【核心素养目标】4.2 探究：凸透镜成像的规律（教案）沪科版（2024）物理八年级全一册

4.2　探究：凸透镜成像的规律
1．物理观念：
通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。
2．科学思维：
经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。
3．科学探究：
通过探究活动，体会实验探究活动在认识事物过程中的重要意义。
4．科学态度与责任：
培养学生善于观察、乐于探究的意识，以及应用物理知识解决实际问题的能力。
重点：理解凸透镜成像规律
难点：实验探究、总结凸透镜成像规律
趣味导入
课件呈现天宫课堂(水球光学实验)视频，引发学生思考。凸透镜成什么样的像与什么有关？
1．探究凸透镜成像的规律
猜想与假设：凸透镜成像可能与物体到透镜的距离有关。
为了验证你的猜想，需要哪些实验器材？凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、光具座。
(1)两个物理名词及实验前的调节：
(2)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。
(3)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？
调节烛焰、透镜、光屏的中心，使三者的中心在同一高度上。
(4)实验表格
凸透镜焦距f＝________cm
物距与焦距的关系 物距u/cm
像的性质
虚实 大小 正倒 像距v/cm
……
　　2.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u＞2f，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u和像距v。
(3)把蜡烛向凸透镜移近，改变物距u，仍使u＞2f，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u和像距v。
(4)把蜡烛向凸透镜移近，改变物距u，使f＜u＜2f，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u和像距v。
(5)把蜡烛向凸透镜移近，改变物距u，使f＜u＜2f，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u和像距v。
(6)把蜡烛向凸透镜移近，改变物距u，使u＜f，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。
3．分析与论证
(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？
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？
在成实像的情况下，u＞v时，得到缩小实像；u＜v时，得到放大实像。
②难道实像只有放大和缩小两种情况？
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？
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。
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：这节课我们通过实验探究了凸透镜成像的规律，需要大家多联系实际理解运用。
第二节　探究：凸透镜成像的规律
物距(u)
像的性质
倒立或正立 放大或缩小 实像或虚像 像距(v)
u＞2f 倒立 缩小 实像 f＜v＜2f
u＝2f 倒立 等大 实像 v＝2f
f＜u＜2f 倒立 放大 实像 v＞2f
u＝f 不成像、得到一束平行光
u＜f 正立 放大 虚像
对于实验环节，可以进一步增加学生的参与度，让他们亲手操作、亲身体验，从而更深刻地理解凸透镜成像的规律。同时，也要注重培养学生的实验技能和观察能力，提高他们的科学素养和探究能力。