第五節(jié) 科學(xué)探究：凸透鏡成像第2課時 凸透鏡成像的規(guī)律課標(biāo)要求：【教學(xué)目標(biāo)】一、知識與技能1.知道凸透鏡的成像規(guī)律.2.知道凸透鏡成放大、縮小、實像和虛像的條件.二、過程與方法1.通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和對實驗現(xiàn)象、實驗數(shù)據(jù)的初步分析能力.2.初步培養(yǎng)學(xué)生對探究結(jié)果進(jìn)行交流，評價的能力.三、情感、態(tài)度和價值觀1.通過研究凸透鏡成像的實驗，以及對其成像規(guī)律的分析有意識地滲透辯證唯物主義觀點.2.通過探究活動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生具有對科學(xué)的求知欲，使他們樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理，勇于探究日常生活中的物理學(xué)規(guī)律.3.注意培養(yǎng)學(xué)生樂于參與觀察、試驗、制作的興趣.【教學(xué)重點】實驗探究凸透鏡成像規(guī)律，讓學(xué)生知道科學(xué)探究中制定計劃與設(shè)計實驗的意義、方法.【教學(xué)難點】讓學(xué)生知道科學(xué)探究中制定計劃與設(shè)計實驗的意義、方法.【教具準(zhǔn)備】光具座、凸透鏡、蠟燭、光屏、火柴、燈泡、刻度尺、多媒體課件.【教學(xué)課時】1課時教學(xué)設(shè)計：【鞏固復(fù)習(xí)】教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一節(jié)內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的課后作業(yè)，加強(qiáng)學(xué)生對知識的鞏固.【新課引入】玩小水珠：把透明膠片放到課本上面，用手指在透明膠片上滴一個水珠，觀察小水珠下面的字.揭秘“小水珠”并進(jìn)行設(shè)問：你玩過這個游戲嗎？能介紹一下你以前是怎么玩的嗎？還有別的玩法嗎？師 我們現(xiàn)在用筆在紙上畫一個箭頭，就用我們的小水珠先離得近一些來觀察箭頭，然后逐漸離開，注意你在移動過程中，你看到的像發(fā)生怎樣的變化?學(xué)生：一開始我看到正立的、放大的箭頭，后來我把凸透鏡向上移，看到箭頭變小了，而且是倒像.師 其實小水珠相當(dāng)于一個放大鏡，也就是凸透鏡，成放大的像，但凸透鏡總能成放大的像嗎？學(xué)生：不是的.【進(jìn)行新課】知識點1 凸透鏡可以成像師 我們通過剛才的小游戲知道凸透鏡能成不同的像.有時成放大的像，有時成縮小的像，有時成倒立的像，有時成正立的像.多媒體展示1：（教師通過圖講解，或利用多媒體動畫展示講解）師 凸透鏡能夠成像，是由于光的折射.如圖，離凸透鏡一倍焦距外的物體上某點射到凸透鏡上的一束光，我們可以利用其中兩條特殊光路來代表該束光的傳播路徑，第一條與主光軸平行的光線，通過凸透鏡后穿過焦點；第二條通過凸透鏡光心的光線，傳播方向不變，最后我們發(fā)現(xiàn)這兩條光線會聚于一點，即這束光線會聚于一點，通過凸透鏡的折射后得到了該點的實像點（由實際光線會聚而成的像點叫實像點）.多媒體展示2：（教師通過圖講解，或利用多媒體動畫展示講解）師 我們知道凸透鏡對任何一束光都有會聚作用，但并不是任何一束光經(jīng)凸透鏡折射后都能會聚到一點.如圖，離凸透鏡一倍焦距內(nèi)的物體上某點射到凸透鏡上的一束光，我們可以利用其中三條特殊光路來代表該束光的傳播路徑，第一條過凸透鏡焦點的光線，通過凸透鏡后與主光軸平行；第二條與主光軸平行的光線，通過凸透鏡后穿過焦點；第三條通過凸透鏡光心的光線，傳播方向不變，最后我們發(fā)現(xiàn)這三條光線不能會聚于一點，但人眼長期的視覺習(xí)慣覺得光沿直線傳播，逆著這束光看過去，覺得這束光好像是由點光源S射過來的，通過凸透鏡的折射后得到了物點的虛像點（由實際光線的反向延長線會聚而成的像點叫虛像點）.【課堂訓(xùn)練】完成練習(xí)冊中本課時對應(yīng)課堂作業(yè)部分練習(xí).知識點2 凸透鏡成像的規(guī)律（1）提出問題.師 大家先進(jìn)行分組實驗：用一凸透鏡在燈泡與墻壁之間移動，你們可觀察到什么?