湖南省八年级物理教案第六章常见的光学仪器Word下载.docx
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4、凸透镜成像的应用。
教学难点
1、探究凸透镜成像的实验操作指导。
2、根据光路可逆，利用凸透镜可以产生平行光。
3、凸透镜的成像特点。
课时安排
第一节透镜1课时
第二节探究凸透镜成像规律1课时
第三节生活中的透镜1课时
第四节眼睛和眼镜1课时
教学设计
第一节透镜
一、知识与技能
1.知道什么是透镜，凸透镜、凹透镜。
2.知道什么是透镜的主光轴、光心、焦点、焦距。
3.知道凸透镜对光起会聚作用，利用凸透镜能产生平行光路图。
4.知道四透镜对光起发散作用，会画平行于主光轴光线及从焦点发出光线经凹透镜折射的光路图。
二、过程与方法
观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。
三、情感、态度和价值观
能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象的美好与和谐。
1.透镜的焦点、焦距；
凸透镜对光的会聚作用。
2.凹透镜对光的发散作用。
1.了解透镜可以看成棱镜的组合，及凸透镜对光线会聚、凹透镜对光线发散的道理。
2.完成凹、凸透镜对光的发散和会聚作用的光路图。
实验器材
激光演示器、凸透镜、凹透镜、溴钨灯、平行光演示器、玻璃杯、水。
教学过程
一、复习提问
1.什么是光的折射现象？
2.光从空气斜射向玻璃及从玻璃斜射入空气时遵循怎样的规律？
3.光从空气垂直射入水或玻璃时遵循怎样的传播规律？
二、引入新课、介绍透镜。
教师：
上章我们学习了光的折射现象，用光的折射规律，我们可以解释一些现象，光的折射规律的另一方面应用就是制造各种光学仪器，如照相机、显微镜、幻灯机的镜头，这些镜头的形状如何？
起什么作用呢？
这些问题我们下面要进行一些研究。
这些光学仪器的镜头是玻璃制成的，它们的表面是玻璃的一部分，我们把它叫做透镜。
1.教师出示凸透镜和凹透镜（有条件的，学生每桌可发1个凸透镜、1个凹透镜）让学生看，接着说明透镜有两类，中间厚边缘薄的叫凸透镜，中间薄边缘厚的叫凹透镜，并说明如果透镜的厚度远小于球的半径，这种透镜就叫做薄透镜。
在黑板上画出各种形状的透镜，请学生根据凸透镜和凹透镜的结构特征来判定哪些是凸透镜、哪些是凹透镜。
同时要学生判断自己戴的近视眼镜和老人家戴的远视眼镜分别是什么透镜。
最后教师说明一般情况下，作图时我们都把凸透镜和凹透镜画成书第77页的图6-2的形状。
2.介绍透镜的主光轴和光心
让学生看课本第77页图6-2，教师说明通过透镜两个球面球心的直线叫做透镜的主光轴，主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不改变，这个点叫做透镜的光心。
薄透镜的光心我们就认为在透镜的中心。
光心用符号O表示。
三、凸透镜使光会聚
演示：
让激光演示器发出的光束沿主光轴方向射向凸透镜，拿白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑变得最小，最亮。
让激光演示器从凸透镜另一侧射入重做实验。
实验表明：
凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫做焦点，凸透镜两侧各有一个焦点，焦点用符号F表示。
教师根据实验观察到的现象画图，如图所示。
教师指出焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，如图透镜两侧的两个焦距相等。
焦距用符号f表示。
接着教师告诉学生，凸透镜对光线有会聚作用，所以也叫会聚透镜。
问题：
在折射中光路是可逆的，那么从焦点发出的光射向凸透镜后将怎样传播？
学生猜想。
用图所示的装置演示焦点发出的光射向凸透镜后变为平行光，演示前让学生观察铁盒内凸透镜、溴钨灯等放置情况，说明溴钨灯放在凸透镜的焦点位置。
演示时最好施放烟雾观察从铁盒狭缝射出的平行光，开灯时间应短。
实验结论：
从凸透镜焦点射向凸透镜的光，通过凸透镜后变为平行光。
四、凹透镜使光线发散
