初中物理凸透镜成像.docx
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初中物理凸透镜成像
凸透镜成像
教材分析：
凸透镜成像是学习了光的折射后对知识的具体应用，在知识与技能、过程与方法、情感态度价值观等方面都有较高的要求，是本章的重点内容。
本节课的特点是通过学生实验探究归纳实验结论，并把所得结论与实际应用相结合，其中的探究过程和实际应用是本章的难点，也是本学期的教学难点。
本节课所使用的探究学习法，将是学生今后学习的重要方法和基本技能，将成为学生受用终身的财富。
本节课分为3课时，第一课时主要让学生认识凸透镜、凹透镜及焦点、焦距等概念，了解凸透镜、凹透镜对光线的不同作用等；第二课时通过学生实验探究，理解凸透镜的成像特点，寻找凸透镜成像规律；第三课时知道凸透镜成像规律在眼睛、照相机、放大镜、幻灯机等光学仪器中的应用。
课题：
凸透镜成像（第一课时）
教学目标：
1、知识与技能：
1）认识凸透镜和凹透镜，知道凸透镜对光线有会聚作用、凹透镜对光线有发散作用
2）知道凸透镜的焦点、焦距、主光轴、光心、物距、像距等基本概念
3）会画出凸透镜和凹透镜的3条典型光线
2、过程与方法：
1）在研究凸、凹透镜对光线的不同作用的过程中，使学生学会通过实验研究物理现象、总结物理结论的方法
2）在学习3条典型光线的过程中，使学生学会用作图法描述物理现象，并培养学生的抽象思维能力
3、情感态度与价值观：
1）通过对凸、凹透镜的对比研究，培养学生善于观察、总结的良好习惯
教学重点：
1）认识凸透镜和凹透镜，知道凸透镜对光线有会聚作用、凹透镜对光线有发散作用
2）会画出凸透镜和凹透镜的3条典型光线
教学难点：
把实验现象用作图法表示出来，并抽象出3条典型光线
教学任务分析：
1、学生原有水平分析：
1）放大镜是学生常见的一种生活用品，但并不知道凸透镜的概念，更不了解凹透镜，对透镜中的相关概念和作用几乎一无所知。
2）学生已建立了“光线”这一物理模型
3）学生初步具有分析实验现象，得出实验结论的能力。
2、教材分析：
光的折射现象在生活中学生并不十分关注，接触的也不象平面镜那样频繁，所以凸透镜和凹透镜是光的折射的典型事例。
对于认识凸透镜和凹透镜及找出结构特点并不困难，本节课的难点在于如何抽象出三条典型光线，所以做好实验，观察实验现象是关键，并通过实验现象总结实验规律，培养学生的观察、概括能力及抽象思维能力。
设置学习支架方面：
1）对于光心、主光轴等概念的认识和理解学生可能存在困难
2）三条典型光线的得出存在困难
针对以上学生可能出现的问题，本节课主要设计了三个教学支架：
学习支架一：
多媒体，利用ppt制作相关凸透镜和凹透镜的组成图形
目的：
凸透镜和凹透镜的两个面都是球面的一部分，但观察实物时看不到“全貌”，所以利用课件给与补充，学生既进一步了解了两种透镜的构成，更有利于理解光心、主光轴等概念的理解
学习支架二：
做好实验
目的：
1）明显的实验现象对于两种透镜对光线的会聚和发散作用能起到不言自明的作用
2）通过实验现象的观察和分析，能够降低学生总结得出三条典型光线的难度，能够把抽象的问题直观化
学习支架三：
类比法
目的：
在研究凸透镜的过程中，学生掌握了初步的观察现象、总结规律的探究方法，通过类比，能够进一步探究凹透镜的相关问题，同时亦有了应用和巩固这种方法的实践机会
教学媒体：
凸透镜、凹透镜、光学实验板、激光笔、多媒体课件
教学流程：
提出
问题
教学过程：
一、创设情境，引入新课
活动1：
学生观察实验
1、在一个小玻璃瓶中装满水，通过它观察远处的景物，记录观察的现象
2、用放大镜观察景物，记录观察的现象
教师提问：
上面观察到的现象与透过平面玻璃观察的现象一样吗？
它们（指装满水的玻璃瓶和放大镜）与平面玻璃有什么区别呢？
[学生回答后教师告诉学生这类仪器叫做透镜]
二、新课教学
（一）认识凸透镜和凹透镜
活动2：
1、学生实验
让学生观察或触摸放大镜和近视眼镜及教师提供的凸透镜和凹透镜，从而发现总结他们构造上的不同特点
结论1：
凸透镜：
中间的厚度达于边缘的厚度
凹透镜：
中间的厚度小于边缘的厚度
2、通过多媒体课件，向学生介绍光心、主光轴的概念
（二）探究凸透镜、凹透镜对光线的会聚和发散作用
