科学探究：凸透镜成像
第二课时
探究凸透镜的成像规律
★【知识与技能】
1.通过实验探究凸透镜成像的基本规律
2.初步学习根据探究目的制定的探究计划和选择实验需要的器材.
3.通过实验培养学生的实验操作能力和对实验现象，数据的初步分析能力.
4.初步培养学生对探究结果进行交流，评价的能力.
★【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、通过探究活动，体验科学的全过程和方法.
3、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辨证唯物主义
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.
★【重点】对凸透镜成像规律的理解和认识.
★【难点】从真实的复杂的物理实验情景中抽象概括出事物的本质和规律.
知识点一
探究凸透镜的成像规律
★
【自主学习】
【阅读课本P72,完成以下问题】
物体到透镜光心的距离叫做物距,用u表示；把像到透镜光心的距离叫做像距，用v表示.
★
【合作探究】
探究一
凸透镜成像的规律
提出问题
利用凸透镜能成什么样的像呢？成像情况与哪些因素有关呢？
设计实验与制定计划
所需实验器材有哪些？
答：光具座（带刻度尺）、蜡烛、火柴、凸透镜、光屏.
2.实验器材的安装规则是什么？
答：摆放顺序可以从左到右依次为蜡烛、凸透镜、光屏，也可从右到左依次为蜡烛、凸透镜、光屏.使蜡烛、凸透镜、光屏放在同一直线上.
调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.
3.实验步骤及注意事项是什么？
答：①将凸透镜固定在光具座的中央，蜡烛和光屏在凸透镜的两侧，使烛焰、透镜、光屏的中心在同一高度；②将蜡烛放在离凸透镜的距离尽量远的位置，点燃蜡烛；③移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像为止；④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⑤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烛焰的像；⑥继续把蜡烛向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处，及像的特点.
进行实验与收集证据
4.固定凸透镜，移动蜡烛和光屏进行观察实验，或固定蜡烛，移动凸透镜、光屏进行观察实验.根据设计方案需要记录哪些物理量及像的哪些特点？
答：需要记录物距、像距及像的性质(放大、缩小，倒立、正立，虚、实)……
探究二
在光屏上找到物体完整清晰的实像
答：①烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度；②光屏上的像最亮最清晰时，光屏所在位置就是像所在位置；③光屏上可以找到倒立、缩小实像和倒立、放大实像.
探究三
探究凸透镜成倒立、放大实像和倒立、缩小实像的规律
1.
当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，此时，f＜v＜2f.
2.
当u＝2f时，成倒立、等大的实像，此时，v＝2f.此点为成实像大小的分界点.
3.
当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时，v＞2f.
4.
当u＝f时，不成像.此点为成像虚实的分界点.
5.
当u＜f时，成正立、放大的虚像.
分析与论证
★
【教师点拨】
实验过程中在光屏上找不到像的原因有：
（1）烛焰、凸透镜、光屏三者中心不在同一高度.
（2）当物体在焦点外侧处于靠近焦点处时，物体成像很远，超过了光具座的范围，光屏接收不到像.
（3）烛焰正好在焦点上，凸透镜不能成像.
（4）当烛焰在焦点以内时，虚像不能用光屏承接到.
★
【跟进训练】
1.如图，宇航员王亚平在太空舱中利用失重状态制成了一个完美的水球，我们透过水球也可以看到她的“脸”，通过观察我们可以判断，此时她的脸到水球的距离（ D ）
A．小于一倍焦距
B．大于一倍焦距，小于两倍焦距
C．等于两倍焦距
D．大于两倍焦距
2.小明用凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等器材探究凸透镜成像规律.
（1）如图所示，为了测出凸透镜的焦距，小明同学将凸透镜正对着太阳光，再把光屏放在它的另一侧，改变凸透镜与光屏的距离，直到光屏上出现一个最小光亮的光斑，就可以测出该凸透镜的焦距为10.0cm.
小明将烛焰、凸透镜和光屏的中心调到同一高度后，在水平桌面上无论怎样移动光屏，都不能承接到烛焰的像，原因可能是物距小于焦距.
（3）实验一段时间后，蜡烛变短了，要使烛焰的像仍然成在光屏的中心，应该将光屏向
下
移动.
探究凸透镜的成像规律
1．知道物体成缩小实像的条件
2．知道物体成放大实像的条件
3．知道物体成放大虚像的条件
完成本课对应训练.
教学视频见课件.科学探究：凸透镜成像
第一课时
凸透镜对光线的作用
★【知识与技能】
1、知道什么是凸透镜，什么是凹透镜.
2、知道什么是透镜的主光轴、光心、焦点、焦距.
3、知道凸透镜对光起会聚作用，凹透镜对光起发散作用.
★【过程与方法】
1.通过一定的方法辨别什么是凸透镜，什么是凹透镜.
2.
观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用.
★【情感、态度与价值观】
1、以探究活动为主要的学习形式展开学习活动，让学生经历探究过程，体验探究方法，通过合作、交流、表述等形式将对透镜的感性认识理性化.