让激光演示器发出的光束沿主光轴射向凹透镜，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，可以看到离透镜越远，白纸上的光斑越大。
从空气射向凹透镜的光，经凹透镜后的光变得发散。
教师根据实验观察到的现象，画出光线通过凹透镜光路图，同时画出折射光线的反向延长线，如图所示。
从图可以看出折射光线虽然不相交，但它的反向延长线相交在主光轴上的一点，这点叫做凹透镜的焦点，由于它不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。
学生实验：
完成书第78页的“做一做”。
学生分组实验，教师说明，此时装有水的玻璃杯就相当于一个放大镜，将一本书放在杯的后面，我们会看到书上的子都被放大了。
五、分析凹、凸透镜为什么对光线具有发散和会聚的作用（补充）
1.让学生根据光的折射的初步规律画出光束通过如图所示棱镜的示意图，看看射出棱镜的光线将向什么方向偏折？
2.启发学生可以将凸透镜和凹透镜看成由棱镜组合成的，让学生根据上图所画的光线偏折情况画出图中甲、乙两图中光线经凸透镜、凹透镜折射的示意图。
3.学生根据图示说明凸透镜使光线会聚，凹透镜使光线发散的道理。
六、课堂小结
1.透镜有凸透镜和凹透镜两类。
通过透镜两个球面球心的直线叫做透镜的主光轴，通过透镜光心的光线传播方向不变。
甲乙
2.凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚在凸透镜的焦点上，从焦点发出的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。
3.凹透镜能使平行于主光轴的光线变得发散。
4.凸透镜、凹透镜两侧各有一个焦点，焦点到透镜光心的距离叫做焦距，同一透镜两侧的焦距相等。
七、布置作业
1.课文第79页作业第1、2、3题。
课时作业设计
1、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______上，这里利用了光路是_______。
2、一束光经过两光学元件后的光路分别如图中甲、乙所示，则两光学元件应分别为__________、__________。
3、如图所示，将凸透镜的一面正对着太阳，另一面正对一张白纸，改变凸透镜与白纸间的距离，观察白纸上的光斑，直到纸上的光斑最小、最亮，这时凸透镜与纸间的距离近似等于凸透镜的_________。
4、如图所示，一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A，取掉透镜后，光会聚于B点，则该透镜起到________作用（填“会聚”或“发散”），是________透镜，由此说明，能会聚于一点的透镜________（填“一定”或“不一定”）是凸透镜。
5、跟主光轴平行的光线经过凹透镜发散，发散光的反向延长线相交于主光轴上一点，这一点叫做凹透镜的________，由于它不是实际光线的会聚点，所以叫________。
6、如图所示，在MN处放有一个透镜，太阳光从左上方射下来，在透镜的附近放一小纸片，在纸片上可以得到一个很小很亮的光斑，由此可以判断（）
A、若纸片放在a处，则MN处放的是凸透镜
B、若纸片放在a处，则MN处放的是凹透镜
C、若纸片放在b处，则MN处放的是凸透镜
D、若纸片放在b处，则MN处放的是凹透镜
7、如图中的六块光学元件，要使左图的光路图成立，虚线框内应单独放入的透镜是（）
A、1或3B、2或4C、1或2D、5或6
8、图中光路错误的是（）
9、如图所示，虚线框内为一透镜，MN为透镜的主光轴，O是透镜的光心，a（双箭头）和b（单箭头）是射向透镜的两条光线。
已知光线a通过透镜之后与MN交于P点，光线b通过透镜之后与MN交于q点。
由图可知，下列说法中正确的是（）
A、透镜是凸透镜，距离OP小于焦距Ｂ、透镜是凸透镜，距离OP大于焦距
Ｃ、透镜是凹透镜，距离OQ小于焦距Ｄ、透镜是凹透镜，距离OQ大于焦距
10、在图中画出光线经过透镜折射后的折射光线。
11、在图中的方框内分别填入不同的光学元件。
12、凸透镜和凹透镜都可以近似看成玻璃三棱镜和玻璃块的组合，如图3-12所示，完成光路。
请你结合光路图说明平行光通过凸透镜后会聚和通过凹透镜后发散的原理：
光线通过透镜两侧表面发生两次________造成的。
