6.2 学生实验：探究——凸透镜成像 导学设计

二、 学生实验：探究——凸透镜成像
教材解读
本节是在学生认识了透镜的基础上，带着问题，用探究的方法研究凸透镜成像规律的内容。它既是第一节透镜知识的延伸与升华，又是后两节的理论基础，因此它在本章起至关重要的作用。
本节的主要内容就是让学生通过科学探究活动，在认识凸透镜的基础上找出凸透镜成像的规律。实验过程中教师要让学生自主研究，体验科学探究的全过程，得出凸透镜成像的规律。如有时间可适当延伸探究内容，探究物体挡住透镜一部分后像的变化，及像与物体上下、左右是否相反
教学目标
知识与技能
通过实验总结出凸透镜的成像规律。
2.进一步理解虚像和实像的概念
过程与方法
通过经历探究凸透镜成像规律的过程，体验科学研究的过程及方法。
2.学习从物理现象中总结归纳科学规律的方法
情感、态度与价值观
培养对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学原理，勇于探
究日常生活用品或新器材中的物理学原理。
2.在探究问题的过程中，有克服困难的信心和决心，培养主动与他人合作和交流的精神
重点难点
重点：对凸透镜成像规律的认识和理解。引导学生做好探究实验，结合作图的方法认识凸透镜成像的实质，以加深学生的认识与理解。
难点：运用凸透镜成像规律，解决实际问题。通过探究实验，得出凸透镜成像的规律，再针对照相机、投影仪的调节进行实验验证
规律
凸透镜成像规律：一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大，成虚像时，物近像近像变小
备课资料
word版电子教案、匹配的课件见光盘“教学参考资源”文件夹之本节相应内容
【导入一】 (创设问题情景引入新课)
[学生体验一] 教师手持一张精美图片在教室中前后走动，学生用凸透镜观察图片，思考并回答：可以观察到什么性质的像，是在什么情况下观察到的？引入新课。
[学生体验二]将焦距不同的凸透镜，竖立并排放置，分别通过两个凸透镜观察图片，学生通过对比，得出所观察到的像是不同的，进而引发学生对“凸透镜的成像可能与透镜焦距有关”的猜想。
通过以上体验活动，学生从中感悟到凸透镜成像是有规律的，物距和焦距都会影响到所成的像。那么凸透镜成像到底有什么规律呢？引入新课。
【导入二】 (实验引入新课)
①给每个小组发一个凸透镜，让学生通过凸透镜先近距离地看书上的字，再远距离地看窗外的景物，然后讨论自己的发现。
[提出问题] 同样都是通过一个凸透镜观察物体，为什么看到的情况却不相同呢？是不是凸透镜成像有一定的规律呢？引入新课。
②使凸透镜正对着教室的电灯，保持凸透镜的位置不动，沿主光轴放一张白纸作屏，使之移动到适当的位置，纸屏上就会出现清晰、倒立的电灯的像。
[提出问题] 凸透镜成像时为什么必须将白纸移动到一定的位置才能看到清晰的像呢？凸透镜成像到底有什么规律呢？引入新课。
【导入三】 (复习引入新课)
通过上一节课的学习，我们认识到凸透镜与物体的位置改变时，所看到的像就会发生变化，那么凸透镜成像有没有规律呢？引入新课。
学点1　探究凸透镜成像规律
实验探究：凸透镜成像规律。
问题与猜想：
问题：凸透镜与物体之间的距离以及凸透镜的焦距是怎样影响像的正倒、虚实、大小的呢？
猜想：__凸透镜成像的性质取决于物距和焦距的大小关系__。
制订计划：
实验装置：如图6－2－1所示。
图6－2－1
实验步骤：
1．把蜡烛和光屏分别置于凸透镜两侧，点燃蜡烛，调节三者高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心在__同一高度__，这样做的目的是__让烛焰的像成在光屏的中心__。
2．改变点燃的蜡烛到凸透镜的距离，观察像的大小、正倒、虚实各怎样变化，测量出每种情况下物体和像到凸透镜的距离，并将实验现象记录下来。
3．在成虚像和成实像的两种情况下，轻轻吹蜡烛的火焰，使它向左侧或右侧偏斜，观察火焰的像是向左侧还是向右侧偏斜。
收集证据：
实验记录：
分析与结论：
1．凸透镜成像的性质取决于__物距和透镜焦距的关系__。
物距(u)
像距(v)
正倒
大小
虚实
物、像相对于透镜的位置关系
u>2f
f倒立
缩小
实像
物像异侧
u＝2f
v＝2f
倒立
等大
实像
物像异侧
fv>2f
倒立
放大
实像
物像异侧
u＝f
－
－
－
－
－
uv>u
正立
放大
虚像
物像同侧
2.当成虚像时，像与物左右__相同__，上下__相同__。当成实像时，像与物左右__相反__，上下__相反__。
3．当成虚像时，物距增大，像距__增大__，像__变大__。当成实像时，物距减小，像距__增大__，像__变大__。
评估与交流：
1．无论如何移动光屏均得不到像的原因：
(1)烛焰、凸透镜和光屏三者的中心__不在同一高度__。
(2)物体在__焦距内__或物体在__焦点上__。
(3)蜡烛到凸透镜的距离稍__大于__焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。
2．若烛焰在光屏上的位置偏高，要想使像成在光屏的中央应调节蜡烛使烛焰向__上__移动，或将凸透镜向__下__移动。
3．用物体遮挡凸透镜的一部分，光屏上__能__(选填“能”或“不能”)成完整的像，但像将变__暗__。
学点2　实像和虚像
观察：如图6－2－2所示。
图6－2－2
思考：
问题1：由实际光线__会聚__而成的像叫作实像。由实际光线(反射光线或折射光线)的__反向延长线__相交而成的像叫作虚像。
问题2：虚像能用眼睛直接观看，但__不能__用光屏承接；实像既__能__用光屏承接，也可以用眼睛直接观看。
1．如图6－2－3所示，有一个圆柱体PQ放在凸透镜前图示位置，它所成像的形状应该如图6－2－4中的(　　)
　　　图6－2－3　　　　　　　　　　　　图6－2－4
[解析] B　物体在凸透镜焦点以外成实像，而且物体离凸透镜越远(即物距越大)所成的实像就越小，像距也越小。圆柱体ΡQ的P端离凸透镜远些所成的像要小些，像距也要小些。