初中物理人教版（2024）八年级上册（2024）第五章 透镜及其应用第3节 凸透镜成像的规律教案及反思

这是一份初中物理人教版（2024）八年级上册（2024）第五章 透镜及其应用第3节 凸透镜成像的规律教案及反思，共19页。教案主要包含了温故知新等内容，欢迎下载使用。

课程基本信息
学科
物理
年级
八年级
学期
秋季
课题
第3节 凸透镜成像的规律
教学背景
1．教学内容分析
《凸透镜成像的规律》是初中物理八年级上册第五章第三节的核心内容。这一节不仅是对学生已学过的透镜及其成像情况的深入理解和延伸，更是学习后续章节如《照相机与眼睛》、《望远镜与显微镜》的重要理论基础。本节内容在教材中起到了承上启下的作用，它不仅连接了光学基础知识，还为学生后续探究光学现象及应用打下了坚实的基础。
2．学情分析
从知识上看，通过前两节的学习，学生已经了解了凸透镜的基本概念，如焦点、焦距、物距、像距等，知道了凸透镜对光有会聚作用，并且知道了照相机、投影仪、放大镜的成像特点，初步具备了借助光路图理解成像原理的意识。但是，在探究凸透镜成像规律的实验中，对于如何观察虚像学生比较陌生。
从思维方法上看，初二学生的思维能力正处于从具体形象思维向抽象思维发展的初始阶段，他们分析问题和解决问题的能力正在逐渐提升，他们已经具备了一定的探究思维和合作交流的意识，也具备了一定的实验操作和基于现象与数据进行归纳推理的能力；但是，学生对于科学归纳出凸透镜成像规律存在一定的障碍，尤其本节探究实验与以往的探究实验不同，在分析数据找规律时需要借助焦距这个参照距离来描述物距和像距的范围，学生不容易想到跟焦距建立联系，需要教师加以引导。
教学目标
物理观念
1．知道物距、像距的概念，能准确测量物距、像距。
2．通过实验，总结得出凸透镜成像的规律及其对应的应用。
科学思维
1．在组装器材寻找清晰的像的过程中，体会综合分析法在解决实际问题中的广泛应用。
2．在经历探究凸透镜成像规律的实验过程中，体会建立标准，以标准作为参照，对现象规律进行描述的思想。
3．在经历探究凸透镜成像规律的实验过程中，体会科学推理法和归纳法的在探索物理规律时的广泛应用，提升科学推理、科学论证和质疑创新的能力。
科学探究
1．通过探究凸透镜成像规律的实验，经历了探究的全过程，体验了基于已知内容提出物理问题、形成猜想与假设、设计实验、获取与处理信息、基于证据得出结论并作出解释等探究的全过程。
2．通过对数据的分析过程，提升了基于事实和证据进行推理归纳、交流、评估、反思的能力。
科学态度与责任
1．通过经历自主探究凸透镜成像规律的实验过程，增强对物理学的热爱，体会收集证据的重要性，养成实事求是的科学态度，发展合作交流的能力，获得成功的愉悦。
2．在利用凸透镜成像规律的知识解释生活中凸透镜的成像特点的过程中，感受到学习物理对于理解日常生活现象的指导意义，增强利用物理知识分析生活中的问题的意识。
教学内容
教学重点
探究凸透镜成像的规律。
教学难点
基于数据和利用焦距这个参照标准，归纳出凸透镜成像的规律。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
【温故知新】
请同学们回顾并回答上节课学习过的照相机、投影仪、放大镜的成像特点(PPT展示)。
过渡：通过上节课的学习和刚才的回顾，我们已经看到了形形色色的凸透镜成像情况。凸透镜成像究竟有什么规律呢？我们这节课就来学习下凸透镜成像的规律。
思考回答照相机、投影仪、放大镜的成像特点，并落实在表格中。
引出本节课题。
为猜想影响凸透镜成像的大小、虚实、正倒的因素作铺垫。
为后面得到凸透镜成像规律后链接相应的应用作铺垫。
新知探究
探究：凸透镜所成像的虚实、大小、正倒与物距的关系
一、提出问题：
通过前面的学习，我们发现照相机、投影仪、放大镜成像特点各不相同。请你根据它们的特点思考：凸透镜所成像的虚实、大小、正倒可能与什么因素有关系？
物距。
过渡：像的虚实、大小、正倒与物距有怎样的关系？我们一起来探究。
二、设计实验：
1．介绍并认识实验器材：F形发光物体(4.5 cm)、凸透镜(f＝10 cm)、光屏、带有刻度的光具座、刻度尺。
2．组装器材：
(1)请你按照下图所示组装器材，不断调整器材的位置和高度，直至在光屏中央找到F 形发光物体清晰的像；
(2)根据实验操作，回答以下问题：
①怎么使完整的像呈现在光屏的中央？
总结：三者的中心在同一水平高度，使发光物体完整的像呈现在光屏中央。
