第五章《透镜及其应用》同步教案Word文档下载推荐.docx
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医院化验室的医生,在显微镜下可以看见血液中的各种细胞;
科学家们利用巨大的天文望远镜来观察,接收来自宇宙的信息,通过对这些信息的分析,人们对宇宙越来越了解.前边所说的放大镜的镜片、眼睛的镜片、照相机的镜头、投影机、显微镜、望远镜等仪器的镜头,都是由透镜组成的.今天,我们就来研究透镜,同学们想了解有关透镜的哪些问题?
[生甲]什么叫透镜?
[生乙]近视眼镜和远视眼镜的镜片一样吗?
若不一样,它们由什么透镜组成?
[生丙]透镜对光有什么作用?
[师]看来同学们对透镜很有兴趣,提出这么多的问题,要想得出答案,我们就要通过探究和实验来获得.
二、进行新课教学
[探究]什么叫凸透镜(convexlens)?
什么叫凹透镜(concavelens)?
[师]在我们的桌子上都有一盒透镜,它们的表面是球面的一部分.同学们认真观察,不要用手摸,看有什么不同,能分几类,找出它们的特征.
[生]学生们在仔细观察、讨论,并进行比较.
[师]通过观察和讨论,概括出它们的特征.
[生甲]透镜有两面往里凹的,也有往外凸的.
[生乙]透镜可以分为两类.
[生丙]一类是两面往外凸,也就是中间厚边缘薄.
[生丁]另一类是两面往里凹,也就是中间薄,边缘厚.
[生戊]中间厚,边缘薄的叫凸透镜(convexlens).
[生己]中间薄,边缘厚的叫凹透镜(concavelens).
[师]通过大家的观察、讨论和概括,我们认识了凸透镜和凹透镜.
(一)什么叫凸透镜?
什么叫凹透镜?
中间厚、边缘薄的叫凸透镜(convexlens),中间薄,边缘厚的叫凹透镜(concavelens).(板书)
[师]凸透镜和凹透镜生活中常用到,我们桌子上放着帮助人们矫正视力,保护眼睛的近视眼镜的镜片和远视眼镜的镜片,看看它们是什么透镜(lens)?
[生甲]远视镜的镜片是凸透镜.
[生乙]近视镜的镜片是凹透镜.
[师]学生们判断的很对,看投影,看看它们中哪些是凸透镜;
哪些是凹透镜?
[生甲]图中甲是凸透镜.
[生乙]图中是凹透镜的是乙图.
再看(课本板图3.1—2所示),这是研究透镜时常用的两个科学术语,主光轴和光心.组成透镜的两个球的球心连线叫主光轴.在主光轴上有一个特殊的点,通过它的光线传播方向不变,这一点叫透镜的光心,可以认为透镜的光心就在透镜的中心.
[想想做做]
[师]同学们现在从透镜盒中拿出一个凸透镜,正对着太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,来回移动,观察有什么变化?
[生甲]有亮点.
[师]亮点是怎么形成的?
[生甲]“亮点”亮说明它的光进入我们眼睛中的多.
[生乙]太阳光通过凸透镜都聚到亮点上.
[师]他们分析的特别好,咱们为他们鼓掌!
现在,让光斑变得最小,最亮.测量这个最小、最亮的光斑到凸透镜的距离,记录下来,换另一个凸透镜,重做上面的实验.再换一个凹透镜,重做上面的实验,纸上能够得到很小、很亮的光斑吗?
这说明了什么?
[生甲]用凹透镜无论如何移动,都得不到很小、很亮的光斑.
[生乙]亮点是光会聚的.
[生丙]凹透镜不能使光会聚.
[生丁]凸透镜能使太阳光会聚.
[生戊]凹透镜不能使太阳光会聚.
[师]同学们回答得非常好,这些现象说明凸透镜和凹透镜对光线有不同的作用.但是由于我们观察不到光的传播路径,所以为了对这个问题作进一步的研究,我们来设计一个实验.
