第五章透镜及其应用（整个单元完整教案）

第五章　透镜及其应用
1.知道凸透镜、凹透镜的判别方法及它们对光的作用.
2.会熟练地画出经过透镜的三条特殊光线.
3.理解凸透镜的成像规律及其应用.
4.了解眼睛的工作原理及眼镜是怎样矫正视力的.
1.学会从物理现象中归纳科学规律的方法.
2.会应用凸透镜成像规律解决实际简单问题.
通过复习和练习,让学生学会将所学知识应用于实际生活,培养学生学会学以致用的意识.
本章教材在上一章“光现象”的基础上,讲述透镜的初步知识及其在日常生活中的应用.透镜是照相机、投影仪等光学仪器的重要组成部分,研究透镜对光的作用和凸透镜成像是本章的中心内容.“透镜及其应用”是理论与实践相结合,体现课程基本理念“从生活走向物理,从物理走向社会”的一个很好的范例.照相机、投影仪、放大镜是日常生活中常用的光学仪器,眼睛是人的重要器官.通过对这些光学仪器知识的学习,使学生认识凸透镜成像的基本特征,让学生感觉物理不但有趣,而且是很有用的.
教材首先讲解透镜的基础知识及其对光的作用,然后介绍生活中的透镜,使学生对生活中常用的透镜及其成像的情况获得感性认识,在头脑中获得丰富、具体、生动的感性认识.以此为基础,让学生带着问题,用探究的方法深入研究凸透镜成像的规律,体验科学研究的过程,在探究过程中培养科学研究方法,形成清晰的凸透镜成像的规律.
本章教材共分五节,与过去的初中教材相比,增加了“眼睛和眼镜”与“显微镜和望远镜”两节内容.眼睛是人体的重要器官,显微镜和望远镜也是日常生活中常用的光学仪器,增加这些内容的目的是进一步巩固所学的透镜成像知识,让学生了解物理就在我们身边,提高学生的学习兴趣和科学素养.
【重点】　要求学生能够准确地知道两种透镜的定义,并能够熟练地画出三条特殊的光线.
【难点】　凸透镜成像规律及其应用.
一、凸透镜和凹透镜
教材首先通过两幅插图,介绍透镜的基本特征,让学生认识什么是凸透镜、什么是凹透镜.透镜在日常生活中很常见,眼镜、放大镜镜片就是透镜,照相机、投影仪、显微镜、望远镜、电影放映机等光学仪器的镜头也都由透镜组成的.
通过“想想做做”使学生认识凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用.可让学生分组做这个实验,这个实验设备很简单,最好人人动手,增加体验.实验可以在阳光下做,也可用平行光源(可用手电筒代替,但距透镜要远些)做,还可利用平行光源、光具盘和透镜演示.通过实验还可以测出凸透镜的焦距.
二、照相机
实际的照相机比较复杂、昂贵,学生学习照相机原理时,不可能把照相机拆开进行研究.过去,许多学生往往由于看不到照相机的实际结构而感到兴趣索然.在新课标教材中,我们用模拟照相机把学生兴趣锁住.通过自制模拟照相机,使学生对利用凸透镜成缩小的实像有较直观、深刻的印象,同时培养学生的学习兴趣及动手能力.模拟照相机的制作所用材料比较简单,可由学生自己去找,也可由教师准备,最好每人一套.
三、投影仪
投影仪是教学中经常使用的仪器.可先让学生仔细观察投影仪的投影镜头,演示利用凸透镜可以使物体成放大的像:把投影仪上的反光镜取下,使光线直接照射到天花板上,调节镜头,在天花板上就能得到投影片上图案的像,让学生仔细观察像的大小、正倒.也可用幻灯机.
四、放大镜
放大镜就是凸透镜,也是常用的光学仪器之一.让学生用放大镜看书上的字,并改变放大镜到字的距离,观察字的放大情况.说明利用凸透镜能使物体成放大的像,但这个像与投影仪所成的像是不同的,它是正立的虚像,并且像与物体在同一侧.使学生对利用凸透镜成放大的虚像有一初步的印象.
五、关于探究凸透镜成像规律
这一节是本章的重点,也是课程基本理念“注重科学探究,提倡学习方式多样化”的具体体现.这个探究涵盖了科学探究的七个要素,教师要注意引导学生进行探究.通过探究,不仅要使学生了解凸透镜的成像规律,而且要使学生在探究过程中潜移默化地逐步了解科学探究的方法,避免探究教学的程序化.
通过上一节的学习,学生们知道了照相机、投影仪里面都有凸透镜,放大镜本身就是一个凸透镜.它们都利用凸透镜使物体成像.照相机所成的像比物体小,而投影仪所成的像比物体大;照相机、投影仪所成的像是倒立的,而放大镜所成的像是正立的.引导学生提出问题:凸透镜所成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系?
然后引导学生做出猜想:照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大,而投影仪中物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小,看来像是放大的还是缩小的,跟物体和像的相对位置有关;无论照相机还是投影仪,物体和所成的像都在凸透镜的两侧,而在放大镜中,物体和像在凸透镜的同一侧,看来像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关.
让学生自己制订实验计划,指导学生做实验,验证上面的猜想是否正确.
在学生实验的基础上,让学生自己总结凸透镜的成像规律,并让他们以书面或口头表述形式表达自己的观点,并对探究过程和探究结果进行评估.
六、虚像和实像
当物体与透镜的距离大于该透镜的焦距时,物体成倒立的像,向学生说明这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的,是实际光线的会聚点,能用光屏接收,是实像.当物体与透镜的距离小于该透镜的焦距时,物体成正立的虚像(不能用光屏接收到,只能用眼睛看到).可以回顾平面镜成虚像的情况,使学生明白实像与虚像的区别.
学生们知道了什么是实像,什么是虚像之后,让他们根据上面探究的结果,讨论并总结什么情况下凸透镜成实像?什么情况下成虚像?凸透镜所成虚像与平面镜所成虚像有什么相同之处?
七、近视眼、远视眼及其矫正
如果长期不注意用眼卫生,会造成晶状体变凸,或睫状体疲劳过度,使调节能力降低,这样就容易形成近视眼.同时可向学生介绍一些眼保健知识.
教师还可以利用凸透镜和烧瓶制作眼睛模型,讲解近视眼和远视眼及其矫正.具体做法如下:在烧瓶的一端蒙上一片半透明塑料薄膜作为“视网膜”,在烧瓶中注满水,水中滴入一两滴墨水或牛奶用以显示光线的径迹.平行光源发出的光经过凸透镜和烧瓶会聚在“视网膜”上.如果凸透镜的焦距较短,光线会聚在“视网膜”的前面,表示这是近视眼,在凸透镜的前面放置一块焦距合适的凹透镜,光线就会会聚在“视网膜”上,表示这就是近视眼的调节;如果凸透镜的焦距较长,光线会聚在“视网膜”的后面,表示这是远视眼,在凸透镜的前面放置另一块焦距合适的凸透镜,光线就会会聚在“视网膜”上,表示这就是远视眼的调节.
可以再一次让学生仔细观察近视镜片和远视镜片,看看有什么不同;度数深的眼镜片与度数浅的眼镜片有什么不同.
八、显微镜
讲解显微镜之前,可以先复习一下放大镜的知识.用放大镜可以看清书本上的小字等较小的物体,要想看细胞等非常小的物体,用一个放大镜就无能为力了,这样就可以引入显微镜.
从凸透镜成像规律知道,凸透镜能使物体成放大的实像,凸透镜又能成放大的虚像,引导学生去思考:先用一个凸透镜使物体成一放大的实像,然后再用另一个凸透镜把这个实像再一次放大,就能看清很微小的物体了,这就是显微镜的原理.这里要特别强调两个透镜的组合作用,引导学生发散思维,培养学生综合运用所学知识的能力.
九、望远镜
学过显微镜之后,学生知道了利用两个凸透镜的组合,可以制成显微镜,显微镜的物镜要离被观察的物体较近,使物体成一放大的实像.如果利用物镜使远处的物体成一缩小的实像,这个实像再经过目镜放大,就能看清楚较远处的物体,这就是望远镜.
利用望远镜能看清楚远处的物体,主要是由于望远镜物镜的直径比眼睛的瞳孔要大得多,它可以会聚更多的光线,使远处的物体看起来更明亮.这里同样要强调两个透镜的组合作用.
第1节　透镜
1课时
第2节　生活中的透镜
1课时
第3节　凸透镜成像规律
1课时
第4节　眼睛和眼镜
1课时
第5节　显微镜和望远镜
1课时
本章复习教案
2课时
第1节　透　镜
1.知道两种透镜对光的作用.
2.知道什么是透镜的主光轴、光心、焦点、焦距.
3.能够粗测凸透镜的焦距.
以丰富、生动的感性认识为基础,让学生带着问题,体验科学探究的过程:凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用.
1.创设情境,鼓励学生提出质疑,养成学生主动思考、善于思考的习惯.
2.在学生的探究过程中培养学生科学的研究方法,逐步建立物理学习兴趣.
3.能保持对自然界的好奇,初步领略自然现象的美好与和谐.
【重点】
1.透镜的初步知识.
2.研究透镜对光线的作用.
【难点】
1.以“透镜对光线的作用”这个知识点为载体,使学生理解三条特殊的光路.
2.不同焦距的凸透镜对光的折射能力.
【教师准备】　凸透镜、凹透镜、演示用光学器件组一套、老花眼镜、近视眼镜.
【学生准备】　凸透镜、凹透镜、老花眼镜、近视眼镜、光源、纸板、尺子、笔.
导入一:
一天,大雨过后,小狗贝贝正趴在自己窝里的干草上,狗窝的上方是用薄塑料搭起来的,以此来遮雨.此时塑料上面已积了一层水,天晴了,阳光透过积水照在狗的身上,暖洋洋的舒服极了,小狗正享受着这份惬意时,突然自己的尾巴着起了火,烫得它上蹿下跳. 你知道是谁惹的祸吗?
导入二:
1.播放“冰透镜”的故事.
2.同学们知道生活中透镜还有哪些应用吗?
学生思考回答后播放常用透镜图片的汇总.
3.老师予以总结.
[设计意图]　通过故事导入,激发学生学习物理的兴趣,让学生体会运用智慧解决问题的魅力,从而让学生意识到“物理源于生活用于生活”的教学理念.
一、透镜的分类
探究活动一:透镜分类
首先我们认识一下透镜,下面同学们先观察你手中的4块透镜的外形特点,然后用简易的方法进行分类、说出其外形特征并命名.
明确探究目的.
学生们在仔细观察、讨论,并进行比较,概括出它们的特征:2块透镜中间厚,边缘薄;2块透镜中间薄,边缘厚.
[设计意图]　此环节重点突出凸透镜、凹透镜在薄厚上的不同.
问:矫正视力的近视眼镜的镜片和远视眼镜的镜片,看看它们是什么透镜?
说明:区分凸透镜和凹透镜的关键就是比较透镜的中间和边缘的薄厚.说说它们中哪些是凸透镜,哪些是凹透镜.
学生观察后回答:远视眼镜的镜片中间厚,边缘薄,是凸透镜;近视眼镜的镜片中间薄,边缘厚,是凹透镜.
[设计意图]　学生对近视眼镜并不陌生,但属于哪种透镜并不清楚,引导学生关注身边的物理.
[知识拓展]　①凡是透光性能优良的材料都能磨制成透镜,如玻璃、石英、水晶、金刚石、高分子透明树脂、有机玻璃等;②常见的透镜有很多,如近视镜、远视镜、放大镜,有时一滴水(如叶面上的露珠等)也是一个透镜.
课件展示当堂训练1:
说出它们中哪些是凸透镜,哪些是凹透镜.
