5.3 凸透镜成像的规律

第五章 透镜及其应用
第3节 凸透镜成像的规律
【教学目标】
1、知识与技能：
探究并知道凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像规律的应用。
2、过程与方法：
（1）能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。
（2）通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。
（3）学习从物理现象中归纳科学规律的方法
3、情感态度和价值观：
（1）具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品中的物理学原理。
（2）乐于参与观察、实验、制作等科学实践活动。
【教学重点】
探究并知道凸透镜成像的规律。
【教学难点】
引导学生设计实验方案，并从实验中得出凸透镜成像规律。
【教学准备】
教师准备：多媒体课件（主要由学生来完成实验，教师引导）
学生准备：每小组f=10cm凸透镜1个，光具座1个（带刻度）、蜡烛1个、光屏1个、火柴1盒。
【教学过程】
主 要 教 学 过 程
教学环节及内容
教师活动
学生活动
复习引入
上节课我们学习了《生活中的透镜》（用多媒体展示照相机，投影仪，放大镜各自成像）。
提问：照相机、投影仪、放大镜成什么像？
我们知道照相机、投影仪、放大镜都是利用凸透镜成像的规律，但成的像特点不相同，那么像的虚实、大小、正倒跟什么么因素有关呢？有怎样的关系呢？
我们一起来探究——
第3节 凸透镜成像的规律
思考、回答
设计意图：回顾前面学过内容，提出更深层次的问题，激发学生继续探究的愿望。
启发学生积极思考，激励学生勇于求知。
二、探究凸透镜成像的规律
1．猜 想。
2．设计实验。
放置顺序和要求
明确实像和虚像
3．进行实验与
收集与证据
记录实验数据及现象。
4．分析数据找出规律。
5．交流评估
实验中出现的问题
6．深化理解
想一想
做一做
让学生用凸透镜观察课本上的字，并改变凸透镜到课本的距离，引导学生猜想。
提问：发现了什么现象？
凸透镜成像与什么因素有关？
1．猜想：凸透镜成像可能与物体到凸透镜的距离有关。
物距和像距（课件展示下图）
物距（u）：物体到凸透镜的距离；
像距（v）：像到凸透镜的距离。
2．设计实验。
（1）实验器材：凸透镜（f=10cm）、蜡烛、光屏、火柴、光具座（带刻度）。
教师介绍光具座的作用以及用法。
明确：在使用光具座时，像的位置和光屏的位置具有不同的含义。如果移动光屏使它得到清晰的像，这时光屏的位置就是像的位置。
（2）如何保证蜡烛的像始终能成在光屏上？
使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。

（3）能用光屏承接的是实像，不能用光屏承接的是虚像。回顾使用放大镜。
3．进行实验与收集证据。
多媒体投影：固定凸透镜的位置，移动蜡烛，然后移动光屏得到清晰的像。
①在光屏上找到一个和照相机成的像相同的像；
②在光屏上找到一个和投影仪成的像相同的像；
③移动蜡烛观察凸透镜作为放大镜所成的像。
说明：上一节（见课本96页）学生已经学过实像、虚像，简单了解了成实像和虚像时，蜡烛、凸透镜、光屏或观察者所处的位置，本节也对探究过程作了一定的说明和引导，所以学生一定能按要求找到像的。（学生课前回顾见附件1）
将成像时对应的物距u和像距v记录到课本98页的表格（如下表）中。
凸透镜的焦距f=10 cm
物距u/cm
像距v/cm
像的性质
物距与焦距的关系
实像或虚像
放大或缩小
倒立或正立
30
15
实
25
17
15
30
6
各个小组得到的数据不一定相同，但每组基本上都能找到相应的像。多找几组的数据实物投影到大屏幕上。