通过分析我们还可以看出这样的规律：
不管什么透镜，光通过它折射后，总是向透镜较________（填“厚”或“薄”）的那边偏折，厚度越大，偏折越________，透镜的焦距越________。
13、为了让灯泡的光平行射向远方，既可以采用凹面镜（如手电筒），也可以利用凸透镜，右表将两种方式进行比较，请填表。
14、如图所示，一个玻璃块内有一个类似透镜的空气泡，这个玻璃块相当于________镜，当平行光经过它之后，光线将会________。
15、如图所示，小丽把一块平面镜放在凸透镜的焦点上，镜面垂直透镜的主光轴，那么，在另一侧平行于主光轴的一束光线通过透镜射到平面镜上，反射后光线怎样传播，请你分析并画出。
补充资料
我国古代的光学知识
1.取火的方法和对火的认识
我国古代取火的工具称为“燧”，有金燧、木燧之分。
金燧取火于日，木燧取火于木。
根据我国古籍的记载，古代常用“夫燧”、“阳燧”（实际上是一种凹面镜，因用金属制成成，所以统称为“金燧”）来取火。
古代人们在行军或打猎时，总是随身带有取火器，《礼记》中就有“左佩金燧”、“右佩木燧”的记载，表明晴天时用金燧取火，阴天时用木燧取火。
阳燧取火是人类利用光学仪器会聚太阳能的一个先驱。
讲到取火，古代还用自制的古透镜来取火的。
公元前2世纪，就有人用冰作透镜，会聚太阳光取火。
《问经堂丛书》、《淮南万毕术》中就有这样的记载：
“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。
"
我们常说，水火不兼容，但制成冰透镜来取火，真是一个奇妙的创造。
用冰制成透镜是无法长期保存的，于是便出现用玻璃或玻璃来制造透镜。
2.对面镜的认识
墨家对凹面镜作了深入的观察和研究，并在《墨经》中作了明确、详细的记载。
“鉴低，景一小而易，一大而正，说在中之外、内。
”“低”表示深、凹之意；
放在“中之内”，得到的像是比物体大而正立的。
北宋沉括对凹面镜的焦距作了测定。
他用手指置于凹面镜前，观察成像情况，发现随着手指与镜面距离的远近变化，像也发生相应的变化。
在《梦溪笔谈》中作了记载：
“阳燧面洼，以一指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒。
”说明手指靠近凹面镜时，像的正立的，渐渐远移至某一处（在焦点附近），则“无所见”，表示没有像（像成在无穷远处）；
移过这段距离，像就倒立了。
这一实验，既表述了凹面镜成像原理，同时也是测定凹面镜焦距的一种粗略方法。
墨家对凸透镜也进行了研究。
《墨经》中写道：
“鉴团，景一。
说在刑之大。
”“鉴团”即燕面镜，也称团镜。
“景一”表明凸面镜成像只有一种。
“刑”同形字，指物体，它总比像大。
我们的祖先，利用平面镜能反射光线的特性，将多个平面镜组合起来，取得了有趣的结果。
如《庄子·
天下篇》的有关注解《庄子补正》中对此作了记载：
“鉴以鉴影，而鉴以有影，两鉴相鉴，则重影无穷。
”这样的装置，收到了“照花前后镜，花花交相映”的效果。
《间经堂丛书》、《淮南万毕术》中记有“取大镜高悬，置水盆于其下，则见四邻矣。
”表明很早就有人制作了最早的开管式“潜望镜”，能够隔墙观望户外的景物。
第二节探究凸透镜成像规律
1.理解凸透镜的成像条件。
2.知道当凸透镜成实像时，像距、像的大小随物距变化的定性关系。
1.通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。
2.学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
三、情感、态度与价值观
1.具有对科学的求知欲，乐于探索日常生活中的物理学道理和原理。
2．乐于参与观察、试验、制作等科学实践。
探索凸透镜成像规律的过程
理解凸透镜成像的变化规律。
光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、计算机、凸透镜成像原理的课件
一、引入新课
通过上节课的学习，我们知道了生活中的照相机、投影仪、电影机、放大镜等成像元件都是凸透镜。
但是，通过照相机所成的像是缩小的，通过投影仪所成的像是放大的。
那么，在什么情况下，通过凸透镜能成缩小的像？
什么情况下成放大的像呢？
（学生联系自己的生活经验思考老师提出的问题）
