《5.3-2凸透镜成像规律实验（习题课）》
微课教学设计
授课教师姓名
课名
5.3-2凸透镜成像规律实验（习题课）
知识点来源
学科：物理
年级：八年级
教材版本：人教版
所属章节：第五章第3节
适用对象
八年级学生
教学设计
内
容
教学内容分析
凸透镜成像规律是初中光学部分的重点内容，呈现的规律较多且变化相对复杂。基于此，在做完探究凸透镜成像规律实验后，本节课主要由“知识回顾及拓展”和“习题精练”两部分组成，进一步强化凸透镜成像规律，提高运用规律去分析和解决问题的能力。
学生情况分析
在知识能力方面，学生已经学习了透镜、凸透镜成像规律等知识，为运用规律分析和解决问题打下了基础。但要让学生自然而然地会做相关分析，形成解决问题地能力，仍需教师引导。不少学生不能理解成像规律，无法分清成像的条件和特点。在教学过程中，要注重对学生的学法指导，通过精选的习题，讲练结合，促进学生分析和解决问题的能力提升。
教学目标
1.物理观念：用表格和作图的形式固化凸透镜成像的规律，利用凸透镜成像规律判定成像性质。
2.科学思维：用口诀概括凸透镜成像规律的表格内容，通过理论分析和实验验证的方法，分析实验过程出现的问题和在习题中反复利用口诀化的规律解决三类问题。
3.科学态度与责任：经历深化凸透镜成像规律的过程，学习将抽象问题具象化、形象化。
教学重点难点
理解凸透镜成像规律，利用凸透镜成像规律判定成像性质、分析和解决简单问题。
教法、学法
在教学的指导思想上，结合本节课的特点和教学目标、教学重难点，采用了启发式教学法，结合提问法、讲授法、实验演示法，灵活运用观察分析、理论推导等方法教学，使习题课实验化，学生在习题课中获得感性的认识。
在学法指导上，尽可能多的留给学生参与教学的思维空间。恰当的提问，引导学生观察和思考，运用规律解决问题。
教学用具
光具座、凸透镜、“F”型光源、光屏、水透镜、注射器等
教学过程
一、复习回顾
导入新课
回顾内容：实验：探究凸透镜的成像规律
1、实验装置的调节：烛焰、透镜、光屏三者的中心位置？目的是？
2、焦距的测量和判断
3、理解凸透镜的成像规律
用表格的形式呈现规律，通过实验视频再次回顾实验现象，加深印象。利用口诀帮助理解规律。利用动画进一步加深对规律的理解。
4、交流和反思实验中的一些问题
（1）光屏上找不到像、像不完整、像没成在光屏中央的原因？
分析原因，并结合实验视频加深理解。
（2）思考用LED灯替代蜡烛的好处
（3）实像的特点
（4）蜡烛变短（或光源下移），像的位置如何变化？应该如何调节？
遮住一部分透镜，像如何变化？
通过作图法进行理论分析，再通过实验验证。
【设计意图】通过教师引导和播放实验视频，结合理论分析和实验验证的方法，将凸透镜成像规律再次强化、拓展和延伸。
二、习题精选
有效练习
在中考中，凸透镜成像规律的内容考核主要是实验题和选择题。
一、典型例题
1、如图所示，光屏上恰好成清晰的像，已知凸透镜的焦距为10cm，
试回答下列问题：
静态成像规律：
(1)此时光屏上成的是________、________的实像；若将光屏、蜡烛互换位置，此时光屏上成的是________、________的实像。
(2)当蜡烛在30
cm刻度线处时，光屏应在_____刻度线cm处才能承接到_______、______的实像。
(3)当蜡烛放在凸透镜前15
cm处时，向右调整光屏，才能承接______、放大的____像。
(4)当蜡烛在45
cm刻度线处时，成________、放大的_____像。
动态成像规律：
(5)将如图所示蜡烛向靠近透镜的方向移动(始终大于1倍焦距)，则所成的像逐渐______(选填“变大”或“变小”)，为了使像清晰，应将光屏向___(选填“左”或“右”)移动。
(6)将光屏向靠近透镜的方向移动(始终大于1倍焦距)，为了使像清晰，应将蜡烛向______(选填“左”
或“右”)移动，此时所成的像______(选填“变大”
或“变小”)。
(7)如图所示，保持蜡烛、光屏位置不动，移动透镜至
cm刻度线处，光屏上再次呈现清晰的像，此时得到的像
（“较大”或“较小”）。
变焦问题：
(8)如果改换成焦距为8
