5.3 凸透镜成像的规律 作业 -2026-2027学年人教版物理八年级上学期

《凸透镜成像的规律》作业设计 一、作品基础信息 项目 填写内容 作品名称 《凸透镜成像的规律》课时作业设计 学段学科 初中 物理 适用年级 八年级 教材版本 人教版 对应内容 八年级上册 第五章《透镜及其应用》第三节《凸透镜成像的规律》 作业类型 课后作业（分层设计） 题量与结构 共 9 题：基础题 3 题（必做）、提升题 3 题（必做）、拓展题 3 题（选做） 完成时长 必做约 20 分钟，选做约 15 分钟，总时长约 35 分钟 评价方式 教师批阅＋学生自评互评（分层反馈） 设计者 张春雷 二、设计背景与意图 1. 课标与教材分析 · 课标要求：本作业对应《义务教育物理课程标准》中“运动和相互作用”主题下“光”的内容要求，指向“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”等核心素养，需达成“通过实验探究，知道凸透镜成像的规律，能说明物距与像的虚实、大小、正倒的关系”的学业质量标准。 · 教材地位：本节是《透镜及其应用》一章的核心，是继透镜对光的作用、生活中的透镜之后的规律探究课，也是后面学习眼睛和眼镜、显微镜和望远镜的理论基础。它把零散的成像现象上升为规律性认识，是培养科学探究能力和归纳能力的典型载体。 · 教学重难点：教学重点是凸透镜成像的规律（u>2f、u=2f、f<u<2f、u=f、u<f 五种情况的成像特点）；难点是“物近像远像变大”的规律及对“u=f 不成像”的理解，以及准确记录和处理实验数据。 · 学业要求：能通过实验探究得出凸透镜成像的规律，能根据物距与焦距的关系判断像的虚实、大小和正倒，能解释照相机、投影仪、放大镜的成像原理。 2. 学情分析 维度 具体描述 已有基础 学生已经知道凸透镜对光有会聚作用，并通过生活中的透镜了解了照相机、投影仪、放大镜的成像特点，具备一定的实验操作和观察记录经验，掌握利用光屏承接实像的方法。 现有困惑 对“物距”“像距”“焦距”三个量之间的关系容易混淆；难以理解“像能在光屏上呈现”与“像的倒立”之间的关系；对 u=f 时不成像、u<f 时成虚像缺乏直观体验。 差异分析 学生的实验操作、数据处理和归纳表达能力差异较大，部分学生能有条理地记录数据并归纳规律，部分学生在判断物距与 f、2f 的位置关系时容易出错，需要借助对照表和口诀加以引导。 差异化任务安排 对学困生：安排基础题（1—3题）必做，提供“物距—像的性质”对照表和光具座操作示范，借助“一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小”的口诀判断；对学优生：在完成必做题的基础上完成拓展题（7—9题），鼓励探究像距随物距的变化规律、分析实验误差并撰写探究报告。 3. 设计意图 本作业以“凸透镜成像规律”为主线，按“基础巩固—能力提升—拓展探究”三个层次递进设计：基础题聚焦五种典型情况的成像特点，帮助学生熟记并理解规律；提升题通过数据分析、光屏上像的变化和实验探究，引导学生从现象中归纳规律；拓展题引入像距变化规律与成像规律的逆向判断，引导学生在动手探究中深化理解，发展科学探究与科学思维能力。 三、作业目标 目标维度 编号 具体目标 对应核心素养 评价证据 知识理解 A 能说出物距、像距、焦距的含义，能说出凸透镜成像的五种典型情况及其成像特点。 物理观念 基础题正确率、概念复述 能力运用 B 能通过实验在光屏上得到清晰的像，能测量并记录物距、像距，能根据物距与 f、2f 的关系判断像的性质。 科学探究、科学思维 实验数据、判断准确 思维发展 C 能分析实验数据归纳出“物近像远像变大”的规律，能解释实验中出现的问题，能进行成像规律的正向与逆向推理。 