3.6 凸透镜成像规律（第2课时）（教学设计）物理新教材沪粤版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦凸透镜成像规律的应用，通过让学生动手用放大镜观察课本小字的现象导入，衔接上节课实验规律，以光路作图为核心支架，系统验证成像规律并深化放大镜等应用理解。 资料特色在于生活现象与原理探究结合，通过规范光路作图（如虚像反向延长线画法）和放大镜调节实验，培养科学思维与探究能力，帮助学生构建“用图说理”的物理观念，为教师提供清晰教学逻辑与分层训练方案。

3.6 凸透镜成像规律（第1课时）（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 3.6 凸透镜成像规律（第 2 课时 凸透镜的应用） 教学 目标 物理观念 1. 熟练掌握凸透镜三条特殊光线的光路作图，理解作图的依据是光的折射； 2. 牢固掌握时凸透镜的成像特点：正立、放大、虚像； 3. 能通过光路图区分实像与虚像，理解放大镜的成像原理； 4. 系统梳理不同物距下的成像规律，了解照相机、投影仪、放大镜等生活应用。 科学思维 1. 借助光路模型，通过作图推导不同物距下的成像特点，建立 “作图验证规律” 的思维方法； 2. 能由放大镜的成像特点反向判断物距范围，归纳物体靠近 / 远离透镜时像的变化规律； 3. 对比实像与虚像的光路本质，提升归纳辨析与逻辑推理能力。 科学探究 1. 规范绘制五种物距下的凸透镜成像光路图，用光路作图法验证的成像规律； 2. 动手操作放大镜，改变物距观察像的大小、正倒、虚实变化，验证成像规律； 3. 小组合作结合光路图解释放大镜的成像原理，提升实验验证与合作探究能力。 科学态度 与责任 1. 规范光路作图，养成严谨细致的作图习惯，树立 “用图说理” 的物理研究意识； 2. 了解放大镜在观察微小事物中的生活用途，体会光学知识的实用价值； 3. 体会作图与实验结合验证规律的科学方法，培养尊重事实、实事求是的科学态度。 教材 分析 本节是第三章《光和眼睛》3.6 节的第二课时，是凸透镜成像规律的应用与深化课。教材在第一课时实验探究的基础上，以光路作图为核心方法，系统验证五种物距下的成像规律，重点突破时虚像的形成原理，深入讲解放大镜的成像条件、特点与调节方法，并梳理凸透镜在生活、科技中的典型应用。本节课将实验规律、光路作图与生活应用深度结合，既是对成像规律的巩固与内化，也为后续学习眼睛与视力矫正、显微镜与望远镜奠定了光路分析基础，是培养学生 “用图说理” 物理思维的重要载体。 学情分析 1. 知识储备：学生已通过实验初步掌握凸透镜成像的五条规律，认识三条特殊光线，但作图规范性不足，尤其是虚像的反向延长线画法容易出错；对放大镜的成像有生活经验，但对成像条件、虚像本质的理解较为模糊。 2. 思维能力：学生具备初步的光路分析能力，但对 “虚像由折射光线反向延长线相交而成” 的本质理解不深；对放大镜调节时像的大小变化，容易机械记忆，缺乏光路层面的推理。 3. 学习特点：学生对动手操作与作图练习兴趣浓厚，但容易重结果轻过程，对作图的规范、规律的推导需要教师系统引导；对生活中的透镜应用容易停留在表面，原理层面的分析需要逐步深入。 教学重点 1. 凸透镜三条特殊光线的规范作图，用光路图验证的成像规律； 2. 放大镜的成像条件（）与成像特点：正立、放大、虚像； 3. 放大镜的调节规律：物体靠近或远离透镜时像的大小变化。 教学难点 1. 准确绘制虚像光路，理解虚像由折射光线反向延长线相交而成； 2. 结合光路图解释放大镜调节时像的变化逻辑； 3. 区分虚像与实像光路的本质不同，形成系统的成像认知。 教学 器材 分组实验器材：凸透镜、放大镜、光具座、蜡烛、光屏、刻度尺、直尺、作图工具； 多媒体素材：凸透镜成像光路动画、放大镜成像原理演示、生活中的透镜应用图片 教师活动 学生活动 导入新课 【活动引入】请学生拿起桌上的放大镜，近距离观察课本上的小字，描述看到的现象。 