5.3　凸透镜成像的规律 教学设计-2026-2027学年人教版八年级物理上册

该初中物理教学设计聚焦凸透镜成像规律核心知识，通过“三像悬疑”情境导入，回顾照相机、投影仪、放大镜的成像差异，引出物距u为自变量，搭建上节生活应用与本节定量探究的学习支架。 以科学探究为主线，分三区域实验探究并表格化数据，结合“两界铭诀”归纳规律，落实科学思维与物理观念。通过“同轴调阵”解决共轴调节等实验难点，小组合作培养科学态度，为教师提供实操方案，助力学生掌握规律并提升探究能力。

5.3　凸透镜成像的规律 1. 物理观念：通过实验探究，掌握凸透镜成像的规律——能用物距u与焦距f的关系（u>2f、f<u<2f、u<f）判断像的倒正、大小、虚实；记住"一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小"的结论；知道u=f是实像与虚像、u=2f是缩小与放大的分界点。 2. 科学思维：通过"探究凸透镜成像规律"的完整过程，体会"控制变量法"（控制f不变，改变u研究像）和"数据归纳法"；能用光路图解释成像规律，回扣上节"会聚作用"；理解光路可逆在成像中的应用。 3. 科学探究：能独立设计并完成"蜡烛+凸透镜+光屏"同轴实验，规范记录u、v及像的性质，正确处理"蜡烛变短像偏上"等实操问题；能对实验数据进行表格化整理与三区域归纳。 4. 科学态度与责任：在小组合作调光路的过程中养成耐心、细致、协作的实验习惯；通过"照相机—投影仪—放大镜"规律的统一解释，体会"从生活现象到普适规律"的物理美学。 重点：凸透镜成像的三区域规律；u=f和u=2f两个分界点的意义；实验操作规范。 难点： 1 实验操作中"共轴调节"与"光屏三步找最清晰像"； ② u=f处"不成像"学生不理解（会聚光变平行，不能会聚于一点）； ③ 蜡烛燃烧变短导致像偏上，如何调整（上移光屏或下移透镜）； ④ 光路可逆的验证与"物像互换"——u>2f时像在f~2f，把物放到f~2f像就到>2f，即"物像互换"。 多媒体课件（含三区域光路动画、分界点口诀、光路可逆演示）、学生分组器材（光具座、凸透镜f=10cm、蜡烛、光屏、火柴、备用蜡烛）、教师演示备用（f=5cm、f=15cm透镜各一，用于对比"焦距不同分界点位置不同"）。 环节1：三像悬疑（情境导入，3分钟） 设计意图：承接上节"照相机、投影仪、放大镜"三个定性场景，用"同样是凸透镜，像为啥差这么多"的悬念切入，自然引出"物距u是自变量"，避免学生觉得"又来一个实验"无趣。 过程： PPT三连回顾：照相机（u大，缩小倒立实）、投影仪（u中，放大倒立实）、放大镜（u小，放大正立虚）。 提问链："三个场景用的都是凸透镜，差别只在——对，物离透镜多远（物距u）。那是不是u大到一定程度就缩小、u中小就放大、u小到一定程度就变虚变正？今天我们当一回'成像侦探'，把u从大到小一路走一遍，把规律挖出来。" 板书课题，给出本实验的"三变量"框架：自变量——物距u；因变量——像的性质（倒正、大小、虚实）+像距v；控制变量——透镜焦距f不变（每组f=10cm，提前统一）。 过渡："要挖规律，先得把'案发现场'——光具座搭对。往年每班有小组因为蜡烛、透镜、光屏不在一条线，调半天找不到像，今年我们先把'共轴'这门功夫练了。" 环节2：同轴调阵（实验准备，6分钟） 设计意图：把"共轴调节+光屏找最清晰像"这两个老教师最在意的实操坑，在正式探究前先练熟，避免后面数据乱。 过程： 教师演示光具座摆放"三同心"： ① 凸透镜光心、蜡烛焰心、光屏中心——三者在同一高度、同一直线上（目的是让像成在光屏中央）。 ② 口诀给上："蜡烛、透镜、屏，中心一样高"——用备用组演示"蜡烛偏低→像偏上"、"蜡烛偏高→像偏下"，让学生肉眼看后果。 分组自检：每组先不放蜡烛，把透镜夹在40cm刻度（光具座0~100cm规格），光屏放60cm，蜡烛放20cm——三者中心目测同高，教师巡视逐个点"过"才放行。 安全：火柴点蜡烛，熄灭时用盖不用吹，蜡油滴桌上提前垫纸。 过渡："阵地搭好了，现在u从最大开始走——先去u>2f的地盘，也就是照相机的那片。" 环节3：逐域探像（分组探究，18分钟） 设计意图：落实教材P103"探究凸透镜成像的规律"学生实验，按u>2f→f<u<2f→u<f三域推进，每域给2~3个u值，数据表格化，融合教-学-评。是本节重心。 给出f=10cm，则2f=20cm。分界点预告：u=20cm（二倍焦距，缩/放分界）、u=10cm（一倍焦距，实/虚分界）。 数据汇总共梳（15分钟后停手，各组报u>2f和f<u<2f的数据，教师填黑板大表）： 发现规律： 探究凸透镜成倒立、放大实像和倒立、缩小实像的规律。 记录实验数据，得出凸透镜成像的初步规律。 1．当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，此时，f＜v＜2f。 2．当u＝2f时，成倒立、等大的实像，此时，v＝2f。此点为成实像大小的分界点。 3．当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时，v＞2f。 4．当u＝f时，不成像。此点为成像虚实的分界点。 5．当u＜f时，成正立、放大的虚像。 