科学思维、科学探究 论证思路、数据归纳 情感态度 D 经历科学探究的过程，体会严谨记录、如实观察的重要性，乐于合作与交流，形成实事求是的科学态度。 科学态度与责任 反思语、合作表现 四、作业内容与目标对应表 题号 题型 层级 题目概要 对应作业目标编号 分值 预计用时 设计意图 1 选择题 基础（必做） 判断关于凸透镜成像规律的说法 A 2分 2分钟 考查成像规律的辨析 2 判断题 基础（必做） 判断5个关于物距、像距与像的性质的说法 A 3分 3分钟 巩固成像规律的基本结论 3 填空题 基础（必做） 填写五种物距情况下的成像特点 A 4分 4分钟 巩固成像规律的基本内容 4 数据分析题 提升（必做） 根据物距与像距的数据判断成像情况 B 3分 3分钟 训练数据读取与规律判断 5 实验分析题 提升（必做） 分析光屏上像的变化及调节方法 B 4分 4分钟 运用规律分析实际问题 6 实验探究题 提升（必做） 探究物距变化时像的大小与虚实的变化 B、C 4分 4分钟 经历“记录数据—归纳规律”的过程 7 计算分析题 拓展（选做） 由物距与焦距的关系推断像的性质并比较像的大小 B、C 5分 5分钟 运用规律进行推理与比较 8 分类综合题 拓展（选做） 把不同物距情况按像的性质分类并说明依据 C 4分 4分钟 训练比较、归类与说理能力 9 开放探究题 拓展（选做） 设计探究“物近像远像变大”的实验方案 C、D 6分 6分钟 发展探究、设计与创新能力 五、试题详情 1、 （基础·必做，2分，约2分钟）凸透镜的焦距为 10 cm，把物体放在距透镜 30 cm 处，则所成的像是（　　）A．倒立、缩小的实像　B．倒立、放大的实像　C．正立、放大的虚像　D．正立、缩小的虚像 2、 （基础·必做，3分，约3分钟）判断下列说法是否正确，正确的画“√”，错误的画“×”。（1）物体到凸透镜的距离大于 2 倍焦距时，成倒立、缩小的实像。（　　）（2）物体位于焦点以内时，成倒立、放大的实像。（　　）（3）物体位于焦点上时，不能在光屏上接到像。（　　）（4）物体到凸透镜的距离等于 2 倍焦距时，成倒立、等大的实像。（　　）（5）凸透镜成实像时，物距越小，像越大。（　　） 3、 （基础·必做，4分，约4分钟）凸透镜的焦距为 f。当物距 u______2f 时，成倒立、缩小的实像，此时像距满足______；当 u=2f 时，成______立、等大的实像；当______时，成倒立、放大的实像；当 u______f 时，成正立、放大的虚像；当 u=f 时______（填“能”或“不能”）在光屏上得到像。 4、 （提升·必做，3分，约3分钟）某同学在探究凸透镜成像规律的实验中记录了两组数据：①物距 u=15 cm 时，在光屏上得到清晰的像；②物距 u=25 cm 时，在光屏上得到清晰的像。已知该凸透镜的焦距为 10 cm。请回答：（1）两次成像中，哪一次的像较大？（2）两次所成的像分别是放大还是缩小？（3）如果他把物距改为 8 cm，在光屏上还能得到清晰的像吗？说明理由。 5、 （提升·必做，4分，约4分钟）在探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜（f=10 cm）和光屏依次放在光具座上。（1）实验前应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在什么位置？（2）把蜡烛放在距透镜 30 cm 处，移动光屏得到清晰的像，这个像是正立还是倒立的？（3）若把蜡烛向透镜靠近一些，光屏上的像变大还是变小？光屏应向哪个方向移动？ 6、 （提升·必做，4分，约4分钟）小明在光具座上做实验时，把蜡烛放在距凸透镜 25 cm 处，在透镜另一侧移动光屏，始终找不到像。