45科学探究凸透镜成像教学设计.docx

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45科学探究凸透镜成像教学设计

4.5科学探究：

凸透镜成像教学设计

4.5scientificexploration:

teachingdesignofconvexlensimaging

4.5科学探究：

凸透镜成像教学设计

前言：

小泰温馨提醒，物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。

作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。

理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，是当今最精密的一门自然科学学科。

本教案根据物理课程标准的要求和针对教学对象是初中生群体的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划、并以启迪发展学生智力为根本目的。

便于学习和使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。

一、目标要求

1.知识与技能

         了解透镜的种类。

         了解透镜的焦点、焦距，认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。

         探究并知道凸透镜成像的规律。

         了解透镜在投影仪中的应用。

2.过程与方法

         能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。

         通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。

         学习从物理现象中归纳科学规律的方法。

3.情感、态度与价值观

         具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和生活中的物理道理。

         初步建立将科学技术应用于实际的意识。

二、重点与难点

本节教学的重点是探究凸透镜成像的规律，这也是教学的难点。

三、教学过程

（一）谈话导入:

（二）新授:

1.凸透镜和凹透镜认识:

①先让学生观察眼镜镜片，看看近视镜片和远视镜片有什么不同，然后学生出示各种各样的透镜：

有的中间厚边缘薄，有的中间薄边缘厚，并画出板图如课本图3．1－1所示。

再说明透镜是组成照相机、投影仪、显微镜、电影放映机等光学仪器的重要元件。

②照课本图3．1－2简单介绍一下透镜的主光轴和光心。

对于光心，让学生知道大致在透镜的中心处即可。

2.想想做做

做课本图3．1－3的实验来研究凸透镜对光的会聚作用。

可让学生分组做，最好人人动手，以增加学生的体验，要使学生对凸透镜这种重要的光学元件对光的作用了解得充分一些。

这个实验，可以在阳光下做，也可用平行光源（可用手电筒代替，但距凸透镜要远些）做，还可利用平行光源、光具盘和凸透镜演示。

实验时，可以量出焦距。

用凹透镜代替凸透镜实验，可以说明凹透镜不能使平行光线会聚，对光有发散作用。

3.焦点和焦距

根据实验现象画出板图如课本图3．1－4所示。

介绍凸透镜的焦点、焦距，并在板图上用符号标出。

对于学习基础好的学生，还可以进一步说明：

①凸透镜的会聚作用是由于光线通过它的两侧表面发生两次折射造成的；

②焦距的长短反映了凸透镜会聚作用的强弱，焦距短的会聚作用强（光线通过后偏折得厉害）；

③凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短：

表面越凸，焦距越短。

每个凸透镜的焦距是一定的。

（三）课堂小结,作业.

1、拿两块透镜让学生测出焦距。

这个问题已经在“想想做做”的栏目中做过了，这里让再做一遍，是让学生加深印象，同时让他们知道，不同的透镜焦距是不同的。

2、焦距短的透镜偏折得更多些。

3、把小灯泡放在凸透镜的焦点上，小灯泡发出的光通过凸透镜后就可以变成平行光。

这里利用了前面学过的光路可逆性。

一、目标

1、了解透镜在日常生活中的应用。

2、经历制作模型照相机的过程，了解照相机的成像原理。

能简单描述凸透镜成实像和虚像的主要特征。

3、通过模拟相机的制作和使用，获得成功的愉悦。

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。

初步建立将科学技术应用于实际的意识。

二、教学过程

1．照相机

①先出示真实的照相机，让学生仔细观察照相机的镜头，使他们对照相机镜头有直观的印象，指出它的作用就相当于一个凸透镜，来自物体的光线经过照相机镜头后，在胶卷上形成一个缩小的像。

