【核心素养目标】 5.3 凸透镜成像的规律 教学设计 （表格式） 人教版（2024） 八年级上册

5.3 凸透镜成像的规律
课程基本信息
学科 物理 年级 八年级 学期 秋季
课题 5.3 凸透镜成像的规律
教科书 书 名：义务教育教科书 物理 八年级 上册 出版社：人民教育出版社 出版日期：2024年7月
教学目标
物理观念：学生能理解凸透镜成像的基本原理，掌握物距、像距与成像性质（大小、正倒、虚实）之间的关系，能用成像规律解释生活中的常见光学现象，相机拍照、投影仪成像、放大镜使用等。 科学思维：通过设计实验、分析数据、归纳总结规律的过程，培养学生逻辑思维、归纳推理及批判性思维能力，能依据实验现象合理质疑并优化实验方案，学会运用控制变量法分析多因素影响问题。 科学探究：学生能自主设计并操作探究凸透镜成像规律的实验，熟练使用光具座、蜡烛、凸透镜、光屏等器材，准确测量物距、像距，学会观察、记录、分析实验数据，提升动手实践与解决问题的能力。 科学态度与责任：激发学生对光学世界的探索欲望，养成严谨、实事求是的科学态度，认识光学技术对社会发展的重要推动作用，增强利用物理知识服务生活、推动科技进步的责任感。
教学重难点
重点：探究并掌握凸透镜成像规律，包括不同物距范围对应的像距变化及成像特征；理解物距、像距、焦距三者间相互制约关系，能熟练运用规律解题与解释生活实例。 难点：实验过程中像的清晰位置判断及光屏、蜡烛、凸透镜三者中心共轴调节；引导学生从大量实验数据中归纳出准确、简洁的成像规律，尤其对虚实像成像机理及成像规律差异的深度理解。
教学过程
（一）趣味导入 教师展示一组神奇的光学现象图片：远处景物透过装水矿泉水瓶成倒立缩小像、用放大镜看昆虫成放大正立像、教室投影仪在幕布上投射清晰课件画面等。提问学生：“为何同一凸透镜能产生此多样的成像效果？成像变化受哪些因素掌控？” 激发学生好奇心与探索欲，引出课题 “凸透镜成像的规律”。 （二）知识铺垫 结合简单光路图，复习凸透镜基本概念，主光轴、光心、焦点（实焦点与虚焦点）、焦距，强调焦距测量方法及影响因素，提问学生生活中改变焦距的实例（相机变焦镜头调节），强化概念理解。 开展 “凸透镜对光线作用” 小实验，学生分组用平行光源、凸透镜、光屏演示光线会聚过程，观察会聚点位置，类比生活中放大镜聚光点火柴实验，深化对凸透镜会聚光线特性认知，为后续成像原理理解打基础。 （三）实验探究任务布置 教师介绍实验器材：光具座、蜡烛、不同焦距凸透镜、光屏、火柴，详细讲解光具座构造及刻度读取，演示各器材组装，强调蜡烛、凸透镜、光屏三者需安装在光具座同一直线上且中心大致等高（共轴调节），解释原因是避免成像偏斜、模糊，确保实验准确性。 提出核心探究问题：“改变蜡烛到凸透镜距离（物距 u），像距 v 及像性质会何变化？” 将学生分组，每组给定特定焦距凸透镜，布置任务：从大于二倍焦距位置开始，逐步减小物距，每次移动蜡烛后，在光屏上承接像，精准测量物距 u、像距 v，细致观察像大小、正倒、虚实并记录；小组内分工，安排操作员、观察员、记录员，确保实验高效有序，教师巡回指导初步操作。 （四）实验探究与数据收集 学生分组实验，起初部分小组遇像无法清晰呈现在光屏难题，教师引导微调光屏位置、检查共轴，提醒利用周围较暗环境增强像对比度便于观察；随物距减小，学生记录像从倒立缩小向倒立放大转变及像距相应变化，过程中组内热烈讨论，对某位置像虚实判断有争议时，通过用光屏能否承接、眼睛直接观察像与物同侧异侧等方法辨析，教师适时参与讨论点拨。各小组完成多组数据测量，像距、物距精确到毫米，实记录成像特征，为后续规律总结备足素材。 （五）数据分析与规律总结 小组整合数据，教师引导绘制物距 u 与像距 v 关系坐标图，以物距为横轴、像距为纵轴，不同小组依各自凸透镜焦距数据描点连线，直观呈现像距随物距动态变化趋势，发现物距大于二倍焦距时，像距在一倍焦距到二倍焦距间，像倒立缩小；物距在一倍焦距到二倍焦距，像距大于二倍焦距，像倒立放大等规律轮廓。 组织全班交流，各小组派代表汇报数据及初步规律结论，教师板书梳理，对比不同焦距凸透镜数据，共同归纳完整规律：u > 2f 时，成倒立、缩小、实像，f 2f；u = f 时，不成像；u < f 时，成正立、放大、虚像，像距大于物距，用口诀 “一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小” 辅助记忆，结合动态光路图解析各规律成因，突破虚实像理解难点。 （六）规律应用与生活实例解析 呈现典型例题：已知凸透镜焦距及物距，判断成像性质、像距范围，让学生运用规律计算求解，上台板演并讲解思路，强化公式运用与规律内化，教师针对易错点物距临界值判断、像距正负取值详细剖析。 开展生活实例大揭秘活动，展示相机、投影仪、放大镜实物或结构示意图，学生分组讨论其工作原理与凸透镜成像规律关联，代表发言，相机拍照物距大于二倍焦距成倒立缩小实像记录美景；投影仪物距在一倍焦距到二倍焦距间，倒立放大实像投射课件；放大镜物距小于焦距成正立放大虚像辅助阅读，实现知识从课堂到生活迁移。 （七）课堂小结与拓展 教师引领回顾重点：凸透镜成像规律关键数据节点、成像性质特点、实验探究流程及注意事项，强调规律在光学系统设计、日常光学工具使用中的核心地位，随机提问学生关键知识点，查漏补缺。 抛出拓展问题：若凸透镜破损一部分，成像会怎样？多透镜组合成像规律又有何新奇？鼓励课后查阅资料、自主实验探究，预告下节课光学仪器奥秘，激发持续探索热情，学生整理实验器材，结束课程。