2、设置问题情境和学习情境，加强对透镜以及透镜的性质的感性认识.
★【重点】通过观察和实验，了解什么是凸透镜和凹透镜及其对光的作用.
★【难点】指导学生对实验进行仔细观察、分析，最后通过概括得出结论.
知识点一
凸透镜和凹透镜
★
【自主学习】
【阅读课本P70,完成以下问题】
1.中间比边缘厚的透镜，叫做凸透镜.
2.中间比边缘薄的透镜，叫做凹透镜.
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【合作探究】
探究一观察透镜，并借助于擦镜纸，摸一下透镜，根据透镜的厚薄程度给透镜分类.透镜能分几类？
答：透镜是至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件.透镜有两类.中间厚、边缘薄的叫凸透镜.中间薄、边缘厚的叫凹透镜.
探究二下列透镜哪些是凹透镜？哪些是凸透镜？戴眼镜的同学请判断：近视镜是什么透镜？远视镜是什么透镜？
答：凸透镜是中间厚、边缘薄的透镜，如：远视镜片、照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等.凹透镜是中间薄、边缘厚的透镜，如：近视镜片.
探究三
认识透镜的主光轴和光心
观察凸透镜和凹透镜的示意图，了解什么是透镜的主光轴和光心.
答：组成透镜的两个球面的球心连线叫做透镜的主光轴.在主光轴上有一个特殊的点，通过它的光线传播方向不变，这一点叫做透镜的光心，可以认为透镜的光心就在透镜的中心.
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【教师点拨】
此处透镜的分类是依据透镜的形状特点进行的.应将透镜中间的厚度与透镜边缘的厚度进行对比，进而得出透镜是凸透镜还是凹透镜的结论.因此中间凸出来的透镜不一定就是凸透镜，如果中间凸出来，但是其厚度与边缘处的厚度相比，要薄些，仍然属于凹透镜.
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【跟进训练】
一些透镜的截面如图所示，在这些透镜中：
（1）属于凸透镜的是A、B、D，它们的共同特点是中间厚，边缘薄.
（2）属于凹透镜的是C、E，它们的共同特点是中间薄，边缘厚.
知识点二
透镜的焦点和焦距
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【自主学习】
【阅读课本P70,完成以下问题】
平行于主光轴的光经凸透镜会聚的点，叫做凸透镜的焦点.
2.焦点到光心的距离叫做焦距.
3.凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫做焦点，用“F”字母表示；焦点到光心的距离叫做焦距，用“f”字母表示.
凸透镜的焦点和焦距
凹透镜的焦点和焦距
想一想
你知道怎样测出凸透镜的焦距吗？
实验证明，透镜两侧各有一个焦点，两侧焦距相等.
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【教师点拨】
1.凸透镜能将平行于主光轴的光会聚于一点，该点是凸透镜的焦点.凸透镜左右两侧各有1个焦点.
2.凹透镜对光虽然只有发散作用，但它的发散也不是杂乱的，其发散光的反射延长线也会交于一点，这一点没有实际光，所以该点称为凹透镜的虚焦点.凹透镜左右两侧各有1个虚焦点.
3.透镜两侧各有一个焦点，两侧焦距相等.
知识点三
透镜对光线的作用
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【自主学习】
【阅读课本P70,完成以下问题】
1.凸透镜对光有会聚作用.
2.凹透镜对光有发散作用.
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【合作探究】
探究四
方案一：把凸透镜放在光具座上，让光源正对照过去，移动光屏，有亮点.再换凹透镜重做，怎么移动光屏都没亮点.
方案二：将无色透明饮料瓶放在水平桌面上，在瓶中充以烟雾，在上面要放凸透镜或凹透镜，这就形成一个“烟室”，用手电筒对准透镜照射，适当调节手电筒和透镜的距离，观察透镜对光的作用，看到通过凸透镜的光线相互靠拢，通过凹透镜的光线相互远离.
通过以上实验可得出两种透镜对光有何作用？
答：凸透镜对光线有会聚作用，所以也叫会聚透镜.凹透镜对光线有发散作用，所以也叫发散透镜.
探究五
透镜对光线的作用规律
问题：光线经过凸透镜或凹透镜后会出现什么现象？
①平行于主光轴的光线，经凸透镜后经过焦点；经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过虚焦点.如下图：
②过光心的光线经透镜后传播方向不改变，如下图：
③根据折射时光路可逆知，经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴射出；射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴射出；如下图：
甲
乙
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【教师点拨】
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【跟进训练】
1.下列关于凸透镜对光的会聚作用的理解不正确的是（ C ）
A．凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚于焦点
B．凸透镜使能够会聚的光线提前会聚
C．任何一束光线通过凸透镜后都将会聚于一点
D．凸透镜能使发散的光线减小发散
2.在图中画出光经透镜折射的光路图.
解：
一、透镜的分类
中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜.中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜.
二、透镜对光线的作用
1．凸透镜对光线有会聚作用.
2．凹透镜对光线有发散作用.
三、关于透镜的几个重要名词
主光轴 焦点 焦距
完成本课对应训练.
教学视频见课件.