4．分析上表的记录，找出凸透镜成像的规律。
提问：①物距与焦距有怎样关系时能得到倒立、缩小的实像？
学生：在u＞2f时，光屏能承接到一个倒立、缩小的实像;
②物距与焦距有怎样关系时能得到倒立、放大的实像？
学生：在2f＞u＞f时，光屏能承接到一个倒立、放大的实像;
③物距与焦距有怎样关系时能观察到一个正立、放大的虚像？怎样观察的？
学生：在u＜f时，正立、放大的虚像。
在凸透镜的另一侧观察。
④随着物距的变化，像距有什么变化？像的大小有什么变化？
学生：物距减小，像距增大，像也变大；物距增大，像距减小，像也变小
5．交流
前面同学们很好的完成了任务，动手能力很强，下面我们回顾一下实验过程。
教师播放多媒体动画，引导学生回顾实验过程，加深学生的记忆和理解。

u>2f 倒立缩小实像， f
不成像， u
u=2f= v 倒立等大实像
通过特殊光线的作图我们了解到当：
u=2f=v时，成倒立等大实像，u=f时，不成像。请同学们试着将蜡烛放在距离凸透镜2f和f的位置，观察光屏上像是不是这样的。
评估：
同学们刚才探究过程中遇到什么问题，影响了你们的探究？
①如论如何移动光屏均找不到像。
烛焰、透镜、光屏中心不在同一高度，物距≤焦距，成的是虚像。
②实验中，和别的组的物距一样，但像距不一样。
找到的像不是最清晰的。
③像偏上或偏下，成像不全。
烛焰、透镜、光屏中心不在同一高度。
④不方便测量比较像的大小。
蜡烛火苗高度不好测量，只能凭视觉判断像与物的大小关系，因此最好使物和像大小差距大些。
⑤等大的像，看起来不等大。
烛焰亮度比像强，所以看起来大些。
⑥物距u=f时，光屏上一片光亮，是成的像吗？
光亮是有光照到屏上，但并不成像。
6．深化理解
多媒体展示下面表格，让学生试着填。
想想议议：（课本98页）
1、由上表数据，凸透镜成缩小、等大、放大实像时，物距u和像距v有什么关系？
u＞v时，成缩小的实像；
u＝v时，成等大的实像；
u＜v时，成放大的实像；
2、有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？
实像都是倒立的，虚像都是正立的。
3、成实像时，大小的分界点是？虚像、实像（倒正）的分界点是？
2F点是大小分界点，F是虚实分界点。
想一想，做一做：
如果在做凸透镜成像的实验时，将手指放在凸透镜上，光屏上会出现什么现象？
成像不发生变化，只是稍暗一些。
请同学生试着做一做。
应用：如果有用照相机照相时，有一个小泥点在镜头上，照片上能看到吗？
设计意图：1、有类似的题，趁实验时做一做加深认识；2、让学生体验到物理的奇妙。
学生利用本组的凸透镜观察，发现随着凸透镜到物体的距离不同，成的像也有所不同。
思考并作出猜想
设计意图：使学生知道探究的目的，能引导学生寻找探究的方法。同时介绍科学探究问题的一般过程。
学生了解器材，做好知识准备。
在设计实验时要明确目的，理清思路。目的是要探究成像的情况与物距是否有关，所以实验思路就是：让一发光物体通过凸透镜成像，然后改变物距，观察像的情况；或是让一发光物体通过凸透镜成不同的像，比较物距。
设计意图：虽然学生做的可能有些乱，但他们亲自经历了探究过程，既加深了对规律的理解和记忆，又提高了学生科学探究的能力。使他们乐于探索，勇于发现。
学生分组进行探究实验，并将自己组数据填入表格中。注意每小组分工明确，有小组长，有实验的，有记录的，有发言的。
小组长展示自己小组记录的数据。
通过展示几个小组记录的数据及时有针对性的提出问题，引导学生思考成像与物距的关系。
学生思考、讨论逐步得出规律。（此时学生能说出多少是多少，一定注意引导和鼓励，千万不要包办）
让学生分析：
明确变化的口诀
认真观看动画演示，进一步巩固理解实验规律。
让学生说出成像特点以及对应的物距和像距。
