初中物理人教版八年级上册第五章 透镜及其应用第1节 透镜优秀教案设计

这是一份初中物理人教版八年级上册第五章 透镜及其应用第1节 透镜优秀教案设计，共18页。教案主要包含了二节内容讲述透镜等内容，欢迎下载使用。
第1节 《透镜》教学设计


教学目标


知识与技能


（1）认识透镜，会用“摸”、“看”、“照”、“望”等方法对透镜进行分类。


（2）通过透镜（组）对光的作用的实验探究，理解凸透镜对光会聚作用和凹透镜对光发散作用的本质。


（3）知道科学描述透镜的几个概念：主光轴，光心，焦点，焦距。


（4）能运用光的折射分析透镜对光的作用。


过程与方法


（1）通过对将透镜分类的活动，培养学生识别不同事物的异同点能力，让学生体会结构与功能相适应的特点。


（2）通过探究透镜对光的作用，培养学生科学观察抓住事物本质特征的能力。


（3）通过透镜对光的作用的理论分析，培养学生知识迁移的能力。


情感态度和价值观：


（1）知道透镜在生活中的应用，从生活走向物理，从物理走向社会。


（2）通过分析生活中的透镜，提升学生用科学解释自然现象的素养。


（3）通过实验探究培养学生实事求是的科学态度，以及乐于学习和研究物理的态度。


（4）通过学习光的折射等方面知识在实际光学器材中的应用，激发学生探究物理规律的兴趣。


教材分析与重难点


教材分析：本节内容主要包括透镜的分类及相关概念、凸透镜和凹透镜对光线的作用。透镜是眼镜、照相机等光学仪器最重要的组成部分，是上一节光的折射定律的具体应用，也是下面章节对光在传播过程中成像规律及其应用的进一步研究的基础。


教学重点：凸透镜对光的会聚作用，凹透镜对光的发散作用。


教学难点：1.探究透镜对光线的作用；2.探究经过透镜的三条特殊光线的折射规律。


知识点梳理：（1）透镜及其分类；（2）辨别凸透镜和凹透镜的方法；（3）主光轴、光心、焦点和焦距；（4）凸透镜的会聚作用；（5）凹透镜的发散作用；（6）透镜的光路图。


本章整体概述


在光现象中，重点讲述了以平面镜、凹面镜、凸面镜为重点的光的反射现象，同时在光线经过其他介质时发生折射，光的色散是光的折射的一个具体应用，那么透镜这一章节是光的折射的具体应用，而且本章内容为透镜、生活中的透镜（照相机、投影仪、放大镜）、凸透镜成像的规律、眼睛和眼镜、望远镜和显微镜，这都是透镜在生活中的应用，因此本章内容其实就是学习透镜的成像特点与应用。第一、二节内容讲述透镜、引入物距、像距的概念，虚像、实像的概念，定性的判断三种光学器件的成像特点（尤其是动态成像问题），第三节是对成像特点的定量分析，通过光路图得出定量的得出成像特点，第四、五节内容难度并没有加大，都是透镜的定性判断角度进行学习，在三种延续光的折射的内容，但又高于光的折射的内容。