近视镜和放大镜的用途不同，主要是由于他们对光线起的作用不同，那么它们对光线会有什么作用呢？
1、凸透镜对光线的会聚作用和凹透镜对光线的发散作用
活动3：
学生实验：
分别让一束平行于主光轴的平行光照射到凸透镜和凹透镜上，让学生观察通过透镜后的光线有何不同
现象：
平行光分别变为了会聚光束和发散光束
结论2：
凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用（学生总结）
2、焦点和焦距
1）学生实验：
进一步观察平行于主光轴的光线经过凸透镜后的光线特点
现象：
会聚在一点
定义：
焦点平行于主光轴的光线通过凸透镜后都会聚在主光轴上一点，该点称为凸透镜的焦点（实焦点——实际光线会聚的焦点）（教师给出）
焦距焦点到光心的距离叫做焦距。
图1
2）学生实验：
进一步观察平行于主光轴的平行光线通过凹透镜后的实验现象
教师提问：
根据上面观察到的现象，凹透镜会有实焦点吗？
为什么？
学生讨论后教师总结出凹透镜虚焦点、焦距的概念
（三）三条典型光线
1、凸透镜
图2
再现平行于主光轴的平行光线通过凸透镜后的实验现象
教师问：
同学们能否通过作图用光线把上述实验现象描绘下来？
学生作图
多媒体展示学生的作图并总结：
第一条典型光线，如图1所示
图3
教师问：
根据光路的可逆性，若入射光线通过焦点，经过凸透镜后的射出光线会怎样？
学生总结出第二条典型光线，如图2所示
学生实验：
利用激光笔让其发出的光线通过凸透镜的光心，
现象：
光的传播方向不变
图4
学生作图，总结出第三条典型光线，如图3所示
2、凹透镜
通过实验、作图，同学们找出了凸透镜中典型的三条光线，能否用同样的方法找一找凹透镜是否也存在三条类似的典型光线？
请同学们试一试
图5
学生实验、作图
结论：
如图4、5、6所示
得出结论后进一步说明虚焦点的概念
四、小结
五、课后讨论：
图6
根据本节课所学内容和生活经验，
1、你能想到哪些方法鉴别凸透镜和凹透镜？
2、你能粗略测定凸透镜的焦距吗？
3、你能“用冰取火”吗？
4、你能利用凸透镜获得平行光束吗？
板书设计
凸透镜凹透镜
中间厚边缘薄中间薄边缘厚
会聚光线发散光线
课题：
凸透镜成像（第二课时）
教学目标：
1、知识与技能：
1）理解、掌握凸透镜的成像特点及规律
2、过程与方法：
1）在探究凸透镜成像规律的实验过程中，使学生学会从获得的实验数据中总结出凸透镜的成像特点
2）训练学生观察“动态”的实验现象，学会从成像特点中发现并归纳出凸透镜的成像规律
3、情感态度与价值观：
1）培养学生的探究意识，学会主动参与和团结协作，让学生感受实验探究的乐趣
2）培养学生利用实验数据获得实验结论的严谨态度
教学重点：
1）掌握凸透镜的成像特点和规律
2）学会在实验中寻找物理特点和规律的方法
教学难点：
通过实验数据总结、归纳物理规律
三、教学任务分析
1．学生原有水平分析：
1）学生已经对凸透镜有了初步的认识，知道凸透镜对光线有会聚作用
2）根据生活中常用的放大镜，知道凸透镜能成放大的像，但正是由于放大镜的“误导”，容易使学生误认为凸透镜只能成放大的像，只能做放大镜使用。
3）学生初步具有了实验探究、分析问题、归纳处理数据的能力。
2．教材分析
第一课时通过使用平行光束照射凸透镜，使学生知到了凸透镜对光线有会聚作用，本节课在此基础上进一步研究凸透镜的成像特点和规律，其研究结论又是后面学习凸透镜成像的应用的基础和铺垫，所以起到承上启下的作用。
本节课的前提是使学生首先知道凸透镜可以成不同特点的像，从而调动学生的探究欲望，主动、积极地投入到实验中去，得出结论的关键是做好实验，记录实验数据，从现象和数据中寻找特点和规律成为本节课教学的难点。
学习支架设置方面：
1）学生误认为放大镜只能成放大的像。
2）寻找、归纳成像特点时学生可能只会总结出物体在某点时的成像特点，而不知道按照一定范围寻找成像特点
3）在观察“动态”的实验现象中发现、归纳物理规律是学生首次遇到的，所以会存在较大困难
针对学生可能遇到的困难，设置以下学习支架：
学习支架1：
情景创设
目的：
消除放大镜只能成放大的像的错误认识，让学生亲自目睹凸透镜所成的不同特点的像
学习支架2：
教师明确规定必要的实验要求，同时加以恰当的引导（或给出实验记录表格）
