探究凸透镜成像与焦距的关系.doc

探究凸透镜成像与焦距的关系 河北衡水故城聚龙中学 崔玉灵一、学情分析1、指导思想新课程标准对初中物理教学的要求是：从生活中来，走到社会中去。对学生来讲，就是让他们体会到：生活处处有物理，仔细观察皆学问。在透镜一章的教学要求中明确了“凸透镜教学中应强调实际应用”。多年的教学中，我发现：学生对于凸透镜成像的特点能熟练掌握，但涉及到物距，焦距，像距，像的大小变化时，常常出现困惑。教材中主要研究了凸透镜成像特点与物距的关系，没有探究其与焦距的关系，而此问题却是眼睛一节的核心问题，不明白怎样变焦就不会明白眼睛的调节与矫正；并且随着变焦照相机的普及，学生经常会问到有关变焦的问题，因此我安排了这节实验探究课。2、知识储备学生对凸透镜成像与物距的关系实验已探究完毕，并总结出了凸透镜成像特点。对于凸透镜成像的基本问题及实验中应注意的事项已基本了解。二、教学目标1、知识与技能：学会测凸透镜焦距的方法验证凸透镜成像特点与焦距的关系2、过程与方法：培养初步的观察能力和提出问题的能力；尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想；学习拟定简单的实验方案；学习从实验中归纳简单的科学规律，培养初步的分析概括能力，创新能力3、情感态度与价值观：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。乐于参与观察、实验、制作等科学实践活动。善于与他人合作，具有合作精神。三、教学重难点测凸透镜焦距凸透镜成像特点与焦距的关系如何引导学生设计实验，分析数据，归纳总结，得出规律四、教学器材：光具座 凸透镜(两个焦距不同) 蜡烛 光屏 火柴 手电筒五、教学过程（一）创设情境，引发探究兴趣师：同学们，喜欢旅游吗？生：喜欢！师：我也喜欢，旅游可以使我们放松心情，开阔眼界，回归大自然。同学们，如果我们要去旅游，有一样东西是必需要带的，是什么？生：照相机！师：会用照相机吗？生：会！师：拍照技术怎么样？生：好！或不好！师：我的拍照技术就不太好！今年暑假去旅行，遇到一个旅行团，人家看我像模像样的挎着个数码相机，就让我给他们拍张合影；我说“我拍的不好”人家说:“没事，只要把人放进去就行！”结果，我拍了这么张照片，大家也欣赏一下吧！师：我拍的好吗？人家要求很低，只要把人放进去就行！生：不好！拍的不完整，那位老人一只胳膊，小朋友的一个手指没照进去！师：是啊，胳膊、手指都是人身体的一部分，咱得给放进去，如果我要重新照一张，我应怎么操作！生：你向后移动，离被照人远一些，同时，镜头向后缩。师：谁能说一下这样做的理论根据？生：照相机镜头是凸透镜，凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像也变小。师：如果我用的是可变焦的照相机，我还可以怎么做？可以和你的同学讨论一下。生：改变镜头焦距。师：怎样改变呢，是使焦距变大还是变小？大家猜想一下。生：变大。生：变小。师：好，今天我们就来探究凸透镜成像性质与焦距的关系！验证一下你的猜想！（二）小组探究师：我们回忆上节课我们探究凸透镜成像性质与物距的关系时，是怎样设计的实验？生：焦距一定，改变物距大小，测量像距，观察像的性质。师：要探究凸透镜成像特点与焦距的关系，应怎样设计实验？生：物距一定，使用不同焦距的透镜，测量像距，观察像的性质。1、测焦距师：我们每个实验桌上都有两个透镜，同学们，你们知道它们的焦距吗？生：不知道。师：你们能不能自己测出来？生：能。师：我也相信你们能测出来，因为我们在第一节课讲焦距的概念时测过，而我们上节课又知道了凸透镜成像规律，你可以用你所学过的知识大胆的尝试！下面，你们小组就集思广益，开始实验！（学生实验，教师巡回指导）师：好！每个小组都测完了吧！你们小组凸透镜的焦距是多少呢？（请同学回答），你们小组是用什么方法测的？说出理论根据！生（1）把凸透镜固定在光具座上，让手电筒远远的正对凸透镜照射，并在透镜另一侧移动光屏，直到出现最小、最亮的光斑。