说明：教师应准备小组实验活动建议卡片，谁遇到疑难问题或不能继续进行实验时可向教师要卡片，按提示继续实验。 实验表格 物距与焦距的关系 物距/cm 成像性质 像距/cm u＞2f u＝2f 2f＞u＞f u＝f u＜f 环节4：两界铭诀（规律归纳，6分钟） 设计意图：用"两分界+一置换"把零散数据提炼成可背诵可应用的规律，是老教师每节必花时间"钉死"的环节。 过程： 师生共梳四句口诀（必须让全班念两遍）： ① 一倍焦距分虚实——u>f实，u<f虚，u=f不成像； ② 二倍焦距分大小——u>2f缩，f<u<2f放，u=2f等大有 v=2f（倒立等大实像，分界点）； ③ 实像皆倒立，虚像皆正立（目前凸透镜范围内成立，不超纲）； ④ 物近像远像变大——u减小→v增大→像变大（适用于实像区，u从>2f往f走，像从f~2f往>2f走且变大；u<f是虚像区，u减小→像变小，这句口诀只管实像区，老教师必点防混）。 口诀适用范围强调："物近像远像变大"在u>f的实像区才成立；u<f虚像区反过来——u越小（物越近透镜），虚像越小（放大镜拿太近反而不放大了，回扣上节作业"太远放不大、太近也不放"）。 光路可逆验证（演示）：把蜡烛放u=30cm（>2f），像在v≈14cm（f~2f）；保持透镜不动，把蜡烛移到14cm处，移动光屏到30cm处——接到清晰的倒立缩小像。"物像位置互换，说明光路可逆，也说明'物近像远'的对称美。" 过渡："规律口诀都有了，回到上节的三个生活应用——现在能用数据解释了。" 环节5：规律映世（回扣应用，6分钟） 设计意图：用刚挖出的规律反解上节三个场景，形成"定性感知→定量规律→回归应用"的闭环，体现知识价值。 过程： 照相机：u>>2f（人离镜头远）→像在f~2f，缩小倒立实，底片承接； 投影仪：f<u<2f（投影片离镜头不太远）→像>2f，放大倒立实，幕布承接，投影片倒插补一次倒； 放大镜：u<f（字离透镜很近）→正立放大虚，眼透过透镜看。 生活拓展：近视眼为什么戴凹透镜？——先留个钩子，"下节学近视眼远视眼的原理，就会用到今天的规律——凸透镜成实像时，若晶状体太凸（f太小），像会成在视网膜前，就得用凹透镜发散先把光'拉'回来再进眼，让像退到视网膜上"。只提一句不展开，防超纲。 过渡："一节课挖得不少，从悬疑到口诀到回扣，收个尾。" 环节6：成像归律（小结+作业，6分钟） 过程： 学生用"两分界、四句诀"说收获（一倍分虚实、二倍分大小；物近像远像变大<实像区>）。 课堂小测（即时评价）： ① f=10cm透镜，u=25cm→成___、___的___像，v范围___；u=15cm→成___、___的___像；u=8c→成___、___的___像。（倒立缩小实，10~20cm；倒立放大实；正立放大虚） ② 蜡烛烧短，像偏___，应___（调整方法）。（上，上移光屏或下移透镜） ③ u=f时___（不成像，平行光）。 作业： ① 教材P124第1、2、3、4题（作图+填表）； ② 实践：用上节测过焦距f的凸透镜（老花镜），在家里用蜡烛+白墙（当屏）验证"u>2f缩小、f<u<2f放大"，记录下u=2f时墙上的像是不是"等大"（v也应该=2f，量一下验证）； ③ 预习：第4节《眼睛和眼镜》，思考：人眼和照相机哪里像？（晶状体≈凸透镜，视网膜≈底片） 第3节 凸透镜成像的规律（f=10cm示例） 一、实验框架：控f不变，变u，察像（倒正/大小/虚实）+v 二、成像规律及应用 物距 成像性质 像距 应用 u＞2f 倒立、缩小的实像 2f＞v＞f 照相机 u＝2f 倒立、等大的实像 v＝2f 测焦距 2f＞u＞f 倒立、放大的实像 v＞2f 投影仪 u＝f 不成像 u＜f 正立、放大的虚像 与物同侧 放大镜 3、 口诀 1. 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小 2. 实像皆倒立，虚像皆正立 3. 物近像远像变大（实像区适用，u↓→v↑→像↑） 1. 实验节奏：三域+ u=f + u<f 全做完45分钟偏紧，本次班里有两组u<f数据没来得及记就下课——下次可把u=f的"不成像"改为教师统一演示而非每组测，省3分钟给u<f虚像区；或把f改用12cm。 2. 蜡烛变短坑：尽管口诀给了"像偏上→屏上移"，但实操时仍有小组上移透镜而不是屏——考试标准答案是"上移光屏"，下次在口诀后补一句"考试答屏上移，实操两种都行"。 3. 物近像远适用范围：作业发现有学生套到u<f去——下次口诀后必须跟一句"只管实像区，虚像区反过来"，用放大镜"太近反而不放大"回扣。 4. 光路可逆的"物像互换"：这个点学生觉得很酷，但有学生追问"那u<f虚像区能不能互换"——虚像光屏接不到，没法用光屏验证，用眼看大致也能"把虚像当物，透镜另一侧重现放大正立的物"。 教学设计总结： 本设计以"三场景悬疑"切入，沿"共轴准备→三域探究→口诀归纳→回扣应用"四阶递进，用"低三高/偏三偏"和"像偏上屏上移"两个老教师口诀突破实验操作痛点，以"两分界四句诀"把三区域规律钉死，光路可逆用"物像互换"演示。承上节生活应用、启下节眼睛，可直接套用。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 1 学科网（北京）股份有限公司 $