第五章 透鏡及其應用第1節(jié) 透鏡設計說明“透鏡”這一節(jié)是讓學生認識凸透鏡和凹透鏡，了解透鏡的焦點、焦距，觀察兩種透鏡對光的作用。本節(jié)教學要從透鏡的外形和透鏡對光的作用兩方面來認識凸透鏡和凹透鏡的區(qū)別，通過演示凸透鏡對光的會聚實驗和凹透鏡對光的發(fā)散實驗，讓學生歸納兩種透鏡對光的作用，并通過作圖的方式引出焦點和焦距。讓學生用凸透鏡會聚太陽光，感知凸透鏡的焦點和焦距，并學會粗測凸透鏡焦距的方法，從而使學生對凸透鏡的特點形成一個更加全面的認識。教學過程可分為第一階段認識凸透鏡和凹透鏡的不同；第二階段通過實驗探究理解透鏡對光的不同作用；第三階段結合探究實驗及作圖認識什么是焦點和焦距；第四階段理解透鏡的三條特殊光線并學會作圖。教學目標1.通過觀察、辨別認識凸透鏡、凹透鏡。2.通過演示實驗或學生實驗了解透鏡的焦點、焦距。3.通過實驗觀察凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發(fā)散作用，并能正確作出光經(jīng)過透鏡的光路圖。教學重點難點1.重點：凸透鏡和凹透鏡對光的作用；測量凸透鏡焦距的方法。2.難點：理解會聚、發(fā)散的含義。教具教師用：凸透鏡、凹透鏡、演示用光學器件組一套、老花眼鏡、近視眼鏡。學生用：凸透鏡、凹透鏡、近視眼鏡。教學過程回顧思考1.光的折射規(guī)律的內(nèi)容有哪些？2.請畫出光通過三棱鏡（如圖所示）的折射光路圖。導入新課1.故事導入：張奶奶家的柴堆上面蒙了一層塑料膜。一個雨過天晴的正午，柴草突然著火了。幸好被放學回家的張毅同學發(fā)現(xiàn)并通知村里人迅速將火撲滅，才使張奶奶家沒有造成較大損失。事后張毅同學百思不得其解，是誰放的火呢？你愿意幫張毅同學找到縱火犯嗎？可誰是縱火犯呢？讓我們一起走進“透鏡”，找出兇手。2.多媒體導入：播放“冰透鏡向日取火”的錄像，結合配音資料，開門見山地引出課題“透鏡”，并介紹透鏡的概念。3.小實驗導入：（手托養(yǎng)有金魚的圓形魚缸）同學們，請你們觀察一下老師所養(yǎng)的金魚，并用你的手比劃它們的大小。將金魚拿出魚缸與學生比劃的大小進行比較，發(fā)現(xiàn)實際上金魚要小得多。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？同學們，學了“透鏡”這一節(jié)你就能解釋了。4.新聞報道引入：“都是礦泉水瓶惹的禍”某山場發(fā)生森林火災。后經(jīng)民警調(diào)查、走訪，排除人為因素。經(jīng)仔細勘查，在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)一被燒焦變形的礦泉水瓶。該礦泉水瓶剩下了一些水，在陽光照射下形成了凸透鏡的效果，原來是盛有水的礦泉水瓶惹的禍。為什么礦泉水瓶變身凸透鏡竟會有這么大的威力呢？我們學了“透鏡”這節(jié)后就明白了。進行新課探究點一凸透鏡和凹透鏡1.透鏡的分類提出問題：觀察桌子上準備好的透鏡，它們在結構上有什么不同？能否根據(jù)它們結構上的特點進行分類呢？活動1：下面請大家墊上面巾紙用手摸一摸桌子上老師給的兩個透鏡，并仔細觀察。