探究凸透镜成像的规律.doc

探究凸透镜成像规律教学设计一、教材、学情分析 石门县第三中学 向才梁（一）教材分析凸透镜成像的规律是人教版八年级物理第五章第3节的内容。透镜及其应用这一章的教学设计思路、主线是：凸透镜的基本知识凸透镜的成像规律凸透镜的应用。可见凸透镜成像规律是本章的重点。新课标要求：“探究并知道凸透镜成像的规律”。学生通过自主探究的过程，不仅了解了凸透镜的成像规律，而且也初步了解实验分析归纳的科学探究方法。在探究过程中，教师引导学生对凸透镜的成像规律进行猜想，初步设计方案，组织学生用实验探究的方法，得出凸透镜成像的规律。由此可见这是一节培养学生观察能力、动手能力和交流合作能力的好课例。凸透镜成像的规律是第1节透镜、第2节生活中的透镜知识的延伸，又是第4节眼睛和眼镜和第5节显微镜和望远镜的理论基础。呈现规律较多，变化相对复杂。从能力要求来看，对学生的抽象思维能力、探究实验设计能力、动手能力以及测量能力、分析和归纳能力都是一个考验，是一个完整的探究题目。从以往的教学经验来看，要想让学生自主探究，得到科学结论是一件很难的事情。如果成像规律呈现得不够清楚的话，学生对成像规律的认识会显得很模糊，解题常常出错。（二）学情分析学习本节课的内容之前学生已经学习了透镜对光的作用、透镜对三条特殊光线的作用等知识；知道了透镜的主光轴、焦点、焦距、物距、像距等概念；学习了照相机的镜头当物体离凸透镜较远（物距大于像距）时凸透镜成缩小倒立的实像、投影仪的镜头当物体离凸透镜较近（物距小于像距）时凸透镜成放大倒立的实像、物体离凸透镜很近（像与物同侧）时放大镜成放大正立虚像。前面通过学习小孔成像实验、平面镜成像实验和“生活中的透镜”，学生已经能区分实像和虚像，会测量物距和像距，尤其是观察虚像、测量成虚像时的像距。从知识上为这节课的学习做好了充分的准备。毕竟八年级的学生学习物理还只有三个月时间，学生虽然有了一定的观察能力、实验能力和思维能力，但设计、分析、归纳能力还不成熟，还不能完全自主地设计实验，在探究学习中完全放手不现实，当然束缚太多也不行。因此实际教学中还是需要采取以导为主的策略，及时向学生展示正确的操作规范，及时给予学生必要的指导，引导学生分析、归纳得出凸透镜成像的条件、规律。二、教学三维目标（一）知识与技能1会测量像距、物距，并能与焦距比较它们之间的关系。2探究出凸透镜成倒立缩小实像、倒立放大实像、正立放大虚像的条件。（二）过程与方法1经历从探究过程中观察凸透镜成像的性质随物距的变化过程情况。2经历用图片重叠来分析数据的过程，学会归纳实验数据的方法。（三）情感、态度与价值观经历探究凸透镜成像规律的过程，体会通过探究自我分析、归纳出凸透镜成像条件的乐趣与成就感。三、探究过程（一）情境导入师:展示图片这是橘子洲燃放烟花的照片，漂亮吗？ 是使用哪些设备把美丽的画面放送上屏幕的？ 生:用照相机拍照，然后用投影仪投放到屏幕上。 师:照相机、投影仪的镜头都是凸透镜，为什么一个成缩小的像，另一个成放大的像呢？（二）提出问题请思考：由上堂课所学可知，照相机成像时，物体离照相机的镜头较远，成缩小、倒立的实像；投影仪成像时，物体离投影仪的镜头较近，成放大、倒立的实像；放大镜成像时物体离放大镜很近，成放大、正立的虚像。 可见，凸透镜成像的性质（虚实、大小、正倒）跟物体离凸透镜的距离（物距u）有关。而凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距 f 有关。所以研究物距u的变化时，焦距 f 可能是个应该注意的参考距离。提出问题：凸透镜成像的性质是怎样随物距u而变化的呢？物距u与焦距 f 是怎样一个具体关系来决定像的性质？（三）分组实验 收集证据 分析论证生: 合作探究，小组合作完成课本P97实验（探究凸透镜成像的规律）。注意：1、调整透镜、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。以便像成在光屏中央。2、改变物距后，应移动光屏，使光屏上成清晰的像。探究凸透镜成缩小实像、放大实像、放大虚像的条件物距u/cm物距与焦距的关系像 的 性 质像距/cm像距与焦距的关系应用虚实大小正倒变化规律由远到近，移动蜡烛的位置，同时移动光屏，记录3组成缩小倒立的像、3组成放大倒立的像、3组成放大正立的像的位置，测量、记录下物距u、成实像时的像距，填入下表。并将成像位置图标注在上右图中（成缩小的像时，像和物用红颜色；成放大倒立的像时，像和物用蓝颜色；成放大正立的像时，物与对应的像分别用黄、绿、黑颜色）。然后，讨论、分析、归纳出成像的性质与物体所处位置的关系。分析与论证：师：展示学生成缩小倒立实像的实验数据、叠加的图像。