做法一:
把凸透镜放在光具座上,让光源正对照过去,移动光屏,有亮点.再换凹透镜重做,将怎么移动光屏都没亮点.
做法二:
将无色透明饮料瓶放在水平桌面上,在瓶中放置点燃的香头,在上面要放凸透镜或凹透镜,这就形成一个“烟室”,用手电筒对准透镜照射,适当调节手电筒和透镜的距离,观察透镜对光的作用,看到通过凸透镜的光相互靠拢,通过凹透镜的光相互远离.
做法三:
用激光演示器将平行光射向凸透镜和凹透镜,观察到经过凸透镜的光相互靠拢,经过凹透镜的光相互远离.
[师]同学们刚才设计的方法都很好,也可行,我们来拍手表示祝贺.
(二)凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用(板书)
[师]射到地面的太阳光是相互平行的,叫做平行光,看投影(课本图3.1—4所示),凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点,这个点叫做焦点(focas),用“F”字母表示,焦点到光心的距离叫做焦距(focallength).用“f”字母表示.(课本图3.1—5所示)凹透镜使平行于主光轴的光线发散,它没实焦点,但通过凹透镜的光反向延长也可以交在主光轴上一点,这点是凹透镜的虚焦点.
[动手动脑学物理]
1.拿一两个凸透镜试一试,怎样可以测得凸透镜的焦距.
方法
(1):
拿一个凸透镜正对着太阳光,让光通过凸透镜照到白纸上,移动凸透镜使光斑很小很亮,用刻度尺量出光斑到凸透镜的距离.
方法
(2):
在光具座上,让光源的光正照到凸透镜,移动光源和光屏,找出光屏上有很小很亮的点,用刻度尺测出光屏与凸透镜的距离.
2.如图A、B是两个直径相同的凸透镜,它们的焦距分别是3cm和5cm,按照实际尺寸画出平行光经过它们之后的径迹,哪个凸透镜使光偏折得更多些?
学生们作图,教师巡视,并进行指导.
[师]同学们都很认真,现在从图中能得出什么结论?
[生甲]图A偏折得厉害,图B偏折得不厉害.
[生乙]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.
[生丙]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.
3.要想利用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光,应该把小灯泡放在凸透镜的什么位置?
试试看,你在解决这个问题的时候实际利用了前面学过的什么原理?
先猜测一下.
[生甲]把小灯泡放在大于一倍焦距之外.
[生乙]把小灯泡放在一倍焦距之内.
[生丙]把小灯泡放在焦点处.
[师]学生们都猜想,想不想知道你猜得是否正确,那么我们通过实验来证实,并说出理由.
用激光演示器从焦点外射向凸透镜的光,通过凸透镜的光没变为平行光.
用激光演示器从焦点内射向凸透镜的光,通过凸透镜的光没变为平行光.
方法(3):
用激光演示器从焦点射向凸透镜的光,通过凸透镜后变为平行光.
[师]通过实验得出什么结论?
它利用了什么?
[生甲]经过焦点的光通过凸透镜后变成平行光.
[生乙]这是利用了前面学过的光路是可逆的知识.
[生丁]光通过凸透镜两侧表面发生折射.折射时光路是可逆的.平行于主光轴的光通过凸透镜要会聚到焦点处,那么,焦点处射出的光通过凸透镜就会平行于主光轴出来.
三、知识小结
本节课我们学习了以下内容:
1.我们认识了凸透镜和凹透镜,而且知道了凸透镜的焦点和焦距.
2.凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在焦点上.
3.凸透镜能产生平行光.但是,凹透镜却能使平行光发散.
四、布置作业
P57动手动脑学物理1、2、3写到作业本上.
五、板书设计
教学反思:
第二节生活中的透镜
1.了解透镜在日常生活中的应用.
2.知道照相机、幻灯机、放大镜成的像.
1.通过制作模型照相机培养学生的动手能力.
