河北省唐山市南堡开发区实验中学人教版物理八年级上册教案：5-3 探究凸透镜成像的规律

《探究凸透镜成像的规律》的教学设计
教材分析：
凸透镜成像规律是光学中的一个重要内容，也是培养学生科学方法和科学思维的好题材，在新课程背景下如何实施这一内容的教学是值得探索的。我们注意到，与大纲教材侧重于知识的传承相比，课标教材则是让学生通过科学探究手段来获取有关知识，充分体现了《标准》提出的：“通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法……”、“从生活到物理”等理念，但在内容编排及具体处理方法上我认为尚有可商榷之处。
课标教材第一版中对“凸透镜成像规律”这一知识点的教学设计是先安排了“生活中的透镜”（第二节），介绍了照相机、投影仪、放大镜三种光学仪器的成像实例（编者的意图是试图通过这些光学仪器的成像实例使学生建立凸透镜成像概念，以体现“从生活到物理”这样一个理念，但教学实践告诉我们，这样处理是失败的。经过第二节学习后学生对凸透镜成像的认识仍然是模糊的，似乎知道是怎么一回事但实际上根本就不知道是怎么一回事），然后是“探究凸透镜成像规律”（第三节）。在学生对什么是凸透镜所成的像、凸透镜所成的像有什么特点、什么是物距、什么是像距等物理概念都不甚明了的情况下就要求学生探究凸透镜成像规律，这就有点难为我们的八年级学生了，这样处理的结果导致了教师教得别扭，学生学得累。其实,《标准》也指出：“物理课程应注重科学知识的传授和技能的训练”，也就是说将科学探究列入教学目标并不是单纯的实现从“授人以鱼”到“授人以渔”的转化，而是要使我们的受教育者“鱼”、“渔”兼得，而且一味强调科学探究而忽视科学知识的传授，并不符合学生认知能力发展规律。鉴于这个认识，课标教材第二版中对这两节作了一些处理：1．在第二节中增加了从物理角度叙述像的概念的内容，2．降低了凸透镜成像规律的探究要求。但笔者认为改动后的教材非但没有从根本上解决问题，反而有点走老路的味道。例如：教材第三节中在进行了一些叙述后指出：“……要有个参照距离才便于研究，不同凸透镜焦距不同，我们就用焦距为参照的距离，”紧接着要求学生做u＞2
f、
f
＜u＜2f、u＜f三种情况下成像实验。这就属于不讲道理的灌输式教育了(为什么不是u＞3f
呢？为什么不是2f＜u＜3
f
呢 ＝其实，这是一个培养学生科学探究能力的极好题材，若把第一节习题2稍加拓展即可为该探究活动提供一个突破口，可惜被忽视了。鉴于以上认识，笔者在教学设计中把第二节与第三节次序作了对调，即先进行凸透镜成像规律的探究再讲凸透镜的应用(“从物理走向生活”同样是《标准》所倡导的)，本课时容量大课时紧，应充分利用多媒体等现代化教学手段，光路图、表格和板书均用视频展示，表格设计暂不作要求，测透镜焦距另行安排。实践证明，教学效果是不错的。
教案
复习引入（5min）
问1：
凸透镜的光学性质是什么？如图是上节（第一节）习题2的光路图（视频展示），对你有何启示？
（会聚光线。不同的凸透镜会聚光的能力不一样，透镜焦距越短表示它的折光能力越强）
注：黑体字为板书内容，下同。
问2：
平行于凸透镜主光轴的入射光经凸透镜折射后将怎样折射？通过凸透镜焦点的入射光经凸透镜折射后将怎样折射？通过光心的呢？
注：运用多媒体技术制作动画，上述光路图中的内容根据提问次序及讲解过程逐个添加展示。
问3：考察光路图你有什么发现？
（同一个发光点发出的不同方向的光经凸透镜折射后相交于同一点）
问4：
若在该点所在位置放一个光屏，光屏上就会出现一个亮点吗？为什么？
（会。因为确实有光射到这一点。）
新授
1．建立凸透镜成像概念(3min)
师述：这个亮点就是光点在凸透镜中所成的像点。
同理，若镜前是一个物体，则物体上的各点都能在镜
后找到相对应的像点，这些像点的集合就是物体在凸
透镜中的像。物体到光心的距离叫物距u，
像到光心的距离叫像距v。
回忆平面镜成像情况（视频展示平面镜成像原理图），
在成像的位置，并没有光在那里会聚，只是我们感觉到光好像是从那里射出的，这样的像叫做虚像，虚像不能在光屏上呈现。凸透镜在某种情况下所成的像与此不同，在像的位置确实有光会聚在那里，这样的像叫做实像，实像可以在光屏上呈现出来。
2．凸透镜成像的感性认识和凸透镜成像规律的初步认识(10
min)
用光具座演示凸透镜的成像情况：
⑴
u＞2