学生练习:
属于凸透镜的是(ACD),属于凹透镜的是(BEF).
[设计意图]　巩固对透镜类型的认识.
探究活动二:
大家仔细观察,你面前两个透镜镜片的两个表面(或至少一个表面)是球面的一部分.接下来我们来了解研究透镜时常用的两个科学术语:主光轴和光心.大家阅读课文.找出主光轴和光心的定义.
课件展示主光轴、光心.
学生阅读课文自学什么是透镜的主光轴和光心.
让学生阅读教材,培养学生的阅读能力和寻找信息的能力.
[设计意图]　学生很容易找到光心,但光心的位置与后边学习的焦点让学生很容易混淆,通过追问光心在哪,强调了光心在透镜上,防止与焦点混淆.
做一做:光心的特点
分别让激光灯按照如图所示的方向照射透镜,让学生观察折射光线方向是否发生变化.
观察得出结论:经过光心的光线传播方向不变.
找两位同学在黑板上画出穿过两种透镜光心的折射光线.
归纳:1.组成透镜的两个球面的球心连线叫主光轴.(通常用“虚线”画出)
2.在主光轴上有一个特殊的点,通过它的光线传播方向不变,这一点叫透镜的光心.
3.可以认为透镜的光心就在透镜的中心,通常用字母“O”表示.
　　[过渡语]　凸透镜和凹透镜的形状是不同的,当平行光线通过它们时,光的传播路线是怎样的呢?
二、透镜对光的作用
思路一
探究活动:
同学们拿出凸透镜,正对着太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,来回移动,观察有什么现象?再换凹透镜,重做上面的实验,纸上能够得到很小、很亮的光斑吗?这说明了什么?
学生操作后回答:凸透镜有亮点出现.凹透镜得不到很小、很亮的光斑.这些现象说明凸透镜和凹透镜对光线有不同的作用.
[设计意图]　培养学生实验探究中的猜想能力,猜想并不是瞎猜,要有根据的猜想.
设计实验:为了看到光的传播路径;我们这样设计实验:用一张白纸来显示光的路径,再把透镜放在白纸上就可以了,先在白纸上画一条直线代表主光轴,用三支并排的激光棒作平行光源.
[设计意图]　让学生不盲从,要用实验来验证自己的猜想,培养学生科学的学习态度.培养学生的观察能力,引导学生明确观察的目的与任务,知道观察什么,在实验的基础上总结规律.
分组实验1:凸透镜对光的作用
利用三支激光棒在白纸上演示三条平行光线(如图所示),指导学生用作图法把上面实验中的入射光线和折射光线在白纸上画出来.
观看课件展示理解会聚的含义;
引导学生观察折射光线与入射光线的位置关系.我们把凸透镜对光线的这种作用叫做会聚作用.
课件展示凸透镜的会聚作用.
说明:会聚就是折射光线与入射光线比较,折射光线靠近主光轴,向中间偏折.
[设计意图]　在教材上没有给出会聚和发散的含义,通过对折射光线与入射光线比较,得出含义,为接下来学习透镜对不平行光是否会聚打下基础.
让学生尝试解释“冰透镜”为什么能取火的原因.
下面我们再来研究凹透镜对光的作用.
分组实验2:凹透镜对光的作用
继续利用三支激光棒在白纸上演示三条平行光线(如图所示),指导学生用作图法把上面实验中的入射光线和折射光线在白纸上画出来.
每个小组的学生在白纸上画出另一条主光轴并认真观察白纸上的入射光线与折射光线的位置关系,画出入射光线和折射光线并总结规律.
引导学生对比凸透镜,观察折射光线与入射光线的位置关系.
课件展示凹透镜的发散作用.
说明:折射光线与入射光线比较,折射光线远离主光轴,向边缘偏折.
思路二
凸透镜对光有会聚作用
　　[过渡语]　透镜是能透光的,塑料薄膜里的积水构成了什么透镜?小狗的尾巴着火,说明这种透镜对太阳光有什么作用?凹透镜是否也有这种作用?
学生思考后回答并猜想:凸透镜,能聚光.
讨论:要探究这个问题,我们需要哪些器材?如何实验呢?
学生讨论后回答:需要透镜、光源、纸板、尺子、笔.
[设计意图]　感受透镜对光的作用.
实验设计:将凸透镜正对着太阳光,再把纸板放在另一侧,来回移动,直到纸板上的光斑最小最亮.
两人一组动手实验,仔细观察记录分析.
教师巡视指导.
根据实验现象分析归纳得出什么结论?将观察到的现象用简洁的图像表示出来.
实验探究:跟透镜主光轴平行的光通过透镜之后,会发生什么变化?
演示实验:
演示实验一:让一束跟透镜主光轴平行的光射向凸透镜
指导学生用作图法把上面实验中的折射光线画出来.
[设计意图]　要用实验来验证自己的猜想,培养学生科学的学习态度.培养学生的观察能力,引导学生明确观察的目的与任务,知道观察什么,从而把注意力集中到观察上.
点拨:会聚就是折射光线与入射光线比较,折射光线靠近主光轴.
讨论:不平行于主光轴的光透过凸透镜是否会聚?
判断是否会聚的标准:折射光线与入射光线比较,折射光线是否靠近主光轴.
演示实验二:
学生仔细观察透镜对光的作用实验,根据看到的现象画出激光的大概轨迹.
思考讨论并回答:凸透镜对所有光线都起会聚作用.
结论:凸透镜对所有光线都有会聚作用,所以凸透镜又叫会聚透镜.
演示实验三:让一束跟透镜主光轴平行的光射向凹透镜
让学生仔细观察透镜对光的作用实验,根据看到的现象画出激光的大概轨迹.
[设计意图]　通过演示实验让学生直观地看见,平行于凹透镜主光轴的光线在另一侧并不相交.
结合演示实验引导学生理解发散.发散:折射光线与入射光线比较,折射光线远离主光轴.
讨论:不平行凹透镜主光轴的光透过凹透镜是否发散?
思考讨论并回答:凹透镜对所有光线都起发散作用.
结论:凹透镜对所有光线都起发散作用,所以凹透镜又叫发散透镜.
　　[过渡语]　平行于凸透镜主光轴的光线会聚于主光轴上一点,这个点叫什么呢?接下来我们一起学习焦点和焦距.
三、焦点和焦距
实验中发现凸透镜能使光会聚成一个小光点,这个点叫什么?
请同学们阅读教材,看谁能最快说出谁到谁的距离是焦距,用什么表示?
学生认真阅读教材,从教材中圈出焦点和焦距的定义.
课件展示焦点和焦距:
1.凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点,这个点叫做焦点.用字母“F”表示.
2.焦点到光心的距离叫做焦距.用字母“f”表示,凸透镜有几个焦点呢?同学们设想一下,如果让一束跟主光轴平行的光线从凸透镜的右面射向左面,它是否也能会聚于一点呢?
课件演示凸透镜的两个焦点.
学生观看课件展示凸透镜的两个焦点和焦距.
[设计意图]　了解折光能力与焦距的关系,了解光路可逆.
3.焦点发出的光经过凸透镜折射后成平行光.例如汽车的车灯,照射的距离远.
4.凹透镜的虚焦点和焦距.
课件展示:凹透镜的虚焦点的光路图
总结:凹透镜使平行于主光轴的光线发散,它没有实焦点,但通过凹透镜的光的反向延长线也可以交在主光轴上的一点,这点是凹透镜的虚焦点.
5.想想做做:
同学们能不能想办法利用太阳光粗测凸透镜的焦距呢?这要用到哪些器材呢?
小组讨论交流形成方法:拿一个凸透镜正对着太阳光,让光通过凸透镜照到白纸上,移动凸透镜使光斑很小很亮,用刻度尺量出光斑到凸透镜光心的距离,就是凸透镜的焦距.
1.小华用　　　　透镜会聚太阳光,在距透镜的距离等于　　　　处可点燃火柴,把一个点光源放在凸透镜的　　　　处,通过凸透镜折射后将成为一束平行光.?
解析:凸透镜对光线有会聚作用,太阳光射向地球可以看成平行光,凸透镜正对着太阳光,平行光线平行于主光轴,经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点,该点就是凸透镜的焦点,焦点到透镜光心的距离叫做焦距,则在焦点处可点燃火柴,即火柴距透镜的距离等于焦距.因为通过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线将平行于主光轴射出,所以为了让光线通过凸透镜折射后成为一束平行光,应该把点光源放在凸透镜的焦点处.
【答案】　凸　焦距　焦点
2.下列光学器件中,对光起会聚作用的是(　　)
　　　　　 　　　　　 　　　　　
A.潜望镜 B.凸透镜
C.平面镜 D.凹透镜
解析:潜望镜由平面镜组成,用于改变光路;学过的光学元件有:凸透镜、凹透镜、平面镜、凸面镜、凹面镜.其中对光线有会聚作用的光学元件有:凸透镜、凹面镜.平面镜对光线既不发散也不会聚.凹透镜和凸面镜对光线有发散作用.故选B.
3.关于凸透镜的焦点和焦距,下列说法正确的是 (　　)
A.凸透镜有两个虚焦点
B.凸透镜有两个实焦点,两侧的两个焦距是相等的
C.平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚于任一点
D.把点光源放在焦点上,通过凸透镜的光线不一定平行于主光轴
解析:凸透镜有两个实焦点,故A错误;凸透镜有两个实焦点,两侧的两个焦距是相等的,故B正确;平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚于焦点,故C错误;平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后都可以会聚到焦点上,根据光路的可逆性,点光源放在焦点上时,通过凸透镜的光线一定平行于主光轴,故D错误.故选B.
4.如图所示是小明同学画的一条光线通过凸透镜或通过凹透镜后折射的光路图,错误的是 (　　)
解析:A.正确,过焦点的光线经凸透镜折射后,平行于主光轴;B.正确,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点;C.错误,平行于主光轴的光线经凹透镜折射后的光线的反向延长线过虚焦点;D.正确,射向虚焦点的光线经凹透镜折射后,将平行于主光轴.故选C.
一、凸透镜和凹透镜
1.凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜.
2.凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜.
3.薄透镜:一般透镜的两个表面中至少有一个表面是球面的一部分,如果透镜的厚度远小于球面的半径,这种透镜就叫做薄透镜.
二、主光轴和光心
1.主光轴:连接透镜两个球面球心的直线叫做透镜的主光轴.
2.光心:主光轴上经过透镜中心的点叫做透镜的光心.
三、透镜对光的作用
1.凸透镜对光线有会聚的作用,凸透镜又叫做会聚透镜.
2.凹透镜对光线有发散的作用,凹透镜又叫做发散透镜.
3.通过光心的光线传播方向不变.
四、焦点和焦距
1.焦点:凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚在一点,这个点叫做焦点,用F表示.
2.焦距:焦点到光心的距离叫做焦距,用f表示.
一、教材作业
【必做题】
教材第93页动手动脑学物理的1,3,4题.
【选做题】
教材第93页动手动脑学物理的2题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.如图所示是把一副眼镜放在太阳光下,在地面上看到的情形.由此可以判断镜片是 (　　)
　　　　　 　　　　　 　　　　　
A.凸面镜 B.凹面镜 C.凸透镜 D.凹透镜
2.小明在森林公园的入口处看到一条醒目的标语“禁止在公园内丢弃矿泉水瓶”,这一要求的目的是防止森林火灾,其主要原因是 (　　)
A.透明的塑料瓶进水后相当于一个凸透镜,对光有会聚作用
B.透明的塑料瓶进水后相当于一个凸透镜,对光有发散作用
C.透明的塑料瓶进水后相当于一个凹透镜,对光有会聚作用
D.透明的塑料瓶进水后相当于一个凹透镜,对光有发散作用
3.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.若凸透镜在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
4.画出图中的BC的入射光线和AO的折射光线.