学生回答：文字变大、正立。 【提出问题】我们上节课学习了凸透镜成像有多种情况，为什么放大镜能把文字放大？它对应的物距满足什么条件？光凭眼睛观察只能看到现象，怎样从原理上证明放大镜的成像特点？ 点明方法：物理中可以用光路作图直观验证规律。 引入课题：今天我们就通过光路作图验证凸透镜成像规律，深入学习放大镜的成像特点与使用调节方法。 动手操作放大镜，观察文字成像现象，获得直观体验；结合上节课知识思考放大镜的成像条件；明确本节课的学习任务与方法，带着探究问题进入新课。 学习新课 一、作图法验证凸透镜成像规律 1．回顾三条特殊光线 带领学生回顾凸透镜的三条特殊光线，明确作图依据： ① 过光心的光线，传播方向不变； ② 平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后过焦点； ③ 过焦点的光线，经凸透镜折射后平行于主光轴射出。 强调作图规范：实际光线用实线、标箭头；法线、反向延长线、虚像用虚线；标注光心 O、焦点 F。 2. 分情况作图验证 结合课件中的光路图，逐一梳理五种物距下的成像作图，重点突破虚像作图： （1）：成倒立、缩小的实像，（照相机原理）； （2）：成倒立、等大的实像，（测焦距）； （3）：成倒立、放大的实像，（投影仪原理）； （4）：不成像，折射光线平行射出； （5）： 作图要点：从物体端点作两条特殊光线，折射光线发散，反向延长两条折射光线，交点即为虚像点；虚像与物体在透镜同侧，正立、放大。 强调：虚像不是实际光线会聚而成，不能用光屏承接；人眼逆着折射光线看去，感觉光线来自虚像点。 学生练习：完成的成像光路图，教师巡视指导，纠正反向延长线、虚实线、箭头等常见错误。 3. 实像与虚像的对比 带领学生从光路本质、能否用光屏承接、正倒、物像位置、物距条件五个维度对比实像与虚像。 4. 典例分析 讲解课件例 1（实像作图）、例 2（虚像作图），巩固成像作图的方法与规范。 回顾三条特殊光线，明确作图依据与规范。 跟随教师梳理五种物距的成像光路，理解每种情况的成像特点；重点掌握时虚像的作图方法，理解虚像的形成本质。 动手练习作图，纠正常见错误，提升作图规范性。 对比实像与虚像的异同，形成系统的辨析认知。 完成典例练习，巩固作图方法与成像规律。 学习新课 二、凸透镜的应用 —— 放大镜 1. 放大镜的成像原理 讲解：放大镜的镜片就是一个凸透镜。 成像条件：物体放在凸透镜的一倍焦距以内（）。 成像特点：成正立、放大的虚像，像与物体在透镜的同侧。 易错辨析：放大镜成的是虚像，不能用光屏承接。 2. 放大镜的调节规律 提出问题：用放大镜观察物体时，要让像更大，应该让放大镜靠近物体还是远离物体？ 结合光路图分析： 在的范围内，物体远离透镜（物距增大，但仍小于焦距），折射光线的偏折程度不变，反向延长线的交点更高，像更大。 结论：放大镜成像时，物远像远像变大（物体远离透镜，像变大、像距变大）。 【学生实验】用放大镜观察课本上的字，分别靠近、远离文字，观察像的大小变化，验证调节规律。 3. 生活中的凸透镜应用梳理 带领学生系统梳理凸透镜成像的典型应用，形成表格： 物距范围 成像特点 典型应用 倒立、缩小、实像 照相机、摄像机、监控镜头 倒立、等大、实像 粗测焦距 倒立、放大、实像 投影仪、幻灯机 不成像，得平行光 汽车大灯、探照灯 正立、放大、虚像 放大镜、老花镜 4. 典例分析 讲解课件例 3（放大镜辨析）、课堂练习中的印章观察问题，巩固放大镜的成像原理与调节规律。 理解放大镜的成像条件与特点，明确虚像的本质；纠正 “放大镜成实像” 的认知误区。 结合光路图分析放大镜的调节规律，理解 “物远像变大” 的逻辑；动手实验验证调节规律，获得直观体验。 系统梳理凸透镜的生活应用，建立 “规律 — 应用” 的对应关系。 完成典例练习，巩固成像规律与应用。 