《科学探究：凸透镜成像》
本节内容是在前面学完“光的折射”后，要求学生在此基础上进一步学习透镜的基本知识，探究凸透镜成像规律，为后面透镜的应用奠定基础，起到承前启后的作用。本节教学要从透镜的外观及其对光线的作用两方面认识凸透镜和凹透镜的区别，使学生意识到把握事物本质的重要性。探究凸透镜成像规律是本节的核心内容，而对实验现象和数据的归纳是培养学生良好科学素养的重要过程。
知识与技能：1．能识别凸透镜和凹透镜。
2．认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。
3．知道什么是凸透镜的焦点和焦距。
过程与方法：经历探究透镜对光线作用的过程，知道凸透镜的会聚作用，凹透镜对光线的发散作用。
情感、态度与价值观：
形成严谨的科学态度。
1．重点
(1)凸透镜的会聚作用，凹透镜对光线的发散作用。
(2)凸透镜的焦点、焦距。
2．难点
（1）理解凸透镜为什么能会聚光。
（2）了解凸透镜的三种特殊光路。
老花镜、近视眼镜、凸透镜、凹透镜、刻度尺、白纸板。
新课导入
平面镜、凸面镜和凹面镜都是利用光的反射原理制成的光学元件。出示三棱镜、老花眼镜、近视眼睛、放大镜，而这些“镜”又是利用什么原理制成的呢？
它们都是利用光的折射原理制成的。
本节课我们来认识透镜。
【设计意图】引入凸透镜，并让学生初步了解“面镜”与“透镜”的区别。
二、新课讲解——认识透镜
1.分类
生活中常见的透镜有凸透镜和凹透镜。中间厚、边沿薄的透镜叫凸透镜；中间薄、边沿厚的透镜叫凹透镜。练习：辨别凸透镜和凹透镜。
【设计意图】让学生认识凸透镜和凹透镜。
2.了解凸透镜对光的折射作用
从侧视角度，把凸透镜分成5个部分，对到达每一部分的平行于主光轴的光的折射进行分析，得出凸透镜对光有会聚作用。
【设计意图】用折射知识分析凸透镜，理解凸透镜为什么能会聚光。
3.认识凸透镜
通过两球面球心的直线叫做主光轴，简称光轴。凸透镜的中心称为光心（o）
演示：将凸透镜正对太阳光，再把纸板放在它的另一侧，来回移动，纸上会出现光斑，到达凸透镜的光被会聚，继续移动，直至纸板上的光斑变得最小、最亮。这个点就是凸透镜的焦点，用尺子测出这个点到光心距离就是凸透镜的焦距，然后将凹透镜也正对太阳光，纸板放在它的另一侧，来回移动，看看在纸板上是否能观察到最小、最亮的光斑。平行光通过凸透镜透镜后将会聚于一点，所以凸透镜又叫会聚透镜。凸透镜表面越凸，焦距越小。
【设计意图】认识凸透镜的相关名词，为进一步研究凸透镜打好基础。
4.三种特殊光路
分析凸透镜对光的折射作用，利用折射时光路可逆可得：
（1）平行于主光轴的光经凸透镜折射后通过焦点；
（2）过光心的光经凸透镜折射后方向不变；
（3）过焦点的光经凸透镜折射后平行于主光轴。
【设计意图】认识三条特殊光路，为解释凸透镜成像原理打基础。
5.凹透镜对光线有发散作用，如图甲所示，射向凹透镜对侧虚焦点以内的会聚光线，经凹透镜折射后依然会聚，不过变得发散些了；如图乙所示，射向凹透镜对侧焦点以外的会聚光线变成发散光线.
【设计意图】进一步理解“会聚”的含义。
三、知识迁移——认识凹透镜
1.通过对凸透镜会聚光的原因，请尝试分析凹透镜对光线有什么作用。
凹透镜对光线有发散作用。
2.凹透镜的相关名词：
3.关于凹透镜的三条特殊光路：
(1)通过光心的光线传播方向不改变。
(2)平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点。
(3)经过凸透镜焦点的光线对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线被折射后平行于主光轴射出
。
4.凹透镜对光线有发散作用，如图甲所示，射向凹透镜对侧虚焦点以内的会聚光线，经凹透镜折射后依然会聚，不过变得发散些了；如图乙所示，射向凹透镜对侧焦点以外的会聚光线变成发散光线.
