人教版初中物理八年级上册5.3 探究凸透镜成像的规律教案

教
学
设
计
【教学课题】§5.3
探究凸透镜成像的规律
【教学目标】
知识与技能
1.理解凸透镜的成像规律。
2.知道凸透镜成放大、缩小、实像和虚像的条件。
过程与方法
1.能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。
2.通过对凸透镜成像现象的观察分析，总结出凸透镜成像规律，并用列表的方法归纳出凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件，培养从物理现象中归纳科学规律的方法。
情感、态度与价值观
1.通过研究凸透镜成像的实验，以及对其成像规律的分析有意识地渗透辩证唯物主义观点。
2.通过探究活动，激发学生的学习兴趣，培养学生对科学的求知欲，使他们乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常生活中的物理学规律。
3.注意培养学生乐于参与观察、试验、制作的兴趣。
【教学重点】
对凸透镜成像规律的认识和理解。
【教学难点】
指导学生在探究过程中，建立起实验与物理模型之间的必然联系。
【教学仪器】
凸透镜、蜡烛、光屏、光具座、火柴、多媒体课件等。
【教学过程】
复习导入
提出问题：上一节中我们已经学习过三种透镜，分别是哪三种，它们各自成怎样的像？（学生回答略）
实践活动1：手持凸透镜，缓慢从贴近书本的位置向眼睛的方向移动，发现有什么变化吗？
学生回答：先成正立、放大的像，再变大，最后成倒立缩小的像。
实践活动2：把放大镜对着窗外，观察窗外景物，你又发现了什么呢？
学生回答：成倒立缩小的像。
提出问题：请大家把刚刚在活动中看到的现象和生活中的三种透镜结合起来并思考一下，我们能发现什么问题或者什么现象呢？
学生讨论并回答：物体到凸透镜的距离不同，所成的像的性质可能不同。
提出问题：物体到凸透镜的距离改变时，所成的像的性质会怎样变化呢？
教师可以引导学生
先把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距f有关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。又由于生活中的三种透镜分别成三种不同性质的像，所以我们猜想在凸透镜的一侧应该有三个成像区域。所以应该有两个分界点将透镜的一侧分成三个区域，那么这两个分界点应该是：一倍焦距和二倍焦距。所以我们应分别把物体放在凸透镜的二倍焦距以外（
u>2f
）、一倍焦距和二倍焦距之间（
2f>u>f
）、一倍焦距以内（
u）时，观察物体的成像情况,如下图。
进行新课
（1）再复习测凸透镜的焦距实验
学生回答1：让凸透镜在阳光下来回移动，找到最小、最亮的点，用刻度尺量出亮点与凸透镜光心之间的距离，这就是凸透镜的焦距.
实验前教师提供学生所使用的凸透镜的焦距。
（2）探究凸透镜成像的规律实验
教师可以引导学生以照相机和投影仪为例：凸透镜相当于照相机和投影仪的镜头；蜡烛的烛焰相当于照相机要拍的人或景物，也相当于投影仪的胶片；光屏相当于照相机中的底片和投影仪的屏幕。所以凸透镜可以先放置在光具座的中间，蜡烛和光屏放置在两侧。（如下图）
①把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在光屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，测出蜡烛到凸透镜、光屏到凸透镜的距离。把数据记录成表。
②继续把蜡烛向凸透镜靠近，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在光屏上成一个清晰的像，观察像的变化是放大还是缩小，是正立还是倒立，测出蜡烛到凸透镜、光屏到凸透镜的距离。将数据记录成表。
③当蜡烛移到一定位置上时，光屏上不能成像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像，把蜡烛与凸透镜的距离，像的大小，像的正倒，填入表格.
值得注意的是：在同一个物距范围内要取两组以上的物距探究凸透镜成像的规律，此操作的目的是为了排除偶然因素，使实验结论更具有一般性.