课 堂 练 习 一、单选题 1．如图所示，许多博物馆会在较为精巧的文物前放置凸透镜，便于观察细微之处。通过凸透镜看到的像是（　　） A．正立、放大的虚像 B．正立、缩小的虚像 C．倒立、缩小的实像 D．倒立、放大的实像 【答案】A 【解析】许多博物馆会在较为精巧的文物前放置凸透镜，便于观察细微之处，此时的凸透镜相当于放大镜，成正立、放大的虚像，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．某款广告投影灯及其内部结构如图所示，它主要由光源、广告片和凸透镜组成，下列说法正确的是（　　） A．该投影灯的原理与照相机相同 B．广告片到镜头的距离应在一倍焦距以内 C．为从不同角度看见地面上的广告图标，应选择光滑的地面 D．若要在地面上得到清晰、更大的广告图标像，可适当减小镜头到广告片距离，增大投影灯离地距离 【答案】D 【解析】AB．该投影灯成的是放大的实像，则广告片到镜头的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，该投影灯的成像原理与投影仪相同；照相机的成像原理是物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，故AB错误； C．为从不同角度看见地面上的广告图标，光照在地面上需要发生漫反射，因此应选择粗糙的地面，故C错误； D．若要在地面上得到清晰、更大的广告图标像，根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，可适当减小镜头到广告片距离，增大投影灯离地距离，故D正确。 故选D。 3．《重庆市消防条例》规定：2024年7月1日起，禁止携带电动自行车或其电池进入电梯轿厢，一旦有人违规操作，会被电梯内的摄像头拍摄成像并智能识别，电梯将停止运行并发出声、光警报，如图所示，某次警报时，摄像头凸透镜成像的像距为10.1mm，则凸透镜的焦距可能为（    ） A．5mm B．10mm C．15mm D．20mm 【答案】B 【解析】摄像头凸透镜成倒立缩小的实像，物距大于2倍焦距，像距大于1倍焦距小于2倍焦距，所以 2f>10.1mm>f 10.1mm>f>5.05mm 故选B。 4．物理课上，同学们用凸透镜观察周围的物体，透过凸透镜不能看到的像是（　　）    A．正立放大的像 B．正立缩小的像 C．倒立放大的像 D．倒立缩小的像 【答案】B 【解析】AB．当u＜f，成正立放大的虚像，故A不符合题意，B符合题意； C．f＜u＜2f,成倒立放大的实像，应用于幻灯机，故C不符合题意； D．当u> 2f，成倒立缩小的实像, 应用于照相机，故D不符合题意； 故选B。 二、填空题 5．放大镜属于________（选填“凸”或“凹”）透镜。如图，邮票通过透镜所成的像是________（选填“实”或“虚”）像，邮票到透镜的距离________（选填“大于”或“小于”）透镜的焦距。 【答案】 凸 虚 小于 【解析】[1][2][3]放大镜是一块凸透镜，用放大镜观察邮票时（如图所示），邮票到透镜的距离是 小于透镜的焦距，看到的像是一个正立放大的虚像。 6．小明在探究凸透镜成像特点时，将蜡烛、凸透镜、光屏放置在如图所示位置时，光屏上恰好出现等大的清晰的像，此凸透镜的焦距为___________。当蜡烛被移至刻度处，无论怎样移动光屏，光屏上始终接收不到像，要想观察到像可以从凸透镜的___________（选填“左”或“右”）侧用眼睛观察，生活中的___________是利用这个原理制成的。 【答案】 10.0 左 放大镜 【解析】[1]蜡烛恰好在光屏上成倒立、等大的像，由图可知，此时u=v=20.0cm=2f 则f=10.0cm。 [2][3]当蜡烛被移至刻度处，此时物距是7.0cm，物距小于焦距，成的是一个正立、放大的虚像，光屏上始终接收不到像，且像和物在凸透镜的同一侧，因此要想看到这个像，应从凸透镜的左侧透过凸透镜去观察。