1.5.2透镜和视觉（教学设计）-浙教版（2024）科学八年级上册

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1.5.2透镜和视觉（第2课时）（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 1.5.2透镜和视觉
教学 目标 科学观念:掌握凸透镜所成像的性质，并学会凸透镜的一些应用实例,建立完整的光科学观念。 科学思维: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，并能用凸透镜成像规律解释相关的实际问题； 探索实践:通过实验探究,了解凸透镜成像规律，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2课时。学生在接触本节内容前，已经学习了透镜的基本概念和光的折射现象，对生活中常见的凸透镜应用有一定的感性认知，但对其背后的成像原理缺乏系统性理解。这一阶段的学生思维正从具象向抽象过渡，对实验探究抱有较强兴趣，动手能力和观察能力有了一定基础，但在实验操作的规范性、数据记录的严谨性以及从现象中提炼规律的逻辑思维方面仍存在不足。 学生容易混淆“实像” 和 “虚像”的概念，对“焦距”“物距”“像距”等术语的理解可能停留在表面，尤其对“1 倍焦距”“2 倍焦距”作为成像规律分界点的意义难以快速把握。此外，学生在数学关系与物理现象的对应上可能出现脱节比如难以将“u>2f”与“倒立缩小的实像” 建立直接联系部分学生因生活经验的局限性，可能认为“放大镜总能放大物体”，对“用放大镜看远处会成倒立缩小的像”存在认知冲突。同时，学生的合作探究能力存在差异，部分学生在小组实验中可能处于被动观望状态，需要教师针对性引导。因此教学中需通过直观实验、生活实例对比和阶梯式问题引导，帮助学生突破抽象概念的理解难点，逐步建立成像规律与实际应用的联系。
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，你们有没有用过放大镜？试试用放大镜对着课本上的字，慢慢移动放大镜，观察字的大小和正倒有什么变化？请一位同学到讲台前操作，其他同学观察现象。 当放大镜离课本很近时，字是放大的、正立的；但慢慢把放大镜移远后，字会变得倒立，甚至模糊——这是为什么 总结：凸透镜（放大镜）能成像，但像的大小、正倒会随位置变化，这节课我们一起来探索其中的规律！ 通过生活化的放大镜使用体验引入新课，将抽象的物理概念与学生日常生活经验相联系，激发学习兴趣，建立新旧知识的连接点。
新知讲授 如图1.5-5所示，在桌上放一块凸透镜，在凸透镜的一侧点燃一支蜡烛，调节蜡烛与凸透镜的距离，使蜡烛在光屏上得到倒立的像。 一、凸透镜成像规律 1.在光屏上所成的像，是来自蜡烛的光通过凸透镜会聚而形成的，这样的像叫作实像(realimage)。凸透镜成的实像可以用光屏来承接，实像和蜡烛分别位于凸透镜的两侧，如图1.5-6所示。 2.我们用放大镜观察物体时，看到的像跟物体位于凸透镜的同一侧。这是因为通过凸透镜射出的光没有会聚成像，只是人眼逆着射出光的方向看去，能看到像，如图1.5-6所示，这样的像叫作虚像。 3.物距：我们把物体到凸透镜的距离叫作物距(subjectdistance),用字母u表示。 像距：像到凸透镜的距离叫作像距(imagedistance),用字母v表示。 探究凸透镜成像的特点 凸透镜能够成倒立的实像，像和蜡烛分别位于凸透镜的两侧。放大镜其实是凸透镜，用放大镜观察种子的结构，能够看到一个正立、放大的像。那么,物体经凸透镜所成的像有什么规律可循 让我们通过实验来探究凸透镜成像的规律。 探究问题。 物体经凸透镜所成像的大小、正倒、虚实跟物距有什么关系 2.设计实验。 对探究问题，物距是自变量，实验中需要改变物距。我们可以把物体放在距凸透镜比较远的位置开始实验，然后逐渐减小物距，观察物体所成像的情况。由于凸透镜对光的会聚程度跟它的焦距有关系，我们可以重点观察物距小于、等于或大于1倍焦距、2倍焦距……时，物体成像的情况。 3.进行实验。 选择一块焦距f=的凸透镜，用点燃的蜡烛烛焰做物体，用白色硬纸板做光屏来承接蜡烛烛焰的像，研究蜡烛烛焰所成的像。 把蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调节它们的高度，使它们的中心大致处于同一高度。想一想，为什么要这样做 把蜡烛放在离凸透镜较远的位置上，调整光屏到凸透镜的距离，使蜡烛烛焰在光屏上成一个清晰的像。观察像的大小、正倒，测出物距u和像距v。 将蜡烛逐次移近凸透镜，重复上面操作。 当蜡烛移近凸透镜，在光屏上观察不到蜡烛烛焰的像时，撤去光屏，试着从光屏一侧向凸透镜方向观察，能否观察到蜡烛烛焰的像 像的大小、正倒怎样 像的位置在哪里 4.记录实验数据。 把实验中测得的数据记录在表1.5-1中。 5.分析与论证。 像的正倒。什么条件下蜡烛烛焰经凸透镜成倒立的像 什么条件下成正立的像 像的虚实。什么条件下蜡烛烛焰经凸透镜成实像 什么条件下成虚像 像的大小。什么条件下蜡烛焰烛经凸透镜成缩小的实像 什么条件下成放大的实像 能否成缩小的虚像 6.实验结论。 当u_时，蜡烛烛焰在光屏上成倒立、缩小的_____像。 当f___u__2f时，蜡烛烛焰在光屏上成倒立、放大的___像。 