1.5.1 透镜和视觉（教学设计）-浙教版（2024）科学八年级上册

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1.5.1 透镜和视觉（第1课时）（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 1.5.1 透镜和视觉（第1课时）
教学 目标 科学观念:会区分凸透镜和凹透镜，知道凸透镜和凹透镜对光的作用；并了解凸、凹透镜的焦点和焦距，理解凸透镜、凹透镜的三条特殊光线，建立完整的光科学观念。 科学思维:通过两种透镜的特征对比，理解光的折射能力不同之处；利用凸透镜成像实验总结、归纳凸透镜成像规律，建立和提升解题思维，能用凸透镜成像规律解释相关的实际问题； 探索实践:通过小实验探究及画图实践，了解两种透镜的构造以其对光的作用，提升学生动手、动脑、观察、分析和概括的能力。 态度责任:培养尊重客观数据、严谨的态度责任
教学 重难点 重点： 两种透镜的特点以及凸透镜成像规律 难点： 凸透镜成像规律
学情 分析 本节内容选自浙教版八上第一章第5节第1课时。学生在学习本节内容前，已对光的直线传播、反射等基础知识有了一定认知，具备初步的观察与实验操作能力但对于透镜这种复杂光学元件的理解仍存在认知断层。从认知特点看，他们正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，对“会聚”“发散”等光学概念的理解易停留在表面，难以将透镜的结构特征与光学作用建立本质联系。 在生活经验方面,学生虽对眼镜、放大镜等透镜应用有感性认识,却缺乏对“中间厚边缘薄” 等结构特征的系统观察，更难以自主发现透镜对光的作用规律。此前学习中，学生虽经历过简单的探究实验，但在设计对照实验、分析实验现象等方面的能力仍需强化，对“特殊光线”的光路图绘制也可能因空间想象能力不足而出现偏差。 此外，学生对 “冰透镜取火” 等古代科技应用的原理缺乏知识迁移能力，难以将生活现象与物理原理主动关联。教学中需借助直观实验和多媒体动态演示，帮助学生突破抽象思维障碍，同时通过对比近视镜与远视镜的结构差异，引导其建立“结构决定功能”的认知模型，弥补从生活经验到科学概念转化的不足，为后续透镜成像规律的学习奠定基础。
教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等
教学过程
教师活动 设计意图
新 课 导 入 “同学们，你们知道在没有火柴、打火机的古代，古人是如何取火的吗？西汉时期的《淮南万毕术》记载了一种神奇的方法：‘削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。’——意思是把冰削成圆形，对着太阳，用艾草承接它的光斑，就能点燃火焰！这是真的吗？古人真的能用冰取火吗？” 通过"冰透镜取火"的历史故事创设问题情境，激发学生探究兴趣，建立科学知识与传统文化的联系，体现"从生活走向科学"的教学理念
新 知 讲 授 一、透镜 利用照相机拍照，可以让景色留存为永久的记忆；利用投影仪可以看到放大的图像；利用显微镜可以看到微小的物体，如洋葱表皮细胞；利用望远镜可以观察到遥远的物体，如月球上的环形山。照相机、投影仪、显微镜、望远镜等都是光学仪器，它们在结构上有什么共同的部件 其工作原理上有什么异同之处 眼睛近视的同学需要配戴近视眼镜，眼睛远视的老年人需要配戴远视眼镜。近视眼镜和远视眼镜的镜片都是透镜(lens)。透镜广泛应用于放大镜、显微镜、望远镜等常见的光学仪器中。 仔细观察远视眼镜和近视眼镜的镜片，我们会发现，不同镜片的中间和边缘厚薄是不一样的。远视眼镜镜片中间厚、边缘薄，这类透镜叫作凸透镜(convex lens)。 近视眼镜镜片中间薄、边缘厚，这类透镜叫作凹透镜(concave lens)。 下图是常见的两类透镜：凸透镜和凹透镜。 常见的两类透镜 主光轴和光心 1.让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑变得最小、最亮。测出这个光斑到凸透镜的距离。 2.换用凹透镜再做上面的实验，纸上还能得到最小、最亮的光斑吗 换用凹透镜无论怎么移动白纸，都不能得到最小、最亮的光斑，反而形成了中间暗、周围亮的光斑。 3.让平行于主轴的光射向凸透镜，观察光通过凸透镜后偏折的方向。 4.让平行于主轴的光射向凹透镜，观察光通过凹透镜后偏折的方向。 3.透镜对光的作用 对“会聚作用”和“发散作用”的理解 (1)凸透镜对光有会聚作用是指折射光线相对于入射光线更靠近主光 轴。如图所示的三种情形，都是凸透镜对光的会聚作用。 对“会聚作用”和“发散作用”的理解 凹透镜对光有发散作用是指折射光线相对于入射光线更远离主光轴。如图所示的三种情形，都是凹透镜对光的发散作用。 4.焦点和焦距 (1)凸透镜能使平行于主光轴的光会聚于一点，这一叫作凸透镜的焦点，用字母“F”表示。焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距，用字母“f”表示。