4.5 科学探究：凸透镜成像 教学设计 2026-2027学年教科版八年级上册物理

该初中物理教学设计聚焦凸透镜成像规律核心知识，涵盖透镜分类、作用、特殊光线及不同物距下成像性质。通过放大镜近距放大文字与远距缩小山峦的反差现象导入，引发疑问，衔接实验探究，搭建生活现象到科学规律的学习支架。 此资料以核心素养为导向，特色在于通过分组实验（科学探究）让学生记录物距与像的性质，用光路图解（科学思维）分析成像成因，结合照相机、投影仪等生活应用（科学态度与责任）。既培养学生实验操作与逻辑归纳能力，又帮助教师系统落实教学目标，提升课堂效率。

4.5 科学探究：凸透镜成像 一、教学目标 1. 物理观念 认识凸透镜、凹透镜外形区别，掌握凸透镜会聚、凹透镜发散的光学作用；熟知主光轴、光心、焦点、焦距、物距、像距专业名词；完整掌握不同物距下凸透镜成像的大小、正倒、虚实规律，对应匹配放大镜、照相机、投影仪成像原理。 2. 科学思维 通过物距连续变化，分析像距、像的动态变化规律，构建分段成像模型；利用三条特殊光路图解成像成因，区分实像、虚像形成逻辑，具备分类归纳、对比辨析的逻辑思维。 3. 科学探究 熟练组装光具座实验装置，规范调节烛焰、透镜、光屏中心在同一高度；分区间多次改变物距，观察记录像的特征，自主总结成像完整规律，掌握多次实验避免偶然性的探究方法。 4. 科学态度与责任 感受透镜成像规律在相机、投影、放大镜、生活光学工具中的广泛应用；养成规范操作仪器、如实记录实验数据的严谨习惯，体会物理服务生活、科技的价值。 二、教学重难点 （一）教学重点 凸透镜会聚、凹透镜发散作用，两类透镜三条特殊光线画法。 凸透镜分段成像静态规律，以及照相机、投影仪、放大镜的应用原理。 （二）教学难点 一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小的区分，实像、虚像的辨别。 物距改变时像、像距同步动态变化规律的理解与运用。 三、教学过程 （一）导入新课 教师展示两组放大镜实拍图片：近距离放大文字、远距离缩小远处山峦。 提问：同样一块放大镜，看近处文字是放大的，看远处景物却缩小，这是为什么？透镜成像藏着怎样的规律？ 学生结合生活体验自由发言，教师过渡：透镜成像和物体到透镜的距离有关，今天通过实验探究凸透镜完整成像规律。出示课题《4.5 科学探究：凸透镜成像》与四大核心素养目标。 （二）新课讲授 知识点 1：认识透镜 1.透镜定义与材质 透镜是利用光的折射改变光路的透明光学元件，折射面为球面；制作材质包含玻璃、树脂、水（装满水的水瓶等效透镜）。 2.透镜分类 凸透镜：中间厚、边缘薄，实例放大镜、相机镜头； 凹透镜：中间薄、边缘厚，实例近视眼镜镜片。 3.基础专用名词 主光轴：穿过透镜两个球面球心的直线； 光心（O）：透镜几何中心，过光心光线传播方向不变； 焦点、焦距：平行主光轴光线经凸透镜会聚的点为焦点，焦点到光心距离是焦距。 知识点 2：透镜对光线的作用 教师播放演示视频： 1.凸透镜正对太阳光，光线会聚形成亮斑，得出凸透镜对光有会聚作用； 2.平行光照射凹透镜，光线向外散开，得出凹透镜对光有发散作用。 教师讲解会聚、发散判断标准：光线相对入射光路向主光轴靠拢为会聚，远离主光轴为发散。 两类透镜三条特殊光线 1.凸透镜： ① 过光心，传播方向不变； ② 平行主光轴，折射后过焦点； ③ 过焦点入射，折射后平行主光轴。 2.凹透镜： ① 过光心，传播方向不变； ② 平行主光轴入射，折射光线反向延长线过虚焦点； ③ 指向另一侧虚焦点入射，折射后平行主光轴。 知识点 3：实验探究凸透镜成像规律 1.实验器材与操作要点 器材：光具座、蜡烛、凸透镜、光屏； 操作要求：烛焰、凸透镜、光屏三者中心调至同一高度，保证像成在光屏中央。 名词定义：物距u（物体到透镜距离）、像距v（光屏 / 像到透镜距离）。 2.分组分步实验，记录成像表格 学生分五组改变物距区间观察像： 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 大小 正倒 虚实 同异侧 u>2f 2f>v>f 缩小 倒立 实像 异侧 u＝2f v=2f 等大 倒立 实像 异侧 2f>u>f v>2f 放大 倒立 实像 异侧 u＝f 不成像 u<f v>u 放大 正立 虚像 同侧 3.规律口诀总结 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像异侧倒立，虚像同侧正立；物近实像远大，物近虚像变小。 4.成像光路图解 选取任意两条特殊光线，画出实像、虚像、不成像三种光路，直观解释成像原理。 知识点 4：成像规律生活应用 1.放大镜(u<f) 成正立、放大虚像；一倍焦距内，透镜离物体越远，像越大。 2.照相机(u>2f) 镜头为凸透镜，景物在二倍焦距外，感光元件成倒立缩小实像；物体靠近镜头，像变大、像距变大。 3.投影仪(f<u<2f) 投影片在一倍、二倍焦距之间，银幕成倒立放大实像；胶片靠近镜头，银幕上像变大。 （三）课堂练习 教师出示三道课件习题，学生独立完成后师生逐题解析： 1.小虫落在投影仪载物台：成倒立、放大实像，选错误描述 B； 2.放大镜看邮票：成正立放大虚像，匹配对应示意图； 3.车内矿泉水瓶引燃：水瓶等效凸透镜，空气凹透镜玻璃砖同样会聚，填 “凸、相同”。 （四）课堂小结 教师结合课件框架梳理： 四、板书设计 4.5 科学探究：凸透镜成像 （一）认识透镜 1.分类：凸透镜（中间厚，会聚）、凹透镜（中间薄，发散） 2.名词：主光轴、光心、焦点、焦距、物距u、像距v 3.两类透镜三条特殊光线 （二）凸透镜成像规律 1.(u>2f)：倒立缩小实像 → 照相机 2.(u=2f)：倒立等大实像 3.(f<u<2f)：倒立放大实像 → 投影仪 4.(u=f)：不成像 5.(u<f)：正立放大虚像→放大镜 口诀：一焦分虚实，二焦分大小；实像异侧倒，物近像远大 （三）实验要点 烛焰、透镜、光屏中心同一高度；实像光屏承接，虚像无法承接 五、教学反思 1.课堂亮点 本节课严格按照课件页面顺序授课，透镜认识、光路、分组实验、成像应用、配套习题全部完整无删减。以放大镜反差现象导入趣味性强；分组光具座实验全员动手，光路图辅助理解抽象成像规律；结合相机、投影等生活工具，理论联系实际，课堂小组讨论充分，四维教学目标基本达成。 2.存在不足 部分学生混淆实像与虚像承接条件；物距改变时像的动态变化容易记反；三条特殊光路作图容易漏箭头、标错焦点。 3.改进措施 增加实像虚像对比填空练习；整理物近像变化口诀配套例题；补充光路画图专项训练，标注易错点；布置课后自制简易放大镜小任务，巩固一倍焦距成像特点。 学科网（北京）股份有限公司 $