4.5 科学探究：凸透镜成像（2） 教案（教科版）

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课题 第四章 光的世界
4.5 凸透镜成像（2）
教学目标
1.物理观念
（1） 探究并知道凸透镜成像的规律。
（2）了解透镜在照相机、投影仪、放大镜中的应用
2.科学思维
学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
3.科学实验
（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，体验探究过程的全过程和方法。
（3）学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
4.科学态度与责任
（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道理。
（2）初步建立将科学技术应用于实际的意识。
教学重点
探究凸透镜成像的规律。
教学难点
凸透镜成像的规律的应用。
教学方法
实验法和讲授法
教学用具
凸透镜、光具座、照相机、放大镜、投影仪、蜡烛、火柴
教学课时 1课时
教学互动设计
一、创设情景、导入新课
2024年8月1日，巴黎奥运会男子100米自由泳决赛上演了一场速度与激情的较量。中国选手潘展乐以46秒40的惊人成绩，不仅打破了自己保持的世界纪录，更以绝对优势为中国游泳队赢得了本届奥运会的首枚金牌。
这些精彩的瞬间是用照相机拍摄的，你知道照相机的成像原理吗？
二、新课讲授、师生互动
通过放大镜能看到正立放大的像，也能看到倒立放大的像。
（一）探究凸透镜成像的规律
问题与猜想
放大镜是一个凸透镜，小明一直认为，用放大镜把书上的字放大后都是正立的。但小聪告诉他，放大镜还可以使书上的字倒立呢！她演示给小明看，看到如图所示的情况。
问题与猜想
他们发现，用放大镜也能成倒立放大的像。对此，小聪和小明疑惑不解。经过思考讨论，他们猜想，放大镜所成的像的大小、正倒，可能与放大镜以及物体的位置有关。于是，他们决定用实验的方法研究这个问题。
制订方案
确定合适焦距的凸透镜；为方便测量物距和像距，光源选定平面光源；为方便比较像的大小，选用带有标度的白色光屏。
材料◆光具座(包括导轨及支架、滑块、标尺、F平面光源、凸透镜、白屏) 。
保持凸透镜不动，使光源从距离凸透镜较远处逐渐靠近凸透镜，随之调节光屏到凸透镜的距离，使光屏上成清晰像。分别测量出成像时的物距和像距，观察像的大小、正倒。移动光源的过程中，选取若千个位置，并调整光屏位置，观察成像的情况。
进行实验、收集证据
用蜡烛做物体，把蜡烛、凸透镜、光屏沿一直线依次放在光具座上，点燃蜡烛、使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
先把蜡烛放在离凸透镜较远的地方，然后逐渐向凸透镜移动。移动的过程中，选取若干位置，并调整光屏的位置，观察成像情况。
分别测量出成像时的物距和像距，观察像的大小、正倒。移动光源的过程中，选取若干个位置，并调整光屏位置，观察成像的情况。
提示1 焦距标志着透镜对光的折射本领。实验中，可以分以下阶段选取数据进行研究:物体在2倍焦距以外；物体在2倍焦距到1倍焦距之间；物体在1倍焦距以内。
提示2 实像能在光屏上成像。虛像不能在光屏上成像，但可以通过透镜看到像。
将实验数据填入下表。凸透镜的焦距 =10cm
基于证据，得出结论
分析实验数据，总结凸透镜成像的规律。
交流与评估
将光源从很远的地方逐渐向凸透镜靠近，观察在这个过程中，光源经过哪个位置以后，所成实像由缩小变成放大，经过哪个位置以后由实像变成虚像。
向同学陈述实验结论，共同讨论交流。
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；
焦点以内正大虚，二倍焦距外实小；
二倍焦距内实大，靠近焦点像增大。
物距减小实像和像距同时增大。
透镜成什么像，取决于物体上各点发出的光经透镜.后的走向。利用如图所示的作图方式，我们也能探究出凸透镜成像的规律。