【设计意图】通过知识迁移，巩固已有知识、学习新知识，同时培养学生的自主学习的能力。
四、归纳小结及学习过程评估
五、板书设计
第五节
科学探究：凸透镜成像
第1课时
科学探究：凸透镜成像（一）
一、透镜
二、认识凸透镜
三、认识凹透镜
第二课时
知识与技能：
1．通过实验探究凸透镜成像的基本规律。
2．初步学习根据探究目的制定的探究计划和选择实验需要的器材。
过程与方法：
通过实验培养学生的实验操作能力和对实验现象，数据的初步分析能力。
情感、态度与价值观：
初步培养学生对探究结果进行交流，评价的能力。
1．重点
探究凸透镜成像规律过程及结论。
2．难点
探究凸透镜成像规律过程中对实验现象和数据的归纳。
教具准备
学生分组实验：光具座、凸透镜、F光源、光屏、火柴、灯泡、刻度尺。
教学过程
课前准备
给每一小组发一个凸透镜，并让学生完成：
1.观察凸透镜。
2.把凸透镜放在阳光下，观察现象。
3.用凸透镜观察你周围的物体（远近不同）你会发现什么？你会提出什么样的问题？
【设计意图】让学生利用课前时间充分观察一些简单现象，激发学生的好奇心和未知欲。
二、引入新课
（一）提出问题
通过课堂上学生观察实验现象引发问题
实验操作：上课每人手持一个凸透镜，取一张白纸，将凸透镜在白纸和窗户之间移动，让学生观察实验现象，在纸上能看到窗外大楼或者树的倒立缩小的像。再让学生用凸透镜直接观察书上的字，又可看见另一个现象。
为什么同一个凸透镜有时可以成缩小的像，有时成的像又是放大的。凸透镜成像有什么规律？
【设计意图】设置情境，导出本节研究的核心问题——凸透镜成像。
（二）猜想与假设：
引导：刚才我们看到这些像是通过改变什么得到的？
窗外的景物到凸透镜的距离比较远，用凸透镜直接看书上的字时，凸透镜离书面较近。可能凸透镜成像的大小与物体到凸透镜前的位置有关。
照像时人和景物倒凸透镜的距离比像倒凸透镜的距离大，使用投影仪时，投影片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，可能跟物体和像的相对位置有关。
提出物距、像距的概念。
物距：物体到凸透镜的距离；
像距：像到凸透镜的距离。
【设计意图】导出猜想，介绍物距像距概念，为后面研究做好准备工作。
教师再出示两个焦距相差很大的凸透镜做一次简单的演示，在物体到凸透镜相同的情况下，两个凸透镜成像情况不一样，说明探究凸透镜成像时还必须考虑凸透镜的焦距。
【设计意图】完善猜想，使探究过程更严谨。
（三）制定计划与设计实验
明确探究目的之后，确定实验思路——选一凸透镜，测出焦距，再取一光源，改变物距，使光源物体成像，观察记录像的特点，测量记录物距、像距。
要选择探究方法（具体怎么做）及所需要的仪器：用一支F光源做物体，研究其所成的像。一块白色的硬纸板作屏，承接烛焰的像。为了便于测量物距、像距教师介绍光具座。
演示：移动蜡烛到凸透镜的距离，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像。量出成像时的物距与像距。强调一定要成清晰的像。
将三者高度进行调节，可以看到，只有三者中心等高才能使像成在光屏中央。
【设计意图】让学生明确什么是清晰的像，为后面实验做铺垫。
（四）进行实验与收集证据
学生实验：
1.实验是首先要知道凸透镜的焦距，焦距可由说明书了解，也可利用平行光源测量得出。
2.逐步改变物距，找到清晰的像，把实验现象和数据记录下来在表格中。学生进行实验时，如果没有找到清晰的像，可以告诉学生什么是最清晰的像，如果有的同学出现了在光屏上怎么也找不到像的情况，教师要引导，光屏上找不到，能不能通过凸透镜直接用眼睛去观察，请同学们也试一试。
【设计意图】控制实验进度，解决实验当中问题。
（五）归纳分析
分析表格中记录的数据，按照探究开始时提出的问题，总结凸透镜成像的规律。找出同类像，找出数据特点，引导学生，比较数据中的距离与凸透镜的焦距之间的关系。介绍：用光屏得到的像就叫实像，用光屏找不到的像就是虚像。师生共同总结出凸透镜成像的规律
。
1.当u=2f时，凸透镜成倒立等大的实像，此时v=2f
2.当u>2f时，凸透镜成倒立缩小的实像，此时f3.当f2f
4.当u5.当u=f时，凸透镜不能成像?