师：将成缩小倒立的像的位置图叠加在一张图上，标出焦点位置、两倍焦距位置，引导学生将物距u与焦距f的倍数进行比较、分析后，归纳出成缩小、倒立实像的条件。FF2f2f1、凸透镜成缩小倒立实像的条件：u2f此时，像距：f 2f师：展示学生成放大倒立实像的实验数据、叠加的图像。师：将成放大倒立的像的位置图叠加在同一张图上引导学生将物距u与焦距f的倍数进行比较、分析后，归纳出成放大、倒立实像的条件：FF2、凸透镜成放大倒立实像的条件：fu2f 时此时，像距： 2f师：展示学生成放大正立虚像的实验数据、叠加的图像。师：将成放大正立的像的位置图叠加在另一张图上引导学生将物距u与焦距f的倍数进行比较、分析后，归纳出成放大、正立虚像的条件：3、凸透镜成放大、正立虚像的条件：uf此时，像与物同侧归纳法：由众多事物,分析、概括出一般性规律（结论）的推理。 问：如果将物体放在红、蓝区域之间的某个位置，是不是可能成等大、倒立的实像？ABOCDEF2f2fF探究凸透镜成等大实像的条件如果成等大、倒立的实像,则DE=AB，而长方形ABOC中，AB=CO，那么，三角形DEF和COF 全等，则 EF=OF= f ，所以OE=OF+FE=2 f ，即像位于2倍焦距处。而三角形ABO和DEO 全等，则 BO=EO=2 f ，即物体位于2倍焦距处。4、凸透镜成等大、倒立实像的条件：u=2f此时，像距= 2f 演绎法：有些知识可以通过已经具有的知识或经验推导得出，这种获取新知识的方法叫演绎法。 归纳、总结：凸透镜成像的条件（规律之一）凸透镜成缩小、倒立的实像的条件：物体在两倍焦距以外，即u2f ，此时，像成在焦距到2倍焦距之间，即f 2f 。凸透镜成放大、倒立的实像的条件：物体在焦距到两倍焦距之间，即fu2f ，此时，像成在2倍焦距之外，即 2f。凸透镜成放大、正立的虚像的条件：物体位于焦点以内，即uf ，此时，像与物同侧。5、那么，物体位于焦点上，能否成像？FF师：画出成像光路图既没有实像，也没有虚像5、物体位于焦点上，不成像。凸透镜所成像的变化规律（规律之二）成实像时：物距变小，像距变大，像变大。沿主轴方向，像与物同方向移动。成虚像时：物距变小，像距变小，像变小。沿任何方向，像与物都同向移动。思考：1、一倍焦距处（焦点）是像的哪些性质的分界点? 焦点（u=f）是成像正倒、虚实的分界点。当物距大于一倍焦距（ uf ）时，成倒立实像；当物距小于一倍焦距（ uf ）时，成正立虚像。2、二倍焦距处是像的什么性质的分界点? 两倍焦距（u=2f）是成像放大、缩小的分界点。当物距大于二倍焦距时，成缩小的像，此时u；当物距小于二倍焦距时，成放大的像，此时u 。四、评价五、回顾本堂所学1、焦点（u=f）是成像正倒、虚实的分界点。两倍焦距（u=2f）是成像放大、缩小的分界点。2、凸透镜成像的条件、规律、应用u2f， f 2f ，成缩小、倒立、实像 应用：照相机u= 2f，=2f，成等大、倒立、实像f u 2f， 2f，成放大、倒立、实像 应用：投影仪u= f，不成像uf，像与物同侧，成放大、正立、虚像 应用：放大镜3、凸透镜所成像的变化规律生:观察动画模拟的凸透镜成像的变化过程。实像的变化：物近像远像变大，物远像近像变小。沿主轴方向，像与物同方向移动。 虚像的变化：物远像远像变大，物近像近像变小。沿任何方向，像与物都同向移动。 凸透镜成像的规律 凸透镜的焦距f = 10 cm物距u/cm物距与焦距的关系像 的 性 质像距/cm像距与焦距的关系应用虚实大小正倒变化规律49.038.030.0u2f实像缩小倒立物近像远像变大,物远像近像变小12.713.515.0f 2f照相机18.015.013.5f u 2f实像放大倒立 22.530.038.0 2f投影仪8.07.55.5uf虚像放大正立物近像近像变小,物远像远像变大像与物同侧放大镜六、教学反思探究凸透镜成像规律一课，这是一节实验探究课。我把学生分成三组，第一组探究凸透镜成缩小倒立实像的条件，第二组探究凸透镜成放大倒立实像的条件，第三组探究凸透镜成放大正立虚实的条件。学生们合作探究，有负责记录的，有负责做实验的，还有负责观察、分析、归纳的。在他们的交流、合作学习中，我看到了现在学生拥有的自信、阳光、善于表达，同时我也感到了将课堂还给学生是多么的重要。但我还是有些担心，这节课是本学期的重点，也是难点，通过他们自己学习能完成任务吗？会不会是表面会而实际还不会呢？实验结束了，我的担心是多余的，学生把凸透镜成像的规律总结的非常的好，达到了预期的效果，在之后的随堂检测中，大部分学生也完成得很好，只有少数几名学生掌握的还不太好，对于这样一节难于理解的课，学生能掌握到这种程度已经很好了，对于掌握不好的学生，我还可以利用充分的练习来加强巩固，完成目标。“凸透镜成像规律”是初中物理教学的一个难点