当______时，蜡烛烛焰在光屏上成正立、放大的___像。 实验注意事项 （1）光具座的长度有限，做实验时最好选用焦距较小的凸透镜； （2）凸透镜最好放在光具座的中间位置，便于调节物距和像距； （3）调整光屏时不可再调整凸透镜的位置,否则会引起物距改变; （4）判断烛焰的像是否最清晰的方法:光屏在某位置时,向前或向 后移动光屏,像都会变模糊,则此位置即为像最清晰的位置。 拓展 利用凸透镜的两条特殊光线探究成像规律(为方便作图，用 表示凸透镜),如下所示。 巧学妙记 一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小,实像分居两侧倒,虚像位于同侧正;物近像远像越大, 物远像近像越小。 教材深挖 实验中无论如何移动光屏都找不到像的几种原因 (1)若烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度,烛焰的像将成在光屏 的上方或下方,甚至不在光屏上。 (2)当烛焰在凸透镜一倍焦距以外,但非常靠近焦点时,虽然能成实像,但 所成的像很大,像距也很大,而光具座长度和光屏的大小有限,光屏不能 承接到像。 (3)物距等于一倍焦距时,不成像。 (4)物距小于一倍焦距时,成虚像,虚像不能用光屏承接。 例题：若空中有一竖直放置的大凸透镜，在主光轴位置上拉一根钢丝，一个小杂技演员从很远的地方沿着钢丝向焦点处匀速走来（始终保持u＞f）。下列叙述：①小演员每走一步，像也走一步；②像的脚步始终比小演员大；③像大时脚步大，像小时脚步小，即“大像”走大步，“小像”走小步；④像总朝远离小演员的方向运动，好像在逃离。其中正确的是（　　） A．只有②③正确 B．只有①③正确 C．只有①②④正确 D．只有①③④正确 【解析】解：因将物体从较远处接近凸透镜焦点的移动时，物距变小，所以像距变大，实像也变大。所以一个小杂技演员从很远的地方沿着钢丝向焦点处匀速走来，①②③像大时脚步大，像小时脚步小，即“大像”走大步，“小像”走小步；故①③正确、②错误；④因为物距越小，像距越大，像总朝远离小演员的方向运动，好像在逃离，④正确。 故选：D。 放大镜、投影仪和照相机 放大镜 实质：放大镜是一种焦距较小的凸透镜 原理：u课 堂 练 习 【典例1】小丽利用水透镜探究凸透镜成像规律，实验装置如图所示，此时在光屏上得到一个等大的像。接着小丽向水透镜中注水使其变厚（水透镜越厚，焦距越小），然后保持水透镜和蜡烛的位置不变，移动光屏使屏上再次出现一个清晰的像。关于第二次所成像的大小及光屏的移动情况，下列选项中正确的是（　　） 像一定是放大的 B．像可能是等大的 C．光屏靠近水透镜 D．光屏远离水透镜 解：小丽向水透镜中注水使其变厚，此时水透镜凸度变大，焦距变小，对光的会聚能力变强，会将光线提前会聚成像，光屏应靠近水透镜才能成清晰的实像；由于此时像距变小，因此像变小，故ABD错误，C正确。 故选：C。 【典例2】某校开展“投影灯的设计和制作”活动，如图甲为投影灯结构，包括光源、透明图标、凸透镜，通过凸透镜将透明图标上的图案呈现在地面上。由于图标本身不发光，需要光源照射到图标上。图乙为图标所成的像，则图标的放置方式为（　　） 解：投影仪是利用凸透镜成倒立、放大的实像原理工作的，像与物体，上下、左右都相反，观察各图可知，C选项中的图标与乙图中的像符合此特点，故C符合题意、ABD不符合题意。 故选：C。 【典例3】如图所示的“梦想成真”是投影灯中图片在地上所成的像。当图片处于凸透镜一倍焦距和两倍焦距之间时，地面上所成像的性质为倒立、 的实像。人们能从各个方向看见粗糙地面上的像，这是因为光发生了 （填光的反射类型）。 解：（1）由凸透镜成像的规律可知，当图片处于凸透镜一倍焦距和两倍焦距之间时，地面上所成像的性质为倒立、放大的实像 （2）反射分为漫反射和镜面反射，人们能从各个方向看见粗糙地面上的像，这是因为光发生了漫反射。 故答案为：放大；漫反射。 【典例4】如图所示，平面镜水平放置且镜面朝上，在镜面上方竖直放置一凸透镜，在凸透镜左侧主光轴上两倍焦距处有一点光源S，则该点光源在该光具组中可以成 个虚像， 个实像。 【解答】 答：（1）由题知，凸透镜主光轴上两倍焦距处有一点光源S；首先可以确定点光源S在凸透镜右侧两倍焦距处可以成一个等大的实像S1，这个实像又可以通过平面镜成一个虚像S2（平面镜成像） （2）点光源S通过平面镜可以成一个虚像S3，形成的这个虚像S3（相当于一个发光点）又可以通过凸透镜再成一个等大的实像S4（因S3在两倍焦距处的正下方，且过光心的光线传播方向不变）。 由于通过S4的光线不能被平面镜反射（或不能再射向平面镜），所以S4不能在平面镜中再成一个虚像；所以，会出现两个实像，两个虚像，即S能成四个像。如下图所示：
课 堂 小 结 本节课我们学习了凸透镜成像规律，首先明确几个核心概念：物距（u）是物体到凸透镜中心的距离；像距（v）是像到凸透镜中心的距离；实像是实际光线汇聚形成的，能呈现在屏幕上；虚像光线反向延长线形成的，不可呈现在屏幕上。 接着重点掌握不同物距（f为焦距）下的成像规律： 当u>2f时，成倒立、缩小的实像，应用于照相机。 当u=2f时，成倒立、等大的实像。 当f板 书 设 计
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