第一节 凸透镜与凹透镜（教学设计）物理新教材沪科版八年级全一册

该初中物理教学设计聚焦凸透镜与凹透镜的结构特征、光学作用及特殊光路，以“削冰取火”古代典故导入，衔接光的折射规律，为后续透镜成像学习搭建基础支架。 资料特色在于融合文化情境与实验探究，通过分组实验验证凸透镜会聚作用、演示实验观察凹透镜发散作用，培养科学探究能力，对比结构与光路深化物理观念，典例与生活应用落实科学态度，助力学生构建知识体系，提升教师教学效率。

第一节 凸透镜与凹透镜（教学设计） 年级 八年级全一册 学科 物理 教师 课题 第一节 凸透镜与凹透镜 教学 目标 物理观念 1. 认识凸透镜与凹透镜的结构特征，能正确区分两类透镜； 2. 理解凸透镜对光的会聚作用、凹透镜对光的发散作用，掌握光心、主光轴、焦点、焦距等核心概念； 3. 理解焦距与透镜折光能力的关系，建立透镜光学作用的完整认知体系。 科学思维 1. 掌握两类透镜的三条特殊光路规律，能规范绘制光路图； 2. 能根据光线偏折方向判断透镜类型，培养光路分析与逻辑推理能力； 3. 能区分实焦点与虚焦点，理解会聚与发散的物理本质。 科学探究 1. 通过实验探究凸透镜的会聚作用与凹透镜的发散作用，掌握平行光聚焦法估测凸透镜焦距的方法； 2. 经历观察现象、记录数据、归纳规律的完整探究过程，提升实验操作与现象归纳能力； 3. 能设计简单实验区分凸透镜与凹透镜，培养实验设计与证据分析能力。 科学态度 与责任 1. 了解我国古代 “削冰取火” 的光学智慧，感受古代科技成就，增强文化自信； 2. 了解透镜在生活、生产与科技领域的广泛应用，树立学以致用的科学价值观； 3. 激发探索光学现象的兴趣，养成严谨求实的实验态度。 教材 分析 本节是第四章《神奇的透镜》的开篇课时，是几何光学从 “光的折射规律” 走向 “透镜成像” 的重要基础。教材以《淮南万毕术》中 “削冰取火” 的古代光学记载引入，系统讲解凸透镜与凹透镜的结构特征、光学作用、核心概念与三条特殊光路，通过实验探究透镜对光的作用，结合生活实例与典例分析，落实规律的理解与应用。本节课既是对光的折射规律的深化与应用，也是后续学习凸透镜成像规律、眼睛与视力矫正、透镜应用的概念与方法基础，同时融入传统文化、实验探究与生活应用，充分体现了 “从生活走向物理，从物理走向社会” 的课程理念。 学情分析 1. 知识储备：学生已掌握光的折射规律，对放大镜、近视眼镜、老花镜等透镜有丰富的生活经验，但对透镜的分类标准、会聚与发散的本质理解模糊，容易认为 “会聚就是光线一定会聚到一点”。 2. 思维能力：学生具备初步的光路分析能力，但对实焦点与虚焦点的区别、三条特殊光路的规律容易混淆；对 “焦距越短，折光能力越强” 的逻辑理解不深，容易记反。 3. 学习特点：学生对光学实验、生活应用兴趣浓厚，但容易重现象轻本质，对光路作图的规范性、概念的准确性需要系统引导；对实验方法的理解需要逐步渗透。 教学重点 1. 凸透镜与凹透镜的结构特征与区分； 2. 凸透镜的会聚作用、凹透镜的发散作用； 3. 光心、焦点、焦距等核心概念，三条特殊光路。 教学难点 1. 深入理解 “会聚” 与 “发散” 的物理本质，区分实焦点与虚焦点； 2. 规范绘制两类透镜的特殊光路图，准确把握虚光线、虚焦点的表示； 3. 理解焦距与折光能力的关系，运用透镜规律解释生活现象。 教学 器材 分组实验器材：凸透镜、凹透镜、平行光源、光屏、刻度尺、手电筒、光具座； 演示器材：冰透镜模型、放大镜、近视眼镜、老花镜、水滴透镜演示装置； 多媒体素材：透镜光路动画、削冰取火科普视频、透镜应用短片。 教师活动 学生活动 导入新课 【文化情境引入】讲述《淮南万毕术》中 “削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生” 的记载，讲解：古人将冰块削成圆形曲面，正对阳光，就能将光线汇聚于一点，点燃艾草取火，这是世界上最早的透镜应用记录之一。 