引入新课


今天和大家介绍新的内容，先来看PPT上的图片，今天让我们一起来研究透镜。


（一）透镜的种类


透镜：由透明材料制成的、至少有一个表面为球面的一部分，可以透光的镜片。一种是中间厚，边缘薄，叫凸透镜；一种是中间薄，边缘厚，叫凹透镜。





双凸 平凸 凹凸 双凹 平凹 凹凸


从上述的定义给出的信息可以判断透镜类型的方法。


因此判断透镜的方法：是对比中间的厚度和边缘的厚度关系，不仅是判断面的凸或凹。


【例题】如果把一个玻璃球分割成五块，其截面如图所示，这五块玻璃中，属于凸透镜的是 ，从形状上看，它们的共同特点是 ，属于凹透镜的是 ，从形状上看，其特点是 。





注意：有的透镜两面都是球面，也有的透镜只有一面是球面，不能根据透镜的表面是凸还是凹来判断透镜的类型，要比较中间与边缘厚度来确定透镜的类型。


答案：acde 中间厚，边缘薄 b 中间薄，边缘厚


（二）主光轴和光心


什么是主光轴？


主光轴：透镜上通过两个球面球心的直线C1C2，简称 主轴 。





什么是光心？光心有什么特殊性质？


光心：透镜主轴上的一个特殊点（），凡是过该点的光，其传播方向不变。





强调：主光轴画成点画线，光心在透镜的中心，用字母表示。


（三）透镜对光的作用


通过NB实验装置给学生演示凸透镜对光的作用。





凸透镜对光的作用：


引导学生理解会聚：折射光线与入射光线比较，向中间偏折，中间的位置其实就是主光轴。因此，会聚就是折射光线与入射光线比较，靠近主光轴。


②总结结论：平行光线经过凸透镜一定时





注意：透过对光有会聚作用，但是折射的光线不一定都是会聚光线，有可能是发散光线，但是折射光线更加靠近主光轴了，因此又叫会聚透镜。





甲 发散光束 乙 平行于主光轴的光束 丙 会聚光束


凸透镜对光的会聚原理解释





凹透镜对光的作用


引导学生类比凸透镜，观察折射光线与入射光线的位置关系。





通过NB物理实验演示凹透镜对光的折射作用


发散：折射光线与入射光线比较，更加远离主光轴。





注意：凹透镜对光有发散作用，是指入射光线经过凹透镜后，折射出来的光相对于入射光更远离主光轴，但是折射光线不一定都是发散光线，可能是折射光线延迟相交（会聚）了。因此又叫发散透镜。


凹透镜对光的发散原理解释





注意：所有透镜成像都属于光的折射现象。在进入和离开透镜时，光共经历了两次折射。





甲 发散光线 乙 发散光线 丙 会聚光线


总结：凸透镜能使发散光线发散程度减小，会聚光束提前会聚，平行于主光轴的光束变得会聚。


凹透镜能使会聚光线延迟会聚或不会聚，平行于主光轴的光束变得发散，发散光束发散程度更大。


光线经过凸透镜后可能是会聚，平行于主光轴的，发散的；光线经过凹透镜后可能是会聚的，平行于主光轴的的，发散的。


会聚光线经过凸透镜后一定会会聚





平行于主光轴的光线经过凸透镜后一定会会聚





发散光线经过凸透镜可能发散光线，可能是平行于主光轴的光线，可能是会聚光线。





平行于主光轴的光线经过凹透镜后一定是发散光线





发散光线经过凹透镜后是发散光线





会聚光线经过凹透镜后可能是平行于主光轴的光线、会聚光线、发散光线








光线会聚和会聚光线表示不同的意思。会聚光线是指光线在没有经过透镜时就能会聚在一起的光束；光线会聚是指光线在经过透镜以后能够会聚在一起的光束。


光线发散和发散光线也表示不同的意思。


此部分知识很绕，而且学生理解起来难度会比较大，因此还得继续研究教法。


注意：平行光线和平行于主光轴的光线，两种说法表示的意思不完全相同的，因此应该说平行于主光轴的光线。


【例题】下列关于凸透镜对光的会聚作用的理解不正确的是（ ）


A.凸透镜能使平行于主光轴的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


答案：D


【例题】关于凹透镜对光线的发散作用，下列说法中正确的是（ ）


A.凹透镜对光的发散作用使得所有经过凹透镜的光都不能会聚在一点上


B.凹透镜是对平行于主光轴的主光轴的光起发散作用


C.凹透镜折射后的光线都会比原来更散一些


D.原来会聚的光线经凹透镜折射后，一定不能会聚了


说明：①以平行主光轴光线、发散光线、会聚光线为例来进行演示会聚作用，由此说明会聚作用就是在原有光线的方向上更加靠近法线，发散作用是在原有光线传播的方向上更加远离法线，也由此得出判断透镜类型的方法之一（光学黑箱问题）


答案：C


凸透镜的焦点和焦距


什么是焦点？什么是焦距？


通过NB物理实验演示，平行于主光轴的主光轴的光线经过凸透镜时，在透镜另一侧光线聚焦在一个点上，这个点叫做焦点，用表示。焦点与光心之间的距离叫做焦距，用表示，凸透镜的焦距是折射光线实际会聚成的点，两侧各有一个，因此凸透镜有两个实焦点。





