沪粤版八年级上册物理教案：3.6探究凸透镜成像规律

《探究凸透镜成像规律》教学设计
本节内容是本章的核心，它是在学生对生活中常用的透镜及其成像情况，获得丰富、具体的感性认识的基础上，带着问题，用探究的方法研究的内容。本节的主要内容，就是让学生通过科学探究的活动，找出凸透镜成像的规律。使学生在全过程中自主研究，体验科学探究的全过程，从而培养科学研究方法，得出清晰的凸透镜成像规律。同时还培养了学生的发现问题、解决问题、分析归纳、动手、创造等多方面能力，以及培养了对科学的求知欲，乐于探究的科学态度。
【教学目标】
知识与技能
1．理解凸透镜的成像规律，知道凸透镜所成像的虚实、倒正、大小与发光体位置的关系。
2.
了解实像和虚像的区别。
过程与方法
1．能在探究实践中，初步获得提出问题的能力。
2．通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。
3．学习采集物理实验数据，通过对比分析，归纳出科学规律的方法。
情感、态度与价值观
1．具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品中的物理学原理。
2．乐于参与观察、实验、制作等科学实践。
【教学重点】
1．理解凸透镜成像规律。
2．使学生初步了解科学探究的方法。
【教学难点】
根据猜想设计凸透镜成像规律的实验、实验数据的分析、实像和虚像的认识
【教学准备】
多媒体；教师和学生用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏、火柴。
【教学时数】
两课时。第一课时完成问题的提出、猜想和假设、制定计划和设计实验；第二课时组织学生开展探究活动、并根据实验数据引导学生得出凸透镜成像的规律，再做适当的应用练习和反馈。
【教学设计】
第一课时
创设情景，引入新课
提出问题
请同学们做这样一组小实验：
（课件出示做法——①两个同学配合，一人手拿一本书，另一人用凸透镜先近距离的看书上的字，再逐渐增大凸透镜到书面的距离，仔细辨别你看到的字的变化，并描述它。②每人手持一个凸透镜，取一张白纸，将凸透镜远在白纸和窗户之间移动，注意观察纸上出现的现象）
你看到了什么？请将你看到的现象记录在学案上。
（①用凸透镜近距离看，看到的字是正立、放大的；增大凸透镜到书面的距离，依次看到字先变大，然后逐渐模糊，之后看不见字，然后又看到的字是倒立、放大的，之后，看到的字逐渐一直变小。②纸上出现窗外景物倒立、缩小的实像）
同学们再回忆一下，生活中我们通常使用的照相机，课上也经常使用投影仪，它们的里面都有凸透镜，放大镜本身就是凸透镜，它们都是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，而所成的像的头在下面），但是放大镜所成的像是正立的。（课件演示照相机、投影仪和放大镜成像的动画或图片）
同样是凸透镜，所成的像却有如此大的差别。相信大家一定有许多疑问，请把你的疑问写下来，然后我们一起交流一下。
（①凸透镜成像有什么规律？②为什么会有时成放大的像，有时成缩小的像？③什么时候成放大的像，什么时候成缩小的像？……）
当然，同学们一定还有许多其它的问题，今天我们先来解决这个问题：
（课件示出，同时板书）课题：探究凸透镜成像有什么规律
提出猜想
请同学们想一想：以上我们发现的凸透镜成不同的像时，成像条件是否相同？那么，你认为凸透镜成像的不同与什么因素有关？你这样猜想的根据是什么？（课件示出）请大家四人一组分组讨论，并将你们讨论的结果写在学案上。
（与物体到凸透镜的距离远近有关；与像到凸透镜的距离远近有关……当放大镜靠近物体时成正立、放大的虚像；当放大镜远离物体时看到倒立、缩小的实像。）
教师巡回指导，鼓励学生既要大胆猜想，又要有根据地猜想。并选较好的小组展示或交流。（同时课件上预先准备一些可能的猜想，在学生交流时根据实际情况点击出示）
对这个问题原因，或许大家还有许多种可能的假设，在这儿，我们不再一一讨论，下课以后，同学们可以再交流交流。那么，对于刚才这些同学提出的猜想，我们如何验证他们的猜想是否成立呢？我们必须做什么？（做实验）
制定实验计划
要做好实验，有赖于我们制定了周详的实验计划。在制定实验计划之前，首先请大家分组讨论以下几个问题，并将你们的讨论结果填写在学案上：——课件示出（学案上有）
①你打算使用哪些器材来完成本次探究活动？
（蜡烛、凸透镜、光屏、火柴、光具座）
介绍：大部分同学也许不了解光具座，它是专门用来研究凸透镜成像规律的仪器。另外，本次实验我为大家准备的凸透镜焦距都是10cm的。
②做实验时器材应该如何摆放，为什么？
（凸透镜在中间）
③在实验器材的安装过程中，我们应该注意什么问题呢？
请大家看老师的演示并思考：
（①是蜡烛在光屏上成像，还是烛焰？②如果凸透镜、蜡烛的烛焰、光屏高低参差不齐，我们能够在光屏上得到像吗？你认为我们在安装实验器材的时候应该注意什么？）
（调整凸透镜、蜡烛的烛焰、光屏的高度，使它们的中心大致在同一直线上）
由于我们的目的是探究凸透镜与物体间的距离满足什么条件时，成某种性质的像，那么，我们如何来确定这个距离条件呢？（一会后）我们是否可以选择一个比较标准？你认为以什么为度量凸透镜与物体间的距离的标准好呢？（焦距f）
④你打算如何改变物距来研究像的性质与物距的关系？