②想想做做

自制模拟照相机，使学生对利用凸透镜成缩小的实像有较直观、深刻的印象。

同时培养学生的动手能力。

模拟照相机的制作可照图3．2－2所示。

本制作所用材料比较简单，可由学生自己去找，也可由教师准备。

最好每人一套。

找两个直径大小相近，长约15cm的圆纸筒（也可用硬纸板折叠成方形纸筒），使一个纸筒刚好能够套入另一个。

在直径较大的纸筒前面，固定一个凸透镜。

在直径较小的纸筒前面，固定一个屏幕。

屏幕可以用半透明塑料薄膜（或蜡纸、毛玻璃）制作。

把较小的圆筒有屏幕的一端朝里，套入较大的圆筒内。

这样模拟照相机就做成了。

把模拟照相机对准某个人或物体，拉动纸筒改变透镜和屏幕之间的距离，就能使物体在屏幕上形成一个清晰倒立的像。

通过获得清晰像，让学生感受照相的过程。

通过观察，可以知道，照相机所成的像是倒立缩小的实像。

2．投影仪

投影仪是教学中经常使用的仪器，照图3．2－4介绍投影仪的构造。

让学生仔细观察投影仪的投影镜头，演示利用凸透镜可以使物体成放大的像：

把投影仪上的反光镜取下，使光线直接照射到天花板上，调节镜头，在天花板上就能得到投影片上图案的像，让学生仔细观察像的大小、正倒。

也可用幻灯机演示。

通过演示，让学生对利用凸透镜成放大倒立实像有较深的印象。

3．放大镜

放大镜是凸透镜，也是常用的光学仪器之一。

让学生用放大镜看书上的字，并改变放大镜到字的距离，观察字的放大情况。

说明利用凸透镜能使物体成放大的像，但这个像与投影仪所成的像是不同的，它是正立的虚像，并且像与物体在同一侧。

使学生对利用凸透镜成放大的虚像有一初步的印象。

课后作业：

1、手持凸透镜在窗户和与室内的白墙之间移动，移到某个位置时，窗框外的景物能在墙上形成一个清晰、倒立的像。

2、凸透镜在灯泡和白墙之间移动时，有两个位置可以在墙上得到所画图案的清晰的像。

离灯泡较近的位置，像是放大的；离灯泡较远的位置，像是缩小的。

所成的像都是倒立的。

3、找一块透明的硬塑料板或平板玻璃，在上面滴一滴水即可用来观察。

用它看书上的字，字就被放大了。

小水滴就是一个凸透镜。

1、理解凸透镜的成像规律

2、能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。

通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。

学习从物理现象中归纳科学规律的方法。

3、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，勇于探究日常用品中的物理学原理。

乐于参与观察、试验、制作等科学实践。

二、教学过程：

1．探究凸透镜成像的规律

教师引导学生进行探究。

通过上一节的学习，我们知道了照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是一个凸透镜。

他们都利用凸透镜使物体成像。

照相机所成的像比物体小，而投影仪所成的像比物体大；照相机、投影仪所成的像是倒立的，而放大镜所成的像是正立的。

①引导学生提出问题：

凸透镜所成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系?

然后让学生提出猜想：

照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大，而投影仪中物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小，看来像是放大的还是缩小的，跟物体和像的相对位置有关；无论照相机还是投影仪，物体和所成的像都在凸透镜的两侧，而在放大镜中，物体和像在透镜的同一侧，看来像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。

②制订实验计划，指导学生做实验，验证上面的猜想是否正确。

实验前先向学生介绍实验装置和做法，使学生明白实验研究什么和怎样去研究。

在学生知道了实验的目的和做法以后，让学生按照课本中列出的实验步骤独立地去实验、观察。

课本上没有用光具座来做实验，是考虑到许多学校没有或只有数量很少的光具座。

如果有用光具座做实验，会方便些。

照课本上介绍的方法，先把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，调整光屏与透镜的距离，使烛焰在光屏上成一清晰的像，观察像的大小、正倒，分别测量物体、像到凸透镜的距离，把数据记录课本上的表格中。

把蜡烛向凸透镜移近几个厘米，放好后重复以上操作，当蜡烛移到透镜的焦点时，在光屏上得不到蜡烛的像。

继续把蜡烛向凸透镜靠近，这时在光屏上已经看不到蜡烛的像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像。

在学生实验的基础上，让学生自己总结凸透镜的成像规律，并让他们书面或口头表述自己的观点。

使学生知道：

当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时，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；当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成放大的像，这个像不是实际折射光线的会聚点，而是它们的反向延长线的交点，用光屏接收不到，是虚像。

可与平面镜所成的虚像对比（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到）。

2．虚像和实像

当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，向学生说明这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，是实像。

当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立的虚像。

可以回顾平面镜成虚像的情况，使学生明白实像与虚像的区别。

想想议议

学生们知道了什么是实像，什么是虚像之后，让他们根据上面探究的结果，讨论并总结什么情况下凸透镜成实像，什么情况下成虚像，凸透镜所成虚像与平面镜所成虚像有什么相同之处。

3．再结合凸透镜成像的规律，进一步认识照相机、投影仪、放大镜的原理。

①照相机原理和构造

照相机是人们经常接触的东西，了解照相机的基本结构和原理是有文化的公民应该具有的科学常识。

可以用照相机实物或模型与挂图对照讲解：

镜头相当于凸透镜，胶卷相当于光屏，机壳相当于暗室，被拍照的物体到镜头的距离要远远大于焦距才能在胶卷上得到倒立、缩小的实像。

为了使学生对照相机的构造和使用了解得更实际些，可向学生介绍照相机的主要组成部分的作用和使用方法，主要是调焦环、光圈和快门。

如果有照相机实物，做照相示范就更好。

还可以让学生谈自己照相的体会，如何才能把相片照好，提高兴趣，活跃思维。

同时可以问一些这样的问题，例如：

为了使照片上人像大一些，照相时人应该靠近还是离开照相机一些?

②投影仪的原理和构造

投影仪的构造主要有：

镜头、投影片、聚光镜、光源和反光镜等部分。

光源是用来照亮投影片的；聚光镜为一组凸透镜，其作用是聚光，增加投影片的亮度；反光镜是平面镜，其作用是把射向投影片的光反射到屏幕上。

根据凸透镜成像规律讲述投影仪的原理和基本构造，应指明投影片相当于上面实验中的蜡烛（物体），天花板相当于光屏，镜头起凸透镜的作用。

投影片到镜头的距离稍大于焦距，所以在幕上能成放大的实像。

在介绍投影片时，需指出投影片应放在凸透镜的焦点以外，并且距焦点较近，在天花板上才能得到正立、放大的实像。

3、放大镜原理

凸透镜作放大镜，就是利用了凸透镜能成放大的虚像这一原理。

三、课堂小结，课外作业

①玻璃瓶相当于一个柱面透镜。

当铅笔由靠近水瓶的位置向远处慢慢移动时，透过水瓶会看到铅笔尖逐渐变长，到某一位置时，铅笔尖突然改变方向。

用凸透镜做实验，当铅笔由靠近凸透镜的位置向远处慢慢移动时，透过凸透镜会看到铅笔逐渐变大，而形状保持不变，到某一位置时，铅笔尖也会突然改变方向。

（所用的凸透镜焦距要比较短）

②“傻瓜相机”也有光圈和快门，只不过它们都安装在机身里面，傻瓜相机内部增加了一些电子、机械设备，可以根据光线的明暗程度自动调整光圈、快门，不需要人工调节，傻瓜相机也能自动聚焦，不需要手动调焦。

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