科学探究：凸透镜成像

探究凸透镜成像的规律
二、教学目标 1、知识与技能 理解凸透镜的成像规律。
2、过程与方法 能在探究活动中初步获得提出问题的能力。
通过探究活动，体验科学探究的过程和方法。 学会从实验数据中归纳科学规律的方法。
3、情感态度与价值观
具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象中的科学道理，勇于探究日常用品的物理学原理。
三、教学重难点 研究凸透镜成像规律的实验。
四、问题探究 研究凸透镜成像的虚实、大小、正倒跟物距的关系。
五、学情简析 通过上节课的学习，学生在头脑中已经获得丰富、生动的感性认识，大致了解了放大镜、照相机、投影仪的成像规律，为本节课深入研究凸透镜在三种情况下的成像条件奠定了基础。
六、教具学具 光具座、凸透镜、光屏、蜡烛、火柴，投影仪、投影片。（选用器材：平面镜、平行光源、300w电灯、手电筒）
七、教学过程 （一）情景导入 老师设计情景，实例切入课题：
投影1：一架老式的照相机，从它的光屏上能看到倒立、缩小的实像。即使现代照相机也都是这个原理，它能将瞬间留作永恒。
投影2：一只普通的放大镜，通过它能观察到正立、放大的虚像。无论是钟表修理，还是文物研究，处处留下了它的身影，它能将微小变得肥大
我们正在使用的是一台投影仪，它把投影仪片上的画面放大到屏幕上，使全班的同学都能观看。把投影仪上方的平面镜掀起，使光束直接投射到天花板上。在同学们的注视下，把一支笔放在投影仪的载物台上，即刻在天花板上得到倒立、放大的实像。
一只小小的凸透镜，可以组装成很多神妙莫测的光学仪器。通过它所成的像，可缩、可放；可正、可倒；可虚、可实。相信同学们一定有兴趣来积极探索“凸透镜的成像规律”（板书课题）。
（二）合作探究
1、提出问题 学生积极思考，释放心中疑问：
a、放大镜、投影仪都是成放大的像，它们的成像条件一样吗？
b、投影仪的成像大小与像距是否有关？当像距改变了，物距怎样改变？
c、凸透镜成像的正倒、虚实跟物体到凸透镜的位置有什么关系？
2、猜想 学生相互议论，作出合理猜想：
a、放大镜、投影仪都是成放大的像，但它们的虚实、正倒不同，可能成像条件不同。
b、投影仪的光束是散开的，当像距很大时，像也很大，可能像的大小跟像距有关。当像距变大了，我觉得物距要减小。
c、我们把放大镜对着窗户、对着课本观察过成像情况。当物体到凸透镜的距离很大时成倒立、缩小的实像；当物体到凸透镜的距离很小时成正立、放大的虚像；物体的成像情况可能与物距有关。
老师归纳问题，明确研究目的：
同学们提出的三个问题和猜想，综合起来也就是“凸透镜成像的大小、正倒、虚实跟物距的关系”。
4、 设计实验 老师加强指导，确定研究方法：
我们知道物体到凸透镜的距离很大和很小时，成像的情况是不同的。今天就分三个段面来进行实验研究。第一段，使物距很大，u>2f；第二段，使物距较小，2f>u>f；第三段，使物距很小，u全员参与讨论，拟定实验方案：
a、讨论实验需要的器材。向学生介绍光具座和使用方法。
b、讨论实验方法及步骤。指导学生制定实验方案。
c、讨论需要纪录的数据和现象。引导学生设计实验记录表格。
5、进行实验 学生同伴互助，体验探究过程：
a、在阳光下（或把阳光用平面镜反射到室内，或平行光源，或5米以外的灯光，或手电筒光）测量凸透镜的焦距，并纪录在表格中。
b、把蜡烛放在距凸透镜很远的地方（u>2f），调整光屏到凸透镜的距离，观察像的大小、正倒，把实验结果纪录在表格中。
c、把蜡烛逐步移近凸透镜，分别在u>2f、2f>u>f、u凸透镜成像实验纪录表 第×组 f=10cm
实验次数 u与f关系 u/cm υ/cm 像的性质
虚实 缩放 正倒
1 u>2f 60 12 实像 缩小 倒立
2 u>2f 30 15 实像 缩小 倒立
3 2f>u>f 16 27 实像 放大 倒立
4 2f>u>f 13 43 实像 放大 倒立
5 u6 u6、分析论证 学生分析表格，验证事先猜想：
a、凸透镜成像虚实和正倒的条件
比较实验1、2、3、4。当u>f时，成倒立实像。 比较实验5、6。当u焦点是像的正倒和虚实的分界点。
b、凸透镜成像放大与缩小的条件
比较实验1、2。当u>2f时，成缩小的像。 比较实验3、4、5、6。当u<2f时，成放大的像。
2倍的焦距处是缩小与放大的分界点。
师生互动交流，总结成像规律：
物距 成像性质 应用举例
u>2f 倒立、缩小、实像 照相机
2f>u>f 倒立、放大、实像 投影仪
u物距越小，像和像距越大；物距越大，像和像距越小。
7、实验评估 学生回顾过程，评说利弊得失：
a、我们的实验结果与其它组相差很大，分析原因是焦距没有测准。测焦距最好在阳光下，凸透镜要正对光源，光屏要正对凸透镜。测量时，还要注意刻度尺零刻线的位置。
b、我们开始观察到的像不是很清晰，后来才知道是物距和焦距太接近的原因。
c、我们的观察到的像总是不明朗，在老师的指导下才知道了光屏要避开其它光的照射。
d、为了保证每次实验都能在光屏上成像，要求烛焰、透镜、光屏的中心大致在同一高度上。
九、探究流程
提出问题
合理猜想
设计实验
进行实验
交流评估
分析论证
十、教学反思
这一节课学生有学习兴趣，积极性高。由于学生还缺乏一定的实验技能，在探究过程中离不开老师的及时指导。在归纳透镜成像的基本规律时，学生的表达能力还不够成熟。