沪科版八年级物理上册教案第四章第五节科学探究：凸透镜成像（共2课时）

第五节 科学探究：凸透镜成像
设计说明 本节主要内容有：认识凸透镜和凹透镜，学习有关透镜的一些名词，观察凸透镜和凹透镜对光的作用，测量凸透镜的焦距，探究凸透镜成像的规律。 透镜是利用光的折射制成的改变光路的器件，在生活、生产和技术中都有广泛的应用。本节教学从透镜的外形和透镜对光的作用两个方面来认识凸透镜和凹透镜的区别，使学生学习观察和研究的基本方法，并能意识到把握事物本质的重要性。通过现象了解光路的可逆性，培养学生运用逆向思维解决简单问题的能力。 探究凸透镜成像的规律是一个较完整的探究实验，也是本章的重点。通过学习，不仅要使学生了解凸透镜成像规律，而且要使学生了解科学探究方法。在探究过程中，引导学生对凸透镜的成像规律进行猜想，初步设计方案，用实验探究的方法，找到凸透镜成像的规律。 教学目标 【知识与技能】 1．能识别凸透镜和凹透镜。 2．认识凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。知道什么是焦点和焦距。 3．知道凸透镜成像的规律。 【过程与方法】 1．观察透镜对光的作用，会用光路图表示观察到的现象。能够通过实验测量凸透镜的焦距。 2．经历探究凸透镜成像规律的全过程，通过实验探究，得出凸透镜成像的规律。 【情感、态度和价值观】 1．通过观察透镜对光的作用，体验到透镜的奇妙，产生对物理的兴趣。 2．在实验探究凸透镜成像规律的过程中，体验参与的快乐和成功的喜悦，养成积极主动与他人交流合作的习惯。 重点难点 教学重点 透镜对光的作用和焦点、焦距的概念以及凸透镜成像的规律是本节教学的重点。 教学难点 凸透镜成像的规律涉及物距、焦距，像的大小、倒正、虚实等，成像情况比较复杂，对于学生来说，做好“凸透镜成像规律”的实验虽然并不太难，但通过实验得出凸透镜成像的规律，并记住它，确实有一定的难度，因而是本节教学的难点。 教学方法 实验探究法、讲解法、讨论法、分析法、启发诱导、活动体验。 教具、学具 计算机多媒体教学系统、教学课件、激光电筒、凸透镜、凹透镜、蜡烛、光具座、火柴、光屏等。 授课时数 2课时 第1课时 透镜 教学过程 导入新课 播放PPT课件中放大镜、眼镜、照相机、幻灯机、显微镜、天文望远镜等图片，教师陈述：这些仪器与我们的生活息息相关，它们的主要部件是透镜。这一节让我们一起来学习第四章第五节《科学探究：凸透镜成像》第1课时透镜。 讲授新课 一、透镜的种类 1．活动体验： 学生观察桌上的透镜片，并借助于擦镜纸，摸一下透镜，根据透镜的厚薄程度给透镜分类。透镜能分几类？它们各有什么特点。 2．学生总结： 透镜是至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件。根据透镜的形状，可将透镜分成两类： （1）中间厚、边缘薄的叫凸透镜。 （2）中间薄、边缘厚的叫凹透镜。 牛刀小试 下列给出的透镜中，属于凸透镜的是___________，它们的共同特点是___________；属于凹透镜的是___________，它们的共同特点是___________。 答案：ACD 中间厚，边缘薄 BEF 中间薄,边缘厚 二、透镜的主光轴和光心 1．自主学习： 阅读第70页的内容，观察凸透镜和凹透镜的示意图，了解什么是透镜的主光轴和光心。并回答下列问题：（1）什么叫做透镜的主光轴？（2）什么叫做透镜的光心？ 2．学生总结： 组成透镜的两个球面的球心连线叫做透镜的主光轴。在主光轴上有一个特殊的点，通过它的光线传播方向不变，这一点叫做透镜的光心，可以认为透镜的光心就在透镜的中心。 三、探究透镜对光的作用 1．实验探究： 如图所示，分别将凸透镜、凹透镜放在光具盘的中央，让一束跟透镜主光轴平行的光分别照射凸透镜和凹透镜，观察经过凸透镜和凹透镜的折射光线的传播方向有什么特点？ 2．学生总结： 凸透镜对光有会聚作用，所以凸透镜又叫做会聚透镜。凹透镜对光有发散作用，所以凹透镜又叫做发散透镜。 3．教师讲解： （1）平行于主光轴的光经凸透镜折射后，会聚于主光轴上的某一点，这一点是光斑最小、最亮的点，叫做凸透镜的焦点。用字母“F”表示。 （2）焦点到光心的距离叫做焦距，用字母“”表示。 凸透镜的焦点和焦距 凹透镜的焦点和焦距 （3）实验证明，透镜两侧各有一个焦点，两侧焦距相等。 （4）平行于主光轴的光线，经凸透镜后经过焦点；经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过虚焦点。如图所示。 （5）过光心的光线经透镜后传播方向不改变，如图所示。 （6）根据折射时光路可逆知，经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴射出；射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴射出；如下图： 4．想一想：你知道怎样测出凸透镜的焦距吗？ 答：测量凸透镜焦距：把凸透镜正对太阳光，上下移动，透镜正前方的白纸上出现最小、最亮的光斑时，光斑到透镜的距离即为焦距。 课堂小结 当堂达标 1．某同学让凸透镜正对着太阳光，用光屏在透镜的另一侧观察太阳光通过凸透镜后的现象，如图所示，移动光屏使光斑最小、最亮，此时光斑离凸透镜10cm。据此，我们可以确定此透镜的焦距为（ ） A．5 cm B．10 cm C．15 cm D．20 cm 答案：B 2．要使小灯泡发出的光经某透镜后变成平行光，应把小灯泡放在（ ） A．凸透镜前任意位置 B．凸透镜的焦点上 C．凹透镜前任意位置 D．凹透镜的焦点上 答案：B 3．下列说法中正确的是（ ） A．通过凸透镜的光线都要会聚在焦点上 B．凸透镜只对平行光有会聚作用 C．凸透镜有焦点，凹透镜没有焦点 D．通过透镜中心的光线传播方向不变 答案：D 4．为了防止森林火灾，在森林里不允许随地丢弃透明的饮料瓶，这是由于水进入饮料瓶后对光的作用相当于一个________镜，它对太阳光有________作用，可能会导致森林火灾。 答案：凸透 会聚 5．如图所示，将一个凸透镜正对太阳，其下方20 cm处的白纸上呈现出一个较小的光斑，这个现象提示我们：凸透镜对光有_________作用；若将该透镜向纸面再靠近一小段距离的过程中，光斑一直变小，由此可以判断该透镜的焦距一定_________ 20 cm（选填“大于”“等于”或“小于”）。 答案：会聚 小于 6．如图所示，请根据图中已给出的光线，完成光路图。 答案：如图所示 板书设计 第1课时 透镜 第2课时 凸透镜成像 教学过程 导入新课 教师播放PPT课件中如图所示的“趣味小实验”，并提出问题：你通过盛水的玻璃杯看到的箭头的方向与笔记本电脑屏幕上箭头方向有什么不同？你想知道其中的原因吗？让我们一起来探究凸透镜成像。 讲授新课 1．提出问题 教师播放如图所示的幻灯图片，并提出问题：在日常生活中，我们使用的投影仪、照相机和放大镜能成什么样的像？像的虚、实，大、小，正、倒跟物距有什么关系呢？ 2．猜想与假设 凸透镜成像可能与物体到透镜的距离有关。 3．设计实验 （1）为了验证你的猜想，需要哪些实验器材？ 答：凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、光具座。 （2）两个物理名词及实验前的调节： （3）如图所示，为了便于测量物距和像距，应将凸透镜固定在光具座上，不断改变蜡烛与透镜之间的距离，观察成像情况，比较物距与焦距的关系及成像的特点。 （4）为了使像成在光屏的中心上，蜡烛、透镜、光屏三者的高度有什么要求 答：调节烛焰、透镜、光屏的中心，使三者的中心在同一高度上。 （5）实验表格 4．进行实验与收集证据 （1）按照如图所示组装实验装置，将烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心调整到同一高度。 （2）将凸透镜固定在光具座中间某刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距＞，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。记录物距和像距。 （3）把蜡烛向凸透镜移近，改变物距，仍使＞，仿照步骤（2）再做2次实验，分别观察实像的大小和正倒。记录物距和像距。 （4）把蜡烛向凸透镜移近，改变物距，使＜＜，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。记录物距和像距。 （5）把蜡烛向凸透镜移近，改变物距，使＜＜，仿照步骤（４）再做2次实验，分别观察实像的大小和正倒。记录物距和像距。 （6）把蜡烛向凸透镜移近，改变物距，使＜，在光屏上不能得到蜡烛的像，此时成虚像，应从光屏这侧向透镜里观察蜡烛的像，观察虚像的大小和正倒。 5．分析与论证 教师播放凸透镜成像规律的flash课件，进一步总结规律。 （1）像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？ 