物理人教版八年级上册第三节《凸透镜成像的规律》.doc

第3节凸透镜成像的规律本节的主要内容，就是让学生通过科学探究的活动，找出凸透镜成像的规律。使学生在全过程中自主研究，体验科学探究的全过程，从而培养科学研究方法，得出清晰的凸透镜成像规律。同时还培养了学生的发现问题、解决问题、分析归纳、动手、创造等多方面能力，以及培养了对科学的求知欲，乐于探究的科学态度。由学生自主探究得到的凸透镜成像规律，而教材从提出问题开始就把主动权交给学生，由学生自主探究自己感兴趣的问题。为了降低学生理解凸透镜成像规律的难度，把另一个难点实像和虚像放到了探究实验之后，再让学生运用所学知识，分析生活中的透镜的成像原理。教材这样处理，又体现了课标从生活走向物理，从物理走向社会的思想。这一节的内容是本章的核心知识，承上启下。一个透镜，由于物距的变化原因，能形成不同性质的像，学生不容易想到。但凸透镜在照相机、投影仪、放大镜中的应用及成像特点，学生已有认识，这有利于教学。由于产生的原因不清楚，需要老师指导。三维目标知识与技能1知道实像和虚像的概念。2知道物距与像距的意义。3理解凸透镜成像的规律。过程与方法1通过观察与实验收集凸透镜成像规律有关数据。2学会对数据进行分析与论证，最后得出结论。3培养学生从物理现象中归纳出物理规律的能力。情感、态度与价值观1培养学生交流合作，评价探究结果的初步能力。2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，勇于探究日常用品中的物理学原理。3乐于参与观察，实验，制作的科学实践。教学重点1知道凸透镜的成像规律。2培养学生的科学探究能力。教学难点1根据实验数据，分析归纳凸透镜成像的规律。2实像与虚像的区别。教学方法探究法、讨论法、实验法、观察法。课时安排1课时教学准备光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、凸透镜、凸透镜成像原理的课件。导入新课问题1：凸透镜的光学性质是什么？如图的光路(视频展示)，对你有何启示？ 点评：会聚光线。不同的凸透镜会聚光的能力不一样，透镜焦距越短，表示它的折光能力越强。问题2：平行于凸透镜主光轴的入射光经凸透镜折射后将怎样折射？通过凸透镜焦点的入射光经凸透镜折射后将怎样折射？通过光心的呢？说明：运用多媒体技术制作动画，上述光路图中的内容根据提问次序及讲解过程逐个添加展示。问题3：考察光路图你有什么发现？点评：同一个发光点发出的不同方向的光经凸透镜折射后相交于同一点。问题4：若在该点所在位置放一个光屏，光屏上就会出现一个亮点吗？为什么？点评：会，因为确实有光射到这一点。这就是发光点的像。展示课题导入新课。情景一：玩小水珠。把透明胶片放到课本上面，用手指在透明胶片上滴一个水珠，观察小水珠下面的字。揭秘“小水珠”并进行设问：问题：你玩过凸透镜吗？能介绍一下你以前是怎么玩的吗？还有别的玩法吗？情景二：演示：用投影仪把细小的灯丝投影在天花板(墙壁)上。让学生观察灯丝的像与灯丝相比怎样？演示：灯丝开口向下，在像上开口怎样？演示：灯丝开口向上，在像上开口又怎样？成什么样的像？问题：如何区别像的正立、倒立？什么情况像明亮、清晰？问题：怎样区别实像和虚像？像与原物相比有什么特点？问题：像的放大、缩小是什么意思？点评：实像是由实际光线会聚而成的像，能用光屏承接；虚像不是由实际光线会聚而形成的，无法用光屏承接。像的正立、倒立是指像的上下位置，与物体的上下位置比较是否颠倒。“放大”“缩小”指像与物比较的结果。“变大”“变小”指像本身的变化情况。问题：什么是物距、像距？点评：灯丝到凸透镜的距离叫物距；像到凸透镜的距离叫像距。问题引导：使用凸透镜产生这么多的现象，所成的像有哪些特点？成像的条件是什么呢？能猜想一下吗？凸透镜所成的像可能与物体的位置有关，我们这节课就用实验来探究凸透镜成像的规律。设计意图：贴近学生的心理需求及生活实际提出问题，激起学生的探究欲。让学生从生活走向物理。活动1：感受像的多样性说明：回顾与再现播放多媒体，动画辅助1小孔成像情景2平面镜成像情景3通过凸透镜观察邮票的情景说明：展示与引入实物直观1照相机胶卷底片上的像2投影仪屏幕上的像活动2：感知凸透镜成像说明：实践与体验自主活动1在光屏上寻找清晰的像2描述你所观察到的像3教师根据巡视中发现的典型问题作点评指导。例如：像不能呈现在光屏中央，须强调实验前调节的必要性及调节的方法。活动3：关注凸透镜成像1每个实验小组，分别在光屏上寻找放大和缩小的清晰像，并关注蜡烛、光屏到透镜的距离。2请大家议一议：成放大或缩小的像可能与哪些因素有关？推进新课一、基本概念 1主光轴：过透镜两个球面球心的直线，用CC表示。2光心：通常位于透镜的几何中心，用“O”表示。3焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫做焦点，用F表示。