②如何找到清晰的像？
③什么样的像是清晰的像？
④如何测量物距和像距？
3．实验思路：
根据探究标题思考实验思路：改变谁？观察或者测量谁？
4．实验过程：
(1)将凸透镜固定在40 cm刻度线处，将F形发光物体固定在距离凸透镜32 cm(或30 cm)处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的像，观察像的虚实和正倒，测出像的高度、物距和像距，记录在表格中。
(2)移动F形发光物体向凸透镜靠近4 cm，移动光屏，使光屏上呈现清晰的像，观察像的虚实和正倒，测出像的高度、物距和像距，记录在表格中。
(3)仿照步骤二，将F形发光物体由远及近依次向靠近凸透镜方向移动4 cm，继续进行实验。
(4)继续向凸透镜移动F形发光物体并调整光屏的位置，看看是否总能在屏上得到蜡烛的像。撤去光屏，变换观察的位置，看看是否能观察到蜡烛的像，像在什么位置。
进行实验，收集证据
提示：将F形发光物体的高度为4.5 cm，凸透镜焦距f＝10 cm，记录在表格中，方便寻找规律。
解决课堂生成问题：
讨论分析：当物距u≤10 cm时，光屏上接收不到像了，同学们讨论下可能是什么原因？
过渡：迁移上节课放大镜成像的特点。我们如何观察虚像呢？
观察虚像——取走光屏，从光屏一侧透过凸透镜观察虚像的特点。
继续进行实验。
分析数据，归纳结论
(教师收集数据，并利用Excel进行排序，方便学生发现规律。)
根据记录的数据，思考下列问题：
1．像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？实像和虚像的分界点在哪里？
2．像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的实像？在什么条件下成放大的实像？有没有缩小的虚像？放大的像和缩小的像的分界点在哪里？
3．像的正倒：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？正立的像和倒立的像的分界点在哪里？
4．观察分界点，能跟哪个物理量建立联系呢？
过渡：前面学过凸透镜对光的偏折程度与凸透镜的焦距有关。
5．请同学们以焦距f作为参照距离，描述物距和像距以及相应的成像特点。小组之间互相讨论。
学生代表发言。
总结：将成像规律记录在的表格中。
总结：一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小。
过渡：请同学们通过继续分析表格中的信息，你能进一步发现凸透镜成像的规律吗？
通过动画模拟凸透镜成像的动态过程。
总结：当凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，所成的像离凸透镜越远，像越大。
五、凸透镜成像规律的应用
1．对比凸透镜成像规律和照相机、投影仪、放大镜的成像特点，完成想想议议中的问题：
2．将凸透镜成像规律的应用完善在表格中。
拓展研究
1．教师利用特殊光线，演示物体在一倍焦点处和二倍焦点处成像的原理图。
思考：经凸透镜后的折射光能会聚成实像吗？折射光的反向延长线能会聚成虚像吗？
演示二倍焦距处的成像原理图：
思考：描述此时像的位置和成像特点。
物体在二倍焦距处，成倒立、等大的实像，此时像也在二倍焦距处。
通过分析照相机、投影仪、放大镜成像特点，猜想出凸透镜所成像的虚实、大小、正倒可能与物距有关。
观察实验桌上的器材。
按照要求以小组合作的方式组装实验器材，不断调整器材的位置和高度，在光屏上找到F 形发光物体清晰的像，并使像呈现在光屏的中央。
根据实验操作回答问题：
①将发光物体、凸透镜、光屏三者的中心调至同一水平高度；
②并请学生代表进行展示；其余学生观看展示过程——不断前后移动光屏，找到像的边缘最清晰，像最小最亮的位置；
③边缘清晰，光点最小最亮；
④分别借助光具座上的刻度尺测量像到凸透镜的距离为像距υ，发光物体到凸透镜的距离为物距u。
思考回答：不断改变物距，观察像的虚实、大小、正倒等情况。
聆听，了解实验操作过程。
小组合作进行实验，收集数据，由远及近地改变物距，观察像的虚实、像高、正倒等情况，并记录在表格中。
在实验过程中，发现当物距u≤10 cm时，光屏上接收不到像。
讨论分析可能的原因，回答问题。
此时可能成的是虚像。
尝试讨论观察虚像的解决方法。
继续进行实验，收集并记录数据。
根据数据思考讨论，回答问题。