提出问题：冰透镜为什么能取火？它属于哪类透镜？透镜对光有什么作用？ 引入课题：今天我们就系统探究凸透镜与凹透镜的结构特征与光学作用。 感受古代光学智慧，对透镜的作用作出猜想； 回顾光的折射知识，思考透镜的光学原理； 明确本节课的学习主题，带着探究问题进入新课。 学习新课 一、凸透镜 1. 凸透镜的结构特征 展示凸透镜实物与示意图，讲解： 凸透镜：中央厚、边缘薄的透镜，两个表面中至少有一个是球面的一部分。 说明：若透镜的厚度远小于球面的半径，称为薄透镜，初中阶段研究的都是薄透镜。 举例：放大镜、远视眼镜（老花镜）、照相机镜头、望远镜镜头。 2. 实验探究：凸透镜对光的会聚作用 介绍实验器材：凸透镜、平行光源、光屏、刻度尺。 实验步骤： ① 让平行光束正对凸透镜照射； ② 在透镜另一侧放置光屏，前后缓慢移动光屏，观察光斑的大小变化； ③ 当光屏上出现最小、最亮的光斑时，标记位置，测量光斑到凸透镜中心的距离； ④ 更换不同规格的凸透镜，重复实验，对比数据。 学生分组实验，教师巡视指导。 实验结论：平行光通过凸透镜折射后会聚于一点，说明凸透镜对光有会聚作用，因此凸透镜又叫做会聚透镜。 3. 凸透镜的基本概念 结合光路图讲解： - 光心（O）：透镜的中心，通过光心的光线传播方向不变。 - 主光轴：通过两个球面球心和光心的直线。 - 焦点（F）：平行于主光轴的平行光通过凸透镜后会聚的点。 - 焦距（f）：焦点到光心的距离。 强调：凸透镜两侧各有一个实焦点；焦距越短，透镜对光的会聚能力（折光能力）越强。 4. 凸透镜的三条特殊光线 结合光路图总结： ① 过光心的光线：传播方向不变； ② 平行于主光轴的光线：经凸透镜折射后通过焦点； ③ 从焦点发出的光线：经凸透镜折射后平行于主光轴射出。 强调：光路是可逆的。 5. 实验拓展：测量凸透镜的焦距 讲解平行光聚焦法：利用太阳光（可看作平行光）正对凸透镜，移动光屏找到最小最亮的光斑，测量光斑到光心的距离，即为焦距。 强调注意事项：凸透镜正对太阳光；取最小最亮的光斑；不能长时间盯着光斑，防止灼伤眼睛。 6. 典例分析 讲解课件例 1（冰透镜与眼镜）、例 2（焦距与折光能力），巩固透镜类型判断、焦距与折光能力的关系。 观察凸透镜实物，掌握结构特征与典型应用； 分组完成实验，观察光斑变化，验证会聚作用； 理解光心、主光轴、焦点、焦距的概念，知道实焦点的特点； 理解焦距与折光能力的关系； 掌握凸透镜的三条特殊光路，能规范绘制光路图； 掌握平行光聚焦法测焦距的方法与注意事项； 完成典例练习，巩固透镜的作用与概念。 学习新课 二、凹透镜 1. 凹透镜的结构特征 展示凹透镜实物与示意图，讲解： 凹透镜：中央薄、边缘厚的透镜，两个表面中至少有一个是球面的一部分。 举例：近视眼镜、门上的 “猫眼”。 对比：凸透镜 “中间厚、边缘薄”，凹透镜 “中间薄、边缘厚”。 2. 实验探究：凹透镜对光的发散作用 演示实验：让平行光束正对凹透镜照射，观察光屏上的光斑。 现象：光线通过凹透镜折射后向外散开，无法在光屏上形成明亮的实焦点。 结论：凹透镜对光有发散作用，因此凹透镜又叫做发散透镜。 3. 凹透镜的基本概念 结合光路图讲解： 凹透镜也有光心、主光轴；平行光经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线交于主光轴上一点，这个点叫做虚焦点。 强调：凹透镜两侧各有一个虚焦点；虚焦点不是实际光线会聚的点，是反向延长线的交点。 4. 凹透镜的三条特殊光线 结合光路图总结： ① 过光心的光线：传播方向不变； ② 平行于主光轴的光线：经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点； ③ 对着另一侧虚焦点入射的光线：折射后平行于主光轴射出。 5. 方法总结：判断透镜类型 引导学生归纳：对比入射光线与折射光线，若光线向主光轴靠拢，是会聚（凸透镜）；若光线向外散开，是发散（凹透镜）。 6. 