目的：
实验中要求学生记录多组实验数据，同时引导学生把物距和像距与凸透镜的焦距和二倍焦距进行比较，以便把学生的“视线”范围从一“点”扩展到一个“区域”，便于学生归纳实验结论。
（根据学生的学习程度，若程度较好可提出上述要求后让学生自行设计实验记录表格，若程度一般，教师可以把设计好的表格直接交给学生）
学习支架3：
多媒体课件
目的：
在实验过程中由于像距随物距而变，变化的距离不同，这是一个“动态”的实验现象，所以一部分学生只能总结出成像特点，而不能够从实验数据中归纳得出凸透镜的成像规律，运用多媒体课件可以“全程”展现物、像的大小变化规律及物距、像距的变化规律，现象直观，可降低学习难度，有利于突破本节课的难点。
教学媒体：
光具座、凸透镜、蜡烛（或灯泡）、光屏、多媒体课件等
实验探究
教学流程：
课件演示
教学过程：
一、创设情境，激发学生的探究欲望
1、学生实验：
用放大镜观察近处的物体和窗外远处的景物，观察后描述看到的现象
2、提出问题，布置学生探究课题：
同是凸透镜，观察到的现象竟会有如此大的差别，由此可知凸透镜可以成具有不同特点的像。
根据上述现象，同学们猜想凸透镜成像可能与什么因素有关呢？
（学生会猜想到与物体到凸透镜的距离有关），物体距凸透镜的距离在什么范围内凸透镜会成怎样的像，凸透镜成像具有什么特点和规律？
这就是本节课同学们要通过实验探究的内容。
二、实验探究
1、了解实验器材，设计实验方案
向学生介绍实验器材，说明注意事项；通过学生讨论，初步确定实验方案以及需要记录的实验数据。
（若学生不能完成，可帮助学生设计以下记录表格）
实验序号
物距u
（cm）
像距v
（cm）
成像特点
倒立或正立
放大或缩小
实像或虚像
1
2
3
4
5
6
2、学生探究实验
当物距小于焦距时，学生在光屏上观察不到像，可引导学生从光屏一侧透过透镜观察像的特点，并与成在光屏上的像对比
3、实验汇报
实验结束后，各小组汇报实验结果，通过相互讨论、补充，把上面的表格填写完整，从而得出凸透镜的成像特点。
结论：
1）当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，像距在一倍和二倍焦距之间
2）当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，成倒立、放大的实像，像距大于二倍焦距
3）当物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像，像与物体在凸透镜的同侧
学生讨论：
教师提问：
根据上述的成像特点，当物体逐渐靠近或远离凸透镜时，所成的像的变化是否具有规律性？
像距与物距的变化有无规律可寻？
学生讨论后教师播放多媒体课件1）进一步展示凸透镜的成像特点，2）展示当物距变化时像和像距随之变化的规律，使学生对凸透镜的成像规律有一个全面系统的认识，从而归纳得出成像规律。
结论：
1）成实像时，物体越靠近凸透镜，所成的像越大，像离凸透镜越远
2）焦点（F）处是形成实像和虚像的分界点
3）2f处是成放大和缩小像的分界点
三、布置作业：
把凸透镜的成像特点用表格的形式总结出来
板书设计
一、实验注意事项：
应调节凸透镜、光屏的中心与烛焰中心在同一高度，使像成在光屏中央
二、实验记录三、凸透镜成像规律
实验序号
物距u
（cm）
像距v
（cm）
成像特点
倒立或正立
放大或缩小
实像或虚像
1
2
3
4
5
6
1）成实像时，物体越靠近凸透镜，所成的像越大，像离凸透镜越远
2）焦点（F）处是形成实像和虚像的分界点
3）2f处是成放大和缩小像的分界点
课题：
凸透镜成像（第三课时）
教学目标：
1、知识与技能：
1）会用作图法描述凸透镜成像特点，进一步理解和掌握凸透镜的成像规律
2）知道凸透镜成像特点在实际（照相机、幻灯机、放大镜等）中的应用
2、过程与方法：
1）在利用三条典型光线描述凸透镜的成像特点时，使学生初步学习用作图法描述物理规律的方法，同时培养学生多角度思考问题的习惯和能力
2）在作图和联系实际的过程中使学生学会运用类比学习法
3、情感态度与价值观：
1）培养学生综合运用知识的能力
2）培养学生应用物理知识、理论联系实际的思想意识
教学重点：