cm的凸透镜，此时应将光屏向_____(选填“左”或“右”)移动，才能承接到清晰的像。
(9)①保持蜡烛和透镜位置不变，将光屏右移，应在透镜和蜡烛之间加_________(选填“凸透镜”或“凹透镜”)，才能在光屏上呈清晰的像。
②保持透镜和光屏位置不变，将蜡烛右移，应在透镜和蜡烛之间加_________(选填“凸透镜”或“凹透镜”)，才能在光屏上呈清晰的像。
【设计意图】采用习题实验化的方式进行讲解，有助于学生理解。
2、在探究“凸透镜成像规律”实验中，点燃的蜡烛、凸透镜及光屏在如图所示位置，光屏上得到烛焰清晰的像，下列说法正确的是（ ）
A．图示成的是倒立、缩小的实像
B．若将蜡烛和光屏互换位置光屏将不能成清晰的像
C．随着实验的进行蜡烛逐渐变短，在光屏上所成的像会向下移动，可向下调节凸透镜和光屏
D．将光屏去掉，眼睛从图示位置进行观察，一定看不到任何像
3、在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当点燃的蜡烛、凸透镜及光屏处于如图所示的位置时，在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法中正确的是（ ）
A．该凸透镜的焦距范围为7.5cm＜f＜15cm
B．若飞来一只小昆虫落在凸透镜上，光屏上会出现小昆虫的像。
C．透镜不动，蜡烛向右移动，光屏向左移动，可再次得到清晰的像
D．蜡烛和光屏不动，移动凸透镜到适当位置，光屏上可再次得到清晰的缩小的像
二、中考真题
（2021·深圳）在探究“凸透镜成像规律”的实验中
（1）当透镜移至如图甲所示位置时，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距是
cm；
（2）若蜡烛、光屏和透镜如图乙所示，想得到一个倒立等大的实像，那么需要将光源向
移动（选填“左”或“右”），除了要将光源移动以外，还需要将光屏
凸透镜（选填“靠近”或“远离”）。
【设计意图】结合板书的方式进行讲解，有助于学生解题思维的形成。
三、提升思维
总结方法
对凸透镜成像规律的内容进行回顾和练习巩固后，总结三类题目的解题方法。
要解决这些问题，首先要审题，找到关键信息
对于静态成像规律、动态成像规律问题，运用的解题规律是：一倍焦距分虚实正倒；二倍焦距分大小。成实像：物远像近像变小；物近像远像变大。
对于变焦问题，运用的解题规律是：①凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。②凸透镜越凸，焦距越小，透镜对光的会聚作用越强。③成实像：物远像近像变小；物近像远像变大。
【设计意图】通过引导学生总结解题规律，有助于学生分析和解决问题。
四、课后作业
巩固知识
1、书面作业：《凸透镜成像规律实验》练习卷
2、动手实践：
找一个圆柱形的玻璃杯，里面装满水。把一支铅笔水平地放在玻璃瓶的一侧，透过玻璃瓶，可以看到那支笔。如果把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动，你会看到什么现象？
（展示图片）引导学生结合本节课学习的内容进行动手操作。
【设计意图】一方面巩固本节课的内容，另一方面是在一个新的情境中，运用本节课学习的内容解决问题，促进学生的思维发展。
板书设计
5.3-2
凸透镜成像规律实验习题
教学反思
本节内容是在探究实验凸透镜成像规律的基础上进一步理解和运用凸透镜成像规律。本节课先是通过视频回顾凸透镜成像规律实验，利用动画进一步帮助学生理解凸透镜成像规律。通过精选习题，围绕三类问题的典型题目进行练习和讲解，提供学法指导，重在培养学生分析和解决问题的能力。
本节微课的亮点是：根据教学目标，结合实验视频，通过理论分析，突破重难点。本节习题课微课主要采用习题实验化的形式帮助学生获得感性认识，进一步理解和应用规律解决问题。“凸透镜成像的规律”教学设计
教学目标
