4.3 凸透镜成像的规律 教案
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文档简介
第 四 章（课）第 3 节 凸透镜成像的规律
主备人：
一、教学目标：
（1）知道凸透镜成像规律。
（2）能运用凸透镜成像的规律解释有关现象。
（3）通过探究活动，体验科学探究的全过程，学会从现象中归纳出规律的方法。培养学生乐于参与观察、实验的兴趣。
二、教学重点、难点
【重点】凸透镜的成像规律。
【难点】凸透镜成像性质的描述。
三、教学器材：
透镜、光屏、蜡烛、刻度尺、光具座等
四、教学过程
（一）温故习新，导引自学
（上节课重点内容再现）
怎样初测凸透镜的焦距？
交流质疑，精讲点拨
1、导入新课
师：通过放大镜看书上的字，会看到什么现象？
生答：正立放大的像
师：用放大镜看东西，一定是正立、放大的像吗？（稍等）
出示放大镜，让学生用放大镜看远处的同学和老师。
生：看到远处的物体成倒立的、缩小的像
2、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和对照相机、投影仪、放大镜成像情况的了解思考一下，你还想知道哪些问题？以小组为单位讨论。
提炼学生问题中的知识点，确定本课的探究课题：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。 （2）猜想假设 师：通过我们已经了解的关于凸透镜的知识和你的日常生活经验，你认为上述问题的答案可能是什么？以小组为单位继续讨论。 猜想： 照像时人和景物到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大，像是缩小的；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，像是放大的。看来，像是放大的还是缩小的，可能跟物体和凸透镜的距离有关。 窗外的景物到凸透镜的距离比较远，像是倒立的；用凸透镜直接看书上的字时，凸透镜离书面较近，像是正立的。可能凸透镜成像的正倒与物体到凸透镜前的位置有关。
（3）设计实验 师：上面我们已经对所提出的问题作出了初步的猜想和假设，下面我们就要来亲自动手检验一下。用什么办法去验证猜想是否正确呢？ 生：用实验的方法可以来验证猜想的正确性。 师：那么在动手实验之前，请各小组先讨论一下，拿出你们的小组的实验设计方案。（教师指导下进行全班交流，并参照书上给出的实验设计方案，比较各组的方案中的成功之处和考虑不够周到的地方，请学生修正自己组的方案，可以边设计，边实验校正，边修改。） 教师介绍：物距（u）、像距（v）、实验器材。 师：从"物距"这个名词的字面含义上看，物距应该指的是什么？
生：物体到透镜的距离。
师：准确地说是物体到透镜光心的距离。那像距呢？ 生：像到透镜光心的距离。
师：同学们的桌子上都有一只凸透镜，它的焦距我们在学习《透镜》一节中已经测出是10厘米，给大家一只蜡烛做物体，研究火焰所成的像。一面光屏用来承接火焰的像。大家可以将凸透镜、蜡烛、光屏固定在光具座上，从光具座的刻度尺上可以读出蜡烛到凸透镜的距离和光屏到凸透镜的距离，有了这些器材，你应该怎样做呢？ 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 （a）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； （b）将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，点燃蜡烛； （c）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； （d）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； （e）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。
像的性质
实验次数
物距μ/cm
像距μ/cm
倒立、缩小的像
①
②
倒立、等大的像
①
②
倒立、放大的像
①
②
正立、放大的像
①
/
②
/
（4）进行实验 (a)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。 (b)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。
(c)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：我们从实验中获得了许多数据，并得出结论。请同学们根据成像的情况对结论进行归纳分类。 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？
(6)小结归纳
(a)凸透镜成像规律：（板书）
物距
像的性质
观察光屏
像与物
在镜的
放大或缩小
倒立或正立
实像或虚像
u>2f
缩小
倒立
实像
有清晰像
两侧
u=2f
等大
倒立
实像
有清晰像
两侧
2f>u>f
放大
倒立
实像
有清晰像
两侧
u=f
不成像
f>u
放大
正立
虚像
不成像
同侧
(b)讨论交流：
（1）二倍焦距处和一倍焦距处分别是什么像的分界点？
①二倍焦距处（即2f点）：是实像和虚像的分界点；
②一倍焦距处（即焦点）：是放大像和缩小像、正立像和倒立像的分界点。
（2）若无论怎样移动光屏，在光屏上都不能成像，则可能的原因是什么？
（三）当堂检测，拓展延伸
1]如图所示，F、F'到凸透镜的距离均等于焦距，P、P'到凸透镜
的距离均为2倍焦距。那么，烛焰在光屏上成的应是倒立、_______
(填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像；若把蜡烛移到P与F之间，
调整光屏后，在光屏上得到的像将会_______ (填“变小”、“变大”或“不变”)。
2、小明在探究凸透镜成像规律时，蜡烛与光屏分置于
凸透镜两侧，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在如图
所示的a、b、c、d四点，并分别调整光屏的位置．
①当蜡烛位于______点时，屏上出现放大的像；
②当蜡烛位于______点时，屏上出现缩小的像；
③当蜡烛位于______点时，屏上出现等大的像；
④当蜡烛位于______点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像．
3如图12，实验用的凸透镜焦距为10厘米，保持透镜位置不变。
①当蜡烛在15厘米刻度处时，为了在光屏的中心找到像，应调整光屏的 ；由图示可知物距是 厘米。
②要使得光屏上出现清晰的像，应将光屏向 方向移动（选填“远离透镜”或“靠近透镜”）。此时
。
（③如果保持透镜位置不变，将蜡烛和光屏的位置对调，光屏会呈现像吗？如果有像呈现，那么是 ，你的依据是 。
（4）]如图：大写英文字母“F”在凸透镜中成的像是（ ）