引導學生歸納總結剛才的交流，得出透鏡分兩種：一種是中間厚、邊緣薄的，叫凸透鏡；一種是中間薄、邊緣厚的，叫凹透鏡。指導學生把凸透鏡、凹透鏡的定義在教材上畫出來。結合凸透鏡、凹透鏡實物，指出哪里是透鏡的中間，哪里是透鏡的邊緣，強調(diào)區(qū)分凸透鏡和凹透鏡的關鍵就是比較透鏡的中間和邊緣的相對薄厚。指導學生練習區(qū)分凸透鏡、凹透鏡。2.主光軸和光心提出問題：（1）什么是透鏡的光心？什么是透鏡的主光軸？（2）讓光線經(jīng)過透鏡的光心，光的傳播方向會不會發(fā)生變化？3.畫出通過凸透鏡光心的光路圖。活動2：閱讀教材第91頁第二自然段，理解主光軸、光心。活動3：多媒體展示借助多媒體展示一般透鏡的兩個表面中至少一個表面是球面的一部分，通過兩個球面球心的直線是主光軸，簡稱主軸，主軸上有一特殊點叫光心，通過這個點的光傳播方向不變。結論：過光心的光線傳播方向不變。提出問題：近視眼鏡是凸透鏡還是凹透鏡？你判斷的依據(jù)是什么？分別找兩位持不同意見的同學回答。那么我們?nèi)绾闻袛嗾l說得對呢？找戴眼鏡的同學摸自己的眼鏡并說出是哪種透鏡。許多器材上用的透鏡是不能用手摸的，那么有沒有其他辦法來區(qū)分凸透鏡和凹透鏡呢？讓學生回答以上問題，教師補充講解。例題講解：（學生先練習，若有問題，教師補充講解）例1透鏡分兩類：中間厚、邊緣薄的是凸透鏡，而中間薄、邊緣厚的為凹透鏡。如圖所示的玻璃元件被分成五部分，其中為凸透鏡的是________部分。解析：中間厚、邊緣薄的是凸透鏡，圖中1、3、4、5部分符合這個特點，因此它們是凸透鏡。答案：1、3、4、5探究點二透鏡對光的作用1.凸透鏡對光的作用提出問題：同學們有沒有注意家中爺爺奶奶戴的老花鏡，它是凸透鏡還是凹透鏡？有沒有玩過用老花鏡取火的游戲？（或你知道可以用老花鏡來取火嗎？）演示教材91頁圖5.1-4實驗，再用一個近視鏡實驗，觀看光斑有什么不同？通過演示實驗體驗透鏡對光的作用。觀察教材第92頁圖5.1-5中的入射光線在位置上有什么特點。引導學生思考入射光線與主光軸的位置關系。演示實驗1：利用激光筆在光具盤上演示三條平行光線，根據(jù)演示實驗在黑板上描出入射光線，再將凸透鏡放在光具盤上。引導學生觀察折射光線與入射光線的位置關系。我們把凸透鏡對光的這種作用叫會聚作用。板書：凸透鏡對光起會聚作用指導學生用作圖法把上面實驗中的折射光線畫出來。引導學生理解會聚：折射光線與入射光線相比較，向中間偏折，中間的位置其實就是主光軸。因此，會聚就是折射光線與入射光線相比較，靠近主光軸。2.凹透鏡對光的作用演示實驗2：利用激光筆在光具盤上演示三條平行光線，根據(jù)演示實驗在黑板上描出入射光線，再將凹透鏡放在光具盤上。引導學生類比凸透鏡，觀察折射光線與入射光線的位置關系。板書：凹透鏡對光起發(fā)散作用指導學生用作圖法把上面實驗中的折射光線畫出來。結合演示實驗引導學生解釋發(fā)散作用：折射光線與入射光線相比較，遠離主光軸。探究點三焦點和焦距1.凸透鏡的焦點和焦距活動4：結合上述實驗，讓學生閱讀教材第92頁“焦點和焦距”部分內(nèi)容并回答什么是凸透鏡的焦點。教師：教師邊演示實驗中的焦點，邊強調(diào)透鏡的焦點在主光軸上。由于這個焦點是由實際光線會聚而成的，所以我們叫它實焦點。指導學生畫出焦點。