1）进一步理解和掌握凸透镜的成像规律
2）理解凸透镜成像在照相机、幻灯机、放大镜等仪器中的应用
3）培养学生理论联系实际的思想意识
教学难点：
理解凸透镜成像在照相机、幻灯机、放大镜等仪器中的应用
三、教学任务分析
1．学生原有水平分析：
1）通过实验学生已经初步掌握了凸透镜的成像特点及其规律，但有时在记忆时容易混淆。
2）学生会画凸透镜的三条典型光线，但在前面的学识中并没有应用
3）学生初步具备运用类比学习法的能力
2．教材分析
本节课首先利用凸透镜的典型光线通过作图法进一步强化对凸透镜成像特点的理解和记忆，再把凸透镜的成像特点与实际相联系，应用到照相机、幻灯机、放大镜等光学仪器中，所以本节课是前面所学知识的具体应用和综合，具有较强的综合性，对学生能力的要求较高。
学习支架设置方面：
1）学生对凸透镜的典型光线可能有所遗忘
2）对照相机、幻灯机、放大镜的成像特点不明确
3）无法把凸透镜的成像特点与实际光学仪器有效的对应起来
4）在学习方法上，单纯记忆，不会相互联系，相互类比，从而造成死记硬背，容易遗忘，不能灵活应用。
针对学生的上述困难和问题，设置以下学习支架：
学习支架1：
习题执架（复习）
目的：
帮助学生复习学过的内容，便于在本节课中的应用。
学习支架2：
情景支架（实物展示、对比）
目的：
让学生观看并对比人与照相机底片的大小、幻灯片与屏幕上的像的大小，明确照相机、幻灯机的成像特点，便于学生理解凸透镜成像特点的具体应用
学习支架3：
知识铺垫
目的：
通过学生作图，直观展现凸透镜的成像特点，结合学生已经了解的各种光学仪器的成像特点，很容易的就把它们一一对应起来，起到“水到渠成”的功效
学习支架4：
类比学习
目的：
使学生掌握一种学习方法，便于学生对知识的理解和记忆
教学媒体：
照相机、照相机底片、幻灯机、幻灯片、放大镜、多媒体课件等
教学流程：
汇报
结论
教学过程：
一、创设情境，激发学生兴趣
1、教师手拿照相机，为同学拍摄一张集体照，同时向学生出示一张照相机底片。
问：
为什么这么多的同学能成像在一张小小的底片上？
2、出示一张幻灯片，问：
幻灯片上这么小的字，投影到屏幕上为什么会变得那么大？
3、出示放大镜，问：
放大镜为什么能使看到的字变大？
所有这些都要归功于凸透镜，它们的主要元件（照相机、幻灯机的镜头）都相当于一个凸透镜，那么它们分别应用了凸透镜成像的什么特点呢？
这就是本节课我们要探究的问题。
二、用作图法描述凸透镜的成像特点
1、学生练习：
完成图1、图2的光路图
图2
图3
图1
2、利用凸透镜的典型光线，在图3中画出物体在2f以外时所成的像
三、凸透镜成像规律的应用
图4
1、照相机
学生讨论：
当学生完成图3后，教师再一次展示照相机底片、幻灯片的物品，同时启发学生思考讨论：
这一成像特点（物体比像大，物距大于像距）与照相机、幻灯机、放大镜中哪个光学仪器的成像特点相类似？
结论1：
照相机应用了当物距大于二倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像的特点
教师出示图4作类比，帮助学生理解，同时明确照相机各部分的作用
2、幻灯机、放大镜
学生活动：
类比上面的研究过程和方法，
1）
利用凸透镜的典型光线，分别作出物体在一倍焦距和二倍焦距之间时、物体在一倍焦距以内时的成像光路图
2）讨论幻灯机、放大镜分别利用了凸透镜成像的什么特点？
总结汇报：
小组选派学生代表通过实物展台展示他们的作图同时说明得出的结论
结论2：
幻灯机应用了当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，凸透镜成倒立、放大实像的特点
结论3：
放大镜应用了当物距小于一倍焦距时，凸透镜成正立、放大虚像的特点
教师提问：
类比照相机，能不能把幻灯机的主要部件与凸透镜成像的相关部分对应起来？
学生讨论后，教师总结（也可用图示说明，如图5）。
四、光学仪器的调节
1、创设情境：
播放多媒体课件，复习凸透镜成像的变化规律
2、教师提问：
1）若要使照片上的人像大一些，应怎样调节照相机？
2）用幻灯机放映时，发现有一部分在在屏幕外，应该怎么办？
3、学生讨论
4、汇报结论
幻灯机
五、布置作业
板书设计
照相机
放大镜
升级会员 