放大镜的原理是物距小于焦距，成正立放大的虚像，所以放大镜是利用这个原理制成的。 7．市场上有一款加装了凸透镜的指甲剪，可以方便老年人剪指甲，如图所示。使用时，指甲通过凸透镜成放大的______（填“实”或“虚”）像，此时指甲距离透镜的距离u和其焦距f的大小关系为______，此透镜对光有______作用。 【答案】 虚 u<f 会聚 【解析】[1][2][3]由图可知，凸透镜此时为放大镜的应用，指甲通过凸透镜成正立、放大的虚像，此时物距小于1倍焦距，即u<f，凸透镜对光有会聚作用。 8．如图所示，点燃的蜡烛及焦距为15cm的凸透镜固定在光具座上，要在光屏上承接到烛焰______（选填“正立”或“倒立”）、放大的清晰实像，需将光屏向______（选填“左”或“右”）移动；一段时间后， 蜡烛变短了，烛焰在光屏上成的像会向______（选填“上”或“下”）移。 【答案】 倒立 右 上 【解析】[1]由图知，物距为 根据凸透镜成像的规律知，此时成倒立的、放大的实像；此时像距，应大于，故需将光屏向右移动。 [3]根据凸透镜成像的规律知，蜡烛变短了，烛焰在光屏上成的像会向上移。 三、作图题 9．如图所示，F是凸透镜的焦点，请在图中画出物体AB在凸透镜中所成像的光路图。 【答案】 【解析】对凸透镜来说，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，通过光心的光线传播方向不变；连接A与凸透镜的光心O并延长；过A点画出平行于主光轴的入射光线交凸透镜于一点，连接该点和凸透镜右侧的焦点F并延长，两条折射光线交于点（即为A点的像点），过点作主光轴的垂线，交主光轴于，即为物体AB所成的像。据此作图。 10．中国古代时，人们就不仅知道凸透镜能取火，还能映物放大成虚像。请将图中凸透镜放大成虚像的光路图补充完整。 ①画出折射光线 ②标出S的像点S´的位置（保留画图轨迹） 【答案】 【解析】平行于主光轴的光，通过凸透镜折射后，折射光线经过凸透镜另一侧的焦点，过光心得光线传播方向不变。用虚线反向延长两条折射光线，折射光线的反向延长线相交于一点，这个交点就是S的像S’。据此作图。 四、实验题 11．物理兴趣小组在“探究凸透镜成像的规律”实验中，做了如下操作： (1)将一束平行光正对凸透镜照射，移动光屏找到一个最小最亮的光斑，如图甲，可知该凸透镜的焦距是______cm。 (2)将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，如图乙所示，此时光屏上成清晰的像（像未画出），保持凸透镜位置不变，逐渐将蜡烛靠近凸透镜，为了让光屏能呈清晰的像，光屏应向______（填“左”或“右”）移动。 (3)蜡烛燃烧一段时间后，发现光屏上烛焰的像会向上移动，若想使烛焰的像回到光屏中央，可进行的操作是______。（写出一点即可） (4)另一实验小组用“F”字样的LED光源代替蜡烛进行实验，你认为其好处是 ______。（写出一点即可） 【答案】(1)13.0；(2)右；(3)可以让光屏和凸透镜的中心重新在同一水平线上，即将凸透镜和光屏也向下调动，或者可以向上适当调节光屏，使像成在光屏中央。(4)“F”字样的LED 光源比蜡烛光源更稳定，便于观察，其次“F”字样上下左右不对称，也便于比较像的大小和像的正倒等。 【解析】（1）如图甲，平行光经过凸透镜后汇聚成一个最亮最小的光斑，这个光斑到凸透镜的距离就是焦距，光具座上刻度尺的分度值为，凸透镜的焦距为 （2）根据凸透镜的成像规律可知，蜡烛靠近凸透镜时，物距减小，像距就会变大，因此光屏应当向右移动。 （3）蜡烛燃烧一段时间后，发现光屏上烛焰的像会向上移动，若想使烛焰的像回到光屏中央，可以让光屏和凸透镜的中心重新在同一水平线上，即将凸透镜和光屏也向下调动，或者可以向上适当调节光屏，使像成在光屏中央。 （4）略。 