2020-2021学年5 科学探究：凸透镜成像第2课时教学设计

第2课时 探究凸透镜成像的规律及其应用

【教学目标】

一、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.

二、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.

三、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.

【教学重点】对凸透镜成像规律的理解和认识.

【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.

【教具准备】

凸透镜、蜡烛、火柴、光屏、刻度尺、多媒体课件.

【教学课时】1课时

【新课引入】

师用一个放大镜从近到逐渐远离.我们仔细透过它观察书本上的图片，我们会发现它既可以成正立放大的像，也可成倒立缩小的像，是什么原因影响了凸透镜所成的像呢？

【进行新课】

教师引导学生复习上一节所学有关凸透镜一些概念.

物距：物体到透镜的距离，用u表示.

像距：像到透镜的距离，用v表示.

焦距：用f表示.

2倍焦距：用2f表示

师我们根据以上的现象，放大镜离书本逐渐变远时，看到的像会逐渐发生变化，猜想一下，影响凸透镜成像的因素是什么？

生：与物体到透镜的距离有关，与透镜的大小有关等.

师这个同学说得很好，我们鼓掌表示鼓励.现在我们设计实验来验证上面的猜想是否正确.

学生分组讨论，制定实验方案，教师巡回指导.

师现在我们桌子上有光具座（上面的座可以插蜡烛、光屏、透镜，能来回移动，从刻度尺上能观察出它们之间的距离关系）、蜡烛（做物体用）、光屏（白色的硬纸板作屏）、凸透镜（焦距在10~20 cm之间），我们先测出凸透镜的焦距.

生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的距离，这就是凸透镜的焦距.

生2：也可以让凸透镜离灯光5 m以外，找亮点，测出凸透镜的焦距.

教师引导学生动手测出凸透镜的焦距，并设计实验.

实验方案：

1.把透镜放在光具座标尺中央，从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置.

2.点燃蜡烛，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.（注意：此操作的目的是使烛焰通过凸透镜所得的像呈现在光屏中央，便于观察与比较像与物体的关系）

3.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，测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离.把数据记录成表.

4.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，测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离，将数据记录成表.

5.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.

学生们认真做实验，教师巡视并进行指导，实验结束，教师组织讨论、提问、进行总结.

生1：当把蜡烛放在2倍焦距以外的位置，像在凸透镜的另一侧，成倒立、缩小的像.像与凸透镜的距离在1倍焦距和2倍焦距之间.（如图甲）

生2：当把蜡烛放在2倍焦距的位置，像在凸透镜的另一侧，像的大小与物体大小相等，是倒立的，像与凸透镜的距离也等于2倍焦距.（如图乙）

生3：当把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间的位置时，像在凸透镜的另一侧，成倒立、放大的像，像与凸透镜的距离大于2倍焦距.（如图丙）

生4：当把蜡烛放在1倍焦距的位置时，光屏不成像.

生5：当把蜡烛放在1倍焦距之内，光屏上不成像，像与蜡烛在凸透镜同侧，成正立、放大的像.（如图丁）

生6：当把蜡烛放在大于凸透镜焦距的位置时，物体成倒立的像.当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.

生7：当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立、放大的像.这个像光屏上得不到.

师同学们总结得非常好.物体与凸透镜的距离叫物距，用u表示，像与凸透镜的距离叫像距，用v表示.

归纳：凸透镜成像的规律：

1.当u>2f时,成倒立、缩小的实像；

2.当2f>u>f时，成倒立、放大的实像；

3.当u<f时，成正立、放大的虚像.

教师用多媒体播放课件“探究凸透镜成像的规律”，并进行讲解：

 (2)“一焦分虚实,二焦分大小”这句话的意思是:在凸透镜成像规律中,主光轴上有两个分界点,第一个是焦点,第二个是2倍焦距点.以焦点为界,物在焦点外成实像,物在焦点以内成虚像.以2倍焦距点为界,物在2倍焦距以外成缩小的像,在2倍焦距点以内(焦点到2倍焦距点间)成放大的实像.

(3)“物近像远、大,物远像近、小”这句话的意思是:在凸透镜成实像时,随着物距减小,所成像变大,像距也跟着变大.反之,随着物距增大,所成像变小,像距也跟着变小.

(4)“物、像位置相反”这句话的意思是:在凸透镜成实像时,当物在2倍焦距外,成像在焦点到2倍焦距之间;当物在焦点至2倍焦距之间,成像在2倍焦距以外.

师根据上面探究所得的资料进行分析,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？

生1：凸透镜成放大实像时，像距比物距大.

生2：凸透镜成缩小实像时，物距比像距大.

生3：当物距大于像距时，凸透镜成缩小的实像；当物距小于像距时，凸透镜成放大的实像.

师同学们分析得很好，我们又从另一个角度“物距与像距的关系”分析了凸透镜成像的条件.

归纳：1.当u>v时,  成倒立、缩小的实像；

2.当u<v时，成倒立、放大的实像.

师我们的照相机、投影仪、放大镜都是根据凸透镜成像规律成像的，能说出它们的原理吗？

生1：照相机的原理是物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像.

生2：投影仪的原理是物体到凸透镜的距离在2倍焦距和1倍焦距之间时，成倒立、放大的实像.

生3：放大镜的原理是物体到凸透镜的距离小于焦距时，成正立、放大的虚像.

课堂演练

完成练习册中本课时对应课堂作业部分.

【教师结束语】

根据板书，总结本节内容，明确重、难点.

1.照相机的原理

u>2ff＜v＜2f成倒立、缩小的实像2.投影仪的原理

f＜u＜2fv＞2f成倒立、放大的实像3.放大镜的原理

u＜f成正立、放大的虚像

物近像远像变大，一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小

课后作业

完成练习册中课后习题，并预习下一节 完成练习册中课前预习部分.

1.新教材以探究凸透镜成像情况与物距关系是否有关为主线，安排了学生“提出问题、猜想、设计实验、进行实验、分析与结论”等教学过程，让学生经历产生兴趣、发现问题、激发矛盾、进一步解决问题的过程.很好地体现了新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识的精神.

2.本节的难点是学生对实验数据的分析和论证.特别是凸透镜成实像时，动态规律：“物近像远、大,物远像近、小”，这可以用多媒体动画演示凸透镜成像，从而让学生自己找到其中的规律.