请回答：（1）出现这一现象的可能原因是什么？（写出一种即可）（2）经检查，当物距为 15 cm 时能在光屏上得到清晰、放大的像，则说明 15 cm 处于什么范围？由此推断该透镜的焦距 f 的取值范围。（3）说明你判断的理由。 7、 （拓展·选做，5分，约5分钟）凸透镜甲、乙的焦距分别为 8 cm 和 15 cm。请回答：（1）把同一物体分别放在距甲透镜 30 cm 处和距乙透镜 30 cm 处，甲、乙分别成什么样的像？（2）比较两次所成像的大小，说明理由；（3）若用甲透镜做照相机镜头，为了拍到更大的像，应怎样调节镜头与底片（光屏）的距离？说明依据。 8、 （拓展·选做，4分，约4分钟）某凸透镜的焦距为 10 cm，请把下列物距情况按要求分类：①u=5 cm　②u=10 cm　③u=15 cm　④u=20 cm　⑤u=25 cm。分类要求：成倒立、缩小实像的是______；成倒立、放大实像的是______；成倒立、等大实像的是______；不成实像（或不成像）的是______；判断依据是______。 9、 （拓展·选做，6分，约6分钟）请设计一个实验，探究“凸透镜成实像时，物距越小，像距越大、像越大”这一规律。完成下列任务：（1）写出实验所需的器材和主要步骤；（2）设计一张记录数据的表格（写出栏目名称）；（3）说明实验中应保持哪些条件不变、改变什么条件；（4）写出你预期的实验结论。 六、参考答案与解析 1、 【参考答案】A。 【解题思路】f=10 cm，2f=20 cm，物距 u=30 cm>2f，由凸透镜成像规律可知成倒立、缩小的实像，A正确。 【易错点】把“大于二倍焦距”与“大于焦距”的条件记混；误认为物距大时成放大的像。 【方法点拨】先算出 2f 的数值，再比较物距与 f、2f 的大小关系，对照规律判断。 【赋分点】选对得2分。 2、 【参考答案】（1）√（2）×（3）√（4）√（5）√。 【解题思路】（1）u>2f 时成倒立、缩小的实像，正确；（2）物体在焦点以内（u<f）时成正立、放大的虚像，不是实像，错误；（3）u=f 时不成像，光屏上接不到像，正确；（4）u=2f 时成倒立、等大的实像，正确；（5）凸透镜成实像时，物距越小、像距越大、像越大，正确。 【易错点】把“一倍焦距分虚实”记反；忽略“u=f 不成像”这一特殊情形。 【方法点拨】把成像规律整理成“一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小”，再逐句判断。 【赋分点】每句0.6分，共3分。 3、 【参考答案】大于（>）；f<v<2f；倒；f<u<2f（或 u 在 f 与 2f 之间）；小于（<）；不能。 【解题思路】凸透镜成像规律：u>2f 成倒立、缩小的实像，像距 f<v<2f；u=2f 成倒立、等大的实像；f<u<2f 成倒立、放大的实像；u<f 成正立、放大的虚像；u=f 时不成像，不能在光屏上得到像。 【易错点】把物距范围与像距范围弄混；把 u=f 的情况误答成“成等大的实像”。 【方法点拨】用一条数轴标出 f、2f 的位置，把物距范围与成像特点一一对应，形成“数轴记忆法”。 【赋分点】每空0.7分，共4分。 4、 【参考答案】（1）物距为 15 cm 时成的像较大。（2）u=15 cm 时（f<u<2f）成倒立、放大的实像；u=25 cm 时（u>2f）成倒立、缩小的实像。（3）不能得到清晰的像。因为物距 8 cm 小于焦距 10 cm（u<f），此时成正立、放大的虚像，虚像不能用光屏承接。 【解题思路】f=10 cm，2f=20 cm。u=15 cm 时 f<u<2f，成倒立、放大的实像；u=25 cm 时 u>2f，成倒立、缩小的实像，所以前者成的像较大。