《凸透镜成像的规律》内容是光的折射知识的延伸和拓展，是初中光学部分内容的重点，也是难点。学生在学习过光的折射规律后，继续学习了透镜对光的折射作用，以及几种生活中的透镜：照相机、投影仪、放大镜。基于日常生活经验，知道近视眼镜、远视眼镜等都是由透镜制成的，有光可以透过透镜，透过透镜可以看到物体的像的感性知识。但学生对物距、像距、一倍焦距、二倍焦距等抽象概念，缺乏认识和理解；对成像有放大缩小、正立倒立、实像虚像之分等的理解也存在一定困难。
本节课的探究实验对学生的数据分析能力、归纳总结能力也提出了一定的要求，学生要从大量实验数据中分析出物体位于不同位置时，所成像性质的变化规律，还要总结出放大缩小像、正立倒立像的分界点。虽然学生已经在《平面镜成像》、《光的折射》的学习中，对于探究成像规律的实验积累了一定的经验，但本节课概念繁多，规律复杂，对于学生仍然是难于探究、理解和应用的。
根据课程标准和教学内容、学情分析，确定如下教学目标：1.对凸透镜成像相关知识产生疑问，并利用手边的器材自主探究，归纳总结凸透镜成像的规律2.知道凸透镜所成像的正倒、大小与光源到凸透镜距离的关系3.根据动态成像光路图，从理论上理解凸透镜成不同像的原因。4.利用本节课建构的知识，解决生活中的实际问题。
教学重难点
重点：从实验数据中分析出物体位于不同位置时，所成像性质的变化规律，还要总结出放大缩小像、正立倒立像的分界点
难点：知道近视眼镜、远视眼镜等都是由透镜制成的，有光可以透过透镜，透过透镜可以看到物体的像的感性知识。
教学过程
引入:设置情境，产生疑问
教师提问：生活中大家见过透镜成什么样的像？
学生总结：放大镜，可以成正立放大的像，照相机可以成正立缩小的像。
探究：自主实验，总结规律
表1
探究阶段教学实践记录
探究
教师活动
学生活动
设计意图
引导学生认识、熟悉实验器材，思考实验器材的作用.
认识自主探究器材（如图3）：
带有刻度的光具座、“F”形LED光源（高度5cm）、凸透镜（f=10cm）、带有刻度的光屏。
认识共用器材：
凸透镜成像磁性贴图（带刻度）；红色5cm磁条10个；橙色5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10
cm磁条各一个、5cm磁条10个；蓝色0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5cm磁条各一个、5cm磁条11个。
做实验之前，熟悉实验器材，自主思考器材在实验中所起到的作用，为下一步设计实验做铺垫。
了解做完实验后，要向老师、同学展示实验结果。
图3
学生自主探究器材
提问：
自主实验器材应如何摆放？
光源、凸透镜、光屏的中心是否要在同一高度？
如果三者不在同一高度，是否能得到完整清晰的像？
学生思考得出：
因为要观察光源经过凸透镜所成的像，所以凸透镜要放在中间，光源和光屏各放两侧。
对三者高度的问题，存在一些疑惑。
引导学生思考器材的摆放顺序、中心的高度等问题。
演示：将三者按照如图3位置摆放，但中心不在同一高度。打开光源开关，左右移动光屏找到清晰的像。
观察此时成像的特点，得出结论：
如果三者不在同一高度，那么像会缺少一部分。
让学生亲身体会如果三者不在同一高度对像的影响。
提问：什么样的像才是完整清晰的？
重新调整器材，使三者中心处于同一高度，移动光屏，分别使光屏上出现如图4
所示的两个像。
比较、判断什么样子的像是清晰的（图4）
了解如何判断成像是否清晰。
借助真实现象，帮助学生比较、理解何为清晰的像。
图4
清晰像与不清晰像对比
提问：如何判断像是放大还是缩小的？
引导学生思考如何利用探究器材定量的比较像与物大小的关系。
一部分学生认为用眼睛观察就可以比较像与光源的大小关系。其他同学则认为用眼睛观察不精确。
学生很快想到利用光屏上的刻度线测量所成像的高度，来比较像与物大小的关系。
引导学生推理，利用光屏可以定量的测量出像的高度，从而比较像与物的大小关系。
培养学生严谨的实验态度和科学精神。
引导、帮助学生解决实验中的问题、做好实验分工，把握实验时间。
探究1：
组装实验器材
保持凸透镜位置不变，选定光源位置，同时移动光屏，直到光屏上出现最清晰的像。记录此时的物距、像距、所成像的高度、正倒。从远到近改变物距，做多次实验。从实验数据中，分析、总结成像性质和像距随物距的变化。