2.通过对照相机、投影仪、放大镜所成的像的分析,逐步培养学生运用所学基础知识解决实际问题的能力.
3.通过观察与实验,有意识地培养学生分析与综合的思维方法.
1.通过模拟相机的制作和使用,使学生获得成功的喜悦.
2.通过学习照相机、投影仪、放大镜激发学生对科学的求知欲,使学生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.
通过观察和制作,使学生在头脑中形成透镜及其成像的丰富、具体的感性认识.
通过观察照相机、投影仪、放大镜的像,再经过分析、综合、最后得出它们成的像.
观察法、分析法、讨论法.
照相机、投影仪、幻灯机、放大镜、硬纸板、凸透镜、半透明塑料薄膜或蜡纸、毛玻璃.
一、创设情境、提出问题、导入新课
节日家人团聚或外出旅游,总要留影作纪念.摄影师用照相机拍出美丽的风光,动人的场景.使人们从照片中感到美的享受和启迪.这就需要照相机,你们想了解它吗?
我们通过观察走近它,认识它.
二、新课教学
[生甲]我很想知道照相机为什么能照像?
[生乙]照相机前面的镜头是什么透镜?
[生丙]照相机的构造是什么样的?
[生丁]为什么同样的照相机能照全景和不是全景的像?
[生戊]为什么像片中景物比实物小?
[生己]有时拍出的像很白,有时拍出的很暗,这是怎么回事?
[生庚]为什么我们常用的照相机叫傻瓜相机?
[师]这些问题通过对照相机的观察和我让你们收集的资料,看看能否得出结论.
[生甲]照相机前面镜头是凸透镜.
[生乙]想拍全景离景远点,想拍人大点离人近点.
[生丁]光线强拍出的像发白,光线弱拍出的暗.
[生戊]照相机由镜头、机箱、调焦环、光圈、胶片等组成.
[生己]光经过照相机镜头后会聚在胶片上,形成一个像,这个像冲洗出来就是照片.
[生庚]怎么落在胶片上?
是因为胶片上涂着一层对光敏感的物质,通过镜头的光在胶片上曝光后发生化学变化,物体的像就被记录在胶片上,经过显影、定影后成为底片,再用底片冲印就可以得到相片.
[师]大家准备的资料很全,也很好.我们知道了照相机的构造.要想了解它的使用方法,下节课我们再说.想不想做一个,如何做?
学生们兴趣很浓、相互讨论、研究方案.
方案一:
用两个粗细相近的长方形纸筒,使一个纸筒刚好能套入另一个,在大的纸筒前面固定一个凸透镜,在小的纸筒前面,固定一个半透明塑料薄膜作为屏幕,把纸筒有屏幕的一端朝里,套入较大的圆筒,就制成了模拟照相机.
方案二:
用硬纸板圈成两个直径大小相近的,长约15cm的圆纸筒,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.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.
[师]这两个方案都很好,也可行,现在我们按照方案制作好后,对准某个人或物体,拉动纸窗改变透镜和屏幕之间的距离,能观察到什么?
[生甲]看到一个缩小的、倒立的清晰的像.
[师]大家做的很认真,观察的也仔细,现在看投影.
照机机原理图
(一)照相机
照相机的镜头相当于一个凸透镜.来自物体的光经过照相机镜头后会聚到胶卷上,形成一个倒立、缩小的像.(板书)
[师]教学中常用到投影仪,现在观察它的结构,想想使用它有什么优点?
[学生们分组观察,教师指导,看投影课本图3.2—4,介绍结构]
[生甲]投影仪由灯泡、投影片、镜头、平面镜、屏幕组成.
[演示]把投影仪上的平面镜(反光镜)取下,投影片放到载物台上(正放),调节镜头,在天花板上就能得到投影片上图案的像,再把反光镜安上,把图案打到屏幕上.
[师]仔细观察,得出结论,并说出使用投影仪的优点.
