3.2 透镜 教学设计 苏科版（2024） 八年级上册

透镜
教学目标
1.通过观察凸透镜和凹透镜的实物，经历用多种方法辨别凸透镜和凹透镜的过程，并尝试对各种方法的优劣做初步评估；
2.通过动手实验，实际操作，分析归纳，培养学生的科学探究和科学思维能力，认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用，认识透镜的焦点和焦距；
3.了解透镜对光具有会聚（或发散）作用的原因，能运用所学知识联系生活，进一步增强消防安全意识，具有节能环保、促进可持续发展的责任感。
教学重点：
认识凸透镜和凹透镜及它们对光的作用。
教学难点：
透镜对光的作用。
教学过程
（一）导入新课
师：同学们，大家好！我是来自泰州市永安洲初级中学的徐玉琴老师，请同学们准备好学习任务单，跟徐老师一起开始今天的学习。
师：我们先来欣赏我们古人的智慧。水火本不相容，古人却以冰取火，这是怎么做到的呢？学完今天的课程，相信你们会找到答案。
设计意图：了解我国古代的科学技术应用，感受我国古人的聪明才智，增强民族自豪感。（大屏幕：播放西汉时期，《淮南·万毕术》中 “削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则生火”的记载。）学生认真观看冰透镜取火，激发兴趣。
（二）新课学习
任务1 初识透镜
师：我国古人利用削冰令圆，是指把冰削成特殊的圆形，即削成一种透镜。大家桌子上就有两个透镜，请同学们仔细观察，隔着滤纸用手摸一摸，说一说这两个透镜有何不同？（生）
设计意图：学生通过摸、看等方法，可以分辨出一个是中央厚，边缘薄；一个是中央薄，边缘厚。
师：透镜通常可以分为凸透镜和凹透镜，我们把中央厚、边缘薄的透镜叫做凸透镜，把中央薄、边缘厚的透镜叫做凹透镜。
师：同学们，试一试，你能把这些透镜分分类吗？（生）。
设计意图：学生通过比较透镜中央与边缘的厚度，分辨出凸透镜和凹透镜，评价学生对透镜概念的理解。
师：透镜是一种精密的光学器件，是不能直接用手触摸的，想想看，还有没有其它辨别的办法？请同学们再次拿起桌上的透镜，靠近书本，通过透镜观察书本上的字，你发现了什么？（生）
师：通过凸透镜所看到的字是放大的，通过凹透镜所看到的字是缩小的。
师：生活中有没有见过这样的透镜呢？（生）
设计意图：此处设计物理与生活联系，找出生活中最熟悉的放大镜、眼镜，学生还可以自己说出透镜的其它用处。
师：是的，放大镜靠近物体时可以看到放大的像，那生活中有没有见过靠近物体时看到缩小像的透镜的相关应用呢？
师：其实，每一位近视眼的同学都离不开它，请同学们摘下眼镜，靠近书本，观察书本上的字，你发现了什么？（生）
师：看到的字变小了。刚刚同学们在观察的时候有没有注意到透镜的表面是什么形状的？（生）
师：通常透镜的两个表面至少有一面是球面，一般把透镜的中心称为光心，用字母O来表示。把通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴。
师：我们再来看看凹透镜的主光轴及其光心。
师：科学家利用透镜成像的原理制成了许多光学仪器，想一想一束平行光经过透镜会发生什么现象？（生）
师：凸透镜和凹透镜对光的折射有什么不同？同学们可以在学习任务单上画出你的猜想。
设计意图：鼓励学生大胆猜想，并画图得出凸透镜和凹透镜对光的作用，培养学生的猜想能力。
师：同学们画的对不对呢 我们一起来通过实验验证这个猜想。
设计意图：引导学生通过实验寻找证据，引归纳总结一般性的规律，促进学生交流、评估、反思能力的提升。
师：通过实验我们发现，光线经凸透镜后亮斑变小变亮，说明凸透镜对光有会聚作用，所以凸透镜又叫会聚透镜，光线经凹透镜后亮斑变大变暗，说明凹透镜对光有发散作用，所以凹透镜又叫发散透镜。
师：为了形象地描述光的传播路径和方向，我们常用光线画出光路，同学们画的光路对不对呢？
设计意图：进一步理解光线这样一个抽象出来的物理模型。
师：我们来实验验证一下。
设计意图：将学生的作图传至大屏幕（用平板pad同步传屏），让学生相互评价，以评导学，以评促学，激励学生进步。
师：想一想这幅图体现了透镜对光的什么作用？
师：其实这幅图体现的仍然是会聚作用，不难看出经凸透镜后的光线比透镜前的光线更向主光轴靠拢。会聚作用的光线不一定相交。同学们看一看能否给这个光路补全合适的透镜呢？其实这幅图体现的凹透镜的发散作用。经凹透镜后的光线比透镜前的光线更远离主光轴。
设计意图：通过两幅图的拓展，让学生进一步理解会聚和发散作用，提升学生核心素养。
师：同学们通过刚刚的学习，想一想你有几种简易的方法，辨别某一透镜是凸透镜，还是凹透镜？相互讨论一下（生）
师：同学们说了多种方法，你认为哪种方法好？课后同学们可以体验用不同的方法去辨别近视眼镜和远视眼镜的镜片，它们分别是凸透镜，还是凹透镜？