【能力提升】
5.如图所示是口径和材料都相同的两个透镜,关于它们的焦点和折射光的能力,下列说法中正确的是 (　　)
A.甲的焦距大,甲对光的折射能力强
B.甲的焦距大,乙对光的折射能力强
C.乙的焦距大,甲对光的折射能力强
D.乙的焦距大,乙对光的折射能力强
6.如图所示,一束光线射向O处的光学元件后,会聚在其主光轴上的S'点;当去掉光学元件后,光线会聚于S点.则可判断,该元件一定是 (　　)
A.凸透镜 B.凹透镜 C.凸面镜 D.凹面镜
7.如图所示,有一束光通过虚线内的光学元件后,传播方向发生了改变,则这个虚线框内 (　　)
A.一定是凸透镜
B.一定是凹透镜
C.一定是平面镜
D.可能是凸透镜,可能是凹透镜,也可能是平面镜
【拓展探究】
8.某物理学习小组,选择如图所示的四个透镜进行探究实验(其中A,B和C,D是两组形状相同的凸透镜,它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成):
(1)为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”,小组同学应选择图中的哪两个凸透镜做实验?答:　　　　(选填字母序号);器材确定后,接着小组同学让一束与主光轴平行的光,分别经过两凸透镜后会聚于焦点处,如图甲、乙所示.比较两次实验的现象,可以得到的结论是:凸透镜表面弯曲程度越大,凸透镜的焦距越　　　　.?
(2)如果选择A,B两个透镜,他们还可以探究:凸透镜的焦距大小与　　　　的关系.?
(3)这次探究活动中,运用的一种主要的科学研究方法是　　　　.?
【答案与解析】
1.D[解析:由图可见,阳光通过眼镜形成的光斑中间比四周暗,说明眼镜对光线起发散作用,因此是凹透镜.故选D.]
2.A[解析:盛有水的透明塑料瓶相当于一个凸透镜,对光线有会聚作用,在阳光下会将阳光会聚到一点,这一点的温度很高,如果有易燃物在该点上,则容易温度过高被点燃,引起火灾.故选A.]
3.A[解析: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,这个光斑可能是在焦点之后的光斑,也可能是在焦点之前的光斑,所以凸透镜的焦距肯定不等于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B,C,D错误.故选A.]
4.如图所示.[解析:凹透镜有三条特殊光线:过光心的光线其传播方向不变;指向另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴;经凹透镜折射后,折射光线平行于主光轴,入射光线的延长线通过凹透镜的虚焦点.]
5.B[解析:薄凸透镜折射能力弱,焦距大,厚凸透镜折射能力强,焦距小.故选B.]
6.A[解析:读图可知,当没有光学元件时,光线会聚在S点,而当有光学元件时,光线会聚在左侧的S'点,说明加上光学元件之后,光线较刚才会聚了,因此,这一光学元件应该是凸透镜.故选A.]
7.D[解析:对于凸透镜,入射光线与主光轴平行,则折射光线过焦点射出;对于凹透镜,入射光线与主光轴平行,则折射光线的反向延长线过焦点;平面镜也可以改变光路,使光的方向发生改变.如下图所示.故选D.]
8.(1)AC　短　(2)材料　(3)控制变量法[解析:(1)要探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”,应选择材料相同而透镜球形表面弯曲程度不同的透镜做实验,由题图可知,应选AC;由题图可知,凸透镜表面弯曲程度越大,凸透镜的焦距越短;(2)由题图可知,A,B两个凸透镜球形表面弯曲程度相同,而材料不同,因此可以用它们探究:凸透镜的焦距大小与材料的关系;(3)探究活动中,运用的一种主要的科学研究方法是控制变量法.]
　　本节课的引入,是以学生的生活经验为基础的,让学生区分近视眼镜和老花镜,亲自观察凸透镜与凹透镜的结构,活跃课堂气氛,激发学生学习和探究的兴趣.
透镜这一节实质上是前一节光的折射的一个应用实例.由于透镜在生产和生活中有着极其广泛的应用,所以本节主要向学生介绍透镜的基本知识,引导学生探究透镜对光的作用,这是后续知识“透镜成像规律及其应用”的基础,因此,它是本章的中心内容.为了提高学生的学习兴趣、提高学生对本节知识的理解,按照《课程标准》对本节课的要求,尽量从日常生活现象引入,引导学生亲自动手探究出透镜对光的作用,以培养学生的动手习惯和用探究实验研究问题的能力.
新课内容分为两部分.第一部分:透镜的基本知识.先让学生自由提出“透镜”的有关问题,然后鉴别出桌上的凸透镜和凹透镜,目的是进一步明确本节的“知识与技能目标”,同时让学生体验知识,将知识活化.第二部分:透镜对光的作用.把它作为本节课的重点.教材上是以演示实验的形式出现的.选用了激光光学演示仪做的实验,使得实验现象比较明显,学生更容易掌握透镜对光线的作用.
动手动脑学物理(教材第93页)
1.提示:焦距短的透镜使光偏折得更显著些.
2.把小灯泡放在凸透镜的焦点上,小灯泡发出的光通过凸透镜后就可以变成平行光.这里利用了光路的可逆性.
3.甲[提示:凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用.]
4.甲、乙两图中都是凹透镜.
测定凸透镜焦距常用的几种方法
1.平行光聚焦法: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,直到纸上的光斑最小最亮,用刻度尺测出光斑到凸透镜中心的距离,即为该凸透镜的焦距.
2.平行光线法:将灯泡与凸透镜中心放在同一高度上,来回调节两者之间的距离,直到在透镜另一侧得到一束平行光(通常情况下,平行光束难以直接观察,可借助于比较光束所形成的光斑与透镜面的大小判断,若相等则可认定为平行光束),则小灯泡的位置即为该凸透镜焦点的位置.用刻度尺测出小灯泡到凸透镜中心的距离,即为该凸透镜的焦距.
3.二倍焦距法:将灯泡放在凸透镜的一侧,移动灯泡与光屏,直到光屏上成倒立的、等大的实像,用刻度尺测出灯泡或光屏到凸透镜中心的距离u或v,则f=.
4.十倍焦距法:使较远的窗或正在发光的灯泡通过凸透镜在光屏上成清晰的像,用刻度尺测出光屏与凸透镜中心的距离就近似等于透镜的焦距.
5.焦点不成像法:先使凸透镜与灯泡紧靠,透过凸透镜观看灯泡里的灯丝,并逐渐增大凸透镜与灯泡之间的距离,从看得见到刚好看不见时,测出凸透镜与灯丝之间的距离即为焦距.
第2节　生活中的透镜
1.了解凸透镜在生活中的广泛应用.
2.知道照相机、投影仪和放大镜成像特点,以及物体和像的大致位置关系.
1.经历制作模型照相机的过程,了解照相机的成像原理.
2.能简单描述凸透镜成实像和虚像的主要特征.
1.通过模拟照相机的制作和使用,获得成功的愉悦.
2.通过学习照相机、投影仪、放大镜的原理,激发学生求知欲,加强将物理知识应用于实际的意识.
【重点】　通过观察、制作和探究,学生在头脑中形成放大镜、照相机、投影仪成像的丰富、具体的感性认识.
【难点】　利用“三条特殊光线”绘制凸透镜成实像和虚像的光路图.
【教师准备】　实物照相机、模型照相机、投影仪、幻灯机、放大镜、硬纸板、凸透镜、半透明塑料薄膜或蜡纸、毛玻璃、课件等.
【学生准备】　自制模型照相机、放大镜.
导入一:
创设一个故事情景:王亚萍太空成像!播放多媒体课件,观看太空授课时王亚平水球实验,王亚萍在水球上成像.
[设计意图]　以事件的形式引起学生的注意,进而在“猜”过程中引发学生的认识冲突,从而激发其求知欲与探究欲.
导入二:
节日家人团聚或外出旅游,总要留影作纪念,摄影师用照相机拍出美丽的风光,动人的场景使人们从照片中感到美的享受和启迪.这就需要照相机,你们想了解它吗?今天我们通过观察、研究走近它,认识它.
一、照相机
思路一
大家想了解关于照相机的什么知识呢?照相机对于我们来说就是一个神秘的小盒子,里边到底有什么?照相机为什么能拍照?照相机前面的镜头是什么透镜?照相机的构造是什么样的?为什么同样的照相机能拍出全景和不是全景的照片?为什么照片中景物比实物小?有时拍出的照片很白,有时拍出的很暗,这是怎么回事?为什么我们常用的照相机叫傻瓜相机?
通过对照相机的观察和大家收集的资料,看看能不能解决这些问题.哪组先来汇报一下你们组收集到的资料.教师适时的引导、评价.
1.照相机前面镜头是凸透镜.想拍全景离景远点,想拍人大点离人近点.光线强拍出的照片发白,光线弱拍出的照片暗.照相机由镜头、暗箱、调焦环、光圈、胶片等组成.
播放动画:快门与采光
播放动画:光圈与景深
通过播放动画,让学生直观了解照相机的调光和景深与透镜的关系.
2.光经过照相机镜头后会聚在胶片上,形成一个像,这个像冲洗出来就是照片.像是怎么落在胶片上的?是因为胶片上涂着一层对光敏感的物质,通过镜头的光在胶片上曝光后发生化学变化,物体的像就被记录在胶片上,经过显影、定影后成为底片,再用底片冲印就可以得到照片.
想想做做:
方案1:用两个粗细相近的长方形纸筒,使一个纸筒刚好能套入另一个纸筒,在大的纸筒前面固定一个凸透镜,在小的纸筒前面,固定一个半透明塑料薄膜作为屏幕,把纸筒有屏幕的一端朝里,套入较大的圆筒,就制成了模拟照相机.
方案2:用硬纸板圈成两个直径大小相近的,长约15 cm的圆纸筒,使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒,在直径较大的纸筒前面,固定一个凸透镜,在直径较小的纸筒前面,固定一个屏幕.把较小的圆筒有屏幕的一端朝里,套入较大的圆筒内,这样模拟照相机就做成了.
现在我们按照方案制作好后,对准某个人或物体,拉动纸筒改变透镜和屏幕之间的距离,能观察到什么?是不是可以看到一个缩小的、倒立的清晰的像?下图就是照相机成像的原理示意图,物体通过透镜在底片上成一个倒立、缩小的像.
总结:照相机的镜头相当于一个凸透镜,来自物体的光经过照相机镜头后会聚到底片上,形成一个倒立、缩小的像.
[知识拓展]　在使用照相机的过程中,我们发现它有这样的特点:
(1)物体离照相机镜头距离大于底片离照相机镜头的距离;
(2)物体离照相机镜头越远,物体在底片上所成的像越小,像的位置(底片到镜头的距离)越近,暗箱越短;
(3)物体在底片上成的是倒立、缩小的像.
　　[过渡语]　刚才我们研究了照相机的结构及原理,接下来,我们研究投影仪的结构及原理.
思路二
1.展示照相机实物,组织学生观察.
(1)镜头、快门、闪光灯的位置及作用.
(2)照相机成像光路图及成像特点.根据学生亲身经验提出问题:在照相机的胶片上成的是一个什么样的像呢?
2.实验:制作模型照相机
(1)器材:两个粗细相差很少的纸筒,焦距为10 cm的凸透镜,半透明塑料薄膜,胶带.
(2)学生讨论方案:
能否用所给器材制作一个简易的模型照相机?
分析所用器材对应照相机实物的哪部分?
(3)动手实验:
你能在半透明塑料薄膜上呈现物体清晰的像吗?
再次实验:你能使半透明塑料薄膜上的像变大些吗?都有些什么好办法呢?(利用实验器材进行探究)
(4)认识冲突,引发思考.