12．兴趣小组在探究凸透镜成像规律； (1)如图所示，在光具座上调整烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 ___________ 上，此时光屏上呈现清晰的像（像未画出），由此可知该凸透镜焦距为 ___________ cm； (2)实验中从左侧观察凸透镜，也看到了“烛焰”，“烛焰”可能是光只在透镜左侧表面发生 ___________ 形成的； (3)将蜡烛向右移动6cm，光屏向 ________ 移动10cm，光屏上恰好出现了烛焰清晰的倒立、___________ 的像； (4)实验时发现像不完整，他分析可能是手指遮挡了部分透镜所致。然后他将一张足够大的遮光板紧贴着凸透镜自上而下插入到透镜前，直至挡住其上半部分，在该过程中，光屏所成像大小 ________ （选填“变大”、“变小”或“不变”），亮度 ___________ （选填“变亮”、“变暗”或“不变”）。 【答案】(1)主光轴 15.0；(2)反射；(3)右 放大；(4)不变 变暗 【解析】（1）[1]在探究凸透镜成像规律的实验中，要调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，且位于凸透镜的主光轴上，这样像才能成在光屏中央。 [2] 当物距等于像距时，，由图可知，刻度尺分度值，此时 则 ，所以。 （2）从左侧观察凸透镜看到“烛焰”，是因为光在透镜左侧表面发生了光的反射，类似于凸面镜成像。 （3）[1][2]蜡烛向右移动，物距减小，根据凸透镜成像规律，“物近像远像变大”，像距会增大，所以光屏应向右移动。原来物距，蜡烛向右移动6cm后，物距 ，此时，根据凸透镜成像规律，成倒立、放大的实像。 （4）[1][2]凸透镜成实像时，遮住凸透镜的上半部分，来自物体上任意一点的光射向凸透镜的下半部分，经凸透镜折射后，都能够会聚成像，像的大小不发生变化。由于遮住凸透镜的上半部分，透过凸透镜成像的折射光线减少， 则会聚成的像的亮度会变暗。 板 书 设 计 3.6 凸透镜成像规律（第 2 课时） 一、作图法验证成像规律 三条特殊光线 1．过光心：方向不变 2．平行主光轴：折射后过焦点 3．过焦点：折射后平行主光轴 五种成像情况 ：倒立、缩小、实像 → 照相机 ：倒立、等大、实像 → 测焦距 ：倒立、放大、实像 → 投影仪 ：不成像 → 平行光 ：正立、放大、虚像 → 放大镜 二、放大镜的应用 1．原理：，正立、放大、虚像 2．调节：物远像远像变大（一倍焦距内） 3．虚像：反向延长线会聚，光屏不能承接 课 堂 小 结 作业布置 1. 基础作业：完成课后同步练习； 2. 作图作业：完成、、三种典型情况的成像光路图，保留作图痕迹； 3. 实践作业：用家中的放大镜观察不同距离的物体，记录像的正倒、大小、虚实变化，并用所学知识解释现象。 教学反思 亮点：本节课以放大镜观察活动引入，贴合学生生活经验，快速切入主题；以光路作图为核心，按照 “回顾光线 — 分情况作图 — 重点突破虚像 — 对比实虚像 — 应用拓展” 的逻辑层层递进，不仅巩固了成像规律，更培养了学生 “用图说理” 的物理思维；通过作图练习与动手实验相结合的方式，突破了虚像光路、放大镜调节规律等难点；系统梳理凸透镜的生活应用，实现了规律到应用的迁移。 不足：部分学生对虚像光路的反向延长线画法仍不规范，虚像的位置判断容易出错；对放大镜调节规律的光路推导不够深入，部分学生仍停留在机械记忆层面；成像作图的分层训练不足，学困生的规范性与正确率有待提升。 改进：增加虚像成像的动画演示，直观展示折射光线发散、反向延长线会聚的过程，深化虚像本质的理解；补充放大镜调节的动态光路分析，结合作图推导像的大小变化，强化规律的理解；设计梯度作图练习，从基础单条光线到完整成像光路，逐步提升学生的作图能力。 学科网（北京）股份有限公司2/2 学科网（北京）股份有限公司 $