答：u＞f 时成实像，u＜f 时成虚像。（一倍焦距点分虚实） （2）像的大小： ①凸透镜在什么条件下成缩小的实像？在什么条件下成放大的实像？有没有缩小的虚像？ 答：在成实像的情况下，＞时，得到缩小实像； ＜时，得到放大实像。 ②难道实像只有放大和缩小两种情况？ 答：当u＝v＝2f 时成等大的实像。二倍焦距点分大小。（没有缩小的虚像） （3）像的正倒： 凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？ 答：u＞f 时成实像，是倒立的；u＜f 时成虚像，是正立的。 （4）物距连续变化时像的大小及像距的变化。 答：当物体成实像时，物距增大时，像距减小，所成的像变小。简记为物远像近像变小，物近像远像变大。 课堂小结 当堂达标 1．某同学将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜15 cm处时，在光屏上得到一个缩小的像。当蜡烛距透镜9 cm时，在光屏上得到一个放大的像。这个凸透镜的焦距可能是（ ） A．10 cm B．8 cm C．6 cm D．4 cm 答案：C 2．用圆形的鱼缸或透明的罐头瓶养鱼，从侧面观赏缸内的鱼，你看到的那条鱼是（ ） A．缩小的实像 B．等大的实像 C．放大的实像 D．放大的虚像 答案：D 3．物体经凸透镜所成的像，无法显示在光屏上的是（ ） A．倒立的像 B．放大的像 C．缩小的像 D．正立的像 答案：D 4．凸透镜成像时，下列说法正确的是（ ） A．成实像时，物体离凸透镜越远，像越大 B．成虚像时，物体离凸透镜越近，像越大 C．实像总是倒立的，虚像总是正立的 D．实像和虚像都可能是放大或缩小的 答案：C 5．如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在A、B、C、D、E各点，并分别调整光屏的位置。则： （1）把烛焰放在＿＿＿＿＿点，屏上出现的像最大； （2）把烛焰放在＿＿＿＿＿点，屏上出现的像最小； （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。 答案：（1）C （2）A （3）C （4）D、E 6. 小明探究凸透镜成像的实验装置如图甲所示： （1）如图甲，为了使烛焰的像能够呈在光屏中央，应将________向下调整，使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在__________。 （2）将凸透镜固定在光具座上50 cm刻度线处，将点燃的蜡烛移动到光具座上30cm刻度线处，移动光屏到合适位置，在光屏上得到一个清晰、等大、倒立的像，则该凸透镜的焦距为_________cm。 （3）在（2）的基础上将蜡烛在光具座上远离凸透镜，为了在光屏上得到清晰的像，则应向________（选填“左”或“右”）移动光屏到合适的位置。 （4）如图乙，保持蜡烛和光屏的位置不变，将凸透镜从位置移动到位置，两次在光屏上都出现清晰烛焰的像，当凸透镜在______（选填“”或“”）处时，光屏上所成清晰的像较大；当凸透镜在位置时，人眼在如图所示位置______（选填“能”或“不能”）看到烛焰的像。 甲　　　　　 　　　　　乙 解析：（1）实验中点燃蜡烛，调整凸透镜和光屏，使烛焰、凸透镜和光屏三者中心大致在同一高度，这样做可使实验中的像都能成在光屏的中央；由图可知，像成在了光屏的上方，此时应该将凸透镜向下调整，使像成在光屏的中央；（2）由图可知，物距＝50 cm30 cm＝20 cm，移动光屏到合适位置，在光屏上得到一个清晰、等大、倒立的像，由凸透镜成像中＝，成倒立等大的实像，；可得2＝20 cm，＝10 cm；（3）将蜡烛在光具座上远离凸透镜，物距变大，为了在光屏上得到清晰的像，应该减小像距，应向左移动光屏到合适的位置；（4）如图乙，保持蜡烛和光屏的位置不变，将凸透镜从位置移动到位置，两次在光屏上都出现清晰烛焰的像，当凸透镜在处时，物距小于像距，成的是倒立、放大的实像；根据光路可逆可知，当凸透镜在处时，物距大于像距，成的是倒立、缩小的实像，所以处的像大；当凸透镜在位置时，此时成的是实像，能被看到。 答案：（1）凸透镜 同一高度 （2）10 （3）左 （4） 能 板书设计 第2课时 凸透镜成像 实验器材：凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、光具座 实验步骤： 实验规律：当物体成实像时，物远像近像变小，物近像远像变大。