设计意图：学生前面虽然通过探究得出了一些成像规律，但记忆不深，理解不到位，通过动画演示，能从理论上（特殊光线）揭示成像的原因，同时引导学生去找等大的像。
学生进行实验，试着找到等大的像。
思考、讨论
回顾自己小组的实验过程。
设计意图：评估是科学实验探究的一步，学生经过评估自己的得与失，才能获得进步，提高实验探究能力。同时像①③⑥，中考题中均有体现。
学生通过分析表格中的数据，进一步加深对规律的了解。
口诀：
一焦内外分虚实，虚正实倒皆确保；
二焦内外分大小，物近像远像大了。
学生思考后回答，有的说屏上可以看到手指，有的说屏上的蜡烛少了一部分，也有说不变的。
三、课堂小结
回顾本节课
“你学到了什么？”
学生回顾所学内容，每组发一张纸如图所示。让小组内相互提问指出a、b、c、d、e各点的成像规律。
回顾所学内容
说出各点的成像规律。
四、课堂检测
老师巡视、讲评，注意辅导接受慢，对成像规律理解困难的学生。
完成检测题
见附件2
五、布置作业
复习本节内容并完成课后练习题。
课后完成
【板书设计】
第五章 透镜及其应用
第三节 凸透镜成像的规律
一、复习回顾
1、照相机：倒立缩小的实像；
2、投影仪：倒立放大的实像；
3、放大镜：正立放大的虚像。
二、探究凸透镜成像的规律
1、猜想：
凸透镜成像可能与物体到凸透镜的距离有关。
物距（u）：物体到凸透镜的距离；像距（v）：像到凸透镜的距离。
2、设计实验
（1）实验器材
（2）使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。
（3）能用光屏承接的是实像，不能用光屏承接的是虚像。回顾使用放大镜。
3、进行实验，记录数据。
4、分析数据找到规律。【教学流程】
【课后反思】
一、本节课的“成功”之处：
凸透镜成像规律是八年级物理的教学重点也是教学难点。突破这个难点，对培养学生学习物理的兴趣，对树立学生的自信心，对提高整体教学质量有着积极的意义。
本节课是在学习了“生活中的透镜”的基础上进行的，运用多媒体， 通过复习再现——照相机（缩小、倒立的实像），投影仪（放大、倒立的实像），放大镜（放大、正立的虚像）的成像特点后，质疑——这些像都是由凸透镜所形成的，为什么它们的性质却不同？性质与哪些因素有关？将凸透镜发给学生让学生做一做、看一看，学生认识到放大镜属于凸透镜，凸透镜不总是成放大的正立像，还能成放大的倒立像、缩小的倒立像，使学生对凸透镜能成不同的像有了感性认识，猜测到凸透镜成像规律与物体到凸透镜的距离有关。然后让学生自主探究凸透镜成像的规律，并使学生能运用这些规律来解决问题。同时为学生今后的学习、应用提供理论依据和方法，也为培养和发展学生的实验操作能力、观察分析能力、归纳总结能力打下良好的坚实基础。
在教学过程中，为体现以学生为主体，主要是借助科学探究，采用“探索发现”的教学方法，引导学生动手操作、仔细观察、归纳总结，并以合作讨论、交流相结合，从而得出“凸透镜成像的规律”；为提高教学效果，充分利用教具、多媒体，创设各种具有现实性、趣味性、科学性的情景，以增强学生学习物理的兴趣，使学生在轻松愉快的气氛中体会成功与收获的喜悦。
同时为了让知识得到巩固，能力得到加强，组编了强化训练题、巩固练习题，让学生独立思考自主完成，使学生成为学习的主人，构建自己的知识，打下坚实的基础。
二、教学过程中需要注意的问题。
1．规律多，在不同的物距条件下所成像的性质不同。概念多、易混淆，如焦距、物距和像距，实像和虚像，放大和缩小。
2. 学生对凸透镜成像没有感性认识，让他们直接探究凸透镜成像规律，学生往往觉得无所适从不知道从哪里开始探究，不知道究竟探究什么。八年级学生正处在形象思维向抽象思维过渡的阶段，学生分析数据归纳规律的能力不强。因此，如何创设提问题的情境？引导学生提什么样的问题？采用什么实验装置？如何用器材进行探究？探究时需要观察、记录哪些数据和现象？如何引导学生分析数据、归纳出规律？是非常重要的。其中提问题和分析数据是最易被忽视的教学环节。