[生甲]天花板上得到一个倒立、放大的像.
[生乙]用平面镜使像反射到屏幕上.
[生丙]投影仪可以把文字直接书写在透明胶片上,使用方便.
[生丁]实物投影仪能直接投影实物.
[师]大家观察的很仔细,回答得也很好.我们鼓掌进行勉励.
[师]在我们桌子上还有一个仪器,它叫幻灯机,观察实物和挂图了解它的构造和能成的像.
[生甲]幻灯机由镜头、画片框、聚光镜、光源和反光镜、机箱等构成.
[生乙]幻灯机的镜头相当于一个凸透镜.
[生丙]反光镜是凹镜.
[生丁]光源发出的光经反光镜和聚光镜作用后集中射向幻灯片.
[生戊]幻灯片倒插,在屏幕上才有正立、放大的像.
[生己]幻灯机能成倒立、放大的像.
[生庚]幻灯机成的像与投影仪一致,都是倒立、放大的像.
[生辛]幻灯机有专用幻灯片.
[师]投影仪和幻灯机都能成倒立、放大的像,但投影仪能放映大画面的幻灯片,也可以投射直接书写在透明胶片上的文字,或实物,使用方便.
(二)投影仪(幻灯机)
投影仪(幻灯机)上的镜头相当于一个凸透镜,能成倒立、放大的像.(板书)
[师]我们桌子上放有放大镜,放大镜是凸透镜,也是常用的光学仪器之一.现在用它看书上的字.
[生甲]放大镜能使书上的字放大,字是正立的.
[生乙]放大镜能成正立、放大的像.
[生丙]放大镜成像和照相机、投影仪不同,故大镜成像是正立的,投影仪和照相机成像是倒立的.
[生丁]刚开始移动放大镜,离书越远,字越大,到了一定距离以后,字变模糊.
[生戊]伸直胳膊拿着放大镜看外面的景物是倒立和缩小的.
[生己]放大镜成的像与物在凸透镜同一侧.
[生庚]放大镜成的像打不到屏幕上.
[师]同学们回答的很好.
(三)放大镜
放大镜是凸透镜,能成正立、放大的像(板书)
三、小结
本节课我们通过制作和观察了解了如下内容:
1.照相机的镜头相当于一个凸透镜,能成倒立、缩小的像.
2.投影仪的镜头相当于一个凸透镜,能成倒立、放大的像.
3.放大镜是凸透镜,能成正立、放大的像.
P59动手动脑学物理.
[动手动脑学物理答案]
1.手持一个凸透镜在窗户和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、缩小、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.在透明的玻璃板或塑料片上滴一滴水,这样就做成了水滴放大镜,用它观察课本,看课本上的字,字就被放大了.
照相机镜头相当于一个凸透镜,能成一个倒立、缩小的像.
投影仪(幻灯机)镜头相当于一个凸透镜,能成一个倒立、放大的像.
放大镜是凸透镜,能成一个正立、放大的像.
第三节凸透镜成像的规律
1.理解凸透镜的成像规律.
2.知道凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件.
1.能在探究活动中,初步获得提出问题的能力.
2.通过探究活动,体验科学的全过程和方法.
3.通过对凸透镜成像现象的观察分析,总结出凸透镜成像规律,并用列表的方法归纳出凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件.培养从物理现象中归纳科学规律的方法.
1.通过研究凸透镜成像的实验,以及对其成像规律的分析有意识地渗透辨证唯物主义观点.
2.通过探究活动,激发学生的学习兴趣,培养学生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,勇于探究日常生活中的物理学规律.
3.注意培养学生乐于参与观察、试验、制作的兴趣.
4.通过照相机的教学,使学生基本掌握照相机的使用,使学生会用照相机拍自然风景,培养学生的审美情趣.
对凸透镜成像规律的理解和认识.
指导学生在探究过程中,建立起实验与物理模型之间的必然联系.
实验法、观察法、探究法、讨论法.