凹透镜的折射光线光线反向延长得到两个虚焦点，因此凹透镜有两个虚焦点。





小结：（1）凸透镜有两个实焦点，凹透镜有两个虚焦点；（2）平行于主光轴的于凸透镜主光轴的光线会聚在异侧焦点上，平行于主光轴的凹透镜主光轴的光线的反向延长线会聚在同侧焦点上。


如何理解焦距大小与折光能力强弱？（通过NB物理实验演示）





在光的折射中，光路是可逆的，若把光源放在焦点上，光源射向凸透镜的光经凸透镜折射以后会变得平行于主光轴的，因此，凸透镜可用来制作平行于主光轴的光源。根据光路的可逆性，我们可作出如图所示的光路，即正向延长过凹透镜另一侧焦点的入射光，经凹透镜折射后会变成平行于主光轴的光。


答：焦距越小，折光能力越强（透镜的曲度，即凹凸程度大）。





注意：相同材质的透镜，曲度越大，焦距越小，折光能力越强。


在凸透镜中，焦距越短，说明凸透镜对光线的会聚能力越强；在凹透镜中，焦距越短，说明凹透镜对光线的发散能力越强。


在进入和经过透镜时，光共经历了两次折射。在透镜的作图中，折射点在入射光线与透镜的交点处。


（四）测量凸透镜的焦距


焦距是凸透镜的重要参数，不同的凸透镜可能焦距不同。


太阳光是自然界中的平行光，平行光的特点是沿着光的传播方向没有交点，逆着光的传播方向的延长线也没有交点。同学们能不能想办法利用太阳光粗测凸透镜的焦距呢？小组讨论后说明你的测量方法。


方法一：太阳光聚焦法。让凸透镜正对太阳光再把一张纸放在它的另一侧，改变透镜与纸的距离，直到纸上的光斑变得最小、最亮。这就是该凸透镜的焦点。


用刻度尺测量这个最小、最亮的光斑到凸透镜的距离，这就是该凸透镜的距离。


方法二：根据透镜形态特点判断。中间厚，边缘薄叫做凸透镜；相反叫做凹透镜。


获取平行光的两种方法：将光源放在焦点上，光经过凸透镜得到平行光源。太阳光是平行光源。


（五）关于两种透镜三条特殊的光线：


平行于主光轴的于主光轴的光经凸透镜后，将会聚在焦点上；平行于主光轴的于主光轴的光经凹透镜折射后，反向延长线将交于入射光线一侧的虚焦点上。








从焦点出发的光，通过凸透镜后，必平行于主光轴的于主光轴射出，对准异侧焦点射入的光线，经透镜折射后，平行于主光轴的射出。


通过光心的光线，其传播方向不改变。





方法：与凸透镜相关的三条特殊光线简记：过光心传播方向不变，平行于主光轴的过焦点，过焦点的平行于主光轴。


与凹透镜相关的三条特殊光线简记：过光心传播方向不变，平行于主光轴的过焦点反向延长线，过焦点延长线的平行于主光轴。


知识拓展：透过透镜的光线传播方向不变。初中阶段透镜视为薄透镜，尽管有旁向的平行于主光轴的位移，对薄透镜一般认为传播方向不变，薄透镜的中心可以近似当做光心。





光学“黑匣子”问题的特征是“黑匣子”内有一未知的光学元件，已知入射光线和出射光线，根据入射光线与出射光线的特征来判断内部具体是什么光学器件，根据光路判定所用的光学器件的方法是：连接成光路图→判定是反射还是折射→判定是会聚还是发散→判定所用的光学器件。


【例题】光线经过甲乙两透镜后的折射光线如图所示，则关于两透镜的类型，下列说法正确的是（ ）


A.甲是凸透镜，乙是凹透镜 B.甲是凹透镜，乙是凸透镜


C.甲、乙都是凸透镜 D.甲、乙都是凹透镜





解析：先将入射光线沿着光线方向画虚线，得到虚线与折射光线的位置关系，比较二者与主光轴的位置关系，即可判断。


答案：A


光学黑箱问题


【例题】如图甲所示，光通过虚线框中的透镜，传播方向发生变化，请在方框中面出合适的透镜。





答案：凹透镜


【例题】如图所示，L1为入射光线，L2为出射光线。请在图中添加合理的光学器件（注意所添加的器件位置要正确）。





解析：