典例分析 讲解课件例 3（空气泡凹透镜）、例 4（根据光路判断透镜类型），巩固透镜类型判断与光学作用。 观察凹透镜实物，掌握结构特征与典型应用； 观察演示实验，理解凹透镜的发散作用； 理解虚焦点的概念，区分实焦点与虚焦点； 掌握凹透镜的三条特殊光路，能规范绘制光路图； 掌握根据光路判断透镜类型的方法； 完成典例练习，巩固透镜的作用与应用。 课 堂 练 习 1．关于透镜，下列说法正确的是（　　） A．凸透镜的两个焦点之间的距离叫做焦距 B．透镜的光心一定在它的主光轴上 C．两束平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点 【答案】B 【解析】A．凸透镜的焦点到光心的距离为焦距，而不是两个焦点之间的距离叫做焦距，故A错误； B．通过透镜两个球面所在球心的直线叫主光轴，透镜的中心叫光心，则光心一定在主光轴上，故B正确； C．平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点，故C错误。 故选B。 2．点光源S在凸透镜前一倍焦距以内，它发出的光通过凸透镜的情况如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．凸透镜只对平行于主光轴的光起会聚作用 B．通过凸透镜后的光仍然是发散的，说明这时它对光有发散作用 C．通过凸透镜的光发散程度比原来小，说明凸透镜对光有会聚作用 D．光路可能画错了，因为通过凸透镜后的光应该平行于主光轴 【答案】C 【解析】A．凸透镜不仅对平行于主光轴的光起会聚作用，对不平行于主光轴的光线也具有会聚作用，故A错误； B．通过凸透镜后的光是发散的，但发散程度减小，说明它对光有会聚作用，故B错误； C．通过凸透镜的光的发散程度比原来小，恰好说明凸透镜对光有会聚作用，故C正确； D．该图没有画错，因为只有过焦点的发散光线经凸透镜折射后才平行于主光轴，故D错误。 故选C。 3．一束光沿着平行于主光轴的方向射到凸透镜上，如图，则光路图正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】根据凸透镜的三条特殊光线可知，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，故A正确，BCD错误。 故选A。 4．如果把一个玻璃球分割成五块，其截面如图所示，这五块玻璃a、b、c、d、e中，属于凹透镜的是（　　） A．a B．b C．c D．d 【答案】C 【解析】分析比较图中5个透镜，其中a、b、d、e四个透镜中央厚、边缘薄，属于凸透镜，c透镜中央薄、边缘厚，属于凹透镜，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 5．小玲在观察阳光通过甲、乙两个透镜在地面上形成的光斑时，发现两个透镜形成的光斑不同。阳光通过透镜甲形成的光斑中间较四周亮，而阳光通过透镜乙形成的光斑中间较四周暗。由此可以判断甲是__________透镜，乙是_________透镜。 【答案】 凸 凹 【解析】[1][2]阳光通过透镜甲形成的光斑中间较四周亮，说明透镜甲对光有会聚作用，是凸透镜；阳光通过透镜乙形成的光斑中间较四周暗，说明透镜乙对光有发散作用，是凹透镜。 6．下图是小明自制的打桩机的示意图，它利用光学元件改变太阳光的传播方向，从而烧断细绳，使重锤下落打在桩上。图中元件a为_______镜，元件b为_______镜。 【答案】 平面 凸透 【解析】[1]元件a只改变光线的传播方向，让光线变成水平平行光，没有对光线进行会聚或发散，符合平面镜的光的反射规律； [2]元件b能把平行的太阳光会聚到一点，以此获得高温烧断细线，这是凸透镜的会聚特性。 7．如图所示，在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照射。