理论根据：平行于主光轴的光线会聚于焦点生（2）在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜、光屏，使中心在同一高度，固定凸透镜的位置，让蜡烛和光屏分别从凸透镜处以同样速度向两侧运动，直到光屏上出现倒立等大的烛焰的像，读出物距或像距，则f=v。理论根据：当u=2f时，v=2f成倒立等大的实像生（3）从光屏一侧透过凸透镜看烛焰,当看不到烛焰时,读出蜡烛到凸透镜的距离就是焦距。理论根据：u=f时不成像生（4）在光具座上，从左至右依次放置蜡烛、凸透镜和光屏，使中心在同一高度，固定凸透镜的位置，调节蜡烛的位置，使光屏上出现一个与凸透镜等大的光斑，移动光屏，光斑大小始终不变。测出此时的物距即为焦距。理论根据：从焦点射出的入射光线，折射光线平行于主光轴。生（5）在光具座上，从左至右依次放置蜡烛、凸透镜和光屏，使中心在同一高度，固定凸透镜的位置，使蜡烛离透镜尽可能的远（u10f），移动光屏，直到光屏上出现一个倒立缩小实像，测出像到透镜的距离。理论根据：物体远远大于2f时，像无限靠近焦点。（以上方法，学生也许想不出这么多，可以给学生提示，让他们知道只要肯思考方法有很多，养成肯思考的习惯）。讨论：哪种方法测量更精确？2、探究凸透镜成像特点与焦距的关系（1）师：下面我们小组讨论思考怎么设计实验，需要做几次实验？（学生可能有很多想法，感觉需做的实验次数也较多） 让学生说出自己小组的思路。师：下面你们做一个实验，两手各拿一个凸透镜，让它们贴在课本的字上，然后慢慢远离课本，观察比较字的变化，你发现了什么？生（1）：刚开始物距较小时，看到的字都是正立放大的，且从焦距小的凸透镜中看到的字大一些。生（2）：有一个时刻，从焦距大的凸透镜中看到的字是正立放大，从焦距小的凸透镜中看到的字是倒立放大的。生（3）：有一时刻，从焦距大的凸透镜中看到的字是倒立放大的，从焦距小的凸透镜中看到的字是倒立缩小的。生（4）：有一时刻，看到的字都是倒立放大的，且从焦距大的凸透镜中看到的字大一些。生（5）：当物距很大时，看到的字都是倒立缩小的，且从焦距大的凸透镜中看到的字大一些。师：同学们，想一想，这五种情况是不是都有探究意义？（小组讨论，让学生回答，教师引导总结）生（1）发现的问题，成正立放大的像是放大镜的应用，日常生活中经常遇到这种问题，到底是焦距大的放大倍数大还是焦距小的呢？所以值得探究。生（2）发现的问题，一个是放大镜的应用，一个是幻灯机的应用，日常生活中我们不会把它们的放大倍数进行比较，所以没探究意义。生（3）发现的问题，同生（2），没探究意义。生（4）发现的问题，成倒立放大的像是幻灯机、投影仪的应用，有探究意义。生（5）发现的问题，成倒立缩小的像是照相机的应用，有探究意义。我们再来看，生（5）和生（4）发现的问题，虽说他们的应用不一样，但是它们都是焦距大的凸透镜成的像要大一些，那我们能不能只研究一个呢？我们研究哪一个更容易些呢？生：研究照相机的应用，因为照相机成像时，u2f，物距的取值范围更大一些；而幻灯机成像时，2fuf，取值范围较小，不宜操作。师：好！同学们，我们需要探究照相机、放大镜成像大小与焦距的关系，即物距大于二倍焦距，物距小于焦距两种情况下，成像大小与焦距关系，下面我们每个小组先来设计实验表格。（学生设计，师生讨论）物距与焦距的关系物距/cm焦距/cm像距/cm像的大小比较结论u2fuf（2）师：下面，开始实验验证！（3）师：好！同学们，实验完成了，哪个小组展示一下你们小组的数据及结论？（4）师：你的猜想正确吗？（三）小组讨论1、放大镜的放大倍数由什么决定？2、凸透镜成像性质与像距有关吗？3、本次探究是否还有遗憾？（反思本次探究）（四）习题闯关第一关小明站在同一位置用数码相机(焦距可改变)对着无锡著名景点锡山先后拍摄了两张照片甲和乙：甲乙（1）两照片中，_照片中的像更大一些。（2）试判断小明在拍摄_张照片时照相机镜头的焦距较大。第二关你在用数码相机（焦距可改变）拍摄远