探究凸透镜成像规律（实验）

《探究凸透镜成像规律》
教学目标：
知识与技能：知道凸透镜成放大像与缩小像、正立像与倒立像、实像与虚像等的条件。
过程与方法：设计探究凸透镜成像规律的实验，完成探究的全过程，学习用控制变量法来安排操作步骤。
情感态度与价值观：1、通过实验探究，体验参与的快乐和成功喜悦，并有助于养成积极主动地与人交流合作的习惯。2、通过小制作培养学生将所学知识运用于实际的愿望。
教学重难点：
重点：凸透镜成像的规律及应用
难点：凸透镜成像规律的探究；凸透镜成像中像的虚实、大小及物距、像距的变化问题
二、教学过程：
1、检查并装配器材
各组同学对照实验报告检查桌面的器材，了解器材的作用，了解光具座的用法。将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上。
器材的调节
点燃蜡烛，调节凸透镜和光屏的高度，使烛焰的中心、凸透镜的光心、光屏的中心大致在同一高度上。（作用：使烛焰的像能成在光屏的中心）
3、实验过程
实验一：探究凸透镜成像的特点
(一)实验步骤：
将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，点燃蜡烛；
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；
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；
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。
（说明：设计实验是探究过程中较难的环节，教师在此环节应给学生以提示和帮助，使学生对实验的器材和方法有较全面和深入的认识，从而使实验较顺利地进行。）
（二）进行实验：
学生进行实验，学生以小组为单位进行实验操作，同时教师巡视指导，将学生的大量数据汇集于表格中。
记录表格：
物体到凸透镜的距离（u/cm） 像到凸透镜的距离(v/cm) 缩小与放大 倒立或正立 实像或虚像
（三）分析论证
师：我们从实验中获得了许多数据，请同学们根据成像的情况对数据进行分类；
生：根据成像的情况，数据可分为三类：一、倒立、缩小的像；二、倒立、放大的像；三、正立、放大的像。
师：成倒立缩小的像的规律是什么？
生：学生讨论分析数据的特点并得出结论（若学生找不到2倍焦距这个分界点，教师可提示）。物体到凸透镜的距离大于2倍焦距成倒立的缩小的像。（板书结论。）
师：成倒立放大的像的规律是什么？
生：讨论分析得出结论：物体到凸透镜的距离在2倍焦距和焦距之间成倒立放大的像。（板书结论）
师：成正立、放大的像的规律是什么？
生：讨论分析得出结论：物体到凸透镜的距离小于焦距时成正立放大的像。
（说明：对数据首先进行分类可以降低分析论证的难度，分析论证由学生讨论交流得出既体现了学生的主体地位，又培养了学生的归纳、分析和概括的能力。）
实验二：凸透镜所成像的大小、虚实变化与物距的关系
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：能否简单谈谈当初所做的猜想和假设与探究结果之间有何差异？
生：猜想时认为成像情况与物体到凸透镜距离的远近有关，探究结果对距离描述得更加准确。
（说明：小结的前两个问题对本节课的教学重点进行了巩固，第三个问题渗透了评估的思想。）
提出问题:
问题1、观察现有的实验数据及成像情况，在凸透镜成实像时，随着物距的减小，凸透镜所成的像的大小、像距的大小有何变化？
学生: 随着物距的减小, 所成的实像逐渐变大,而且像距也在变大.
问题2、凸透镜成虚像时，当物体逐渐远离凸透镜，所成的像的大小又是如何变化的呢？请大家通过实验，观察并总结出变化的规律。
学生实验后总结：凸透镜成虚像时，当物体逐渐远离凸透镜（物距变大），所成的像也逐渐变大，但不能成在光屏上，而且始终是正立的。
实验三：如果用纸板从上、下、左、右或中心挡住凸透镜的一部分，那所成的像又如何呢？
学生实验后总结：所成像的大小、虚实、倒正都没有变化，只是像的亮度变暗了，并且像始终是完整的。
四、探究作业
找一个圆柱形玻璃瓶，里面装满水，把一支铅笔水平地放在水瓶的一侧，透过水瓶，可以看到那支笔。把笔由靠近水瓶的位置向远处慢慢移动，透过水瓶你可以看到一个有趣的现象，描述这个现象；与前面用凸透镜所做的实验相比，有什么共同之处？有什么不同之处？