沪科版八年级物理全一册4.5《科学探究：凸透镜成像》教案

第五节 科学探究：凸透镜成像
一、教学目标
1．通过观察凸透镜和凹透镜的实物及课件中的图，了解什么是凸透镜，什么是凹透镜，了解透镜的焦点、焦距。
2．通过实验了解凸透镜和凹透镜对光的作用。
3．从实验中归纳简单的科学规律，知道凸透镜成像的规律。
4．了解实像和虚像的区别 。
二、教学重点及难点
重点：通过观察和实验，了解什么是凸透镜和凹透镜及对光的作用。通过实验，探究凸透镜成像的规律，会使用相关的实验器材，能通过观察和实验收集凸透镜成像规律的有关数据和资料。
难点：培养学生观察实验的能力和根据实验现象发现物理规律的能力。
三、教学用具
光具座、火柴、蜡烛、凸透镜、凹透镜、光屏。
四、相关资源
多媒体课件、透镜对光的作用.mp4、用太阳光测量凸透镜的焦距.mp4、凸透镜有什么特点.mp4、研究不同透镜的特点和作用.mp4、【教学实验】探究凸透镜成像的规律.mp4、【知识解析】凸透镜成像规律.mp4等。
五、教学过程
【课堂引入】
回忆：一束光斜射入玻璃砖后，从玻璃砖出来的光线是怎样的？学生做图。
如果是三束平行光斜射入玻璃砖会如何呢？
如果是三束平行光垂直射入玻璃砖又会如何呢？
玻璃砖的两表面都是平面，厚度均匀，如果它们的厚度不同，而呈现有规则的球面，则它们对光线的作用情况如何呢？
我们把这样中央与边缘厚度不同的镜片叫做透镜，这节课我们一起来学习透镜相关的知识。
【新知讲解】
（一）凸透镜和凹透镜
教师展示PPT中凸透镜和凹透镜图片。
同学们，通过图片你们能说出凸透镜和凹透镜的形状特征了吗？
同学答：凸透镜中间厚边缘薄，凹透镜中间薄边缘厚。
教师展示图片，透镜的两个表面至少一个是球面的一部分。
教师展示图片，除了从形状上我们能辨别出凸透镜和凹透镜，用其它方法我们也能区分凸透镜和凹透镜。分别用凸透镜和凹透镜观察书上的字，凸透镜可以使书上的字放大，凹透镜使书上的字缩小。
教师展示图片，把两种透镜放在阳光下，有什么不同？
凸透镜放在阳光下会出现亮斑，凹透镜放在阳光下会出现暗圈。
（二）透镜对光的作用
1.凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用
为什么凸透镜放在阳光下会出现亮斑，凹透镜放在阳光下会出现暗圈。这是由于凸透镜对光具有会聚作用，凹透镜对光具有发散作用。透镜对光的会聚或发散作用是由于透镜对光的折射。用光学演示仪进行演示。
建议播放视频【教学实验】透镜对光的作用.mp4
2.焦点和焦距
教师演示实验
焦点：凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫做凸透镜的焦点。
焦距：焦点到光心的距离。
平行光线从凸透镜另一侧射向凸透镜，也会会聚在主光轴上一点，这一点也是凸透镜的焦点，所以凸透镜有两个焦点。
建议播放视频【教学实验】用太阳光测量凸透镜的焦距.mp4
教师演示实验，凹透镜有焦点吗？把折射光线反向延长看一看。
跟凹透镜主光轴平行的光，经凹透镜折射后，反向延长线交于主光轴上一点，这一点由于不是实际光线会聚成的，称为凹透镜的虚焦点。凹透镜有两个虚焦点。
教师表述，对于透镜来说，有三条特殊光线。
1．通过光心的光线传播方向不改变。
2．平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点。
3．经过凸透镜焦点的光线折射后平行于主光轴射出。对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线折射后平行于主光轴射出。
（三）实验：探究凸透镜成像的规律
学生回答：可能和物距有关。
教师引发学生思考，像的虚实、正倒有什么变化规律？
教师展示图片，用蜡烛做物体，研究烛焰所成的像。一块白色的硬纸板做光屏，承接烛焰在凸透镜中成的像。
实验中，烛焰中心、凸透镜中心、光屏中心应调整在同一高度，目的是使烛焰的像成在光屏的中央。
学生观看视频并进行实验，观察成像的变化，总结成像规律。
（五）凸透镜成像特点及应用
教师表述，看完视频之后，同学们来总结一下凸透镜成像特点及应用。