二、探究凸透镜成像的规律
1、猜想
投影仪是我们比较熟悉的光学仪器，大家仔细想一想，要想让屏幕上的图像大一些，应怎样调整？
大家可以讨论讨论，也可以到前面来适适。
实验是检验真理的标准嘛！
（同学认真回忆着投影仪的使用情况。
并逐渐形成几个同学间的讨论。
有同学到前面来用投影仪做实验）
大家讨论得很热闹，谁愿意将自己的想法和大家交流一下。
（同学纷纷将自己的想法与其它同学交流。
可能的猜想：
与物体到透镜距离有关；
与屏幕到透镜距离有关；
与物体和像是否在透镜的两侧有关……）
2、设计实验和制定计划
大家说的都很好，但是否正确还需要实验来验证。
我们为每组提供了专门用来研究凸透镜成像的实验器材——光距座及其附件，并在每组的计算机中安装了研究凸透镜成像所用的课件。
大家可以任选其一或共同来探究凸透镜的成像条件。
（1）、我们事先为同学们准备了探究方案，同学们可以参照，也可以自己制定实验方案。
（2）、小组同学间注意分工合作。
物距（u）表示物体到透镜的距离；
像距（v）表是像到透镜的距离。
下面同学们可以看自己桌面上的实验计划，老师给同学们介绍一下今天的实验内容：
任务1：
按图1所示顺序将平行光源、凸透镜、光屏安装在光具座上，使他们的中心在同一直线之上。
任务2：
利用平行光源粗测凸透镜的焦距，并在“光具座”上标出透镜中心、透镜的焦点和二倍焦点所在位置。
指导与提示：
移动光屏位置，直到光屏上的亮斑最小为止，测出光屏到透镜中心的距离即为该透镜的焦距。
任务3：
如图2所示，将物体（蜡烛）放在距透镜二倍焦距之外，同时移动光屏直至在光屏上成最清晰的像。
将像的位置和观察到的像的性质填入表一中。
任务4：
如图3所示，将物体（蜡烛）放在距透镜二倍焦距上，同时移动光屏直至在光屏上成最清晰的像。
任务5：
如图4所示，将物体（蜡烛）放在距透镜一倍焦距和二倍焦距之间，同时移动光屏直至在光屏上成最清晰的像。
任务6：
如图5所示，将物体（蜡烛）放在距透镜一倍焦距之内，同时用眼睛观察像。
将观察到的像的性质填入表一中。
记录表一
物距的范围
像距的范围
像的情况
同侧、异侧
正立、倒立
放大、缩小
实像、虚像
u>
2f
u=2f
f<
u<
u<
f
3、进行实验探究
学生进行实验探究，收集实验数据并记录，教师巡回指导。
4、分析数据
各组的实验基本完成了，那个组愿意将实验数据来与同学共享；
并阐述你们的到的初步结论。
（以组为单位，利用实物投影展示自己的实验数据。
并阐述通过实验所得到的初步结论。
）
5、总结结论
将每次实验的数据进行研究，得到这样的结论：
当物体与凸透镜的距离（物距）大于透镜的二倍焦距时，成倒立的放大的实像；
当物体与凸透镜的距离（物距）小于透镜的二倍焦距，但大于焦距时，成倒立的缩小的实像；
当物体与凸透镜的距离（物距）小于透镜的焦距时，成正立的放大的虚像；
进一步研究表明：
焦点是成实像和虚像的分界点。
另外，二倍焦距点是成放大实像和缩小实像的分界点。
通过计算机模拟实验我们不难发现如下规律：
当物体从较远处向透镜靠近时，物距在不断减小，像和像距都在逐渐变大；
当物体从较近处远离透镜时，物距在不断增大，像和像距都在逐渐减小。
6、引导深入研究
提出讨论问题：
（1）、在成虚像和实像的情况下，轻轻吹蜡烛的火焰，使它像一侧偏斜，观察火焰的偏斜情况。
（2）、如果我们用不同焦距的凸透镜，实验所得出的结论是否相同？
学生利用实验继续探究
三、课堂小结
1．像的虚、实与焦距有关。
2．像的大小与物距有关。
当物距大于2倍焦距时，像距在焦距和2倍焦距之间，得到了倒立、缩小的实像；
当物距等于2倍焦距时，像距与物距相等，得到了与物等大的实像；
当物距在1倍焦距和2倍焦距之间时，像距大于2倍焦距，得到了倒立、放大的实像；
3．当成虚像时，物、像的左右相反，上下相同；
当成实像时，物、像的左右相反，上下也相反。
四、教学后记：
在本节课的教学中，学生的实践活动贯穿教学的始终，无论是问题的提出，对探究方案的制定，实验数据的处理，还是最终知识的形成，都不是（或很少是）由教师传递、告知的，而是由主体通过探究而发现的，在课堂上，学习主体拥有比较充分的发现权、思考权、发言权，学生不再是名义上的、形式上的主体，而是实质性主体——真正成为学习的主人。
本节课中“凸透镜的成像规律”这一知识，教师不是用传授定论的方式，而是引导学生去发现知识。
