苏科版八年级上册物理 4.3 凸透镜成像的规律 教案

《探究凸透镜成像规律》教学设计
【教材分析】
这一节是第四章《光的折射 透镜》的重点。通过学习，不仅要使学生了解凸透镜的成像规律，而且要使学生初步了解猜想－实验－分析－归纳的科学探究方法，强化学生学习的独立性、主动性、合作性。在探究过程中，要引导学生对凸透镜的成像规律进行猜想，整体感知，分步探究得出凸透镜成像规律。让学生亲自动手，自主探究，体验科学探究的全过程，从而激发学生探究成像规律的兴趣，理解凸透镜成像规律。
【教学目标】
1、通过实验探究，了解凸透镜成像的规律；
2、会使用相关的实验仪器，会收集凸透镜成像的有关数据和资料；
3、能从观察到的凸透镜成像现象和收集的实验数据中归纳出凸透镜成像的规律；
4、培养学生交流合作、评价探究结果的初步能力。
【教学重点】
凸透镜成像规律的探究过程
【教学难点】
①指导学生在探究过程中，建立起实验与物理模型之间的必然联系。
②组织、指导学生完成探究凸透镜规律的实验。
【学情分析】
学生知道放大镜能成放大的像，但对凸透镜也能成缩小的像及其影响因素不清楚。本节探究课中，学生面临着许多困难，首先，实验探究涉及到的新物理概念多，如物距、像距、焦距、实像、虚像；还有，要找到各种像，应调节什么，如何调节，学生比较盲目；再有，从数据中要得出结论也不容易，因此教师必须重视在探究过程中对学生进行引导和指导，同时，培养学生收集信息、分析问题、解决问题的能力。
【教学策略】
探究凸透镜成像的规律是整个初中物理教学的一个难点，教学的策略，主要在于教师有没有引导学生参与教学过程，主动获取知识，乐于探究，所以教师应想方设法把课堂主动权交给学生，把发言权留给学生。基于此，本节课立足于学生的前经验，根据初二学生心理特点和分析能力，以“规律探究”为主线，设计了初步体验做出猜想、整体感知、分步探究、数据分析等环节，层层深入。
【教学过程设计】
一、引入
师：首先，请大家完成两个小实验。第一个实验，用凸透镜观察课本上的字，你看到了怎样的像？
生：正立放大的像
师：第二个实验，用凸透镜观察白板上的卡通人物，你看到了怎样的像？
生：倒立缩小的像
师：说明凸透镜可以成正立的，也可以成倒立的像，可以成放大的，也可以成缩小的像。今天我们就一起研究一下凸透镜的成像规律。（在黑板上写出标题）
二、初探体验并猜想
师：那凸透镜成像与什么有关呢？请再次用透镜观察课本上的字，改变课本到透镜的距离（在距离较近时），你发现了什么？
生：像的大小发生了变化。
师：说明凸透镜的成像情况与什么有关呢？
生：与物体到透镜的距离有关
师：于是猜想，凸透镜成像可能与物体到透镜的距离有关？究竟有怎样的关系呢？让我们通过实验进行探究。
三、实验准备
师：首先，认识一下实验器材：焦距为10cm的凸透镜（请将焦距写在实验报告上）、发光字作为物体、光屏；光屏的作用是什么？
生：承接像。
师：能在光屏上承接的叫？
生：实像
师：不能在光屏上承接的像呢？
生：虚像
师：下面的为光具座，光具座上有若干滑块，滑块可以在轨道上移动，也可以用下面的螺丝固定在某一位置，滑块上面可以安装各种光学元件。（边演示，边讲解。）下面请大家，按照图中的顺序将桌面上的光学元件安装在光具座上。
生：组内合作完成安装
师：请看老师安装好的这台装置，观察光屏上的像（故意使像成在光屏的下方），发现什么问题了？
生：像太偏下
师：怎么使像成在光屏中央？
生：调整高度
师：调整到什么程度呢？
生：同一高度
师：准确的应该是使物体、透镜、光屏的中心在同一高度。下面请大家利用桌面上的米尺，调整三心在同一高度，保证像成在光屏中央。（边演示边讲解）
生：小组内合作（有人扶尺，有人调节高度）
师：在这里认识两个距离：1、物体到透镜的距离叫物距；2、像到透镜的距离叫像距。请大家计算此时的物距和像距为多少？
生：物距50cm、像距25cm
师：怎么计算的呢？
生：将对应读数相减
师：准备工作做好进入正式实验。
四、整体感知
师：首先，请大家整体感知一下，凸透镜的成像情况。
1、将凸透镜固定在50cm处，
2、使发光字从远处逐渐靠近凸透镜；
3、同时配合调节光屏，使光屏上成清晰像；
4、试试能找到哪些类型的像？
注意：光屏上有一段绿色的胶带，高度与发光字F的高度相同，作为参照比较像和物的大小关系。
生：小组内2个人配合移动，其他人一起观察成像情况。
师：指导学生操作（1、移动要慢；2、每移动一下物体，就要配合移动光屏；3、必须在光屏上看到清晰的像。）关注学生实验的进度。小组间交流发现了哪些类型的像？
生：各小组答案综合：倒立缩小的实像、倒立放大的实像、倒立等大的实像
师：下面我们就分步研究，在什么情况下成什么样的像？
五、分步探究