实验操作结束后学生讨论并小结、教师强调并板书：
当u>2f时，成倒立、缩小的实像，且2f>v>f；
当2f>u>f时，成倒立、放大的实像，且v>2f；
当u学生根据实验还得出：成实像的情况下，物体从较远处向透镜靠近时像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变大（即
当物体离焦点越近时，像离透镜越远，而且像越大；物体离焦点越远时，像离透镜越近，而且像越小）。
教师再结合经验得出：成虚像的情况下，物体靠近焦点移动时像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变大；物体远离焦点移动时像逐渐变小，像到透镜的距离也逐渐变小（即
物体离焦点越近，像离焦点越远，而且像越大；物体离焦点越远，像离焦点越近，而且像越小）
巧记规律：①一焦分虚实，二焦分大小.实像异侧倒，虚像同侧正。
②物近像远像变大，物远像近像变小。
提出问题：根据上面探究所得现象和数据进行分析,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？由此你还可以得出什么结论？
学生归纳并回答：①凸透镜成放大实像时，像距比物距大②凸透镜成缩小实像时，像距比物距小。即
当u>v时，成倒立、缩小的实像；当u课堂提升：分析探究凸透镜成像规律的实验中出现的情况
（1）分析光屏上不能得到烛焰像的原因
学生思考并发言、教师总结：光屏上不能得到烛焰清晰的像的原因大致有4种：
若烛焰中心、透镜中心、光屏中心不在同一高度上，像会呈现在光屏的上或下方.
②若2f＞u＞f，但很靠近1倍焦距时，成的像很大，像距也很大，光具座的长度不够长导致光屏移动的距离不够，可能承接不到像。
③若u＜f,烛焰成虚像时，只能透过透镜用眼睛直接观察，光屏上不能承接到像.
④若u=f，烛焰在焦点发出的光经凸透镜折射成平行光，不成像，在光屏上也不可能承接到像.
（2）随着实验的进行，蜡烛不断燃烧会使蜡烛变短，烛焰的像越来越靠近光屏的上端，这时的调节方法有三种：（1）将光屏向上移动；（2）将蜡烛向上移动；（3）将凸透镜向下移动.
（3）探究不完整凸透镜的成像情况
①调整光屏到凸透镜的距离，使蜡烛焰在屏上成一个清晰的像；然后用一纸板挡住凸透镜的一部分（模拟不完整的凸透镜），观察像的情况.
②反复遮住与不遮，对比观察两种情况下的成像情况.
③分析论证并得出结论：凸透镜不完整时，仍得到完整的像，但亮度减弱.
板书设计
当u>2f时，成倒立、缩小的实像
当2f>u>f时，成倒立、放大的实像物距与焦距的关系
当u凸透镜成像的规律
当u>v时，成倒立、缩小的实像
物距与像距的关系
当u课堂小结
略
课堂反馈
1.小明用凸透镜、蜡烛、光屏、刻度尺等器材探究凸透镜成像规律，（1）小明同学将凸透镜正对太阳光，在把光屏放在透镜的另一侧，改变凸透镜到光屏的距离，直到出现一个_____________的光斑为止，如下面左图所示，则该凸透镜的焦距为______cm.
（2）小明把蜡烛放在离凸透镜20cm处，则可在透镜另一侧的光屏上成一个（
）
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.倒立、等大的实像
2.
某同学做“探究凸透镜成像规律”的实验,某次成像时如上面右图所示，
光屏上可得一个清晰的像，则这个像是
、_________的实像；(选填“倒立”、“正立”；“放大”、“等大”、“缩小”)（1）如果该同学将蜡烛向左移动，则光屏上所成的像________（填“变大”、“变小”、或“不变”）,而且光屏要_________透镜移动才可以得到清晰的像（填“靠近”或“远离”）。
（2）如果该同学只将蜡烛和光屏的位置调换，而凸透镜的位置不动，则成像情况是（
）
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.不成像
作业布置
见作业本