學(xué)生動手實驗：用一凸透鏡在燈泡與墻之間移動.學(xué)生：可在墻上得到放大、縮小或等大的燈絲的像，也可能在墻上看不見像.師 對于凸透鏡成像，你想知道什么?(或你想提出什么問題?)學(xué)生甲：凸透鏡成像有何規(guī)律?學(xué)生乙：物體與凸透鏡之間的距離是否就是影響凸透鏡成像情況的主要因素?（2）假設(shè)或猜想.師 你們的猜想是什么?學(xué)生甲：凸透鏡成像可能與物體到凸透鏡的距離有關(guān).學(xué)生乙：與焦距有關(guān).學(xué)生丙：與物距與像距的大小有關(guān).學(xué)生丁：與像距有關(guān).（3）設(shè)計實驗.師 怎樣驗證你們的猜想是否正確?學(xué)生：實驗師 很好，大家都想到了實驗，實驗是探究物理知識最基本的一種方法.你們準(zhǔn)備設(shè)計一個什么樣的實驗方案來證實你們的猜想是正確的?學(xué)生：觀察光源和凸透鏡不同距離時成像的情況，以研究影響凸透鏡成像的因素.演示實驗：教師出示兩個焦距相差較大的凸透鏡做一次簡單的演示，讓蠟燭與兩個凸透鏡距離相同，所成的像不同.師 你們觀察到了什么現(xiàn)象.學(xué)生：蠟燭到兩個凸透鏡的距離相同，所成像不同.師 這個現(xiàn)象說明了什么?學(xué)生：說明了物體通過凸透鏡成像情況不僅與物體到凸透鏡距離有關(guān)，還與凸透鏡的焦距有關(guān).師 下面向大家介紹一個專用的光學(xué)實驗器材光具座.光具座上可以固定凸透鏡、光屏，放置蠟燭，還可以調(diào)節(jié)蠟燭、凸透鏡、光屏的位置和高度，并有刻度尺，可直接讀出蠟燭與凸透鏡，光屏與凸透鏡的距離，使用方便.教師邊介紹邊示范，并指出實驗時僅供選用.師 實驗時需哪些器材?學(xué)生：蠟燭、火柴、凸透鏡、光具座、白板師 還需要知道什么數(shù)據(jù)?學(xué)生：凸透鏡的焦距.師 你想通過什么辦法得知凸透鏡的焦距?學(xué)生甲：用實驗測得.學(xué)生乙：查閱說明書.學(xué)生丙：問老師.師 你們想的這幾種方法都可以，不同組的桌面上的凸透鏡焦距不同，由于時間有限請你們查閱桌面上的說明書，弄清凸透鏡的焦距.學(xué)生查閱并交流凸透鏡的焦距.師 實驗時你們準(zhǔn)備的蠟燭、凸透鏡、光具座和白板，它們起什么作用?學(xué)生：凸透鏡用來成像，蠟燭作為物體，白板作為光屏，光具座起到支架作用，還可直接讀出物距u和像距v.師 請同學(xué)們分組討論，制定出實驗步驟，并寫在紙上準(zhǔn)備全班交流.學(xué)生：討論、制定實驗步驟.師 下面請同學(xué)們打開課本P72，注意觀察表格中的各個項目，做到對實驗中要測量的數(shù)據(jù)、觀察的現(xiàn)象心中有數(shù).實驗中還需要注意幾點，現(xiàn)在請同學(xué)們看投影.教師調(diào)節(jié)實物投影，演示實驗中的注意事項，邊演示邊講解.教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案：把透鏡放在光具座標(biāo)尺中央，從透鏡的位置開始在左右兩邊的標(biāo)尺上用粉筆標(biāo)出等于焦距和2倍焦距的位置.點燃蠟燭，調(diào)整它們的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度.（注意：此操作的目的是使?fàn)T焰通過凸透鏡所得的像呈現(xiàn)在光屏中央，便于觀察與比較像與物體的關(guān)系.把蠟燭放在離凸透鏡盡量遠(yuǎn)的位置上，調(diào)整光屏到透鏡的距離，使?fàn)T焰在光屏上成一個清晰的像，觀察像的大小、正倒，測出蠟燭與凸透鏡、凸透鏡與光屏間的距離.把數(shù)據(jù)記錄成表.繼續(xù)把蠟燭向凸透鏡靠近，調(diào)整光屏到透鏡的距離，使?fàn)T焰在光屏上成一個清晰的像，觀察像的變化是放大還是縮小，是正立還是倒立，測出蠟燭與凸透鏡、凸透鏡與光屏的距離，將數(shù)據(jù)記錄成表.當(dāng)蠟燭移到一定位置上時，光屏上不能成像，用眼睛直接對著凸透鏡觀察蠟燭的像，把蠟燭與凸透鏡的距離、像與凸透鏡的距離，像的大小，像的正倒，填入表格.（4）進(jìn)行實驗.師好，我們來比一比，哪個小組做得最快、最好，注意分工合作.學(xué)生分組實驗探究，教師巡回檢查，答題，指導(dǎo).