(5)归纳照相机成像特点:倒立、缩小的像(利用透镜的特殊光线完成成像原理的教学).
(6)利用动画来演示如何改变像的大小.
[设计意图]　此实验直观形象,符合初中生的认知特点,学生亲自动手在实验中经历“观察——猜想——实验论证——分析总结——最后得出结论”的科学探究过程,培养学生的逻辑思维能力.培养学生的观察能力,调动学生积极思考.在快乐中体验成功的喜悦.
3.应用结论,解决问题
[设计意图]　这样运用所学的知识揭开事件中现象的奥妙,使学生学以致用的同时,也让学生体验收获学习成果的喜悦,增加学习物理的兴趣.
二、投影仪
教学中常用到投影仪,现在观察它的结构,想想使用它有什么优点?分组观察,教师指导.投影仪由灯泡、投影片、镜头、平面镜、屏幕组成.
演示:把投影仪上的平面镜(反光镜)取下,投影片放到载物台上(正放),调节镜头,在天花板上就能得到投影片上图案的像,再把反光镜安上,把图案反射到屏幕上.
投影仪成倒立、放大的像.
总结:投影仪上的镜头相当于一个凸透镜,能成倒立、放大的像.
[知识拓展]　在使用投影仪时,我们发现它有这样的特点:(1)投影片到镜头的距离小于镜头到像的距离;(2)投影片离镜头越近,屏幕上所成的像越大,像到镜头的距离越大;(3)投影仪在屏幕上所成的像一定比投影片上的图案(物体)大.
　　[过渡语]　在生活中,我们知道,放大镜能把所看的物体或字放大,是不是放大镜总是能把所看的物体或字放大?放大镜满足什么条件时,才能把物体或字放大呢?
三、放大镜
我们桌子上放有放大镜,放大镜是凸透镜,也是常用的光学仪器之一.现在用它看书上的字,观察有什么现象?放大镜能使书上的字放大,字是正立的,说明放大镜能成正立、放大的像.
放大镜成像和照相机、投影仪不同,放大镜成像是正立的,投影仪和照相机成像是倒立的.
刚开始移动放大镜,离书越远,字越大,到了一定距离以后,字变模糊.伸直胳膊拿着放大镜看外面的景物是倒立、缩小的.放大镜成的像与物体在凸透镜同一侧.
放大镜成的像打不到屏幕上.
总结:放大镜是凸透镜,能成正立、放大的虚像.
[知识拓展]　在使用放大镜观察物体时,我们可以发现这样的特点:(1)物体被放大了;(2)物体和像在凸透镜的同侧;(3)放大镜离物体越近,所成的像越小,放大镜离物体越远(不超过焦距),所成的像越大.
　　[过渡语]　物体所成的像有虚像和实像之分,小孔成像所成的像是实像,平面镜成像所成的像是虚像,那么照相机、投影仪和放大镜所成的像是实像还是虚像呢?
四、实像和虚像
1.利用“小孔成像”分析实像特点,概括照相机和投影仪所成的像.(对学生已有知识进行整理,运用课件进行对比、归纳)
2.利用“平面镜成像”和“光的折射”分析虚像特点,概括放大镜所成的像.(进行前后知识整合,提升学生概括归纳能力)
总结:照相机和投影仪所成的像是实像,放大镜成的像是虚像.
1.照相机的镜头相当于一个　　　　镜,被拍摄的物体应在距镜头　　　　的位置,在相当于　　　　的胶片上得到　　　　像.?
解析:照相机的镜头相当于凸透镜,被照的物体相当于蜡烛,胶片相当于光屏.物体在凸透镜的二倍焦距以外,胶片上得到倒立、缩小的实像.
【答案】　凸透　二倍焦距以外　光屏　倒立、缩小的实
2.如图所示是幻灯机的工作原理图.幻灯机的镜头相当于一个　　　　镜.为了使观众看到正立的像,幻灯片要　　　　(填“正着”或“倒着”)放.用强光照射幻灯片,幻灯片上的画面在屏幕上形成　　　　像(填“实”或“虚”).?
解析:幻灯机有一个镜头,这个镜头是中间厚、边缘薄,它是一个凸透镜.放映时,幻灯片位于凸透镜一倍焦距和二倍焦距之间,此时凸透镜成的是一个倒立、放大的实像,所以为了使观众看到正立的像,幻灯片要倒着放.
【答案】　凸透　倒着　实
3.放大镜在我们日常生活和工作中都有着很广泛的应用,下列关于放大镜的说法中不正确的是(　　)
A.放大镜实质上就是凸透镜
B.正常使用放大镜时,被观察的物体应放在透镜一倍焦距以内
C.正常使用放大镜时,被观察的物体通过放大镜所成的像是正立的
D.正常使用放大镜时,要想看到更大的像,放大镜须靠近物体移动
解析:A.放大镜实质上是凸透镜是正确的;B.凸透镜能起放大作用时物距必须小于焦距,所以正常使用放大镜时,被观察的物体应放在透镜一倍焦距以内是正确的;C.当物体在凸透镜一倍焦距以内时,成正立放大的虚像,所以放大镜所成的像是正立的是正确的;D.凸透镜成虚像时,物体越靠近透镜,像也越靠近透镜,像越小,所以正常使用放大镜时,要想看到更大的像,放大镜须向远离物体移动,此选项是错误的.故选D.
4.下面是对凸透镜成像的说法,其中正确的是 (　　)
A.凸透镜只能成实像
B.凸透镜只能成虚像
C.凸透镜只能成放大的像
D.凸透镜既能成实像,又能成虚像
解析:凸透镜可以成实像也可以成虚像.故选D.
1.照相机:物距大于像距,成倒立、缩小的实像.
2.投影仪:物距小于像距,成倒立、放大的实像.
3.放大镜:物体离透镜较近,成正立、放大的虚像.
一、教材作业
【必做题】
教材第96页动手动脑学物理的1,2,4题.
【选做题】
教材第96页动手动脑学物理的3题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.“五四”青年节那天,学校请来摄影师给我们拍毕业照,列好队后,摄影师发现有几位同学没有进入取景框内,这时他重新调整照相机的正确方法是(　　)
A.照相机向前移,镜头向前伸
B.照相机向前移,镜头向后缩
C.照相机向后移,镜头向前伸
D.照相机向后移,镜头向后缩
2.在使用幻灯机时,欲使屏幕上的像大一些,应当采取的做法是 (　　)
A.将幻灯机向后移动 B.将幻灯机向前移动
C.将幻灯片倒置 D.将幻灯片远离镜头
3.某同学从圆形鱼缸的侧面观察到在鱼缸中游动的金鱼,则实际的金鱼 (　　)
A.比观察到的金鱼小
B.比观察到的金鱼大
C.与观察到的金鱼一样大
D.以上答案均不正确
【能力提升】
4.常用体温计的刻度部分为三棱体,其正面呈圆弧形,这样就可看清体温计内极细的水银柱,以便于读数,这是因为圆弧形玻璃的作用相当于　　　　,使我们能看到水银柱放大后成的　　　　像.?
5.小光在听讲座时,想把银幕上用投影仪投影的彩色幻灯片图像用照相机拍摄下来,由于会场比较暗,他使用了闪光灯,这样拍出来的照片 (　　)
A.反而看不清投影到银幕上的图像,倒是把银幕上的一些污渍拍出来了
B.色彩鲜艳,比不用闪光灯清楚多了
C.色彩被“闪”掉了,拍到的仅有黑色的字和线条
D.与不用闪光灯时效果一样,因为拍摄的是银幕上的像,而不是实际的景物
6.2012年12月13日,“嫦娥二号”探测器与“战神”小行星擦身而过,按照从左到右的次序,探测器上的照相机先后拍摄了一组照片(镜头的焦距不变).对此过程,下列说法中正确的是 (　　)
A.小行星与探测器的距离逐渐变小,镜头与像的距离逐渐变小
B.小行星与探测器的距离逐渐变小,镜头与像的距离逐渐变大
C.小行星与探测器的距离逐渐变大,镜头与像的距离逐渐变小
D.小行星与探测器的距离逐渐变大,镜头与像的距离逐渐变大
【拓展探究】
7.在黑暗的环境中摄影,通常都要使用闪光灯.
(1)闪光灯所产生的是会聚光束、平行光束,还是发散光束?产生这种光束的好处是什么?
(2)在夜里,小明站在漆黑的大球场中央,要你替他拍照.解释为什么即使使用了闪光灯,照片上的背景还是非常昏暗.
【答案与解析】
1.D[解析:根据凸透镜成像的规律知,使全体同学都进入取景框内,要把成的像变小点,就要使物距变大,像距变小,故应人不动,照相机离人远一些,镜头往里缩一些.故选D.]
2.A[解析:银幕上的像的大小不取决于银幕的大小,而是取决于物距和像距,要使像更大一些,要减小物距,增大像距,所以增大屏幕到镜头的距离(将幻灯机向后移动),同时减小幻灯片与镜头的距离.故选A.]
3.A[解析:因为装有水的圆形鱼缸,中间比边缘厚,因此圆形鱼缸相当于凸透镜,当金鱼在凸透镜的一倍焦距以内时,就可以看到正立、放大的虚像,因此实际金鱼比观察到的金鱼小.]
4.凸透镜　虚[解析:常用体温计的刻度部分为三棱镜,其正面处呈圆弧状,圆弧形玻璃的作用相当于凸透镜,它能够使水银柱成一个正立、放大的虚像,这样就可以看清体温计内极细的水银柱,以便于读数.]
5.A[解析:闪光灯的光照射到物体上,可以使物体表面的亮度增大,但闪光灯照射到银幕上以后,只能增加银幕的亮度,而不能增加图像的亮度,相反,图像的亮度和清晰度明显减弱,所以反而看不清银幕上的图像,而银幕上的污渍更加清晰了.故选A.]
6.C[解析:探测器上的镜头相当于一个凸透镜,凸透镜成实像时,物距变大,像距变小,像变小.如题图所示,像逐渐变小,说明小行星和探测器的距离逐渐变大,镜头和像的距离逐渐变小.从图中的照片来看,自左至右,照片逐渐变小,即像的大小在变小,故像距在变小,即镜头与像的距离逐渐变小;而成实像时,像距变小,物距一定在增大,故小行星与探测器的距离逐渐变大,C是正确的.故选C.]
7.解:(1)发散光束,因为发散光束照射的地方较广,因而让人拍摄到的范围较大.　(2)如果要拍摄的背景能把闪光灯的光线反射回照相机上,照片上的背景才会清楚而光亮,然而,除了小明之外,球场中央并没有其他物体可以把光线反射回照相机,所以照片的背景仍然是昏暗的.
　　在讲授初二物理第五章第二节《生活中的透镜》一课时,考虑到很多学生对投影仪上方的平面镜所起的作用不能透彻地理解,于是在教学中改变了以往画光路图的讲授方法.课前先把平面镜拆下来,让投影片经投影仪镜头所成的放大像先呈现在天棚上,这样投影片和它的像分别位于镜头的上下两侧,学生观察物距、像距的大小关系十分明显,对投影仪的成像原理也会一目了然.然后再让学生亲手把拆下的平面镜恢复原位,这时天棚顶上的像便会出现在投影仪前方的屏幕上,其他同学不必再仰头观察像了,会给同学们带来很大的方便.通过这样的简单操作同学们会自然地说出平面镜在此的作用——改变光的传播方向,有效地突破教学难点.
我认为在物理课堂教学中培养学生的思维能力是一门艺术,构建物理思维过程的方法也不拘一格,教学中我们一定要以学生为主体,时时刻刻要为学生的终身学习打基础.每个学生的理解能力和接受能力都不同,教师应该多走近学生的生活,多了解学生,精心设计教学环节,当遇到学生不容易理解的难点时一定要站在学生的角度想方设法让学生多参与到教学活动之中,让学生该“出口”时就“出口”,该“出手”时便“出手”,而不能当旁观者.