凸透镜、蜡烛、火柴、光屏、刻度尺.
2课时
一、引入新课
[师]通过上节课的学习,我们知道照相机投影仪里面都有凸透镜,放大镜本身就是凸透镜,并且照相机能使景物在相片上成倒立的像,所成的像比物体小,投影仪能把小的胶片上的画面放大到屏幕上,供大家观看,这就说明所成的像比物体大,是倒立的;
放大镜能把小小的物体放大,使我们看清楚它们,所成的像是正立、放大的.你们想进一步了解它们吗?
想了解什么?
[生甲]凸透镜在什么条件下成正立的像,什么情况下成倒立的像?
[生乙]什么情况下成放大的像,什么情况成缩小的像?
[生丙]什么情况下用光屏能收到像,什么情况下在光屏上不成像?
[生丁]什么条件下像与物在凸透镜两侧,什么条件下在同侧?
[师]同学们提出这么多问题,说明同学们认真思考了,这样非常好,既然提出问题,我们就要解决它.现在,我们就根据上节学的知识大胆猜测,通过实验和探究活动来解决.
[探究]凸透镜成像的规律.
[生甲]照相时物体到凸透镜的距离比投影仪上胶片到凸透镜的距离大,看来像是放大还是缩小的与物体到凸透镜的距离有关.
[生乙]照相时底片到凸透镜的距离比投影仪的屏幕到凸透镜的距离小,看来像是放大还是缩小的与像到凸透镜的距离有关.
[生丁]照相机中镜头的凸透镜比投影仪镜头小,看来像是放大还是缩小的与凸透镜的大小有关.
[生戊]照相机和投影仪的物体和像在凸透镜的两侧,放大镜的像与物体在同侧.这说明像成倒立和正立与像和物在同侧还是两侧有关系.
[生己]放大镜要看清物体,离物体的距离一般要比照相机、投影仪中凸透镜离物体的距离小,说明物体成正立、倒立的像与物体到凸透镜的距离有关.
[师]同学们猜想得很好.现在逐一讨论看看有没有哪个能排除掉.
[生甲]像是放大还是缩小与凸透镜的大小有关,可以排除.因为有的放大镜直径比照相机镜头直径小,也能成放大像,再有摄影师拿大焦距的镜头比投影的镜头大,成的像还是缩小的,所以可以排除掉.
[师]他说的很好.我们鼓掌表示鼓励.现在我们设计实验来验证上面的猜想是否正确.
[学生们讨论,制定实验方案,教师巡回指导]
[师]现在我们桌子上有光具座(上面的座可以插蜡烛、光屏、透镜,能来回移动,从刻度尺上能观察出它们之间的距离关系)、蜡烛(做物体用)、光屏(白色的硬纸板作屏)、凸透镜(焦距在10~20cm之间),先测出凸透镜的焦距.
[生甲]让凸透镜在阳光下来回移动,找着最小、最亮的点,用刻度尺量出亮点与凸透镜的距离,这就是这个凸透镜的焦距.
[生乙]也可以让凸透镜离灯光5m以外,找亮点,测定出凸透镜的焦距.
[师]好,现在测凸透镜的焦距.
学生们测出焦距,开始进行探究实验.
①把透镜放在光具座标尺中央,从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置.
②点燃蜡烛,调整它们的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.
③把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上,调整光屏到透镜的距离,使烛焰在屏上成一个清晰的像,观察像的大小、正倒,测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离.把数据记录成表.
④继续把蜡烛向凸透镜靠近,观察像的变化是放大还是缩小,是正立还是倒立,蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离测出,将数据记录成表.
⑤当蜡烛到一定位置上时,光屏没有像,用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像,把蜡烛与凸透镜、像与凸透镜的距离,像是放大还是缩小的,像的正倒,填入表格.
①把透镜放在桌子中央,把蜡烛、光屏放在其两侧,刻度尺放在桌子上,如课本图3.3—2所示.