3.有些教师自己做演示实验，只让学生观看，学生只能死记硬背成像规律。有些教师也使用探究式教学，但由于引导学生分析的方法不当，最后只能由教师包办说出规律，失去探究实验的意义。有些教师不能深入研究新教材，对探究凸透镜成像实验前教材中要求学生做的一些成像实验重视不够，如小孔成像。
4．本节课实验过程比较有趣，可能会有部分学生光顾着玩，而不注重深入分析实验规律，导致课堂效果不佳。所以，要求教师有较强的课堂掌控能力。
附件1：
课前复习（准备知识）
1、照相机成 、 立、 像；投影仪成 、 立、 像；
放大镜成 、 立、 像。
2、实像是由 会聚而成的， （能或不能）被光屏承接。
虚实像是由折射光线的 会聚而成的， （能或不能）被光屏承接。人眼逆着出射光线的方向看去，可以看到虚像。实像和物体位于凸透镜的 侧，虚像和物体位于凸透镜的 侧。（填“同”或“异”）
3、实像和虚像区别。

成 像 成 像
附件2：
1．（2012甘肃兰州）在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。利用这一成像原理的光学仪器是
A.投影仪 B.照相机 C.放大镜 D.显微镜

第1题 第2题
2．（2012湖北恩施州）在做“探究凸透镜成像实验”时，将焦距为10cm的凸透镜和蜡烛放在光具座上，位置如图所示。则在光屏上
A．成倒立放大的实像 B．成倒立缩小的实像
C．光屏上不会得到像 D．像距大于10cm小于20cm
3．图24 是“探究凸透镜成像的规律”实验装置示意图，凸透镜的焦距是20cm，如图的情景，眼睛可能观察到烛焰经凸透镜折射所成的虚像.
4．一个物体在凸透镜前20cm处时，在透镜另一侧的光屏上成一个倒立、缩小的实像，则该凸透镜的焦距f符合（ ）
A.10cm ＜f＜20cm B.f＞10cm
C.f＜10cm D.f＞20cm
5．(2012山东烟台 )在探究凸透镜成像规律的实验中，当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时，烛焰在光屏上呈现一个清晰放大的像。要使烛焰在光屏上呈现一个清晰缩小的像，调节的方法是
A.透镜不动，蜡烛远离透镜移动，光屏靠近透镜移动
B.透镜不动，蜡烛远离透镜移动，光屏远离透镜移动
C.透镜不动，蜡烛靠近透镜移动，光屏远离透镜移动
D.透镜不动，蜡烛靠近透镜移动，光屏靠近透镜移动
6．（2012福建福州）小明在探究“凸透镜成像规律”时，所用凸透镜的焦距是10cm。
（1）他将蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上依次摆放，点燃蜡烛后，发现无论如何移动光屏总找不到像，其原因可能是______________。（写出一种即可）
（2）调整好后，当蜡烛与凸透镜的距离为36cm时，可在光屏上得到倒立________的实像；再将蜡烛向凸透镜靠近一些，要获得清晰的实像．光屏应_________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜。
7．(2012山东聊城，)某实验小组进行“探究凸透镜成像规律”的实验：
（1）由图甲可知，该凸透镜的焦距是_____________cm。
（2）把烛焰放在 点，屏上出现的像最大，此成像规律应用在____________上（填一种器材名称）。 把烛焰放在 点，屏上出现的像最小，此成像规律应用在____________上（填一种器材名称）。
（3）把烛焰放在 点，屏上出现清晰的像时，屏距凸透镜最远。
（4）把烛焰放在 点，屏上不会出现像。