此外,初二学生刚刚接触物理学科,对于某些物理概念的理解还不能立刻就达到很高的水平,这方面就需要教师在课堂教学中逐步培养学生对物理知识的内涵加以深刻的剖析和充分的挖掘,这是构建学生物理思维过程的重要环节之一.
《生活中的透镜》一课的另一个教学难点是怎样改变照相机底片上的像的大小,让学生利用实验器材模拟照相机,通过实验探究自己找出答案.在实验操作过程中很多学生都兴奋地发现只要把蜡烛移向凸透镜一些,再把光屏向远离凸透镜方向移动一些,就可以使光屏上的像变大.事实证明学生在自主探究的过程中很顺利地突破了难点,而且印象也很深刻.不过,上述这种教学方法只是让学生通过感性认识知道了只要物距变小,像距变大,就可以使像再变大些.然而在课堂教学中还应该再继续引导学生深入地挖掘物理知识的内涵,让学生从理性认识角度上理解要想使照相机底片上的像变大,只靠把照相机移近被拍摄的物体(减小物距)是不够的,因为刚才学生在实验中已经发现当物距变化时,像距也会随之改变,如果不同时改变像距那么底片上的像就是模糊的.我们为了得到物体清晰的像就必须再把照相机的镜头向前伸来使底片到镜头的距离变大,可是在镜头前伸增大像距的同时物距又会发生改变.也就是说,物距和像距这两个变量之间存在着一定的相关性,这里隐含着变量牵制的问题是在课堂教学中没有引导学生注意的一个疏漏之处,可能会导致很多学生把自己的认识程度也只停留在物理知识的表层,这一点是非常不可取的,在今后的教学中应多加以注意.
综上,在物理课堂教学中培养学生的思维过程是非常重要的,而构建这一过程绝不是一朝一夕之事,在教学中我们要注重学生思维发展的逻辑性和连续性,由低到高,由浅入深,合理而有序地设置教学环节,相信我们的目标在不远的将来一定能实现!
动手动脑学物理(教材第96页)
1.倒立[提示:物体通过照相机成的是倒立、缩小的实像.]
2.缩小　倒　实　放大　倒　实　放大　正　虚
3.手持凸透镜在窗户和室内的白墙之间移动,移到某个位置时,窗框外的景物能在墙上形成一个清晰、缩小、倒立的像.这个现象启发我们,阴天时我们可以用灯泡发出的光代替太阳光测焦距;灯泡发出的光亮一些,凸透镜离墙面近一些时,估测的结果更准确.
4.照相机、投影仪或幻灯机工作时是通过改变物体到镜头的距离和像到镜头的距离来改变像的大小的.
照相机术语解释
成像平面(焦平面):一般是指成像材料所在的平面.光经过镜头聚集在成像平面上,从而形成清晰的照片.
焦距:是指镜头距底片的距离.如果焦距合适,景物反射的光通过镜头能够聚集在成像平面上,成为一个点,如果焦距不合适,则成为一个圆,从而导致照片发虚.
曝光:快门打开时,光线透过镜头,经过光圈,进入暗室,最后照在成像材料上,这个过程称为曝光.
曝光量:曝光量是指一次曝光中光线的多少.如果曝光量过低会使得照片颜色发暗,如果曝光量过高会使照片颜色发白,过低或过高都会使照片中的细节丢失.曝光量通常是由光圈值和快门速度共同决定的.
光圈值:是指暗室窗口的大小,光圈值越低,窗口越大,则透进的光越多,使得曝光量增加,反之亦然.
快门速度:是指快门打开的时间,如果快门速度越慢,打开的时间越长,光透进的越多,使得曝光量增加,反之亦然.如果被摄物是移动的物体,则需要较快的快门速度.
景深:指照片中景物都能清晰显示的前后距离,在风景照片中要求景深大,较小的焦距能获得较大的景深.
变焦:数码相机之变焦分为光学与数码两种.光学变焦是通过镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物;数码变焦是简单地将CCD所截取之影像加以裁剪.
光圈优先:指拍摄人手动指定一个光圈值,照相机根据测光结果自动计算对应快门速度的曝光模式,适合需要控制景深的场景.
快门优先:指拍摄人手动指定一个快门速度,照相机根据测光结果自动计算对应光圈值的曝光模式,适合拍摄快速移动物体的场景.
第3节　凸透镜成像的规律
1.知道凸透镜成像规律及其应用举例.
2.能运用凸透镜成像规律解释有关现象.
1.在探究活动中,初步获得提出问题的能力.
2.通过探究凸透镜成像规律的过程,初步培养学生探究学习的一般过程和方法.
3.培养学生分析实验结果,从中得出规律的能力.
1.学生养成互助协作、友好相处的健康心态和认真严谨的科学态度.
2.通过探究活动,激发学生的学习兴趣,培养学生具有对科学的求知欲及勇于探索的精神.
【重点】　凸透镜成像规律的探究过程.
【难点】
1.指导学生在探究过程中,建立起实验与物理模型之间的必然联系.
2.组织、指导学生完成探究凸透镜规律的实验.
【教师准备】　蜡烛、火柴、光具座、多媒体.
【学生准备】　蜡烛、火柴、光具座.
导入一:
照相机、投影仪里面都有凸透镜,放大镜本身就是凸透镜,它们都利用凸透镜使物体成像.
我们已经注意到,照相机所成的像比物体(被照的人、景物)小,而投影仪所成的像比物体(投影片上的图案)大.
我们还注意到,照相机、投影仪所成的像都是倒立的(例如人站立的时候头在上面,而所成像的头却在下面),但是放大镜所成的像是正立的.
像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系?
照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大,使用投影仪时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小.看来,像是放大的还是缩小的,可能跟物体和像的位置有关.
无论是照相机还是投影仪(它们都成倒像),物体和它的像都在凸透镜的两侧,而放大镜(成正像)就不同,物体和像在透镜的同侧.看来像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关,那么凸透镜成像究竟与什么有关?现在就让我们来通过实验探究一下这个问题.
导入二:
情景一:玩小水珠.把透明胶片放到课本上面,用手指在透明胶片上滴一个水珠,观察小水珠下面的字.揭秘“小水珠”并进行设问.
问题:你玩过凸透镜吗?能介绍一下你以前是怎么玩的吗?还有别的玩法吗?
情景二:演示:用投影仪把细小的灯丝投影在天花板(墙壁)上.让学生观察灯丝的像与灯丝相比怎样?
演示:灯丝开口向下,在像上开口怎样?
演示:灯丝开口向上,在像上开口又怎样?成什么样的像?
问题:如何区别像的正立、倒立?什么情况像明亮、清晰?
问题:怎样区别实像和虚像?像与原物相比有什么特点?
问题:像的放大、缩小是什么意思?
点评:实像是由实际光线会聚而成的像,能用光屏接收;虚像不是由实际光线会聚而成的,无法用光屏接收.
像的正立、倒立是指像的上下位置与物体的上下位置比较是否颠倒.
“放大”“缩小”指像与物比较的结果.
“变大”“变小”指像本身的变化情况.
问题:什么是物距、像距?
点评:灯丝到凸透镜的距离叫物距;像到凸透镜的距离叫像距.
问题引导:使用凸透镜产生这么多的现象,所成的像有哪些特点?成像的条件是什么呢?能猜想一下吗?
凸透镜所成的像可能与物体的位置有关,我们这节课就用实验来探究凸透镜成像的规律.
[设计意图]　贴近学生的心理需求及生活实际提出问题,激发学生的探究欲.让学生从生活走向物理.
一、基本概念
1.主光轴:过透镜两个球面球心的直线,用CC'表示.
2.光心:通常位于透镜的几何中心,用“O”表示.
3.焦点:凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚在一点,这个点叫做焦点,用F表示.
4.焦距:焦点到光心的距离叫做焦距,用f表示.
5.物距:物体到凸透镜的距离叫做物距,用“u”表示.
6.像距:像到凸透镜的距离叫做像距,用“v”表示.
　　[过渡语]　刚才,我们复习和新讲解了6个基本概念,这些概念在探究凸透镜成像规律时要用到,接下来我们一起来探究一下凸透镜成像规律.
二、凸透镜成像的规律
1.提出问题
凸透镜所成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系?大家想一想、大胆的猜一猜.
2.猜想
给学生几分钟时间和提示,做出尽量合理的猜测.教师将有价值的猜测记录在黑板上,便于分析整理.
3.设计实验
同学们猜想得很好,现在我们设计实验来验证上面的猜想是否正确.学生们讨论,制订实验方案,教师巡回指导.
现在我们桌子上有光具座,上面的光具座可以插蜡烛、光屏、透镜,能来回移动,从刻度尺上能观察出它们之间的距离关系、蜡烛(作物体用)、光屏(白色的硬纸板)、凸透镜(焦距在10~20 cm之间).
4.进行实验
(1)测凸透镜的焦距
大家想一想怎样测得一个凸透镜的焦距?让凸透镜在阳光下来回移动,用纸板接收光斑,找到最小、最亮的光斑,用刻度尺量出光斑与凸透镜的距离,这就是这个凸透镜的焦距.
现在测凸透镜的焦距.
(2)开始进行探究实验
思路一
①把透镜放在光具座标尺中央,从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置.
②点燃蜡烛,调整它们的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.
③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,测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离.把数据记录成表.
④继续把蜡烛向凸透镜靠近,观察像的变化是放大、等大还是缩小,是正立还是倒立,测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离,将数据记录成表.
⑤当蜡烛到一定位置上时,光屏没有像,用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像,把蜡烛与凸透镜、像与凸透镜的距离,像是放大还是缩小的,像的正倒,填入表格.
物距与焦
距的关系
物距
u/cm
像的情况
像距
v/cm
像距与焦
距的关系
实像
大小
正倒
　　思路二
①把透镜放在桌子中央,把蜡烛、光屏放在其两侧,刻度尺放在桌子上.
②点燃蜡烛,调整它们的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.
③移动蜡烛,调整光屏到透镜的距离,使烛焰在光屏上成一个清晰的像,观察像的大小、正倒、测出蜡烛与凸透镜、光屏与凸透镜的距离.把数据记入表格.
④继续把蜡烛向凸透镜靠近,观察像的变化,是放大、等大还是缩小,是正立还是倒立,将蜡烛与凸透镜的距离,光屏与凸透镜的距离数据记入表格.
⑤当蜡烛移到透镜的焦点时,在光屏上看不到蜡烛的像,继续把蜡烛向凸透镜靠近,这时在光屏上看不到蜡烛的像,拿去光屏,用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像.把蜡烛与凸透镜的距离,像与凸透镜的距离,像是放大还是缩小、正立还是倒立的填入表格.
物体到凸透
镜的距离
像到凸透
镜的距离
像的大小(放
大或缩小)
像的正倒
　　依据实验方案,利用桌子上的仪器进行实验,并记下结果,总结凸透镜成像的规律.
学生们做实验,教师巡回并进行指导,实验结束,教师组织讨论、提问、进行总结.
当把蜡烛放在2倍焦距以外的位置,像在凸透镜的另一侧,成倒立、缩小的像.像与凸透镜的距离在1倍焦距和2倍焦距之间.
当把蜡烛放在2倍焦距的位置,像在凸透镜的另一侧,像的大小与物体大小相等.是倒立的,像与凸透镜的距离也等于2倍焦距.
当把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间的位置时,像在凸透镜的另一侧,成倒立放大的像,像与凸透镜的距离大于2倍焦距.
当把蜡烛放在1倍焦距的位置时,光屏不成像.
当把蜡烛放在1倍焦距之内,光屏上不成像,像与蜡烛在凸透镜同侧,成正立、放大的像.