u=8 cm<f 成正立、放大的虚像，光屏上接不到像。 【易错点】判断物距范围时把 f 与 2f 的位置弄错；忽略虚像不能用光屏承接。 【方法点拨】先把 f、2f 的具体数值写出来，再判断物距落在哪一区间，最后按规律作答。 【赋分点】每小题1分，共3分。 5、 【参考答案】（1）应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度（同一水平直线上）。（2）这个像是倒立的。（3）像会变大，光屏应远离透镜（向远离透镜的方向移动）。 【解题思路】实验前要把烛焰、凸透镜、光屏的中心调到同一高度，使像能成在光屏中央；u=30 cm>2f=20 cm 时成倒立、缩小的实像，所以像是倒立的；由“物近像远像变大”可知，蜡烛靠近透镜时像变大，光屏要远离透镜才能重新得到清晰的像。 【易错点】忘记调“三心等高”导致像不在光屏中央；把“物近像远像变大”中的像距变化方向弄反。 【方法点拨】牢记实验操作要点“三心等高”，再用“物近像远像变大”分析像的变化。 【赋分点】第（1）题1分，第（2）题1分，第（3）题2分，共4分。 6、 【参考答案】（1）可能的原因：烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度；或光屏到凸透镜的距离不合适（光屏离透镜太近）；或物距小于（等于）焦距，成了虚像或不成像。（写出一种即可）（2）15 cm 处于 f 与 2f 之间，即 f<15 cm<2f；解得 7.5 cm<f<15 cm。（3）理由：只有 f<u<2f 时凸透镜才成倒立、放大的实像，把 u=15 cm 代入得 f<15 cm 且 15 cm<2f，解得 7.5 cm<f<15 cm。 【解题思路】光屏上接不到像，通常与三心不等高、光屏位置不当或物距不合适有关；物距为 15 cm 时能成放大的实像，说明 15 cm 处于 f 与 2f 之间，据此列出不等式求出焦距范围。 【易错点】只答“物距太大”而不检查三心是否等高；列不等式时把 f<u<2f 的关系弄反。 【方法点拨】先从“能否在光屏上得到像”判断虚实，再由“放大的实像”锁定 f<u<2f，列不等式求解。 【赋分点】第（1）题2分，第（2）题1分，第（3）题1分，共4分。 7、 【参考答案】（1）甲的焦距 8 cm，2f=16 cm，u=30 cm>2f，甲成倒立、缩小的实像；乙的焦距 15 cm，2f=30 cm，u=30 cm=2f，乙成倒立、等大的实像。（2）乙成的像较大。因为甲成缩小的像，乙成等大的像，所以乙成的像比甲大。（3）应减小镜头到物体的距离，同时增大镜头到底片（光屏）的距离，使像变大；依据是“物近像远像变大”。 【解题思路】分别算出甲、乙的 2f，再比较物距与 f、2f 的关系判断成像；比较像的大小后，用“物近像远像变大”分析调节方法。 【易错点】比较像的大小时脱离“缩小”“等大”的结论空谈；调节时把“物距减小”说成“物距增大”。 【方法点拨】分两步：先各自判断成像情况，再比较；调节类问题统一用“物近像远像变大”作答。 【赋分点】第（1）题2分，第（2）题1分，第（3）题2分，共5分。 8、 【参考答案】成倒立、缩小实像的是：⑤；成倒立、放大实像的是：③；成倒立、等大实像的是：④；不成实像（或不成像）的是：①②；判断依据：f=10 cm，2f=20 cm；u>2f 时成倒立、缩小的实像，u=25 cm 符合；f<u<2f 时成倒立、放大的实像，u=15 cm 符合；u=2f 时成倒立、等大的实像，u=20 cm 符合；u=5 cm<f 时成正立、放大的虚像，u=10 cm=f 时不成像，都不能在光屏上得到实像。 