设计意图：小实验：利用新知分辨不同的眼镜，引导学生评价各种方法的优劣。
任务2 焦点与焦距
师：同学们，相同的凸透镜对光的会聚能力相同吗？（生）
师：再来看看同学们刚刚画的光路图，很显然体现的作用能力不相同。
设计意图：投影学生的作图练习，学生对同一个凸透镜画出的会聚作用不一样，大家都知道凸透镜会聚于一点，但现在会聚的点的位置不一样，激发学生发现问题，引导学生思考，进而培养其解决问题的能力。自然过渡到焦点、焦距，不突兀。
师：我们如何更准确地画出光经过凸透镜后的传播路径呢？下面我们通过实验来探究。
师：老师在每个组的桌面上提供的器材有凸透镜一个，凹透镜一个，一个可以发出平行光的激光光源，学习任务单上已画好主光轴和透镜所在的位置，操作时只需要将透镜摆放在指定位置不要移动，用平行光源平行于主光轴照射到透镜上，我们来看它的现象。现在开始动手实验！（生）
设计意图：学生自行探究，仔细观察现象，相互讨论，合作学习，通过动手实验，经历探究过程，体验探究乐趣，发展探究能力，培养团队意识。
师：通过实验我们发现平行于主光轴的光通过凸透镜后会聚于一点，物理学中这个点称为焦点，用F表示，焦点到光心的距离称为焦距。
师：每个透镜都有它固定的焦点和焦距，平行光在左侧，可以找到右侧焦点；平行光在右侧，可以找到左侧焦点，凸透镜有两个实焦点。
师：所以我们在画平行光经过透镜的光路前，确定其焦点才可以准确地画出。
师：根据平行光折射后过焦点，可以测凸透镜的焦距；根据光路可逆，过凸透镜焦点的光线折射后平行于主光轴射出，可获得平行光。同学们学会了吗？（生）
师：平行光通过凸透镜会聚于焦点，平行光通过凹透镜会发散开来，有没有焦点和焦距呢？
师：如图所示，平行于主光轴的光线通过凹透镜后发散，但发散光线的反向延长线相交于主光轴上一点，它不是实际光线的会聚点，叫虚焦点(F)。虚焦点到光心的距离叫焦距，凹透镜有两个虚焦点。
设计意图：有了凸透镜的学习经验了，和刚才方法一样我们来研究凹透镜对光的作用。
师：同样根据光路可逆，入射光线的延长线通过另一侧的虚焦点经凹透镜折射后平行于主光轴射出。
师：是不是经过透镜的光一定会发生偏折呢？有没有不偏折的特殊情况？同学们学习物理就要有勇于探究的精神，请大家利用器材找一找，有没有这样的光线？有几条？（生）
师：同学们发现了过光心的光线传播方向不变，这样的光线有无数条。
设计意图：通过实验得出凸透镜、凹透镜的特殊光线。
师：通过观察实验现象，以及折射知识一起来总结一下透镜的三条特殊光线：
一条是过光心的光线传播方向不变；（生）
一条是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焦点；（生）
还有一条是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 。（生）
设计意图：及时评价学生对知识的掌握情况。
任务3 会聚和发散的奥秘
师：今天学习了透镜对光的作用，为什么凸透镜、凹透镜对光有不同的作用呢？下面我们进一步了解透镜对光具有会聚或发散作用的原因。
师：同学们可以根据光的折射特点画出光在三棱镜内和离开三棱镜后行进的路径。（生）
师：透镜可以看作是由多个棱镜组合而成的，就这样三棱镜组合的折射现象变成了凸透镜的会聚和凹透镜的发散。所以凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。
设计意图：用几个棱镜进行不同的组合，并且使用多媒体动画形式，展现透镜其实就是棱镜的组合。学生观看幻灯片，动画的形式易于学生理解。
师：生活中透镜的应用很广泛，例如：照相机、投影仪、望远镜、显微镜等都是它的一些应用。
设计意图：通过“照相机、投影仪、望远镜、显微镜”等常见生活现象，体现科学技术在生活中的应用。
师：科学家利用凸透镜对太阳光的会聚作用，制成了球形透镜太阳能发电系统，实现能源的可持续发展，野外生存可以用冰取火。但凡事有利就有弊，有时也容易引发火灾，想一想同学们在户外活动时，带有水的矿泉水瓶能不能乱扔 （生）知道原因吗？（生）带有水的矿泉水瓶相当于凸透镜，会聚太阳光，焦点处温度高，容易起火，所以烈日下一般不浇花、不洗车，道理是一样的，怕水珠聚光后烧花叶、烧车漆。愿每一位同学都做一个环保小卫士，消防安全小卫士。
设计意图：通过分析透镜利弊培养学生的辩证思维，培养可持续发展观念。能运用所学知识分析日常生活中的安全问题，提出解决方案，践行安全与健康生活，规范个人行为。
（三）课堂小结
师：同学们，谈谈本节课你有哪些收获，一起总结一下。(生）
设计意图：通过学生自己梳理本节课的知识结构，锻炼他们的综合分析的能力。学生汇报时教师将碎片化的知识运用思维导图的形式结构化。
（四）课堂反馈
课堂练习
（五）知识升华
螺纹透镜与平凸透镜相比具有厚度薄，重量轻，透光好，易加工等特点，它的开拓、研发依托于凸透镜的创新。