当把蜡烛放在大于凸透镜焦距的位置时,物体成倒立的像.当物体从较远处向透镜靠近时像逐渐变大,像到透镜的距离也逐渐变大.
当物体与透镜的距离小于焦距时,物体成正立、放大的像.这个像在光屏上接收不到.
同学们把规律都总结出来了,总结得非常好,物体与凸透镜的距离叫物距,用u表示,像与凸透镜的距离叫像距,用v表示.我们接下来把总结的规律和数据填入到书上的表格中.
5.分析论证
f=12 cm
物距与焦
距的关系
物距
u/cm
像的情况
像距
v/cm
像距与焦
距的关系
实像
大小
正倒
u>2f
40
实像
缩小
倒立
17
2f>v>f
u>2f
35
实像
缩小
倒立
18
2f>v>f
u=2f
24
实像
等大
倒立
24
v=2f
2f>u>f
20
实像
放大
倒立
30
v>2f
2f>u>f
15
实像
放大
倒立
60
v>2f
u=f
12
得不
到像
u8
虚像
放大
正立
大于
8 cm
像与物
同侧
　　[知识拓展]　(1)焦点是成实像和成虚像的分界点,二倍焦距处是成放大实像和成缩小实像的分界点.
(2)凸透镜所成的实像一定是倒立的,且与物分居在凸透镜的两侧,可以是放大的,也可以是等大的或缩小的,而凸透镜所成的虚像一定是正立的,且与物位于凸透镜同侧,并且一定是放大的.
(3)“物近像远大,物远像近小”说的是凸透镜成实像时物距越小(物近),像距越大(像远),像也越大;物距越大(物远),像距越小(像近),像也越小.
(4)物体在焦点以内移动时(即成虚像时),物距变大,像距变大,像也变大;物距变小,像也变小.
1.凸透镜是许多光学仪器的重要元件,可以呈现不同的像,应用凸透镜,在照相机中成　　　　(填“实”或“虚”)像,在投影仪中成　　　　(填“正立”或“倒立”)的像,而直接用凸透镜做放大镜时成正立的　　　　(填“放大”或“缩小”)的像.?
解析:在凸透镜的成像中,照相机成的是倒立、缩小的实像,投影仪成的是倒立、放大的实像,放大镜成的是正立、放大的虚像.
【答案】　实　倒立　放大
2.在探究凸透镜成像规律的实验中,当烛焰、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时,恰能在光屏上得到一个清晰的像.利用这一成像原理可以制成(　　)
　　　　　 　　　　　 　　　　　
A.幻灯机 B.照相机
C.放大镜 D.潜望镜
解析:在凸透镜成像中,物距小于像距是投影仪和幻灯机的成像原理,即物距在1倍焦距和2倍焦距之间,像距大于2倍焦距,成倒立放大的实像.在探究凸透镜成像规律的实验中,当烛焰、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时,恰能在光屏上得到一个清晰的像.利用这一成像原理可以制成幻灯机.故选A.
3.如图所示,a,b,c,d是距凸透镜不同距离的四个点,F为焦点.下列几种光学仪器的成像原理与物体在不同点时的成像情况相对应,下列说法正确的是 (　　)
A.照相机是根据物体放在d点时的成像特点制成的
B.幻灯机是根据物体放在c点时的成像特点制成的
C.使用放大镜时的成像情况与物体放在a点时的成像情况相似
D.人眼看物体时的成像情况与物体放在F点时的成像情况相似
解析:物体在a点时,物距大于2倍焦距,成倒立、缩小的实像,照相机的成像特点及人眼看物体时的成像情况与此相似;物体在c点时,物距在一倍焦距与二倍焦距之间,成倒立、放大的实像,幻灯机、投影仪是根据这种成像特点制成的;物体在d点时,成正立、放大的虚像,放大镜的成像情况与此相似.故选B.
1.成像规律及其应用
物距
成像性质
像距
应用
u>2f
倒立、缩小的实像
2f>v>f
照相机
u=2f
倒立、等大的实像
v=2f
2f>u>f
倒立、放大的实像
v>2f
投影仪、幻灯机
u=f
不成像
u正立、放大的虚像
v>u
放大镜
　　2.成实像时物近像远像变大,离焦点越近像越大.
一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小.
一、教材作业
【必做题】
教材第99页动手动脑学物理的1,2,4,6题.
【选做题】
教材第99页动手动脑学物理的3,5题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.小明用凸透镜先后两次观察书本上的字,看到如图所示两种情景.以下说法中正确的是 (　　)
A.甲图中成的是实像;乙图中成的是虚像
B.甲图中书本在凸透镜2倍焦距以外;乙图中书本在凸透镜2倍焦距以内
C.甲图中凸透镜靠近书本,所成的像变小;乙图中凸透镜远离书本,所成的像也变小
D.甲图中成像规律可应用于投影仪;乙图中成像规律可应用于照相机
2.艾力同学在做“研究凸透镜成像规律”的实验,当他把蜡烛移到距离透镜34 cm的地方时,在光屏上观察到如图所示的像,则该凸透镜的焦距可能是 (　　)
A.10 cm B.20 cm C.30 cm D.40 cm
3.将一物体分别放在甲、乙两凸透镜前相等距离处,通过甲透镜成缩小的像.通过乙透镜成等大的像.由此可推断:所成的　　　　(选填“都是实像”“都是虚像”或“一个是实像、一个是虚像”),甲透镜的焦距　　　　(选填“小于”“等于”或“大于”)乙透镜的焦距.?
4.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:如图甲所示,
甲
调节烛焰、　　　　和光屏中心,使之在一条与光具座平行的直线上;实验时,蜡烛随着燃烧而变短,光屏上的像向　　　　(选填“上”或“下”)移动;点燃的蜡烛分别放在a,b,c,d四个不同位置,如图乙所示,其中蜡烛放在　　　　处所得到的实像最小;放在　　　　处得到正立的虚像;在　　　　处的成像规律是放大镜的原理;照相机的镜头相当于一个凸透镜,如图丙是我国海监人员正在用一台可变焦距的相机拍摄钓鱼岛,如果要让像更大一些,镜头焦距应该调得　　　　一些(选填“大”或“小”).?
乙　丙
【能力提升】
5.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时,眼睛通过透镜观察到的虚像的情况是图中的 (　　)
6.用水彩笔在磨砂电灯泡的侧面画一个你所喜欢的图案,然后接通电源,拿一个凸透镜在灯泡和白墙之间移动,下列情况不可能发生的是 (　　)
A.能在墙上看到倒立、缩小的所画图案的像
B.能在墙上看到倒立、放大的所画图案的像
C.只能在墙上看到放大的所画图案的像
D.不能在墙上看到所画图案的像
7.如图所示,在鉴定文物时,考古学家常用放大镜观察文物的细微部分,这时他看到的是　　　　、　　　　的虚像.如果在文物上有两条裂纹,其夹角是5°.要想看到的像更大些,应该将放大镜离裂纹稍微　　　　些.若放大镜的放大倍数是10倍,则他看到的裂纹夹角是　　　　度.?
【拓展探究】
8.“十一”去无锡市旅游的小明站在同一位置用数码相机(焦距可改变)对着无锡著名景点——锡山,先后拍摄了两张照片甲和乙,如图所示.他产生了这样的疑问:物体通过凸透镜在光屏上所成像的大小与透镜的焦距有何关系呢?小明对此进行了探究.
(1)小明找来了一些凸透镜,但不知道它们的焦距,请你为他提供一种测量透镜焦距的方法.(可画图说明)
(2)测出凸透镜焦距后,小明先后选用了三个焦距分别为15 cm,10 cm,5 cm的凸透镜,在保持物距始终为35 cm的情况下依次进行实验,发现所成的像越来越小.请根据实验结果判断小明在拍摄哪一张照片时照相机镜头的焦距较大.
(3)在探究过程中,小明总是让物距保持不变,请你说出他这样做的理由.
【答案与解析】
1.C[解析:在凸透镜的成像规律中,有两种成放大的像,一种是投影仪的成像原理,物距在1倍焦距和2倍焦距之间,像距大于2倍焦距,成倒立放大的实像;另一种是放大镜的成像原理,物距小于1倍焦距,成正立放大的虚像.小明用凸透镜先后两次观察书本上的字,看到如题图所示两种情景.甲图是正立的像是放大镜的成像原理,物距小于1倍焦距,成正立、放大的虚像.乙图是投影仪的成像原理,物距在1倍焦距和2倍焦距之间,像距大于2倍焦距,成倒立、放大的实像.在成虚像时,物体靠近凸透镜,像也靠近凸透镜,像会变小,在成实像时,物体远离凸透镜,像会靠近凸透镜,像会变小.故选C.]
2.A[解析:由图可知,成倒立缩小的像,应有34 cm>2f,解得f<17 cm,选项中只有A满足.故选A.]
3.都是实像　小于[解析:通过甲透镜成缩小的像,说明此时物体在甲透镜2倍焦距之外,成缩小、倒立的实像.通过乙透镜成等大的像,说明此时物体在乙透镜的2倍焦距处,成等大、倒立的实像.而物体分别放在甲、乙两凸透镜前相等距离处,所以甲透镜的焦距小于乙透镜的焦距.]
4.凸透镜　上　a　d　d　大[解析:为使像能成在光屏的中心,需调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度处,即使之在一条与光具座平行的直线上;由于凸透镜成倒立的实像,所以蜡烛随着燃烧而变短,光屏上的像向上移动;成实像时,物距越大,成的像越小,所以蜡烛放在a处成的像最小;当物距小于焦距时,成放大正立的虚像,放大镜是根据这个原理制成的,所以此时应将蜡烛放在d处;如果要让像更大一些,应减小物距,物距不变时镜头焦距调大,则相当于减小了物距,所以镜头焦距应该调得较大一些.]
5.B[解析:在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时,成的是正立放大的虚像,且像距大于物距.眼睛通过透镜观察到的虚像的情况是图中的B.故选B.]
6.C[解析:当物距大于二倍焦距时,此时所成的像为倒立的缩小的实像,像距大于一倍焦距,小于二倍焦距.当物距小于二倍焦距大于一倍焦距时,此时成一个倒立的放大的实像.当物距等于焦距时,不成像.综上分析,不可能发生的有C.故选C.]
7.正立　放大　远　5[解析:在鉴定文物时,考古学家常用放大镜观察文物的细微部分,这时他看到的是正立放大的虚像.如果在文物上有两条裂纹,其夹角是5°.在成虚像时,物距变大,像距变大,像变大.要想看到的像更大些,应该将放大镜离裂纹稍微远些.若放大镜的放大倍数是10倍,则他看到的角度还是5度.]
8.解:(1)使太阳光正对凸透镜,移动凸透镜与地面之间的距离,直到地上形成一个最小、最亮的光斑,测光斑到凸透镜中心的距离.　(2)根据像的大小和凸透镜焦距的关系:物距一定时,焦距越小,像越小.甲和乙两张照片中,乙照片上锡山的像比较大,照相机镜头的焦距较大.　(3)这也是一种控制变量思想,像的大小与物距和焦距都有关系,保持物距不变,则焦距越小时,像越小.
　　在这一节课的教学中充分体现了创建高效课堂的教学理念,充分体现了学生在学习中的主体地位,突出了小组合作探究的教学思想,体现了从生活走向物理,从物理走向社会的学科特点.例如:本节课一开始通过复习上一节课的习题,结合学生生活中的经验和已有的知识作为学习物理的基础.让学生感到物理就在生活中,感到物理有趣,在情感上喜爱物理,激发学生学习物理的兴趣,也为科学探究提出问题创设了情景.通过生活中的实例,猜想得出凸透镜分别成倒立缩小像、倒立放大像、正立放大像,引导学生提出“凸透镜成像有什么规律”,紧接着让学生大胆猜想并利用实验桌上的器材设计实验验证自己的猜想,学生分组讨论设计出实验方法,教师引导学生分组探究就会顺利得出实验数据、实验现象.通过实验学生对凸透镜成像有了初步的感性认识.由于凸透镜成像规律非常抽象,对于初学物理的学生来说,如果让他们自己直接得出凸透镜成像规律是非常困难的.利用学生分组实验数据,使学生很容易得出凸透镜成像规律.学生通过观察、实验、归纳总结主动获取知识.