表揚(yáng)做得快，做得好的學(xué)生，同時也鼓勵做得慢和做錯的學(xué)生，對不會做的個別學(xué)生當(dāng)場指導(dǎo).（5）分析論證.師 現(xiàn)在同學(xué)們完成了實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合前面的猜想，你們得到什么結(jié)論?分組討論后回答.教師投影一組較標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生討論.教師總結(jié)并板書.板書：凸透鏡成像規(guī)律當(dāng)物體位于凸透鏡兩倍焦距之外時，成縮小、倒立的實像.當(dāng)物體位于凸透鏡兩倍焦距處時，成等大、倒立的實像.當(dāng)物體位于凸透鏡焦距與兩倍焦距之間時，成放大，倒立的實像.當(dāng)物體位于凸透鏡的焦距處時，不能成像.當(dāng)物體位于凸透鏡的焦距以內(nèi)時，成放大、正立的虛像.（6）交流評估.老師引導(dǎo)學(xué)生對實驗中應(yīng)該注意哪些問題進(jìn)行交流，并進(jìn)一步認(rèn)識實像和虛像.（多媒體展示）例題 在探究凸透鏡成像規(guī)律時，小捷用了9個紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色的板上代替蠟燭作光源，實驗裝置如圖所示：（1）為了確定凸透鏡的焦距，小捷將凸透鏡正對太陽光，再把光屏放在另一側(cè)，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個 （填“亮點”或“亮環(huán)”）為止，測得它與凸透鏡中心的距離為10cm，確定出焦距f （填“5cm”或“10cm”）.（2）凸透鏡固定在光具座的零刻度線上，小捷將光源移至光具座30cm處后，再移動光屏，至到如圖所示位置，光屏上會出現(xiàn)清晰 （填“放大”、“縮小”或“等大”）的實像；如果她將光源再遠(yuǎn)離凸透鏡一些，這時光屏應(yīng)向（填“左”或“右”）移動，以獲得清晰的實像.（3）如果將光源移至7cm處，凸透鏡此時成的是放大的 （填“虛像”或“實像”）.解析：（1）平行光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚于焦點，利用這個原理常用來測量凸透鏡的焦距，在操作時注意使光斑最小、最亮.（2）當(dāng)物距u30cm時，u2f，成的是倒立、縮小的實像；當(dāng)光源遠(yuǎn)離凸透鏡時，物距變大，則像距變小，像變小，所以應(yīng)將光屏向左移動，靠近凸透鏡.（3）當(dāng)u7cm時，物距小于焦距，此時成的是正立、放大的虛像.答案：(1)亮點 10cm (2)縮小 左 (3)虛像【課堂訓(xùn)練】完成練習(xí)冊中本課時對應(yīng)課堂作業(yè)部分練習(xí).【課堂小結(jié)】同學(xué)們，今天這節(jié)課我們通過實驗探究了凸透鏡在不同條件下成像的規(guī)律以及凸透鏡成像規(guī)律的實驗中出現(xiàn)的狀況.這節(jié)課的知識還需要大家多聯(lián)系實際理解運(yùn)用.好，這節(jié)課就學(xué)到這，謝謝！【課后作業(yè)】完成練習(xí)冊中本課時對應(yīng)課后作業(yè)部分練習(xí).教學(xué)反思：1.本課以探究凸透鏡成像情況與物距關(guān)系有關(guān)為主線，安排了學(xué)生“提出問題、猜想、設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、分析與結(jié)論”等教學(xué)過程，讓學(xué)生經(jīng)歷產(chǎn)生興趣、發(fā)現(xiàn)問題、激發(fā)矛盾、進(jìn)一步解決問題的過程.很好地體現(xiàn)了讓學(xué)生在體驗知識的形成、發(fā)展過程中，主動獲取知識的精神.2.本節(jié)的難點是學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的分析和論證.特別是凸透鏡成實像時，動態(tài)規(guī)律：“物近像遠(yuǎn)、大，物遠(yuǎn)像近、小”，這可以用多媒體動畫演示凸透鏡成像，從而讓學(xué)生自己找到其中的規(guī)律.教學(xué)板書