凸透镜两侧各有一个焦点,且它们关于光心对称. （2）当平行于主轴的光线通过凹透镜时，折射光线会呈现发散状态，这些发散光线的反向延长会在主轴上相交于一点，即为虚焦点。 (3)焦距的变化 拓展培优 凹透镜的虚焦点和焦距 虚焦点：凹透镜能使跟主光轴平行的光变得发散， 且这些发散光线的反向延长线相交在主光轴上的 一点，这一点不是实际光线的会聚点，而是实际光 线反向延长线的会聚点，所以叫凹透镜的虚焦点。 焦距：虚焦点到凹透镜光心的距离。 5.通过透镜的三条特殊光线 (1)凸透镜的三条特殊光线 通过光心的光线经凸透镜后，传播方向不变 平行于主光轴的光线 经凸透镜折射后，折射光线通过焦点 通过焦点的光线经凸透 镜折射后平行于主光轴射出 (2)凹透镜的三条特殊光线 通过光心的光线经凹透镜后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过虚焦点 射向凹透镜的光线，如果其延长线通过另一侧 虚焦点，经凹透镜折射后平行于主光轴射出 我们能用冰和太阳光来取火吗 能。可将冰制成凸透镜,利用凸透镜对光的会聚作用来取火。 例题：如图画出了光线通过透镜(图中未画出)的情形，其中通过凹透镜的是（ ） A．甲、乙 B．丙、丁 C．甲、乙、丁 D．乙、丙、丁 【解析】如图，从光线通过透镜的情形可知，甲、乙、丁的折射光线相对于入射光线是发散的，所以都是凹透镜；丙的折射光线相对于入射光线是会聚的，所以是凸透镜。故选：C。 通过眼镜实例对比引入概念，将抽象的光学知识与学生日常生活经验建立联系，降低认知难度，培养观察分析能力。 采用表格形式系统呈现凸透镜和凹透镜的核心特征，通过对比强化概念理解，培养归纳概括能力 引入透镜光学研究的基础术语，通过图示化表达帮助学生建立科学概念，为后续光路分析奠定基础 设计平行光实验探究活动，引导学生通过观察、对比、归纳得出透镜对光的作用规律，培养实证思维和科学探究能力。 针对学生易混淆的概念进行深度解析，通过图示化说明避免概念误区，强化对光学原理的准确理解。 通过玻璃砖与凸透镜的对比分析，揭示焦距与透镜凸度的关系，培养学生的比较思维和规律归纳能力
课 堂 练 习 【典例1】 在图甲、乙所示的虚线方框内各放置一个透镜，发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示，则（　　） A．甲为凹透镜，乙为凸透镜 B．甲、乙都为凸透镜 C．甲为凸透镜、乙为凹透镜 D．甲、乙都为凹透镜 解：发光点S发出的两束光通过甲、乙透镜后折射光线变得会聚了，因此两图都应是凸透镜。 故选：B。 【典例2】将凸透镜正对太阳光，其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑，这时光斑到凸透镜的距离为L，若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，则该凸透镜的焦距（　　） A．一定小于L B．一定等于L C．一定大于L D．可能小于L，也可能大于L 解：由于光斑到凸透镜的距离为L时，即像距为L时，纸上呈现一个并非最小的光斑，这个光斑可能是焦点之后的，也可能是焦点之前的光斑，所以凸透镜的焦距f≠L； 若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，说明凸透镜的焦点不在光斑之后，故焦点应在光斑之前，因此f一定小于L；故BCD错误，故A正确。 故选：A。 【典例3】早在我国西汉时期成书的《淮南万毕术》中就有关于冰透镜的记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”图中关于该记载解释的光路图正确的是（　　） 解：把冰磨制成凸透镜，让太阳光通过凸透镜，太阳光将会聚在焦点，从而使焦点处温度升高，如果在焦点处放些易燃物质，易燃品就会燃烧起来，从而取火。 A、图中平行光经凸透镜会聚于焦点，故A符合题意； B、图中平行光经凹透镜后折射光线的反向延长线过焦点，故B不符合题意； C、图中过焦点的光线经凸透镜后变成平行光，故C不符合题意； D、图中延长线过焦点的光线经凹透镜后变成平行光，故D不符合题意。故选：A。 【典例4】已知图中的凹透镜和凸透镜的焦距相同，根据两种透镜对光线的作用，画出已知光线的入射光线和折射光线。 【解答】 答：根据光路可逆可知，平行于主光轴的光线经过凹透镜后会发散，发散光线的反向延长线过焦点，据此做出凹透镜的入射光线；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，其折射光线过焦点；如图所示：
课 堂 小 结 透镜的分类：分为凸透镜和凹透镜，凸透镜中间厚、边缘薄；凹透镜中间薄、边缘厚。 薄透镜的基本概念：包含主光轴与光心。主光轴是通过两个球面球心的直线；光心是主轴上的一点，通过该点的光传播方向不变，且薄透镜的光心在透镜中心。 透镜对光的作用：凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用。
板 书 设 计
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