【设计意图】培养学生科学归纳的本领，得出实验结论。
三、课后延伸
利用凸透镜的折射光路解释成像原理
【设计意图】目的是培养学生把所学的物理知识与现象建立关联，理论与实践相结合。
四、课后练习
课本P74，作业1、2、3、4、5。
五、板书设计
第二课时
科学探究：凸透镜成像(二)
凸透镜成像规律。
1.当u=2f时，凸透镜成倒立等大的实像，此时v=2f
2.当u>2f时，凸透镜成倒立缩小的实像，此时f3.当f2f
4.当u5.当u=f时，凸透镜不能成像?
教材分析
教学目标
教学重难点
课前准备
教学过程
主光轴
教学目标
教学重难点
课前准备
教学过程
教学反思(共21张PPT)
第四章
·
多彩的光
第五节
科学探究：凸透镜成像
上海科学技术出版社
八年级
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全一册
透镜的分类
凸透镜：中间厚边缘薄的透镜
叫凸透镜
凹透镜
：中间薄边缘厚的透镜
叫凹透镜
属于凸透镜的是：
属于凹透镜的是：
A
B
C
D
E
F
A
、C、D
B
、E
、F
1、识别下列透镜，并归类：
透镜的分类
认识凸透镜
原理：光的折射
C1
C2
主光轴
光心(O)
认识凸透镜
焦点
焦距
凸透镜焦距的长短由透镜的凸程度决定，凸透镜越凸，焦距越短，会聚能力越强，光偏折比较大。
凸透镜有两个实焦点，两焦点关于光心对称。
焦点
焦距
·
·
·
F
F
O
·
·
·
F
F
O
认识凸透镜
3.过焦点的光经凸透镜折射后平行于主光轴。
1.平行于主光轴的光经凸透镜折射后通过焦点；
2.过光心的光经凸透镜折射后方向不变；
认识凸透镜
如图所示.
图甲中，原来会聚的光线经过凸透镜折射后，变得更会聚，交于焦点以内；图乙中，原来发散的光线经过凸透镜后会聚在焦点之外；图丙中，点光源S发出的光经过凸透镜折射后仍然是发散光线，只是比原来会聚了.
甲
乙
丙
凹透镜
中间薄边缘厚的透镜。
C1
C2
主光轴
光心(O)
焦点
焦点
认识凹透镜
焦距
焦距
认识凹透镜
·
·
·
F
F
O
·
·
·
F
F
O
1.通过光心的光线传播方向不改变。
2.平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点。
3.经过凸透镜焦点的光线对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线被折射后平行于主光轴射出。
认识凹透镜
凹透镜对光线有发散作用，如图甲所示，射向凹透镜对侧虚焦点以内的会聚光线，经凹透镜折射后依然会聚，不过变得发散些了；如图乙所示，射向凹透镜对侧焦点以外的会聚光线变成发散光线.
甲
乙
[答案]
如图所示
画出图中入射光线通过透镜后的传播方向。
练一练
第五节
科学探究：凸透镜成像
（第二课时）
凸透镜成像的大小、正倒和虚实跟哪些因素有关呢？
F
F
2F
2F
物距u
像距
V
猜想与假设：
如何保证像始终能成在光屏上？
调节光源、透镜、光屏的
中心，使光源和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,为了使烛焰的像成在光屏的中央。
制定计划与设计实验
透镜焦距
f
/cm
实验
次数
物距
u
/cm
像的
大小
像的
正倒
像的
虚实
像距
v
/cm
进行实验与收集证据
归纳分析
物距与焦距关系
像
的
性
质
像距与焦距关系
虚实
大小
正倒
物像同侧或异侧
u>2f
u=2f
2f
>u>f
u=f
u2f>v>f
v=2f
v>2f
倒立
倒立
倒立
正立
缩小
实像
异侧
等大
实像
异侧
放大
实像
异侧
不能成像
放大
虚像
同侧
交流合作
1、当成实像时，如用手挡住透镜的上半部，猜一猜，光屏上的像可能有什么变化？
动手试一试，看看会出现什么现象。
仍然成完整的像，但比原来暗。
凸透镜成像原理
1.如果在成像的位置，并没有光在那里会聚，只是我们感到光好像是从那里射出的，这时所成的像是________；在像的位置，真的有光会聚在那里，如果把感光胶片放在那里，真的能记录下它的像，这时所成的像是________。
虚像
实像
2.图中不符合凸透镜成像规律的是( )
B
练一练
通过本节课的学习，你有哪些收获？
