6.2学生实验：探究 凸透镜成像（教学设计）《物理》八年级下册（北师大版）

第六章　常见的光学仪器
第二节　学生实验：探究---凸透镜成像
一、教学背景分析
本节内容是本章的核心，同时也是学生学习第三节“生活中的透镜”的基础。 学生接触物理这门学科时间很短，在知识方面，学生虽然知道一些较简单的物理现象，了解一些基本的物理规律，但对凸透镜不太了解，对凸透镜的成像规律知道的就更少。在能力方面，学生初步具备了一定的探究问题的意识和能力，有一定的协调能力和合作精神。在情感方面，初二学生有较浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲望，而且在此之前有过探究“平面镜成像特点”的经历，知道探究的一般过程。但本节探究课学生面临着诸多困难，例如实验探究涉及的物理概念、名词多，如物距(u)、像距(v)、焦距(f)、实像、虚像，特别是要找到各种像应调整什么，如何调整，学生感到盲目；从数据中要得出结论也不易，因此老师必须重视加强对学生探究过程的指导，帮助学生熟悉实验器材的使用，指出实验过程中的注意事项，帮学生细化实验步骤，使全体学生都能顺利完成探究全过程，都能体会到成功的喜悦。同时，培养学生收集信息、整理资料、分析问题、解决问题的能力，初步学会科学探究的一般方法。
二、教学目标
1. 通过实验，总结实像和虚像的区别，记住实像和虚像的定义。
2.会正确使用蜡烛、凸透镜、光屏、光具座等器材设计实验，探究凸透镜成像规律。
通过探究凸透镜成像规律的活动，体验科学探究的全过程和方法。
能在探究活动中，根据实验现象，初步获得提出问题解决问题的能力。
学习从物理现象中用观察、比较、列表等方法总结归纳科学规律。
3. 理解凸透镜成像规律。
熟记凸透镜成放大、等大、缩小的实像和放大虚像的条件。
根据凸透镜成像规律清楚调节像大小的方法。
会应用凸透镜成像的规律解决简单的实际问题。
了解凸透镜成像的光路图。
三、教学重点和难点
教学重点：凸透镜成像规律的探究过程。
教学难点：对实验数据进行分析，归纳得到凸透镜成像规律。
对于初二刚接触物理学科的学生，科学探究的全过程缺乏经验，在教师的引导下，培养学生自主设计实验方案，拟定实验步骤，自主实验操作等能力极其重要。学生对于实验探究还处于起步阶段，记录数据后，分析这些数据归纳得到结论，是学生比较陌生的，对学生来说，是一个较高的要求，学生独立完成非常困难。综上所述，确定了本节课的重点和难点分别是凸透镜成像规律的探究过程和对实验数据进行分析，归纳得到凸透镜成像规律。
四、教学过程
1.教学引入
凸透镜能否像平面镜一样成像 学生用自己桌上的凸透镜观察远处的物体和周围的物体，然后教师引导大家一起做实验，将凸透镜紧靠书上的字，适当增加凸透镜与字之间的距离，并调节眼睛与透镜之间的距离，仔细观察，看到的像有没有变化？谈自己看到的现象，讨论并交流观察到现象，根据学生回答情况恰当导入新课。
2.“知识点”教学
为研究凸透镜成像规律，我们还需要学习几个知识点：
●基本概念
物距（u）：物体到透镜的距离。
像距（v）：像到透镜的距离。
实像：能在光屏上呈现的像，它是由实际光线会聚而成的。（也可用眼睛观察到）
虚像：不能呈现在光屏上的像，只能用眼睛观察到。
学生实验体会实像和虚像。根据学生观察到的各种像，提出探究问题：
问题1：物距满足什么条件，凸透镜成正立放大的像？
问题2：物距满足什么条件，凸透镜成倒立缩小的像？
问题3：物距满足什么条件，凸透镜成倒立放大的像？
问题4：有没有不成像的可能？
●光具座用法
提出四个问题让学生思考：
问题1：怎样在光屏上成清晰的像？
问题2：怎样可以使像呈现在光屏中心位置？
问题3：如何测物距和像距？
问题4：怎样观察虚像？
教师介绍光具座的作用以及用法。示范调节烛焰、透镜中心和光屏中心，使之在一条与光具座平行的直线上。
●设计实验
学生讨论，根据实验器材设计出实验方案，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。
教师组织学生对各小组的方案进行评估，兼顾研究其他问题，确定最佳方案。
●进行实验，收集证据
学生进行分组实验，教师巡回指导，督促他们及时记下各种数据，给有困难的学生适当的帮助与提示。
焦距f/cm 物距u/cm 物距与焦距的关系 像距v/cm 像的性质
实虚 大小 正倒
●分析与讨论
同学们针对记录的各种数据，进行归纳总结出凸透镜成像的规律：先分小组讨论，然后小组间互相交流；每小组推荐一位同学进行班级交流；教师小结成像规律。如何来检验我们得出的结论是否正确？换另一焦距的凸透镜，重复上述实验，验证得出的规律与重复实验的结果是否相符。
●规律再现，总结提高
教师总结本节的情况并投影凸透镜成像的规律。
●课下延伸
引导学生课下用凸透镜三条特殊光线研究其成像原因。
3.课堂小结
凸透镜成像的规律
u>2f fu=2f v=2f 倒立等大的实像
f2f 倒立放大的实像
u=f 不成像
u 4.小练习
（1）小彤在探究凸透镜成像规律的实验中，将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻线处，将光屏和点燃的蜡烛分别放在凸透镜的两侧，如图1所示。为了找到烛焰清晰的像，实验操作步骤如下：
①调节蜡烛火焰中心、 中心和光屏 高度一致。
②小彤将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻线处，应将光屏从图中所示的位置向 移动（选填“左”或“右”）。当光屏移到某一位置时，光屏上呈现烛焰清晰的像，则该像是 像（选填“实”或“虚”）；像的大小相对实物来讲是呈 像（选填“放大”“等大”或“缩小”）；像相对实物来讲是 （选填“正立”或“倒立”），拿掉光屏，从这个位置右侧向凸透镜里看，像的特点是 。
③当蜡烛从5cm刻线逐渐向30cm刻线移动的过程中，光屏上所成的像具有 、 和 的特点。
④当蜡烛从30cm刻线逐渐向40cm刻线移动过程中，光屏上所成的像却具有 、 和 的特点。拿掉光屏，从这个位置右侧向凸透镜里看，像的特点是 。
⑤当蜡烛放置在40cm刻线上，光屏上 （选填“能”或“不能”）呈现像。拿掉光屏，从凸透镜右侧向凸透镜里看， （选填“能”或“不能”）看到像。
⑥当蜡烛放置在40cm刻线逐渐向50cm刻线移动过程中，光屏上 （选填“能”或“不能”）呈现像。拿掉光屏，从凸透镜右侧向凸透镜里看， （选填“能”或“不能”）看到 、 和 像。
五、教学反思
本节课教学以探究凸透镜成像情况与物距关系有关为主线，安排了学生猜想、设计实验、实验探究、合作交流等教学过程，让学生经历产生兴趣、发现问题、激发矛盾、解决问题的探究过程。学生兴趣很浓，个个主动参与学习中，很好地体验知识的形成、发展过程，从中主动获取知识。
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