（二）凸透镜成像规律的应用
凸透镜的成像规律是设计光学仪器的依据之，利用这个规律，人们有许多发明、创造，使我们的生活更加美好(如图所示）。
放大镜就是凸透镜，它可以将较小的物体“放大”。放大镜呈现的是物体正立、放大的虛像。
照相机的镜头相当于一个凸透镜，要求被拍物体成像在相机内感光元件上。呈现的是物体倒立、缩小的实像。
投影仪、放映机等投影设备都有一个相当于凸透镜的镜头，来自投影片或数码装置的图像要求能在远处银幕上呈现倒立、放大的实像。
讨论与交流
实像与虚像照相机和投影仪所成的像，是光通过凸透镜后会聚而成的，有光能聚集，所以能用光屏承接。如果把感光胶片放在像的位置，能记录所成的像，这种像是实像。
通过放大镜用眼睛看到的像不是由实际光线会聚成的，在像的位置上没有光能聚集。因此在像的位置，光屏上不能成像，这种像是虚像。
为什么我们的眼睛能看见虚像，但在光屏上却接收不到
虚像不是由实际光线会聚成的，在像的位置上没有光能聚集。因此在像的位置，光屏上不能成像。但折射光线能射入人眼，觉得是从折射光线方向上存在“物体”
三、课堂小结、巩固提升
1. 实验探究：凸透镜成像的规律。在光具座上依次放置烛焰、凸透镜、光屏；调整它们的高度，使它们的中心在 同一高度。 物距大于2倍焦距，成倒立缩小实像；物体在1倍至2倍焦距间，成倒立放大实像；物体在焦点以内，成正立放大的虚像。物距减小，实像和像距减小。
2.透镜成像规律应用： 物距大于2倍焦距，成倒立缩小实像，应用照相机；物体在1倍至2倍焦距间，成倒立放大实像，应用投影仪、放映机；物体在焦点以内，成正立放大的虚像，应用放大镜。
四、板书设计、理清要点
1. 实验探究：凸透镜成像的规律。在光具座上依次放置烛焰、凸透镜、光屏；调整它们的高度，使它们的中心在 同一高度。 物距大于2倍焦距，成倒立缩小实像；物体在1倍至2倍焦距间，成倒立放大实像；物体在焦点以内，成正立放大的虚像。物距减小，实像和像距减小。
2.透镜成像规律应用： 物距大于2倍焦距，成倒立缩小实像，应用照相机；物体在1倍至2倍焦距间，成倒立放大实像，应用投影仪、放映机；物体在焦点以内，成正立放大的虚像，应用放大镜。
五、达标练习、反馈矫正
1．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，所用的凸透镜的焦距为10cm，当物体距离凸透镜15cm时，在光屏上得到的清晰的像是（ ）
A．倒立、缩小的实像
B．倒立、等大的实像
C．倒立、放大的实像
D．正立、放大的虚像
2． 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，所用的凸透镜的焦距为10cm，当物体距离凸透镜25cm时，在光屏上得到的清晰的像是（ ）
A．倒立、缩小的实像
B．倒立、等大的实像
C．倒立、放大的实像
D．正立、放大的虚像
3．2021年4月30日，岳阳市天空出现了难得一见的“日晕”，许多市民都目睹了这美丽的自然奇观，如图是某摄影爱好者用相机拍摄的精彩瞬间，下列对照相机成像特点描述正确的是（　　）
A. 倒立放大的实像
B. 倒立缩小的实像
C. 正立放大的虚像
D. 正立缩小的实像
4． 在“探究凸透镜成像规律”应用的实验中，当点燃的蜡烛、凸透镜、光屏（未画出）处于如图所示的位置时，放大镜成像原理是（　　）
A．蜡烛不动， = 20cm时，凸透镜在A处
B．蜡烛不动， = 10cm时，凸透镜在B处
C．凸透镜不动， = 10cm时，蜡烛在C处
D．凸透镜不动， = 20cm时，蜡烛在A处
5． 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当点燃的蜡烛、凸透镜及光屏处于如图所示的位置时，在光屏上得到烛焰清晰的像，此成像规律应用于（　　）
A．照相机
B．放大镜
C．投影仪
D．潜望镜
参考答案：1.C；2.A ；3.B ；4.D ；5.A 。
六、布置作业
P85T4
课外作业P85T3。
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