四、课后作业：
《导学案》
主备人：
一、教学目标：
（1）知道凸透镜成像规律。
（2）能运用凸透镜成像的规律解释有关现象。
（3）通过探究活动，体验科学探究的全过程，学会从现象中归纳出规律的方法。培养学生乐于参与观察、实验的兴趣。
二、教学重点、难点
【重点】凸透镜的成像规律。
【难点】凸透镜成像性质的描述。
三、教学器材：
透镜、光屏、蜡烛、刻度尺、光具座等
四、教学过程
（一）温故习新，导引自学
（上节课重点内容再现）
怎样初测凸透镜的焦距？
交流质疑，精讲点拨
1、导入新课
师：通过放大镜看书上的字，会看到什么现象？
生答：正立放大的像
师：用放大镜看东西，一定是正立、放大的像吗？（稍等）
出示放大镜，让学生用放大镜看远处的同学和老师。
生：看到远处的物体成倒立的、缩小的像
2、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和对照相机、投影仪、放大镜成像情况的了解思考一下，你还想知道哪些问题？以小组为单位讨论。
提炼学生问题中的知识点，确定本课的探究课题：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。 （2）猜想假设 师：通过我们已经了解的关于凸透镜的知识和你的日常生活经验，你认为上述问题的答案可能是什么？以小组为单位继续讨论。 猜想： 照像时人和景物到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大，像是缩小的；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，像是放大的。看来，像是放大的还是缩小的，可能跟物体和凸透镜的距离有关。 窗外的景物到凸透镜的距离比较远，像是倒立的；用凸透镜直接看书上的字时，凸透镜离书面较近，像是正立的。可能凸透镜成像的正倒与物体到凸透镜前的位置有关。
（3）设计实验 师：上面我们已经对所提出的问题作出了初步的猜想和假设，下面我们就要来亲自动手检验一下。用什么办法去验证猜想是否正确呢？ 生：用实验的方法可以来验证猜想的正确性。 师：那么在动手实验之前，请各小组先讨论一下，拿出你们的小组的实验设计方案。（教师指导下进行全班交流，并参照书上给出的实验设计方案，比较各组的方案中的成功之处和考虑不够周到的地方，请学生修正自己组的方案，可以边设计，边实验校正，边修改。） 教师介绍：物距（u）、像距（v）、实验器材。 师：从"物距"这个名词的字面含义上看，物距应该指的是什么？
生：物体到透镜的距离。
师：准确地说是物体到透镜光心的距离。那像距呢？ 生：像到透镜光心的距离。
师：同学们的桌子上都有一只凸透镜，它的焦距我们在学习《透镜》一节中已经测出是10厘米，给大家一只蜡烛做物体，研究火焰所成的像。一面光屏用来承接火焰的像。大家可以将凸透镜、蜡烛、光屏固定在光具座上，从光具座的刻度尺上可以读出蜡烛到凸透镜的距离和光屏到凸透镜的距离，有了这些器材，你应该怎样做呢？ 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 （a）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； （b）将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，点燃蜡烛； （c）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； （d）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； （e）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。
像的性质
实验次数
物距μ/cm
像距μ/cm
倒立、缩小的像
①
②
倒立、等大的像
①
②
倒立、放大的像
①
②
正立、放大的像
①
/
②
/
（4）进行实验 (a)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。 (b)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。
(c)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：我们从实验中获得了许多数据，并得出结论。请同学们根据成像的情况对结论进行归纳分类。 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？
(6)小结归纳
(a)凸透镜成像规律：（板书）
物距
像的性质
观察光屏
像与物
在镜的
放大或缩小
倒立或正立
实像或虚像
u>2f
缩小
倒立
实像
有清晰像
两侧
u=2f
等大
倒立
实像
有清晰像
两侧
2f>u>f
放大
倒立
实像
有清晰像
两侧
u=f
不成像
f>u
放大
正立
虚像
不成像
同侧
(b)讨论交流：
（1）二倍焦距处和一倍焦距处分别是什么像的分界点？
①二倍焦距处（即2f点）：是实像和虚像的分界点；
②一倍焦距处（即焦点）：是放大像和缩小像、正立像和倒立像的分界点。
（2）若无论怎样移动光屏，在光屏上都不能成像，则可能的原因是什么？
（三）当堂检测，拓展延伸
1]如图所示，F、F'到凸透镜的距离均等于焦距，P、P'到凸透镜
的距离均为2倍焦距。那么，烛焰在光屏上成的应是倒立、_______
(填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像；若把蜡烛移到P与F之间，
调整光屏后，在光屏上得到的像将会_______ (填“变小”、“变大”或“不变”)。
2、小明在探究凸透镜成像规律时，蜡烛与光屏分置于
凸透镜两侧，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在如图
所示的a、b、c、d四点，并分别调整光屏的位置．
①当蜡烛位于______点时，屏上出现放大的像；
②当蜡烛位于______点时，屏上出现缩小的像；
③当蜡烛位于______点时，屏上出现等大的像；
④当蜡烛位于______点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像．
3如图12，实验用的凸透镜焦距为10厘米，保持透镜位置不变。
①当蜡烛在15厘米刻度处时，为了在光屏的中心找到像，应调整光屏的 ；由图示可知物距是 厘米。
②要使得光屏上出现清晰的像，应将光屏向 方向移动（选填“远离透镜”或“靠近透镜”）。此时
。
（③如果保持透镜位置不变，将蜡烛和光屏的位置对调，光屏会呈现像吗？如果有像呈现，那么是 ，你的依据是 。
（4）]如图：大写英文字母“F”在凸透镜中成的像是（ ）
四、课后作业：
《导学案》
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