学生自主实验，一切放手给学生做，增强学生的态度、情感体验，这样学生会对自己实验得到的结论坚信不疑，并主动地内化到自己的认知结构中。
学生做完实验后，给学生讲解磁条、磁性大贴纸的作用
（5cm高度的蓝色磁条代表当物距大于20cm时的光源，贴在大贴纸上光源对应位置，在其他高度的蓝色磁条中找到对应像高度的磁条，贴在大贴纸上像的对应位置，代表这时光源所成的像，若是倒立像，则贴在主光轴的下面；
5cm高度的橙色磁条代表当物距大于10cm小于20cm时的光源，其余磁条作用同蓝色磁条；5cm高度的红色磁条代表当物距小于10cm时的光源）
引导学生到磁性大贴纸上粘贴代表自己实验中光源与像的磁条，数据尽量不要重复，覆盖所有的物距。（0-30cm）
根据在实验中记录的数据，先找到本组实验物距所对应颜色的高度为5cm的磁条，粘贴在实验中光源所在位置，再在此颜色的磁条中找到对应像高度的磁条，粘贴在实验中像的位置。
逐组到贴纸上粘贴磁条，借此向老师和其他同学展示实验结果，并与其他组讨论实验步骤、结果。粘贴完毕后在磁性贴纸上呈现出的图像如图5所示。
利用不同颜色、长度的磁条，代表光源和像的位置、大小、正倒，可以帮助学生从图中同时看到光源在不同位置经凸透镜所成的像，图像直观、清晰，学生可以很容易从中总结出凸透镜成像规律。
图5利用彩色磁条总结凸透镜成像规律示意图
引导学生用数学方式归纳总结不同物距范围的凸透镜成像规律。
提问：
如果换用其他凸透镜，这个成像规律是否适用？如何划分物距、像距范围才能得出普遍规律？
学生总结：
根据蓝色磁条，当物距大于20cm时，光源在光屏上成的像都是倒立的，缩小的，并且像距都在10cm和20cm之间。
根据橙色磁条，当物距大于10cm小于20cm时，光源在光屏上成的像都是倒立的，放大的，像距都大于20cm。
思考得出应以凸透镜的焦距f来划分不同的物距、像距范围，这样来概括像和像距随物距的变化才能得出适用于不同焦距凸透镜的成像规律。
从图中，学生获得了直观的认识和体验，借助数学总结物理规律，再用抽象的焦距替代具体的数字，化具体为概括，最终得到普遍规律。此过程学生的概括总结能力、抽象思维能力、举一反三能力得到提升，并体验到科学探究的乐趣和成就感。
提问：
在大贴纸上还能观察出什么？
当物距小于10cm，也就是一倍焦距时，光屏上是否有清晰的像？
学生发现：
有人粘贴了5cm的红色磁条，但另一侧却没有粘贴代表像的磁条。
回答光屏上并没有清晰的像。
引导学生探究当物距小于一倍焦距时，凸透镜的成像情况。
那么人眼是否能观察到像？
帮助学生解决实验中的问题
探究2：
使物距小于一倍焦距（10cm），将光屏撤去，从不同方向观察，是否能看到光源的像，并记录像的性质。
自主实验，直观的观察虚像，体会放大镜的成像原理，为后面光路图的讲解做铺垫。
引导学生思考眼睛看到的像是实像还是虚像，如何形成的。
得出结论：
从凸透镜和光屏的间隙向凸透镜望去，可以看到光源的正立、放大的像。
分析得出：
在光屏上并没有光线汇聚成像，但是眼睛却可以观察到像，这说明有光线进入眼睛，并且是发散的。那么眼睛看到的应该是折射光线的反向延长线汇聚成的虚像。
根据之前学过的平面镜成虚像以及折射形成虚像的知识总结实像与虚像的异同，推理这时形成的是虚像，是折射光线的反向延长线汇聚形成的。
将实验中获得的结论总结并填入学案中的表格。（表2）
归纳总结凸透镜成像规律，填入表2。
通过自主探究、互相讨论、分析推理、归纳总结、教师引导，初步得出了凸透镜成像规律。
表2
凸透镜成像规律汇总表
物距u与焦距f的关系
像距v与焦距f的关系
像的性质
放大/缩小
正立/倒立
实像/虚像
应用实例
u>2f
f缩小
倒立
实像
fv>2f
放大
倒立
实像
u放大
正立
虚像
课下拓展：请学生自己设计简易的照相机（器材：凸透镜、纸板、毛玻璃、剪刀、刻度尺、双面胶）或简易的投影仪（器材：带有彩色图案的透明胶片、手电筒、凸透镜、白色墙壁）。要求简易照相机既可以成像，又可以调节物距、像距以及像的亮度；思考简易投影仪如何才能得到图案正立的像，如何改变像的大小等。
