初中物理实验教学的有效性.doc

初中物理实验教学的有效性-对凸透镜成像规律的实验研究张家口北晨学校 杨劭琨一、教学目标：1 知识和技能领域：理解凸透镜成像规律2 过程和方法领域：（1）学生能在探究活动中初步获得提出问题的能力、观察能力、实验操作能力。（2）通过探究活动，体验科学探索的全过程和方法。（3）学习从物理现象中建立物理概念，归纳学习科学规律的方法。3 情感、态度和价值观领域：（1）激发学生对科学的求知欲，勇于探索自然现象和日常生活中的物理学的原理。（2）培养学生认真严谨的科学态度、探究创造的心理品质及互相协作的团队精神。（3）乐于参加观察、实验等科学实践。二、教学准备：知识准备：光的反射概念、光的折射概念、凸、凹透镜对光线的作用、像的概念教具准备：蜡烛、火柴、凸透镜（f=10cm）、光屏及光具座若干组、多媒体课件三、教学设计思路：本设计的内容包括五个环节：一是创设情景提出问题；二是观察实验提出猜测；三是设计方案实验探究；四是分析归纳找出规律；五是联系实际延伸思维。引导学生实验，并从实验中得出凸透镜成像规律是本设计要突破的难点。方法是：引导学生通过两个体验活动，猜想影响凸透镜成不同像的因素是物距，在小组讨论的基础上得出实验方案，并进行实验探究。凸透镜成像规律的探究过程是本设计要突出的重点。方法是：通过“探究凸透镜成像规律”的实验，对实验数据进行整理和重组，分析成像情况找出规律。关注学生的差异性，为了让每一个学生得到发展，在学生实验探究中渗透分层递进教学思想。完成本设计的内容需一课时。四、教学过程：（一）、创设情景，提出问题1、课件 照相机及其成像情景图2、课件 电影放映机及其成像情景图3、提问 同学们，你们看了以上两种成像情况，你们有什么疑问要问老师吗？4、学生提问 学生提出自己的疑问，老师聚合学生问题。引出课题：凸透镜成像规律（二）观察实验，提出猜测观察 用手中的凸透镜观察自己手指的指纹。实验观察 用手中的凸透镜使窗户在屏上成像，观察光屏上成像情况提问 同学们，为什么同一个凸透镜，有时成放大正立的像，有时成缩小倒立的像？是什么因素影响了所成像的正倒、大小呢？猜想 成像的物体到凸透镜的距离（三）设计方案实验探究分组讨论 （1）实验设计思想 （2）实验具体操作步骤 （3）实验过程中观察什么现象？记录哪些数据？班内交流 小组设计的实验方案课件 实验装置图提问 你是如何理解物距、像距的概念？交流 让学生学会从物理现象中建立物理概念。阅读 学习活动卡46页探究部分的内容。交流 学习活动卡建议的实验探究的方法和你有哪些不同之处？减少实验的盲目性。激趣 同学们，老师已为你们准备了“知识小点心”，希望实验完成快的小组到老师这儿领取，我们来比一比，哪组“吃”的“点心”越多。（知识小点心：延伸性实验探究题）自主活动 学生实验探究，找寻烛焰通过凸透镜所成的不同的像，并记录物距和像距教师巡视关注学生，把某些小组存在的问题提出来请同学们分析，加以帮助。同时，先完成实验的同学领取“小点心”继续探究。（四）分析归纳，找出规律数据汇总 6到8个小组汇报实验时观察到的成像情况和对应的物距、像距，填入表格自主活动 选取表中数据中错误的物距、像距重新实验，分析错误原因，加深对像的理解班级讨论 引导学生将物距、像距和凸透镜的焦距、二倍焦距进行比较，找出凸透镜成像规律。（五）联系实际，延伸思维课件 凸透镜成像（flash）学生总结 凸透镜成像规律班级交流 （1）开始时，同学们用凸透镜看自己的指纹，实际上你们通过凸透镜看到的，是你的实际指纹吗？（2）你能说出像的性质吗？（3）此时手指距凸透镜的距离与焦距比较，有什么关系？在实际生活中，当你遇到什么困难时，你可这样运用凸透镜。（六）布置作业实验知识总结分析： 物体放在焦点之外，在凸透镜另一侧成倒立的实像，实像有缩小、等大、放大三种。物距越小，像距越大，实像越大。物体放在焦点之内，在凸透镜同一侧成正立放大的虚像。物距越大，像距越大，虚像越大。 在光学中，由实际光线汇聚成的像，称为实像，能用光屏承接；反之，则称为虚像，只能由眼睛感觉。有经验的物理老师，在讲述实像和虚像的区别时，往往会提到这样一种区分方法：“实像都是倒立的，而虚像都是正立的。”所谓“正立”和“倒立”，当然是相对于原物体而言。 