3.3 探究凸透镜成像的规律

《凸透镜成像规律》探究课设计
明集中学：牛伟伟
教学目标：
1、知识和技能
理解凸透镜成像的规律。
2.过程和方法
（1）学生能在探究活动中初步获得提出问题的能力。
（2）通过探究活动，体验科学探索的全过程和方法。
（3）学习从物理现象中归纳学习科学规律的方法。
3.情感、态度和价值观
（1）具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学的道理，勇于探索日常生活中的物理学原理。
（2）培养学生认真严谨的科学态度及探究创造的心理品质。
（3）乐于参加观察、试验、制作等科学实践。
教学重点：
凸透镜成像规律的探究过程。
教学难点：
引导学生设计实验方案，并从实验中得出凸透镜成像规律。
教学方法：
多媒体演示、实验探究法。
器材准备：
蜡烛、火柴、放大镜、凸透镜、光屏及光具座若干组，多媒体课件。
教学过程：
（一）从生活走向物理，导入新课
师：今天有不少领导老师来听课，为了缓解紧张气氛我们先来做一个小实验：用放大镜先看书本上的文字，然后再用放大镜看远处的同学和老师。你发现了什么？请描述一下看到的现象。
生：描述看到的现象。如：看到远处的物体是倒立的、缩小的，近处的物体是放大的、正立的等。（说明：学生经历了观察物理现象的过程，并简单描述所观察物理现象的主要特征，培养了学生的观察能力；通过对奇妙现象的观察，激发学生的好奇心和求知欲。）
（二）探究活动
1、提出问题
师：放大镜本身就是凸透镜，从刚才的观察中我们可以看到同样是凸透镜，但观察到的现象却有很大不同：有时是正立的，有时是倒立的、有时是放大的，有时是缩小的。下面请同学们根据观察到的现象思考一下，关于凸透镜你还想知道哪些问题？以小组为单位讨论。
生：凸透镜在什么条件下成放大的像，在什么条件下成缩小的像，在什么条件下成正立的像，在什么条件下成倒立的像。
师：为了探究这些问题，我给同学们准备了如下器材：光具座、凸透镜、光屏、蜡烛、火柴。你能选择其中的器材让凸透镜成一个像吗？好，下面开始，看哪个小组完成的既快又好！完成的请举手示意我。
生：组装器材，进行实验。
师：下面我请几组完成的同学上来展示一下：
（1） 请成倒立缩小像的一组前来展示
（2） 请成倒立放大像的一组前来展示
（3） 请成正立放大像的一组前来展示
下面我把这三组成不同像的光具座排成一排，并让凸透镜冲齐，请同学们观察并思考：是什么原因导致凸透镜成不同的像？你认为可能与哪些因素有关？下面小组讨论一下，说出你的猜想及猜想的依据。
2、猜想假设
生：可能与蜡烛到凸透镜的距离有关；可能与光屏到凸透镜的距离有关；还可能与焦距有关。
3、设计实验
师：以上只是我们的猜想，那么怎样验证我们的猜想是否正确呢？
生：实验
师：很好，同学们都想到了实验，实验是我们探究物理知识最基本的一种方法。那么在动手实验之前，请各小组先讨论一下，拿出你们小组的实验设计方案。
生：设计实验的方法、步骤，并向全班同学介绍、交流。例如：固定凸透镜、光屏，移动蜡烛，在光屏上找到像后记录实验现象；固定光屏、蜡烛、移动凸透镜，使光屏上成像。…(说明：若实验方案较多不能统一，可先让学生动手试一下，来证实实验方案的可行性；若方案较统一，教师可进行归纳总结。在边讨论边动手尝试中不仅可以学习如何拟定实验方案，还可培养与他人交流合作的能力。
师：同学之间交流并探讨出实验的方法和注意事项
（1）凸透镜固定在光具座的中央，蜡烛和光屏放在凸透镜的两侧。使火焰、透镜光屏的中心在同一高度；
（2）将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，点燃蜡烛；
（3）移动光屏直到光屏上出现边缘清晰的蜡烛的像为止；记录下蜡烛到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离、像的大小和倒正；
（4）将蜡烛向凸透镜移近一段距离，重复上述操作，直到不能在屏上得到蜡烛的像；
（5）继续把蜡烛向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处？像是怎样的？
实验时注意分工合作，边实验边记录数据，并填入表格。
4、进行实验
1、学生根据要求，自己组装仪器并进行实验。把蜡烛放在离透镜不同的位置上，移动光屏，观察像的大小、正倒。
2、各人得出数据后在小组内进行讨论，分析数据，比较物距和焦距关系，得出成放大、倒立像的条件和缩小、倒立像的条件。（教师边巡视边指导）
3、将各组数据及结论全班交流，分析各组数据中是否出现错误，并探讨一下出现错误的可能情况，并改正。（评估各组结论是否正确）
5、分析论证
师：下面我们把探究的结果汇报一下。
学生回答。
教师介绍实像和虚像：
师：在实验中同学们有没有发现：把蜡烛放在什么位置，无论光屏如何移动，均无法在光屏上得到像？此时，若取下光屏，在光屏处直接用眼睛观察，你会看到什么现象？这个像和前两次成的像有什么区别？
师：在刚才的实验中，同学们看到了正立的放大像，却无法用光屏承接，是因为在成像的位置并没有光线在那里会聚，只是我们感到光线是从那里射出来的，是虚像；倒立的像则不同，在像的位置真的有光线在那里会聚，可以用光屏承接，像这样由真实光线会聚而成的像叫实像。
师：知道了实像和虚像之后，我也提出两个问题。请你进一步猜测并根据上面探究所得资料进行分析，在什么情况下凸透镜成实像？在什么情况下成虚像？
生：讨论并回答，当物体到凸透镜的距离大于焦距时成实像；当物体到凸透镜的距离小于焦距时成虚像。
师：通过这节课的探究学习，你能总结出凸透镜成像的规律吗？（通过前面各子课题的
解决，培养学生解决综合问题的能力）
结论：
1.当u>2f时，2f>v>f，成倒立、缩小的实像。
2.当2f>u>f时，v>2f，成倒立、放大的实像。
3.当u6、评估
师：通过这节课，你知道了什么？（如果学生难以回答，教师可以具体的问下面的问题）能否简单谈谈当初所做的猜想和假设与探究结果之间有何差异？
生：猜想时认为成像情况与物体到凸透镜距离的远近有关，探究结果对距离描述得更加准确。
师：这节课经历了哪几个探究过程？
生：（讨论回答）提出问题、猜想和假设、设计实验、进行实验、归纳分析。
师：通过这节课的探究，你知道凸透镜成像的规律是什么？
生：讨论回答。