f
要求学生观察屏上的像，并把像与物进行比较：其大小、正倒有何不同。
（缩小、倒立的实像）
⑵
f
＜u＜2f
提示学生观察：还能在光屏上得到清晰的像吗？怎样做才能再次在屏上得到清晰的像？像距发生了什么变化？像的大小、正倒发生变化了吗？
（增大像距在光屏上又可得到清晰的像，像比原来大了，还是倒立的）
⑶
u
＜
f
问：光屏上有清晰的像吗？谁能从光屏上找到像？（请一位同学上来试一试）。拿掉光屏透过透镜看到什么了？这是实像还是虚像？
（无论怎样移动光屏，光屏上都找不到像。看到一个正立、放大的像，根据前面对实像和虚像的描述可知，它是虚像）
师述：以上我们对凸透镜成像情况有了一个大致的认识，就此你能提出的问题是什么？你能作出怎样的合理猜想？
（物距变化时，像距及像的大小、正倒和虚实会随之发生变化）
设计怎样的实验来找到规律性的东西？
3．学生探究活动：(20min)
师述：要找到规律性的东西只做三次实验是远远不够的（可能有偶然性），而且还应当把实验数据和观察到的现象记录下来对它们进行分析、论证。
实验指导：⑴光具座的安装：调节透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度。
⑵把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像。观察像的大小、正倒，分别测量物距和像距，把实验数据和看到的现象填入表格。把蜡烛向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作，直到在屏上得不到蜡烛的像。（视频展示表格，选某小组的实验结果填入表格）
凸透镜焦距f
＝10
cm。
物距
u
/
cm
像距
v
/
cm
像的大小（放大或缩小）
像的正倒
4．分析和论证找凸透镜成像规律：(10min)
问：在哪个位置像由缩小的变成放大的？在哪个位置由实像变成虚像？
（可能会有学生回答：在某某厘米时，接问：换一个透镜还是这样吗？怎样才能找到普遍规律呢？）
师述：透镜所成像的性质显然跟透镜的光学性质有关，而透镜光学性质的具体体现是它的折光能力，由第一节习题2可知，透镜焦距的长短反映了它的折光能力；实验又表明像的性质是随着物距的变化而变化的，那么我们可以从什么角度着手来找到规律性的东西呢？
（可以从物距和焦距的关系着手）
要求学生把每一次的物距、像距与透镜的一倍焦距、二倍焦距比较，归纳出初步规律，填入课本表格。（视频展示）
物距
像的性质
像距
大小
正倒
虚实
u＞2f
f＜u＜2f
u＜f
仔细考察归纳出的初步规律，结合
p67“想想议议”，总结出凸透镜成像规律
凸透镜成像规律：物近像远像变大；一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；成放大像时像距大于物距，成缩小像时像距小于物距。
小结、布置作业（2min）
（由于对教材结构作了调整，原教科书习题不能用，另行补充三题。视频展示）
1．一个凸透镜的焦距为f，透镜前有一物体。欲在透镜的另一侧得到该物体放大的像，物距应满足什么条件？欲在透镜的同一侧得到该物体放大的像，物距应满足什么条件？
2．一个凸透镜的焦距为f
＝10
cm，试讨论物体从距透镜50
cm处逐渐向透镜焦点移近的过程中，像的大小、正倒、虚实将发生什么变化？
3.在探究凸透镜成像规律实验中，蜡烛和光屏应放在透镜的
侧（选填“同侧”
“异侧”），应调节透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在
。
体会：虽然日常生活中用到透镜的地方很多，但初中学生对透镜成像的认识还是很肤浅的，要学生自主探究得到凸透镜成像规律难度更大，所以此教学活动设计为知识传授和教师指导下的学生探究相结合的方式，重点放在培养学生分析论证能力上，整个探究过程不限制学生思维活动（不给条条框框），在学生大致了解凸透镜成像性质与物距有关的前提下设计实验，采集多组原始数据，在教师指导下分析论证找到规律（比较容易获得成功）。通过这次教学活动，学生既学到了知识（半自主获取），又得到了科学思维和方法的熏陶。成功的愉悦使学生的终身学习愿望、对自然科学的亲和力等情感态度都受到潜移默化的培养，物理课程的价值得到了充分的体现。
像的概念是光学中的老大难问题，通过本节教学可基本解决。