学生回答：
u>2f，成倒立、缩小的实像，f u =2f，成倒立、等大的实像，v =2f，像和物在凸透镜两侧。
f2f，像和物在凸透镜两侧。幻灯机就是利用凸透镜成倒立、放大的实像制成的。
u =f，无像。
u 教师展示表格进行总结。
在凸透镜成像规律中有两个很重要的点：焦点F、二倍焦点2F。
同学们可以记住下面的口诀，方便掌握凸透镜成像的规律。
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；
物远像近像变小，物近像远像变大；
实像都倒立，虚像正立且放大。
教师提问，大家思考一下，如果把透镜用不透明物体遮挡一部分，观察烛焰通过凸透镜在光屏所成的像，是残缺的吗？
教师演示实验，并通过画光路图，帮助学生理解这种情况下仍成完整的像，只是像变暗了。
教师展示图片，请学生思考：
小丽给同学拍照，想拍摄全身的，但发现在该位置只能从观景框中看到半身。小丽应该怎么做？
学生思考并讨论。
【典型例题】
1.烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个放大的像，若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏位置对调一下，则( )
A．光屏上仍能成一个放大的像
B．光屏上能成一个缩小的像
C．光屏上不能成像，但通过透镜能看到
D．以上说法都不对
解析：既然在光屏上得到放大的实像，说明物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，像在另一侧离凸透镜的距离大于二倍焦距，位置对调后，即变成物体离凸透镜的距离大于二倍焦距的成像情况，根据光路的可逆性，可知，放在实像位置的物体发出（反射）的光也能通过凸透镜会聚到原物体位置，所以能在光屏上得到倒立、缩小的实像。
答案：B
2．某学生在做凸透镜成像实验时，若发现在距透镜20 cm处的光屏上有一个倒立、等大的像，则此透镜的焦距可能为（ ）
A．10 cm B．6 cm C．25 cm D．无法确定
解析：透镜20 cm处的光屏上有一个倒立等大的像，物体通过透镜成倒立等大的像时，物体离凸透镜的距离等于两倍的焦距，像在凸透镜的另一侧，离凸透镜的距离也等于两倍的焦距。所以有2f=20 cm，f=10 cm。
答案：A
3．某物体经凸透镜在光屏上得到一个像，现将透镜中部遮住不让光通过，则屏上的像（ ）
A．缺少中部 B．变小 C．性质不变，像变暗 D．变大
解析：物体的每一点发出无数光线，即这些光线一部分通过除凸透镜中部以外的地方成像在光屏上，也有一部分通过凸透镜的中部成像在光屏上。所以当挡住凸透镜的中部时，只是挡住了该点发出的成像光线的一部分，通过凸透镜其他部分的光线仍能成像在光屏上，所以成像的性质不变。由于通过的光减少，所以像的亮度变暗。
答案：C
4．将一物体放在凸透镜前，使物距依次为6 cm，18 cm和24 cm，分别得到放大的虚像、放大的实像和缩小的实像，则凸透镜的焦距f满足关系式（ ）
A．f<6 cm B．6 cm解析：物距小于一倍的焦距，凸透镜成放大的虚像。物距大于一倍的焦距小于两倍的焦距，物体成放大的实像。物距大于两倍的焦距，凸透镜成缩小的实像。所以f>6 cm，f<18 cm<2f，2f<24 cm，则9 cm答案：C
六、课堂小结
通过本节课的探究活动我们知道：
1.照相机给景物照相时，物体到镜头的距离大于2倍焦距，在底片上成倒立缩小的实像。
2.投影仪的投影片到投影仪镜头的距离在2倍焦距和焦距之间，在屏幕上成倒立的放大的实像；
3.放大镜观察物体时，物体到放大镜的距离小于焦距，看到的是正立的、放大的虚像。
七、板书设计
第五节 科学探究：凸透镜成像
一、凸透镜成像的规律
1．u＞2f；f＜v＜2f；成倒立、缩小的实像。如照相机
2．f＜u＜2f；v＞2f；成倒立、放大的实像。如投影仪
3．u＜f；成正立、放大的虚像。如放大镜
二、记忆口诀
一倍焦距内外分虚实；二倍焦距内外分大小。
物近像远像变大；物远像近像变小。
实像都是倒立的；虚像都是正立的。