空气泡和水如同____透镜一样，使光线_____（选填“发散”或“会聚”），因此空气泡下方的白纸处较_____（选填“亮”或“暗”）。 【答案】 凹 发散 暗 【解析】[1][2][3]由于气泡的存在，气泡周边的水形成中间薄边缘厚的凹透镜；凹透镜对光线有发散的作用，故空气泡下方的白纸处较暗。 8．某物理学习小组在“探究凸透镜的焦距大小与什么因素有关”的实验中，选择了如图甲所示的四个凸透镜，其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成。 （1）小组同学选择图中A、C两个凸透镜进行实验，让一束与主光轴平行的光射入凸透镜，如图乙所示。比较两次实验的现象，可以初步得到结论：透镜表面越凸，焦距越______。 （2）选择A、B两个透镜进行实验可以探究“凸透镜的焦距大小与______的关系”。 【答案】（1）小；（2）材料 【解析】（1）由图乙可知，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越短，会聚能力越强。 （2）A、B两个透镜形状相同，材料不同，所以选择A、B两个透镜可以探究“凸透镜的焦距大小与材料的关系”。 9．根据入射光线和折射光线，在图中的虚线框内画出适当类型的透镜。 【答案】 【解析】[1][2]甲中，平行的入射光线经透镜后折射光线发散射出，说明甲透镜对光有发散作用，甲中为凹透镜；乙中，入射光线经透镜后折射光线靠近主光轴，说明乙透镜对光有会聚作用，乙中为凸透镜。据此作图。 10．（1）请在图中画出光线经过透镜后的光路图（F为焦点）。 （2）如图所示，画出对应的折射光线。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）平行于主光轴的光线经过凸透镜后过焦点，经过焦点的光线经过凸透镜后变为平行于主光轴的光线，据此作图。 （2）平行于主光轴的光线经过凹透镜后，发散光线的反向延长线过焦点，经过光心的光线经过凹透镜后传播方向不变，据此作图。 板 书 设 计 第一节 凸透镜与凹透镜 一、凸透镜 1．结构：中间厚、边缘薄 2．作用：对光有会聚作用（会聚透镜） 3．概念：光心 O、主光轴、实焦点 F、焦距 f 4．三条特殊光线： 过光心：方向不变；平行主光轴：折射过焦点；焦点入射：折射平行主光轴。 5．规律：焦距越短，会聚能力越强 二、凹透镜 1．结构：中间薄、边缘厚 2．作用：对光有发散作用（发散透镜） 3．概念：虚焦点 F 4．三条特殊光线： 过光心：方向不变；平行主光轴：折射后反向延长线过虚焦点；对准虚焦点入射：折射平行主光轴。 课 堂 小 结 作业布置 1. 基础作业：完成课后同步练习，完成指定的透镜光路作图； 2. 实验作业：利用家中的放大镜，用太阳光聚焦法测量其焦距，写出实验报告； 3. 拓展任务：观察生活中的 3 种透镜应用，分别说明是凸透镜还是凹透镜，以及利用的光学作用。 教学反思 亮点：本节课以 “削冰取火” 的古代光学典故引入，兼具文化性与趣味性，快速激发学生的探究兴趣与文化自信；以分组实验与演示实验为核心，让学生在观察与操作中验证透镜的光学作用，培养了实验探究能力；通过结构对比、概念对比、光路对比的方式，系统区分凸透镜与凹透镜，突破了易混概念；结合生活实例与典例分析，落实了规律的应用，充分体现了 “从生活走向物理” 的理念。 不足：部分学生对 “会聚” 与 “发散” 的本质理解不深入，容易以 “光线是否相交” 作为唯一判断标准；对虚焦点的概念、虚光线的画法容易出错；对 “焦距越短，折光能力越强” 的逻辑理解不深，容易记反。 改进：增加 “会聚是相对入射光线更靠拢” 的对比光路演示，通过入射光线与折射光线的对比，深化对会聚与发散本质的理解；增加光路作图的专项训练，通过分步示范、错例点评，提升作图的规范性；补充不同焦距透镜的对比实验，直观展示焦距与折光能力的关系，突破认知误区。 学科网（北京）股份有限公司2/2 学科网（北京）股份有限公司 $