总之,本节课设计比较合理、讲解比较到位、学生思维比较积极、气氛比较活跃、通过动手、动脑、动口,主动地获取知识,充分体现了学生是学习的主人.
不足之处是时间比较紧张,部分学生完成实验不够彻底.如果能让学生结合凸透镜成像光路图探究认识到物近像远大、焦点是成虚实像的分界点、二倍焦距点是成放大缩小像的分界点、什么是实像、什么是虚像,就更完美了.
动手动脑学物理(教材第99页)
1.照相机应用了物距大于2倍焦距时,物体通过凸透镜成缩小、倒立的实像的规律;投影仪应用了物距在1倍焦距和2倍焦距之间时,物体通过凸透镜成放大、倒立的实像的规律;放大镜应用了物距小于1倍焦距时,物体通过凸透镜成放大、正立的虚像的规律.
2.玻璃瓶相当于一个柱面透镜.当铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动时,透过玻璃瓶会看到铅笔尖逐渐变长,到某一位置时,铅笔尖突然改变方向.用凸透镜做实验,当铅笔由靠近凸透镜的位置向远处慢慢移动时,不同之处是透过凸透镜会看到铅笔尖逐渐变大,而形状保持不变;共同之处是到某一位置时,铅笔尖也会突然改变方向.
3.“傻瓜相机”也有光圈和快门,只不过它们都安装在机身里面.傻瓜相机内部增加了一些电子、机械设备,可以根据光线的明暗程度自动调整光圈和快门,不需要人工调节.傻瓜相机能自动调焦,不需要手动调焦.
4.向左移动.[提示:凸透镜的焦距越小,对光的会聚作用越强,成像位置越靠近凸透镜.]
5.光屏上既不会有指尖的像,也不会有指尖的影子,因为指尖遮住了凸透镜的一部分,但是折射光线仍可以到达光屏上,只是这时所成的像会暗一点.
6.应该远离天安门城楼,同时应将暗箱的长度缩短些.[提示:不能拍摄到天安门城楼的全景,说明所成的像太大,要使像变小,应该增大物距减小像距.]
凸透镜成像规律八种记忆方法
一、作图成像法
光学作图,是掌握光学内容的有效途径之一.因此,凸透镜成像规律完全可以利用三条特殊光线中的两条,而找到像点,这种方法适用于基础较好的学生,也可以作为实验后,强化知识的一种补充,也可以为那些要参加各种物理竞赛的学生,作为知识的一种拓宽.方法是过物体上的一点,画出三条特殊光线中的任意两条,然后找到光线通过凸透镜后相交的点,或者光线的反向延长线的交点,就是物体上该点的像点.再根据物体与主光轴的垂直关系,画出像也与主光轴垂直,就可以画出虚实像.还可以借此介绍虚实像.
本文列举两种利用作图法探究成像规律,作图如下:
两条光线:①过光心的光线方向不变;②平行于主光轴的光线通过焦点.
(1)u>2f,f(2)uu,成正立、放大的虚像,由光线反向延长线会聚形成的像叫虚像.
这种方法适合学习能力较好的学生,初二学生接受起来可能有些困难,可以在初三第一轮复习时,帮助学生记忆,减轻复习时的学生的记忆压力.
二、光路可逆法
光路可逆性是光学的一个重要知识点,学生对这个知识也是记忆犹新.具体方法是先根据作图法作出一种成像规律的图后,提醒学生从光路可逆性来考虑问题,把作出来的图,从反面看一下,又是什么成像规律?这样所有的成像规律,就可以从光路可逆性来记住规律.下图中就是利用光路可逆性,完成两个成像规律!
(1)u>2f,f(2)f2f,倒立、放大的实像
这种方法理解层次较高,学生理解起来也很难,可以作为新课以后的辅助练习.
三、故事记忆法
一个天气晴朗、阳光明媚的冬天,唐僧师徒一行四人,为取真经,他们继续向西方徒步前行.他们来到一个山洞中休息吃饭.山洞前有一个大的冰山,冰山中间厚、边缘薄.孙悟空到外面弄了一些吃的回到山洞前,他看到冰山后面的山洞里,也有一只倒立、缩小的孙悟空,他以为是妖精,又来吃唐僧的肉了,连忙拿出金箍棒,准备降服妖精.这时,冰山后的孙悟空也拿出小金箍棒.孙悟空连忙向前冲去,准备与之决斗.这时,孙悟空发现,妖精好像怕自己似的,连忙向远处逃去,而且变得很大,但还是倒立的.孙悟空大声呼道:“妖精,哪里逃?”忙连翻几个筋斗,但有冰山挡着,翻到冰山前时,山洞中的“妖精”没有了!
这时,在山洞中刚睡着的猪八戒被孙悟空的叫声惊醒了,连忙从山洞中出来叫道:“猴哥,哪里有妖精?”出来一看,看到冰山外有一个身材魁梧的孙悟空,哈哈大笑到:“猴哥,你又在变戏法哄人了,让我来教训你一下!”连忙拾起钯子,向孙悟空打去,没打到孙悟空,把冰山打碎了,孙悟空又变成了原来一样大小!同学们,你们知道他们师兄弟分别看到了什么吗?同学们,谁能把刚才的故事重述一遍?
这种方法比较适合初二学生,提高学生学习物理的兴趣.
四、游戏记忆法
游戏准备:卡片五张,上面印有图案,一张较大的,一张较小的,一张放大的虚像,两张等大像.在黑板上画出一个凸透镜,主光轴,焦点,二倍焦距.
方法是:让一个学生拿着卡片1,站在凸透镜的一边的任意一个位置,再让一个学生找到合适的卡片(卡片1),让他站在估计的对应位置,这样就完成了一次成像.可以让其他学生说出他们做的成像规律,以及物距(u)和像距(v).在教学实践中,学生对此方法也是有比较浓厚的兴趣.另外,还可以让他们课后自己去准备卡片,去练习完成这样的游戏,此方法还可以用于新课复习,也可以用来做本节课的当堂练习!游戏的方法图如下:
u>2f,f这种方法必须建立在学生记住规律的基础上,可以以比赛的方式举行,加强竞赛能力的培养.
五、口诀记忆法
总结归纳口诀,一直是我们教师追求高效教学效果的有效途径,下面列举一些简单的口诀,有的是学生自己想出来的,供大家参考:
口诀一:凸透镜成像,远缩小近放大!(远处的物体成缩小的像,近处的物体成放大的像)
口诀二:物近像远大,物远像近小!(物体近的,成像远,而且放大,反之物体远的,成像近,而且缩小)
这种方法,在实施过程中,效果是比较好的.学生也设计了适合自己的口诀.由此推广,在学习其他知识时大多可以利用这种方法.
六、实际应用法
(一)准备一张照相机的成像原理图,分析成像的特点,这时物体离凸透镜比较远,即u>2f,让学生比较像的大小、正倒立情况,然后总结出成像的特点,成倒立、缩小的实像.然后告诉学生,我们的眼睛也是一个凸透镜,眼前的物体在我们的视网膜上“拍了照”,我们才看到了物体.
(二)利用教室中的投影仪,把上面的反光的平面镜拆下来,让像呈现在天花板上.让学生去感受投影仪上的透镜也是凸透镜,然后去观察成像特点,请学生说出物距、像距,以及成像特点:倒立、放大的实像.
(三)上课之前,让学生自己准备一个放大镜.一般的学生都能准备一个或大或小的凸透镜.让他们自己观察课本上的字,让学生说出看到的现象,当然学生有许多答案,如正立、放大的像,倒立的缩小或放大的像.老师应鼓励学生说出自己的发现,然后让他们对观察到的现象进行分类,得出成实像规律的前三点规律,再让学生比较正立、倒立像的视觉感受有什么区别.倒立的像是在眼前的,而正立的像和物体在同一侧.我们平常所说的放大镜实际上是凸透镜成像规律的一种应用,只不过是凸透镜成像规律的一种情况.所以我们不能把凸透镜就等同于放大镜.凸透镜应用于放大镜时的成像特点及条件:u实际应用法把物理现象和生活中的实际事例结合起来教学,既让学生知道了知识,又记住了这些知识在生活中的应用,真是一举两得!您不妨也试试!
七、辅助线记忆法
作辅助线,按照物体的运动轨迹,把像点的运动轨迹用辅助线描出来,具体辅助线的作图方法是:过倒立、等大实像的顶端和焦点画出辅助线,所有的像的顶端的轨迹都在这条线上.详细图作图如下:
(1)u=2f,缩小、放大像的分界点.
(2)u=f,倒、正像,实、虚像的分界点.
辅助线帮助学生记忆,这种方法可以在实验后引入,可以解决一些变化类题型.
八、实验探究法
物理学是以实验为基础的一门科学,因此,讲授本节课时,最根本的方法还应该是实验探究法为基础.在光学实验的教学中,做好每一个实验,尤其是演示实验,对一节课的成败,起着至关重要的作用.全日制义务教育《物理课程标准》对本节内容的要求是:“探究并知道凸透镜成像的规律;了解凸透镜成像的应用.”因此,探究过程的教学,是每一位教师应该着重介绍的重点.实验过程中,应始终本着学生为主体,老师为主导的原则,让学生从实验中体会成功的乐趣,让学生自己找到成像的规律.在实验时可以加入一些有趣的小实验,帮助学生学会观察实验,培养学生的观察、思考、归纳能力.如,凸透镜被挡住一半时成像变暗;成像时为什么有三个像等一些开放性问题.
第4节　眼睛和眼镜
1.了解眼睛的构造,知道眼睛是怎样看见物体的.
2.了解眼镜是怎样矫正视力的.
通过对“眼睛是怎样看清远处和近处物体”以及“近视眼和远视眼成因”的探究,培养学生信息收集、信息处理能力以及分析问题、概括问题的能力;让学生经历科学探究过程,学习科学探究的基本方法.
针对“眼睛是怎样看清远处和近处物体”以及“近视眼和远视眼成因及矫正”的探究,形成尊重事实的科学态度,培养勇于创新的科学精神.同时通过用眼护眼教育,强化用眼保健意识,教育学生热爱生活、珍爱生命.
【重点】　近视眼、远视眼的成因及其矫正.
【难点】　近视眼、远视眼的成因及其矫正.
【教师准备】　火柴、蜡烛、不同焦距的凸透镜和凹透镜各3个、眼球模型、光具座、视力表、多媒体课件.
【学生准备】　火柴、蜡烛、凸透镜和凹透镜(不同焦距的各3个)、眼球模型、光具座(共12组).
导入一:
情景之一:我们都有一双明亮的眼睛,它是人体重要的器官之一,眼睛会流露出你的感情,是心灵的窗户.(关键词:明亮的眼睛,心灵的窗户)
情景之二:盲人摸象活动.(关键词:盲人需要帮助,爱心使世界光明)
由此启发,让学生提出问题,并选取其中三个问题作为本节课研究的主题.
(1)眼睛为什么能看清物体?
(2)近视眼是怎么形成的?
(3)近视眼和远视眼应如何矫正?
　　[过渡语]　为了解决你的问题,我们一起来研究和学习与眼睛、眼镜相关的知识.