这样，学生在获得某一知识结论的同时经历了知识的生成过程，切合了“要让学生感受、理解知识产生和发展的过程”这一时代要求。
与单向且被动参与接受知识的教学过程相比，这种知识获取过程具有明显的优势：
它使学习者形成对知识的深刻理解，它决不是一知半解的，更无需死记硬背，因而是一种“优质”的知识；
学习者亲历知识的发现过程，由此形成并拥有的知识具有极高的迁移价值，因而是一种“活化”的知识；
另外，学习者在获取“凸透镜成像规律”这一知识的过程中，经历了类似于科学发现的某些思考、分析、概括的过程，而这些方式是解决各种问题以及将来从事探究工作所必需的，因而还是一种极具可持续发展意义的“长效”的知识。
本节课中基本实现了计算机信息技术与教学过程的有效整合。
为探索信息技术与物理课堂教学的整合提出了很有前景的发展方向。
五、布置作业
1.课文第82页作业第1、2、3题。
1、在做凸透镜成像的实验时，当蜡烛离凸透镜36cm时，它的像清晰地映在距凸透镜20cm另一侧的光屏上，所看到的像是_______的_______的_______像，所用的凸透镜的焦距_______18cm。
（填“大于”，“小于”或“等于”）
2、凸透镜的焦距为8cm，物体放在离凸透镜12cm远处时，在凸透镜的另一侧光屏上将会出现物体_______，_______的实像。
3、判断像的虚实可用下列方法：
能用眼睛看到，不能在屏上成像的是_______像；
既能用眼睛看到，又能在光屏上成像的是_______像。
4、如图所示，是研究凸透镜成像的一次实验位置图，光具座上A、B、C三点分别用于放置器材，其中B点应放_______（填“光屏”，“蜡烛”或“凸透镜”）。
若此时刚好光屏上得到清晰倒立、缩小的像，则蜡烛是放在_______点，此时蜡烛离凸透镜的距离_______焦距。
5、用凸透镜在光屏上得到烛焰的清晰的实像，如果将透镜的表面遮去其下面的一半，不让光透过，则光屏上像的变化情况是（）
A、屏上的像消失了
B、像变得模糊不清，需要重新调节光屏的位置
C、光屏上只有一半的烛焰的像
D、光屏上仍有完整的像，只是亮度减弱
6、在探究凸透镜成像规律的实验时，当蜡烛位于凸透镜某位置时，在透镜的另一侧的光屏上成一个倒立、放大的像，若保持凸透镜的位置不变，把蜡烛与光屏的位置互相交换，则在光屏上将出现一个（）
A、倒立、放大的实像B、倒立、缩小的实像
C、倒立、等小的实像D、得不到像
7、如图所示，用手拿着一个直径比较大的放大镜，伸直手臂观察窗外远处的物体，可以看到物体的像，则看到的是（）
A、正立的像B、虚像C、倒立的像D、放大的像
ABCDE
8、如图所示，是小丽同学的脸庞外型和大小，通过凸透镜看到小丽的脸庞时，可能看到的像为（）
9、在研究凸透镜成像的实验中，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，如图所示，分别调整光屏的位置，则：
⑴把烛焰放在______点，屏上出现的像最大。
⑵把烛焰放在______点，屏上出现的像最小。
abcde
⑶把烛焰放在______点，当屏上出现清晰的FF
像时，屏距凸透镜最近。
2f
⑷把烛焰放在______点，屏上不会出现像。
⑸物体在焦点之外越是远离凸透镜，像越________，像距越_______。
⑹当物体由a点向b点移动时，物像间距离的变化规律是：
_________________
________________________________________________。
10、在研究凸透镜成像的实验中，小红和小芳用蜡烛、凸透镜、光屏和刻度尺做了下面的实验：
⑴测该凸透镜的焦距，请写出测量的方法。
⑵将蜡烛逐渐靠近凸透镜，依次放在距凸透镜不同距离处，并分别调整光屏到透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的像，请将测量结果填入下表中：
实验次数
物距（u）
像的性质
像距（v）
cm
与焦距f比较
倒立
（正立）
放大
（缩小）
物与像同侧
（异侧）
实像
（虚像）
与焦距
f比较
1
26
2
20
3
14
4
6
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