【解题思路】先算出 f=10 cm、2f=20 cm，再把各物距与 f、2f 比较：u=5 cm<f 成虚像；u=10 cm=f 不成像；f<u<2f（即 10~20 cm）成倒立、放大的实像；u=2f 成倒立、等大的实像；u>2f 成倒立、缩小的实像。据此归类并说明依据。 【易错点】把 u=f 与 u=2f 两种特殊情形混淆；分类时只写编号不写依据。 【方法点拨】把 f、2f 的数值标注出来，逐项判断物距所在区间，再统一说明依据。 【赋分点】分类正确3分（错一处扣1分），依据充分1分，共4分。 9、 【参考答案】示例——（1）器材：凸透镜（焦距已知）、光具座（或带刻度的长木板）、蜡烛（或发光的“F”光源）、光屏、火柴、刻度尺。步骤：把蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，调整三者中心大致在同一高度；把蜡烛放在离凸透镜较远的地方（u>2f），移动光屏到出现清晰、倒立、缩小的像，记下此时的物距 u1 和像距 v1；再把蜡烛向凸透镜移近一些（仍使 u>f），移动光屏重新得到清晰的像，记下物距 u2、像距 v2 及像的大小；继续改变物距多做几次，比较像距和像的大小。（2）记录表格的栏目：实验次数、物距 u/cm、像距 v/cm、像的正倒、像的大小、像的虚实。（3）应保持凸透镜的焦距、光源的亮度、光具座的位置等条件不变，只改变物距（同时通过移动光屏找到清晰的像）。（4）预期结论：凸透镜成实像时，物距越小，像距越大，像也越大（即“物近像远像变大”）。 【评价要点】器材与步骤表述清楚、可操作；表格栏目设计合理；能正确说明控制变量与改变的条件；结论表述准确；表达条理清晰、有创新。 【赋分点】器材与步骤2分，表格设计1分，控制变量说明1分，结论1分，表达1分，共6分。 七、作业设计特色与创新点 · 分层递进：按“基础（必做）—提升（必做）—拓展（选做）”设计，每题标注分值与预计用时，学生可按需选做，落实弹性作业要求。 · 情境真实：以光具座实验、手机拍照、投影仪投屏等真实情境为载体，让学生在动手探究中体会凸透镜成像规律。 · 题型多样：涵盖选择、判断、填空、数据分析、实验分析、实验探究、计算分析、分类综合、开放探究等题型，兼顾知识、能力与素养的全面考查。 · 注重探究与表达：设置探究“物近像远像变大”的实验方案设计任务，引导学生经历完整的科学探究过程，培养数据处理能力与归纳表达能力。 · 分层评价：评价表结合必做与选做任务，采用“素养维度＋分层表现”的多元评价方式，既关注基础达标，又鼓励学有余力的学生拓展提升。 八、作业评价 维度 A（优秀） B（良好） C（待改进） 权重 得分 知识理解（成像规律） 能准确说出凸透镜成像的五种典型情况及像的虚实、大小、正倒 基本能说出成像规律，个别结论不准确 规律记忆混乱，物距、像距、焦距关系不清 20% 能力运用（实验操作与判断） 能熟练完成实验操作，能根据物距与 f、2f 的关系准确判断像的性质 能完成基本操作，判断偶有失误 操作不规范，判断错误较多 30% 科学探究与思维（数据归纳与推理） 能通过数据分析归纳出“物近像远像变大”的规律，推理严密 能整理数据并得出基本结论 数据处理不完整，结论缺乏依据 30% 科学态度与责任（拓展与反思） 主动完成选做任务，实验方案设计合理、表达清楚，能如实记录数据 能按要求完成必做任务，基本参与合作与交流 学习被动，选做任务缺失，合作意识较弱 20% 说明：本评价表按核心素养维度划分，兼顾必做与选做任务。“知识理解”面向全体学生的达标要求，“科学探究与思维”“科学态度与责任”鼓励学生在选做题中展现更高水平。教师可结合分层任务给予个性化反馈，重点考查学生能否根据物距与焦距的关系判断像的虚实、大小和正倒，并能规范完成实验操作与数据处理。 （内容由AI生成，仅供参考） 学科网（北京）股份有限公司 $