折点。
第1课时 环节二：实验设计与装置组装（8分钟）
【教师活动】引导设计实验思路：①把物体放在距凸透镜较远处，逐渐向透镜靠近；②每次记录物距u、像距v和像的性质（虚实、大小、正倒）；③比较数据，寻找规律。实验器材：光具座、凸透镜（f=10cm）、发光二极管F光源、光屏。
实验思路——由远及近，逐次记录
【教师活动】强调装置调节的关键操作：调节发光物中心、凸透镜中心、光屏中心使三者处于同一水平高度。提问：为什么要调中心同高？——目的是使发光物的像成在光屏中央，否则可能偏上偏下甚至落在光屏外面。
【学生活动】分组组装实验装置：固定凸透镜在光具座中间位置（如50cm刻度处），调节发光二极管（F光源）、光屏的高度使三者中心同高。
【知识点】实验关键操作——三点共线（中心同高）：发光物中心、凸透镜中心、光屏中心在同一水平线上，保证像成在光屏中央。
学科网（北京）股份有限公司
第1课时 环节三：分组实验与数据记录（22分钟）
【教师活动】分组实验，按以下步骤操作（凸透镜焦距f=10cm，即二倍焦距2f=20cm）：
实验步骤：步骤①：使u>2f（物距大于20cm）。将F光源放在远处，移动光屏直到出现最清晰的像。观察像的大小（缩小）和正倒（倒立），记录物距u和像距v。改变物距再做2次（共3组u>2f的数据）。 |
【学生活动】分组实验，填写数据记录表。每组完成u>2f（3组）、f<u<2f（3组）、u<f（1-2组）、u=2f（1组）、u=f（1组）共约8-10组数据。重点记录：物距u、像距v、像的虚实、像的大小（比原物大还是小）、像的正倒。
【教师活动】巡视各组实验，关注三个典型问题：①中心没调好导致像不在光屏中央；②没有在光屏上找到"最清晰的像"就匆匆记录；③u<f时不知道从哪一侧观察。
【过渡语】各组数据都记录好了吗？拿出各组的数据，我们一起来找规律——看看物距跟焦距到底有什么关系决定了像的性质。
第1课时 环节四：数据分析与规律归纳（10分钟）
【教师活动】汇总各组数据到黑板的总表上。引导分析：①什么时候成实像？什么时候成虚像？分界线在哪里？②什么时候成缩小的像？什么时候成放大的像？分界线在哪里？③实像的正倒有什么规律？虚像呢？④像距v和物距u之间有什么大小关系？
【学生活动】观察数据表，归纳出以下规律：
①u>2f时——倒立、缩小的实像（f<v<2f）。
②u=2f时——倒立、等大的实像（v=2f）。
③f<u<2f时——倒立、放大的实像（v>2f）。
④u=f时——不成像（折射光线平行射出）。
⑤u<f时——正立、放大的虚像（物像同侧）。
【教师活动】归纳口诀："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。"讲解：一倍焦距是实像和虚像的分界线（物在焦距外→实像/焦距内→虚像）；二倍焦距是大像和小像的分界线（物在二倍焦距外→缩小/二倍焦距内→放大）。虚像跟物同侧（透镜里侧）、正立；实像跟物异侧（透镜外侧）、倒立。
【知识点】核心口诀（逐字解释）——"一焦分虚实，内虚外实"：一倍焦距（f）是实像和虚像的分水岭。物在f以内→虚像；物在f以外→实像。"二焦分大小，内大
学科网（北京）股份有限公司