师：1、使光屏上成清晰的倒立缩小的像时，做三次实验，完成表一1、2、3行记录。
生：小组内合作，2人移动操作，2人记录物距、像距、成像性质。（师在小组间巡视关注、指导学生的操作、记录、合作情况。）
师：2、使光屏上成清晰的倒立放大的像时，做三次实验，完成表一5、6、7行记录。
生：小组内合作，2人移动操作，2人记录物距、像距、成像性质。（师在小组间巡视关注、指导学生的操作、记录、合作情况。）
师：前两步操作结束，请大家试试“3、何时成倒立等大的像呢？”
生：物距等于20cm时
师：此时的像距为多少呢？
生：也为20cm
师：请将对应数据填入第4行，20cm与焦距是什么关系呢？
生： 两倍
师：说明两倍焦距是一个特殊的位置，凸透镜还有一个特殊的位置是哪里？
生：一倍焦距
师：下面请大家探究“4、物距小于一倍焦距时，光屏上能成清晰的像吗？”
生：不能
师：说明此时能成实像吗？
生：不能
师：请大家移开光屏，从光屏一侧，透过凸透镜观察成像情况？能成怎样的像？
生：正立放大的像
师：请大家在这个区间内做三次实验，记录三组数据。请一个小组将他们的数据分享在白板上。其他同学结合自己的数据，分析数据，思考“实验报告”中的前5道题，组内探讨能找到哪些规律？待会一起交流。
六、数据分析、规律总结
次数 物距（cm） 像距（cm） 成像性质
正立/倒立 缩小/放大 实像/虚像
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1、比较“物距”和“实像/虚像”两列记录，并参照f=10cm，可以发现什么？
2、比较“物距”和“正立/倒立”两列记录，并参照f=10cm，可以发现什么？
3、结合前两个问题，再次比较“物距”“正立/倒立”“虚/实”3列可得？
4、比较“物距”“放大/缩小”两列记录可发现什么？
5、比较“物距”“像的性质”总结，由分界点划分的区间和分界点都成什么像？
物距 成像性质 像距
正立/倒立 放大/缩小 虚像/实像
u>2f
u=2f
fu=f
u师：请大家看白板上的数据。看思考1、比较“物距”和“实像／虚像”两列记录，并参照f=10cm，可以发现什么？
生：物距大于10cm时成实像，小于10cm时成虚像；
师：也就是一倍焦距分虚实；看思考2、比较“物距”“正立/倒立”两列记录，并参照f=10cm，可以发现什么？
生：物距大于10cm时像是倒立的，小于10cm时像是正立的；
师：也就是一倍焦距分正倒。思考3、结合前两个问题，再次比较“物距”“正立/倒立”“虚/实”3列综合可得？
生：一倍焦距分正立虚像、倒立实像。
师：思考4，比较“物距”“放大/缩小”两列记录可发现什么？
生：物距大于20cm时像是缩小的，物距小于20cm时像是放大的。
师：也就是两倍焦距分大小。两个分界点将物距和像距分成了不同区间，下面看思考5、比较“物距”“像的性质”“像距”总结，由分界点划分的区间和分界点都成什么像？完成表格
物距 成像性质 像距
正立/倒立 放大/缩小 虚像/实像
u>2f
u=2f
fu=f
u师：u>2f时，成正立还是倒立的像？
生：倒立
师：为什么？
生：一倍焦距分正倒，此时大于一倍焦距
师：成放大还是缩小的像？
生：缩小的
师：为什么？
生：二倍焦距分大小，此时大于二倍焦距
师：成虚像还是实像？
生：实像
师：为什么？
生：一倍焦距分虚实，此时大于一倍焦距
师：此时像距在什么范围的呢？请通过具体数据分析。
生：f用相同的思路，引导，请学生分析完成其它阶段的成像规律。
师：下面请大家看一个动画，此时成什么像？
生：倒立等大的实像
师：下面请一位同学上来，老师说像的性质，同学移物体位置。
分别让学生通过调节物距找到倒立缩小的实像、倒立等大的实像、倒立放大的实像、正立放大的虚像，引导学生强化不同成像情况下物距、像距、成像特点。
师：下面我们通过动画来总结一下，由物距变化引起的实像和虚像的变化规律。要研究成实像的变化规律应该在什么范围内移动物体？
生：大于一倍焦距时
师：老师移动，请大家观察。
生：物体离透镜越来越近，像离透镜越来越远，像越来越大
师：也就成实像的变化规律是物近像远像变大。要研究虚像的变化规律，物体应该在什么范围内移动？
生：小于一倍焦距时
师：老师移动，请大家观察。
生：物体离透镜越来越近，像离透镜越来越近，像越来越小
师：也就成虚像的变化规律是物近像近像变小。
七、巩固训练
1、请学生填写黑板上的凸透镜成像规律的表格。让大家找问题，有问题的，请同学改正并解释；
3、请同学在图中填物体正确的位置、选择正确的像填在正确的位置上。让大家判断正误，有问题的，请同学改正并解释；
八、课堂小结
以提问的方式集体回顾本节课找的凸透镜成像规律。
九、板书设计
十、作业设计
完成《随堂练》的第一课时