提問：凸透鏡有幾個焦點呢？同學們設想一下，如果讓一束跟主光軸平行的光線從凸透鏡的右面射向左面，它是否也能會聚于一點呢？讓我們一起來觀察實驗。演示實驗3：用激光筆和凸透鏡在光具盤上演示，激光從凸透鏡右邊射向左邊，如圖所示。教師：請同學們閱讀教材第92頁“焦點和焦距”部分內(nèi)容并回答什么是焦距，用什么字母表示焦距。強調(diào)焦距是從光心到焦點的距離。用字母f表示焦距。小結：（1）凸透鏡有兩個實焦點；（2）平行于凸透鏡主光軸的光線折射后通過另一側的焦點。教師：不平行于主光軸的光透過凸透鏡是否會聚？讓我們一起來驗證。演示實驗4：利用激光筆和凸透鏡在光具盤上演示，教師根據(jù)演示實驗在黑板上描出入射光線。不平行于主光軸的光透過凸透鏡是否會聚？引導學生建立判斷是否會聚的標準：折射光線與入射光線相比，是否更靠近主光軸。小結：凸透鏡對所有光都起會聚作用。2.凹透鏡的虛焦點和焦距活動5：光經(jīng)過凹透鏡后的發(fā)散是不是也有規(guī)律可循？演示實驗5：結合圖實驗提問：折射光線相交嗎？那把折射光線反向延長呢？教師利用演示實驗，把折射光線反向延長，引導學生觀察折射光線的反向延長線相交在什么地方？引導學生總結：平行于凹透鏡主光軸的入射光線經(jīng)凹透鏡折射后的光線的反向延長線通過另一側的虛焦點。例題講解：（學生先練習，若有問題，教師補充講解）例2讓凸透鏡正對著太陽光，拿一張白紙在它的另一側來回移動，直到紙上的光斑變得最小、最亮，如圖所示，這個點稱為凸透鏡的________，換成凹透鏡再做這個實驗，在紙上________（選填“能”或“不能”）看到最小、最亮的光斑。解析：太陽光射向地球，可以認為是平行光，太陽光正對凸透鏡，此時的太陽光平行于主光軸，經(jīng)凸透鏡折射后會聚在主光軸上，在紙上能得到一個最小、最亮的光斑，這個點是凸透鏡的焦點。凹透鏡對光有發(fā)散作用，太陽光經(jīng)凹透鏡會變成發(fā)散光線，不會會聚成點，所以在紙上不能看到最小、最亮的光斑。答案：焦點不能探究點四三條特殊光線作圖教師：綜合上述幾個演示實驗，結合光路可逆，總結出透鏡的三條特殊光線，指導學生完成三條特殊光線的作圖。凸透鏡凹透鏡跟主光軸平行的光線，折射后通過焦點跟主光軸平行的光線，折射后反向延長線通過同側焦點通過焦點的光線，折射后跟主光軸平行延長線過對側焦點的光線，折射后跟主光軸平行過光心的光線，方向不改變過光心的光線，方向不改變課堂小結當堂達標（見導學案“當堂達標”）參考答案1.B2.B3.D4.AC 5.A6.A 7.凸透會聚8.會聚9.如圖所示10.如圖所示11.如圖所示布置作業(yè)教材第93頁“動手動腦學物理”第1至4題。板書設計一、透鏡1.凸透鏡定義：中間厚、邊緣薄的透鏡。對光的作用：會聚作用。2.凹透鏡定義：中間薄、邊緣厚的透鏡。對光的作用：發(fā)散作用。二、焦點和焦距1.焦點：（1）透鏡兩側各有一個焦點（F）。（2）凸透鏡的焦點：實際光線在主光軸上的會聚點。（如圖甲所示）甲乙凹透鏡的虛焦點：折射光線的反向延長線相交在主光軸上的一點，是虛焦點。（如圖乙所示）2.焦距：焦點到凸透鏡光心的距離叫做焦距，用字母f表示。透鏡兩側的兩個焦距相等。三、凸透鏡三條特殊光線作圖和凹透鏡三條特殊光線作圖。教學反思