平面镜、凸面镜和凹透镜所成的三种虚像，都是正立的；而凹面镜和凸透镜所成的实像，以及小孔成像中所成的实像，无一例外都是倒立的。当然，凹面镜和凸透镜也可以成虚像，而它们所成的两种虚像，同样是正立的状态。 那么人类的眼睛所成的像，是实像还是虚像呢？我们知道，人眼的结构相当于一个凸透镜，那么外界物体在视网膜上所成的像，一定是实像。根据上面的经验规律，视网膜上的物像似乎应该是倒立的。可是我们平常看见的任何物体，明明是正立的啊？这个与“经验规律”发生冲突的问题，实际上涉及到大脑皮层的调整作用以及生活经验的影响。 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）。 当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，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。 (1)二倍焦距以外，倒立缩小实像； 一倍焦距到二倍焦距，倒立放大实像； 一倍焦距以内，正立放大虚像； 成实像物和像在凸透镜异侧，成虚像在凸透镜同侧。 (2) 一倍焦距分虚实 两倍焦距分大小 凸透镜成像规律表格 物体到透镜的距离u 像的大小 像的正倒 像的虚实 像到透镜的距离v 应用实例 u2f， 缩小 倒立 实像 2fvf 照相机 u=2f, 等大 倒立 实像 v=2f 2fuf 放大 倒立 实像 v2f 放映机,幻灯机，投影机 u=f 无 无 无 平行光源：探照灯 u2f 倒立缩小 实像异侧 fv2f u=2f 倒立等大 实像异侧 v=2f 此时物体与像的距离是最小的，既4倍焦距。 fu2f u=f 不成像 uf 正立 放大 虚像 同侧 u,v同侧 这就是为了证实那个规律而设计的表格。其实，透镜成像满足透镜成像公式： 1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透镜焦距） 照相机运用的就是凸透镜的成像规律 镜头就是一个凸透镜，要照的景物就是物体，胶片就是屏幕 照射在物体上的光经过漫反射通过凸透镜将物体的像成在最后的胶片上 胶片上涂有一层对光敏感的物质，它在曝光后发生化学变化，物体的像就被记录在胶卷上 至于物距、像距的关系与凸透镜的成像规律完全一样 物体靠近时，像越来越远，越来越大，最后再同侧成虚像。 物距增大，像距减小，像变小；物距减小，像距增大，像变大。 二、凹透镜成像规律 凹透镜散光作用 （1）对于薄凹透镜： 当物体为实物时，成正立、缩小的虚像，像和物在透镜的同侧； 当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距（指绝对值）以内时，成正立、放大的实像，像与物在透镜的同侧； 当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距（指绝对值）时，成像于无穷远； 当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距以外两倍焦距以内（均指绝对值）时，成倒立、放大的虚像，像与物在透镜的异侧； 当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为两倍焦距（指绝对值）时，成与物体同样大小的虚像，像与物在透镜的异侧； 当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为两倍焦距以外（指绝对值）时，成倒立、缩小的虚像，像与物在透镜的异侧。 如果是厚的弯月形凹透镜，情况会更复杂。当厚度足够大时相当于伽利略望远镜，厚度更大时还会相当于正透镜。 （2）用途: 近视眼镜是凹透镜 凹透镜对光线起发散作用, 成一个正立、缩小的虚像, 像物同侧，vu 物近像近像变大，物远像远像变小 三、与凸透镜的区别 一.结构不同 凸透镜是由两面磨成球面的透明镜体组成 凹透镜是由两面都是磨成凹球面透明镜体组成 二.对光线的作用不同 凸透镜主要对光线起会聚作用 凹透镜主要对光线起发散作用 三.成像性质不同 凸透镜是折射成像，成的像可以是 正、倒；虚、实；放、缩，起聚光作用 凹透镜是折射成像只能成缩小的正立