（为了观察物体与凸透镜间的距离不同时，凸透镜成像的不同，我们可以将物体先放置于远大于焦距的地方，逐渐减小物体与凸透镜间的距离，观察凸透镜成像性质的变化。比如先把物体放在u>2f处，然后放在2f>u>f处，最后放在u⑤做实验时，为了在光屏上得到清晰的像，我们该如何调整？如何判断光屏上的像是否清晰呢？
教师演示，学生观察后回答：
（当调整好物体到凸透镜之间的距离后，我们应该移动光屏，使光屏上得到清晰的像。判断光屏上的像是否清晰的方法是当光屏在某位置附近移动时总是由模糊变清晰又变模糊，那么光屏在该位置时成的像可以认为是清晰的）
那么，实验中除了以上注意事项外，我们还应该注意做什么？
（记录实验数据和观察到的实验现象）
请同学们分小组讨论，完成学案上的实验步骤的设计。（学案上有）
实验具体步骤：
a、把蜡烛、凸透镜和光屏依次摆放到光具座上，并使它们在同一直线、同一高度。
b、逐次固定蜡烛与凸透镜的距离分别为：
30cm、15cm和5cm，移动光屏，使光屏上成清晰的像，记录像距和像的性质。
c、实验完成后熄灭蜡烛并整理仪器。
在这里，老师有一个疑问，如果当我们无论如何移动光屏，在光屏上都看不见成清晰的像，我们应该怎么办？
强调：可以透过透镜看看像的性质。
小结：今天，同学们和老师一起完成了从生活中凸透镜在不同情况下所成的像不同这个现象，提出了凸透镜成像有什么规律的问题，大家发表了对这一问题的大胆而有根据的猜想，我们还为了证明我们的猜想，设计了一个实验来探究这个问题。其实科学家们在探索未知世界时也是这么做的。那么究竟我们设计的实验该如何完成？我们又能够从实验探究中发现哪些规律呢？让我们拭目以待，下节课大家作了实验后自然水落石出！再见！
第二课时
同学们：上节课我们大家一起，为了探究凸透镜成像的规律，我们制定了详细的实验计划。这节课，我们就来通过实验探究凸透镜成像的规律。
请大家回忆一下，实验中有哪些注意事项？（学生根据学案回答）
提问：根据前面设计的实验方案，请大家设计好记录表格。
（学生也可参照老师设计的表格）
下面请同学们按照设计好的实验步骤开始实验。
（学生开始实验，老师巡回指导）
好！实验结束，请同学们把蜡烛熄灭。我们请一个小组汇报一下实验结果。
物距与焦距关系
物距u（cm）
像的性质（f=10cm）
像距v（cm）
正倒
大小
虚实
u>2f
40
?
?
?
?
30
?
?
?
?
ｕ=
2f
20
?
?
?
?
2f>u>f
18
?
?
?
?
15
?
?
?
?
ｕ8
?
?
?
?
5
?
?
?
?
?
其他小组的实验结果与他们的是否相似？
我们一起来讨论一下，从这张数据表格中可以得到什么？
①像的大小与物距是否有关？当物距在什么情况下成缩小的像？在什么情况下成放大的像？
②像的正倒与物距是否有关？当物距在什么情况下成正立的像？在什么情况下成倒立的像？
③像的虚实与物距是否有关？当物距在什么情况下成虚像？在什么情况下成实像？有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？
思考：根据上表的数据，凸透镜成放大的实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小的实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？
提问：现在经过了实验探究，同学们能够概括凸透镜成像有什么规律吗？
（学生回答，同时，课件出示结论）
为了帮助大家更好的理解凸透镜成像的规律，我们再来看一下凸透镜成像的光路图，希望大家能有一个更深刻的理解。
（课件出示凸透镜成像的光路图）
小结：大家实验做得很好，得到了许多有用的数据，我们通过分析实验数据，发现了凸透镜成像的规律。我们像科学家一样完成了一项科学探究，同学们有些什么收获呢？
（知识的收获，研究方法的收获，情感上的体验等）
为了检验同学们的收获如何，我们一起做几个练习题试试。
练习：（课件示出）
1、在“探究凸透镜成像规律”实验中，应调整（凸透镜）、（光屏）的高度，使它们的中心与（烛焰）的中心在（同一高度），目的是（烛焰的像能呈在光屏中央）．
2、下列哪种像不可能得到???
(D)
A．倒立、缩小的实像???
B．倒立、放大的实像
C．正立、放大的虚像???
D．正立、缩小的实像。
3、小明用焦距为10
cm的凸透镜做凸透镜成像实验，他把蜡烛放在离焦点5
cm处，则所成的像一定是???
(AC)
A．正立的?
??B．倒立的???
C．放大的???
D．缩小的
4、下列光学仪器中，利用其能得到放大实像的是???
(D)
A．放大镜???
B．潜望镜???
C．照相机???
D．投影仪?
5、当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成（倒立）(填“正立”或“倒立”)的像，这个是像是实光线的会聚点，（能）?
(填“能”或“不能”)用光屏承接，是（实）(填“实”或“虚”)像；当物体与透镜的距离小于焦距时，物体的像不能用光屏承接，是（虚）像。
6、把一张透明塑料纸铺在桌面上，用筷子在塑料纸上滴一个水珠(直径约5mm)，双手平拿着塑料纸稍离桌面，透过水珠看放在桌面上的报纸上的字，字是放大了还是缩小了?看到的是实像还是虚像?小水珠起了什么作用?
[参考答案]?
放大；虚像；凸透镜。
小结：通过这两节课的学习，我们不仅知道了凸透镜成像的规律，还学会了通过实验探究研究问题的方法。或许，同学们还有其他许多的问题，希望同学们课后相互讨论，也欢迎同学们与老师来共同探讨。
同学们，再见！