物距大于10 cm时成实像，物距小于10 cm时成虚像；实像和虚像的分界点是u＝10 cm。
物距大于20 cm时成缩小的实像，物距大于10 cm小于20 cm时成放大的实像；没有缩小的虚像；放大的像和缩小的像的分界点是u＝20 cm。
物距小于10 cm时成正立的像，物距大于10 cm时成倒立的像；正立的像和倒立的像的分界点是u＝10 cm。
思考回答：
焦距f＝10 cm。
小组之间将数据与焦距比较，得出凸透镜在不同范围内的成像特点：
u＞2f时，成倒立缩小的实像；
u＝2f时，成倒立等大的实像；
2f＞u＞f时，成倒立放大的实像；
u＝f时，不成像；
u＜f时成正立放大的虚像。
观察表格中的信息，进一步归纳规律，当凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，所成的像离凸透镜越远，像越大。
观看演示视频，进一步体会实像的位置和大小随物距变化的规律。
思考回答：
照相机：像在2倍焦距外，像距比物距大；
投影仪：像在1倍焦距和2倍焦距之间，像距比物距小；
将凸透镜成像规律对应的应用完善在表格中。
观看教师的演示过程，并思考回答问题。
讨论回答：折射光和其反向延长线都不能会聚成像。因此一倍焦距处不成像。
观看教师的演示过程，并总结出物体在二倍焦距处的成像特点，成倒立、等大的实像，此时像也在二倍焦距处。
通过迁移上节课所学，引导学生更加容易猜想到影响成像特点的因素。
在这个过程中让学生参与找到像的过程，感受什么样的像是清晰的像，以及如何找到清晰的像，组装实验器材的要求和目的，学会测量物距和像距的方法，为后面顺利开展实验作铺垫。
培养科学探究的思维。
通过这个过程让学生明确实验过程如何操作。
通过这个过程，培养学生的自主学习和阅读理解的能力。
为了收集更多的数据，以及数据点能涵盖所有范围，使不同组的同学分别能测到2f和f处的成像特点。从而得到完整的成像规律作铺垫。
培养学生动手实践、观察现象、收集数据和合作探究的能力。
解决学生在实验过程中遇到的障碍。
培养学生基于事实和迁移应用放大镜的成像特点，进行分析解决问题的能力。
了解观察虚像的办法，扫清学生收集虚像的相关数据的障碍。
通过多组数据，并利用Excel表格进行排序，便于学生发现物体在不同物距范围内的成像特点。
整合问题链，引发深度思考，形成完整的思维链条。
提升学生基于证据进行推理和分析归纳的能力。
找到分界点，为与焦距建立联系作铺垫。
迁移旧知：凸透镜对光的偏折程度与凸透镜的焦距有关，完成知识的建构。
得到以焦距作为参照距离概括的完整的凸透镜成像规律。提升学生的概括归纳的能力。
让学生体会到焦距作为一个参照标准来描述物距、像距和成像特点的便利，建立与标准比对的思想。
凸透镜的成像过程是一个动态的过程，因此，在教学中借助计算机动画模拟辅助教学，将这个过程模型化、形象化，以便学生更好地理解。
将所学知识与第二节所学生活中的透镜的内容进行迁移联系，打通知识间的壁垒，加深对凸透镜成像规律和照相机、投影仪、放大镜成像原理的理解，将所学知识融会贯通起来。
从实验数据过渡到理论分析，利用光路图让学生明白f处不成像的原理和2f处的成像特点，让学生知其然并知其所以然。
课堂小结
1．一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；
2．当凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，所成的像离凸透镜越远，像越大。
对本节课所学内容进行回顾总结。
培养学生总结归纳的能力，形成完整的闭环。
课后任务
完成教材“练习与应用”的第2题。
找一个圆柱形的玻璃瓶，里面装入水。把一支笔放在玻璃瓶的一侧，透过玻璃瓶，可以看到这支笔。如果把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动，你会看到什么现象？实际做一做，验证你的猜想。
学生课后完成，将课堂进行延伸。
丰富学生的作业形式，让学生将所学知识技能应用到生活中。
板书设计
5.3 凸透镜的成像规律
探究像的虚实、大小、正倒与物距的关系
1．实验器材：
2．组装：
F形发光物体、凸透镜、光屏三者中心在同一高度。
3．凸透镜成像规律
当凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，所成的像离凸透镜越远，像越大。
教学反思：