③移动蜡烛,调整光屏到透镜的距离,使烛焰在屏上成一个清晰的像,观察像的大小、正倒、测出蜡烛与凸透镜、光屏与凸透镜的距离.把数据记入表格.
④继续把蜡烛向凸透镜靠近,观察像的变化,是放大、等大还是缩小,是正立还是倒立,将蜡烛与凸透镜的距离,光屏与凸透镜的距离数据记入表格.
⑤当蜡烛移到透镜的焦点时,在光屏上看不到蜡烛的像,继续把蜡烛向凸透镜靠近,这时在光屏上看不到蜡烛的像,拿去光屏,用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像.把蜡烛与凸透镜的距离,像与凸透镜的距离,像是放大还是缩小、正立还是倒立的填入表格.
[师]同学们的方案都可行,现在用桌子上的仪器进行实验,并记下结果,总结凸透镜成像的规律.
[学生们在认真做实验,教师巡回并进行指导,实验结束,教师组织讨论、提问、进行总结]
[生甲]当把蜡烛放在2倍焦距以外的位置,像在凸透镜的另一侧,成倒立、缩小的像.像与凸透镜的距离在1倍焦距和2倍焦距之间.
[生乙]当把蜡烛放在2倍焦距的位置,像在凸透镜的另一侧,像的大小与物体大小相等.是倒立的,像与凸透镜的距离也等于2倍焦距.
[生丙]当把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间的位置时,像在凸透镜的另一侧,成倒立放大的像,像与凸透镜的距离大于2倍焦距.
[生丁]当把蜡烛放在1倍焦距的位置时,光屏不成像.
[生戊]当把蜡烛放在1倍焦距之内,光屏上不成像,像与蜡烛在凸透镜同侧,成正立、放大的像.
[生己]当把蜡烛放在大于凸透镜焦距的位置时,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.
[生庚]当物体与透镜的距离小于焦距时,物体成正立、放大的像.这个像光屏上得不到.
[师]同学们把规律都总结出来,总结得非常好,物体与凸透镜的距离叫物距,用u表示,像与凸透镜的距离叫像距,用v表示.
一、凸透镜成像的规律(板书)
[生甲]什么叫实像?
什么叫虚像?
[师]同学们能不能从我们实验中得出呢?
[生甲]光屏上得到的是实像,得不到的是虚像.
[生乙]光屏上承接的像是实际光线的会聚点.
[生丙]虚像不能用光屏收到,只能用眼睛看到,它不是实际光线会聚点,而是它们的反向延长线的交点.
[师]同学们总结得很好,看投影.
二、虚像和实像(板书)
由实际光线会聚成的像叫做实像.
像不是由实际光线会聚成的,而是它们的反向延长线的交点成的像叫虚像.
[想想议议]
[师]我们知道什么是实像、什么是虚像之后,请你们进一步猜测并根据上面探究所得的资料进行分析,什么情况下凸透镜成实像、什么情况下成虚像.
学生们仔细分析、思考、相互讨论.
[生甲]物体在1倍焦距以外时,成倒立的实像.
[生乙]物体在1倍焦距内时,成正立的虚像.
[生丙]照相机和投影仪能在光屏上成实像,放大镜成的像在光屏上得不到,但眼睛能看到成虚像.
[生丁]像与物在凸透镜同侧成虚像,像与物在凸透镜两侧成实像.
[师]我们的照相机、投影仪、放大镜都是根据凸透镜成像规律成像的,能说出它们的原理吗?
[生甲]照相机的原理是物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像.
[生乙]投影仪的原理是物体到凸透镜的距离在2倍焦距和焦距之间时,成倒立、放大的实像.
[生丙]放大镜的原理是物体到凸透镜的距离小于焦距时,成正立、放大的虚像.
[师]我们知道了照相机、投影仪、放大镜的原理.想进一步了解它们吗?
我们从上节课知道照相机的镜头相当于