4.5 科学探究 凸透镜成像 学案（含答案）

第五节　科学探究：凸透镜成像
【学习目标】
1．了解透镜的种类。
2．了解透镜的焦点、焦距，认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。
3．知道凸透镜成像规律。
4．知道物距和像距的概念。
5．知道实像与虚像的区别。
6．会运用凸透镜成像规律解释一些简单的现象。
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行为提示：
1．情景引入新课
2．解读教学目标
方法指导：
透镜中间凸出来的不一定是凸透镜，如果其中间厚度比边缘处厚度薄些，仍然属于凹透镜。
知识链接：
1．凸透镜对光的会聚作用，不是指凸透镜一定使光线经过凸透镜后相交。一束平行光变得会聚、发散光变得平行、会聚光提前会聚都是会聚作用。
2．凹透镜对光的发散作用，不是指凹透镜一定使光线经过凹透镜后散开。一束平行光变得发散、会聚光变得平行、会聚光延迟会聚都是发散作用。
3．太阳光是平行光。
方法指导：实验中烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一水平高度。
情景导入　生成问题
教师演示用放大镜(或某些透明白酒瓶的瓶底儿)点燃火柴，并讲述故事——意外的火灾。王爷爷在南窗下的写字台前用放大镜看书，之后顺手将放大镜放在一摞书上便同家人出门办事，回来时发现：家中失火了！这是怎么回事呢？原来是放大镜被那摞书架起来，阳光透过玻璃窗经放大镜会聚后，书本正好处于焦点处，其温度不断升高，从而引发了火灾。看来了解透镜的特点和作用，还是非常必要的！下面就开始我们今天的学习吧。
自学互研　生成能力

自主阅读教材P72，完成1～7题：
1．合作探究：
(1)探究活动一：观察并小心触摸透镜，你能发现它们在外形上的特点吗？
凸透镜中间厚，边缘薄；凹透镜中间薄，边缘厚。__
(2)探究活动二：让一束平行光通过凸透镜和凹透镜，观察发生的现象。
__凸透镜能使平行光会聚；凹透镜能使平行光发散。__
2．两种透镜的特点：
(1)透镜是用__透明__物质制成的表面为__球面__的一部分的光学元件， 其中中间厚，边缘薄的透镜叫做__凸透镜__，中间薄，边缘厚的透镜叫做__凹透镜__。
(2)凸透镜对光线有__会聚__作用，凹透镜对光线有__发散__作用。
3．主光轴：透镜上通过__两个球心__的直线叫主光轴。
4．光心(O)：主光轴上有个特殊的点，凡是通过该点的光__传播方向不变__，这个点叫光心。
5．焦点(F)：跟主光轴平行的光通过凸透镜后会聚在主光轴上的F点，凸透镜有__两__个焦点。
6．焦距(f)：__焦点到透镜中心的距离__。
7．凹透镜的焦点和凸透镜有什么不同？
__凸透镜的焦点是实际光线会聚而成，凹透镜的焦点是折射光线反向延长线会聚而成。__

8．探究活动：利用凸透镜分别观察近处和远处的物体，你有什么发现？
__观察近处的物体是正立的，观察远处的物体是倒立的。__
9．提出问题：凸透镜在什么情况下成倒立的像？什么情况下成缩小的像？
猜想与假设：__物体离凸透镜较远时，成倒立的像，缩小的像。__
10．设计实验：
根据桌上的器材，你能设计一个实验来验证自己的猜想吗？说说看。
__先把蜡烛放在离透镜较远的地方，然后逐渐向透镜移动，移动过程中，选取若干个位置，并调整光屏位置，观察成像情况。__
11．进行实验，收集证据：
在老师的指导下，分组进行实验，把实验结果填入教材P75的表格中。
12．分析论证，得出结论：
凸透镜成像规律
(1)当__u＝2f__时，成等大、倒立的__实__像；当__2f＞u＞f__时，成放大、倒立的__实__像；当__u＞2f__时，成缩小、__倒立__的__实__像；当__u＜f__时，成__放大__、正立的虚像。
(2)当凸透镜成实像时，物体靠近透镜，像__远离__透镜，且像的大小变__大__。
知识链接：
1．当u＝2f时成倒立等大的实像，所以若成倒立等大的实像，则焦距f＝u/2。这是测凸透镜焦距的一种方法。
2．当u＝f时，可获得平行光。
3．能被光屏承接的是实像。
方案一提示：要使所有人都被拍摄在底片上，像要缩小。
方案二提示：由题意可得10cm方案三提示：在u＝v＝2f时，成等大实像。
对照学习目标思考：
1．今天我学到了哪些探究方法？
2．我学到了哪些知识？
3．我还存在的疑惑是什么？13.凸透镜成像规律的拓展：
(1)__焦点__是成实像与虚像的分界点，__二倍焦距处__是成放大像与缩小像的分界点。
(2)实像都是__倒立__(选填“倒立”或“正立”)，且物与像在透镜的__两侧__(选填“同侧”或“两侧”)；虚像都是__正立__，且物与像在透镜的__同侧__(选填“同侧”或“两侧”)。
(3)其他发现：__物越近，像越远__。

14．要画出图中S点通过凸透镜所成的像，只需要求出从这个发光点发出的任意两条光线经凸透镜折射后的__交点__就可以了。
15．当发光点不在主光轴上时，下面三条特殊光线的折射方向很容易求出：①__平行于主光轴的光线折射光线经过焦点__；②__经过焦点的光线折射光线平行于主光轴__；③__经过光心的光线传播方向不变__。
请在老师的指导下作出S点通过凸透镜折射后所成的像。
1．对子之间相互检查独学成果，给出评定等级，并标注对子间不能解决的疑惑。
2．小组长统计本组的疑惑，并帮助解决疑惑，若不能解决做好标记。
3．组长组织讨论、展示方案，并分工做好展示准备。
交流展示　生成新知
方案一　班上照集体照时，发现有同学没有在取景框中，此时应将照相机__远离__(选填“靠近”或“远离”)同学们，并将相机的镜头和底片间的距离__缩短__(选填“伸长”或“缩短”)。
方案二　一个凸透镜的焦距为10cm，当物体离凸透镜的距离大于二倍焦距时，像离凸透镜的距离可能是(　C　)
A．5 cm　　　　B．10cm　　　　C．15cm　　　　D．20cm
方案三　某兴趣小组同学在研究“凸透镜成像规律”实验时，记录并绘制了物体离凸透镜的距离u跟实像到凸透镜的距离v之间的关系，则凸透镜的焦距为(　D　)
A．60cm B．40cm C．20cm D．10cm
　　　　　　 　当堂演练　达成目标
见学生用书
课后反思　查漏补缺