导入二:
欣赏故事《眼镜和鼻梁》
夜深了,大家都睡得很香,只有明明脸上的鼻梁在轻轻地抽泣:“疼,疼,疼死我了!”它边哭边揉着红肿的鼻梁,“谁在哭?”耳朵问,鼻梁哭泣着说:“明明的眼镜整天压在我的身上,我的身上又红又肿.”耳朵气恼地说:“讨厌的眼镜每天挂在我的身上,又沉又重,难受极了!我们找他评理去!”
耳朵和鼻梁怒气冲冲地找到桌子上的眼镜:“眼镜!你为什么整天都要挂在我们的身上,又沉又重,难受极了!”
眼镜理直气壮地说:“是主人把我戴在你们身上的,你们要为我服务,累也是应该的!”……它们你一言,我一语地吵起来,耳朵和鼻梁气急了,它们要报仇!
第二天,明明在放学的路上边走边看书,突然鼻梁一耸肩,耳朵连忙弯弯腰,明明的眼镜就哗啦一声掉在地上,打碎了.明明没有了眼镜什么也看不见,不小心撞在了树上,鼻梁肿了,流出很多血,耳朵也很心疼,眼睛说话了:“不要埋怨眼镜,都是明明不爱护眼睛让我们什么也看不见,才请眼镜来帮忙,大家要互相帮助,提醒明明爱护眼睛,天天做眼保健操,摘掉眼镜,大家都会很开心!”
问题:眼镜和鼻梁为什么吵架?最后发生了什么事情?
启发:眼镜戴在鼻梁上很不舒服,明明得了近视眼,没有眼镜什么也看不到,所以我们一定要好好保护我们的眼睛.
一、探究“眼睛为什么能看见物体”
1.投影眼睛结构图,观察我们眼睛的结构
课件投影,学生回答.
2.眼睛的调节预备知识:凸透镜中间越厚,焦距越短,凸透镜使光线偏折的程度越大,会聚本领越强.引导学生思考:人眼睛如何看到远近不同的物体?
进而讨论:人眼睛如何看到远近不同的物体?
动画展示,学生思考回答.
结合多媒体课件演示共同归纳总结:远眺时:睫状体放松,晶状体较薄,焦距较长,远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上,人便能看清楚远处的物体;近观时:睫状体收缩,晶状体较厚,焦距较短,近处物体射来的光又会聚在视网膜上,人便能看清楚近处的物体.
[知识拓展]　人眼看物体的原理与照相机工作的原理相似,但有本质的区别:照相机的镜头(凸透镜)的焦距是不可变的,而人眼的“凸透镜”的焦距是可变的.
　　[过渡语]　正常人的眼睛能把物体所成的像成像在视网膜上,如果人的眼睛近视了,那么所成的像还能成像在视网膜上吗?如果不能的话,是成像在视网膜的前方还是后方?下面我们先来探究一下近视眼、远视眼的成因及矫正.
二、近视眼、远视眼的成因和矫正
思路一
(1)近视眼的成因和矫正
①小游戏:三字经
请两位同学上台,一个视力正常的同学,一个近视眼的同学,请近视眼的同学摘掉眼镜.教师出示印有三字经的卡片,从两位同学眼前开始,每念一个卡片上的字后退一步,逐步后退.
说明:从活动中引出近视眼的外在表象.分析近视眼的形成原因,进一步研究近视眼的矫正.
问题:有些人单靠自身眼睛的调节已不能使像成在视网膜上,这种情况是怎么形成的,如何处理?
说明:由于长期不注意用眼卫生,使晶状体变凸,或睫状体调节能力降低,远处的景物的像落在视网膜前面,形成近视眼.引导学生设想用凹透镜将光线发散,使远处景物传来的光仍能会聚在视网膜上,从而能看清远处的景物.
②探究实验:近视眼的矫正
猜想:应用什么透镜来矫正近视眼,并用实验的方法验证自己的猜测.
说明:鼓励学生可以用自己的眼镜进行矫正,试试效果如何.
参考器材:光具座、凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、近视眼镜.
方案:组装好器材,使烛焰的像落在光屏前方,此时像变得模糊.把凹透镜放在凸透镜前观察.
现象:光屏上出现了烛焰清晰的像.
结论:近视眼用凹透镜矫正.
[设计意图]　通过小组的合作分析,学生运用已经学过的物理知识亲自动手去探究,充分发挥学生在学习中的主体地位和老师的主导作用,只有通过自己动手去做实验,才能对知识有更清晰的感受和较深刻的理解.
(2)远视眼的成因和矫正
问题:请学生猜想一下远视眼的成因以及矫正方法.
说明:远视眼是由于晶状体太薄,近处物体的像成在了视网膜后面而看不清.引导学生设想用凸透镜将光线会聚,使近处物体传来的光线仍能会聚在视网膜上,从而看清近处的物体.
根据刚才对近视眼如何矫正的推测,引导学生自己设计实验,小组合作探究,探究远视眼的矫正.
结论:远视眼用凸透镜矫正
科学世界——眼镜的度数
这里有几个老花镜,请同学们自学课本的科学世界“眼镜的度数”,然后分组进行讨论,设计测量老花眼镜度数的实验方案.
多媒体投影相关知识.
1.透镜的焦度:透镜焦距的倒数(Φ).
公式:Φ=(f为透镜焦距).
单位:Φ:m-1　f:m
2.眼镜度数=透镜焦度×100.
3.凸透镜的度数用正数表示,凹透镜的度数用负数表示.
[设计意图]　学生猜想并说出猜想的理由.小组讨论并派代表汇报讨论结果.
如何预防近视眼和远视眼
让学生模拟下列图片中的情况,分别表演给其他同学观看.让学生指出造成近视的原因.
通过观看从生活中拍摄的不正确用眼方式的视频,诱导学生总结爱护眼睛的方法.
指导学生上网查资料,分发护眼材料.
思路二
(1)近视眼成因和矫正方法
猜想:
①近视眼成因是眼球变化,使成像在视网膜之前.
②近视眼成因是眼球变化,使成像在视网膜之后.
③近视眼用凸透镜矫正.
④近视眼用凹透镜矫正.
设计实验:
①模拟正常眼睛看物体.
②模拟近视眼看物体.
③尝试用各种光学器材矫正.
进行实验:
分析和结论:
利用多媒体系统投影动画:近视眼成因及矫正
晶状体太厚,折光能力太强,成像于视网膜前.

(2)远视眼成因和矫正方法
猜想:
①远视眼成因是眼球变化,使成像在视网膜之前.
②远视眼成因是眼球变化,使成像在视网膜之后.
③远视眼用凸透镜矫正.
④远视眼用凹透镜矫正.
设计实验:
①模拟正常眼睛看物体.
②模拟远视眼看物体.
③尝试用各种光学器材矫正.
进行实验:
分析和结论:
晶状体太薄,折光能力太弱,成像于视网膜后.

多媒体动画演示:两图叠在一起演示,将近视眼和远视眼对比区分:
比较远视眼与近视眼
晶状体
折光能力
像的位置
矫正方法
近视眼
太厚
太强
在视网膜前
凹透镜
远视眼
太薄
太弱
在视网膜后
凸透镜
　　[知识拓展]　近视眼的近点和远点比正常眼的近,远视眼的近点比正常眼的远,近视眼的明视距离比正常眼的短,远视眼的明视距离比正常眼的长.
1.眼睛像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个　　　　透镜,来自物体的光会在视网膜上形成一个　　　　的像(选填“正立”或“倒立”).?
解析:人的眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,视网膜相当于光屏,外界物体在视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像.
【答案】　凸　倒立
2.目前,青少年近视现象十分严重,近视眼在看远处物体时,物体的像落在视网膜的　　　　(选填“前方”或“后面”),需要配戴　　　　透镜进行矫正,对光线有　　　　作用的;使远处物体在视网膜上成倒立、　　　　的实像.?
解析:近视眼是由于晶状体变厚,折光能力变强,物体的像落在视网膜的前面,需要配戴凹透镜,对光线有发散作用,使远处的物体在视网膜上成倒立、缩小的实像.
【答案】　前方　凹　发散　缩小
3.远视眼只能看清　　　　处物体,而看不清　　　　处物体.产生远视眼的原因是:晶状体太　　　　,折光能力太　　　　,或者眼球在前后方向上太　　　　,使得来自近处某点的光　　　　就到达视网膜了,在视网膜上形成一个模糊的光斑.?
解析:晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,它把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像.而远视眼的成因是只能看清远处的物体,看不清近处的物体,产生远视眼的原因是:晶状体太薄,折光能力太弱,或者眼球在前后方向上太短,使得来自近处某点的光还没有会聚一点就到达视网膜了,在视网膜上形成一个模糊的光斑.因此对远视眼的矫正可通过凸透镜对光线的会聚作用进行纠正.
【答案】　远　近　薄　弱　短　还没有会聚一点
4.下列说法正确的是 (　　)
A.眼睛看近处物体时,睫状体收缩,晶状体变厚
B.眼睛看远处物体时,睫状体放松,晶状体变厚
C.眼睛看近处物体时,睫状体放松,晶状体变薄
D.无论看远处还是看近处的物体,睫状体的形状都不变
解析:眼睛看近处物体时,睫状体收缩,晶状体变厚,对光的偏折能力变强,近处物体射来的光会聚在视网膜上,眼睛就可以看清近处的物体,故A正确,C,D错误;眼睛看远处物体时,睫状体放松,晶状体变薄对光的偏折能力变弱,远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上,眼睛可以看清远处的物体,故B错误.故选A.
1.眼睛的结构
2.眼睛的工作原理
成像特点:倒立、缩小的实像.
调节:改变焦距.
明视距离:眼睛距物体25 cm处.
3.近视眼和远视眼
近视眼(会聚提前):凹透镜.
远视眼(会聚置后):凸透镜.
4.眼睛的保健
一、教材作业
【必做题】
教材第102页动手动脑学物理的2,3,4题.
【选做题】
教材第102页动手动脑学物理的1题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.正常人的眼睛能将物体的像始终成在视网膜上,从而看清远处或近处的物体,这是由于 (　　)
A.不断改变物距,使像成在视网膜上
B.不断改变晶状体的凸起程度,使像成在视网膜上
C.不断改变像距,使像成在视网膜上
D.以上说法均不正确
2.下列关于眼睛和照相机的说法中正确的是 (　　)
A.照相机的工作原理和眼睛的工作原理相同
B.照相机的调节和眼睛的调节相同
C.眼睛的晶状体和角膜的共同作用相当于一个凹透镜
D.远视眼的人需要戴凹透镜进行矫正
3.近来,小华为了看清书上的字,眼睛与书的距离和视力正常时相比越来越近了,这说明小华已(　　)
A.患上近视眼,需要配戴用凸透镜制成的眼镜
B.患上近视眼,需要配戴用凹透镜制成的眼镜
C.患上远视眼,需要配戴用凸透镜制成的眼镜
D.患上远视眼,需要配戴用凹透镜制成的眼镜
4.小明做“研究远视眼的矫正”实验时,他把凸透镜看作眼睛的晶状体,光屏看作眼睛的视网膜,烛焰看作眼睛观察的物体.小明拿一个远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,如图所示.若拿走远视眼镜则烛焰的像变得模糊.下列操作能使光屏上重新得到清晰像的是 (　　)
A.将光屏适当靠近凸透镜
B.将蜡烛适当靠近凸透镜
C.将光屏和蜡烛适当靠近凸透镜
D.将光屏或蜡烛适当远离凸透镜
【能力提升】
5.如图所示是小刚的眼镜,从图中可以判断,他的眼睛是 (　　)
A.远视眼
B.近视眼
C.视力正常,眼镜是太阳镜
D.一只眼睛视力基本正常,另一只是近视眼
6.科学技术的飞速发展推动了