4焦距：焦点到光心的距离叫做焦距，用f表示。5物距：物体到凸透镜的距离叫做物距，用u表示。6像距：像到凸透镜的距离叫做像距，用v表示。7实像：由实际光线会聚而成，能在光屏上呈现的像是实像。8虚像：不是由实际光线会聚而成，而是由光线的反向延长线相交而成，不能在光屏上呈现的像是虚像。二、实验探究器材：光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、凸透镜说明：摆放顺序可以从左到右依次为蜡烛、凸透镜、光屏，也可从右到左依次为蜡烛、凸透镜、光屏。使蜡烛、凸透镜、光屏放在同一直线上。调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。固定凸透镜，移动蜡烛和光屏进行观察实验。固定蜡烛，移动凸透镜、光屏进行观察实验。问题：根据设计方案需要记录哪些物理量及像的哪些特点？启发学生明确要记录：物距、像距；像的性质(放大、缩小，倒立、正立，虚、实)强调注意事项及实验步骤：a将凸透镜固定在光具座的中央，蜡烛和光屏在凸透镜的两侧，使烛焰、透镜、光屏的中心在同一高度b将蜡烛放在离凸透镜的距离尽量远的位置，点燃蜡烛c移动光屏，直到光屏上出现清晰的烛焰的像为止d记录下蜡烛到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离、像的大小和倒正e将蜡烛向凸透镜移近一段距离，重复上述操作，直到不能在屏上得到烛焰的像f继续把蜡烛向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处，像是怎样的？进行实验与收集证据：探究一：在光屏上找到物体完整清晰的实像。教师巡回指导：引导、启发、点拨或发提示卡片并提示学生。请学生代表讲解找到清晰完整像的方法。物体、凸透镜、光屏三者中心在同一高度；光屏上的像最亮最清晰时，光屏所在位置就是像所在位置。学生总结：光屏上可以找到倒立、缩小实像和倒立、放大实像。探究二：探究凸透镜成倒立、放大实像和倒立、缩小实像的规律。记录实验数据，得出凸透镜成像的初步规律。1.当u2f时，成倒立、缩小的实像，此时，fv2f。2.当u2f时，成倒立、等大的实像，此时，v2f。此点为成实像大小的分界点。3.当fu2f时，成倒立、放大的实像，此时，v2f。4.当uf时，不成像。此点为成像虚实的分界点。5.当uf时，成正立、放大的虚像。说明：教师应准备小组实验活动建议卡片，谁遇到疑难问题或不能继续进行时可向教师要卡片，按提示继续实验。实验表格物距成像性质像距应用u2fu2f2fufufuf分析论证：根据成像的情况，对数据进行分类一、像的正倒二、像的大小三、像的虚实问题思考：1像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像，什么条件下成虚像？2像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的像，在什么条件下成放大的像？有没有缩小的虚像？3像的倒正：凸透镜所成的像有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？成实像时，物像在透镜的什么位置？虚像呢？4像的放大与缩小的条件：凸透镜成放大实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？5像的大小变化：当物体成实像时，物体逐渐靠近透镜时，像距是变大了还是变小了？像是变大了还是变小了？当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像是变大了还是变小了？6实像和虚像有什么不同？学生交流讨论：1焦点是成实像和虚像的分界点，物体在焦点以外成实像，焦点以内成虚像。即一倍焦距内外分虚实。2二倍焦距是成放大和缩小像的分界点。物体在二倍焦距以外成缩小像，在二倍焦距以内成放大像。二倍焦距内外分大小。3实像必异侧倒立，虚像必同侧正立。4uv，像是缩小的，uv，像是放大的。5成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越大；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。即成实像时，物近像远且大，物远像近且小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越小，物体距离透镜越远，像越大。即成虚像时，物近像小，物远像大。物体越靠近焦点像越大。6实像是实际光线的交点，可以在光屏上呈现，虚像是光线的反向延长线的交点，不能在光屏上呈现。实像可以是缩小的，也可以是放大的，虚像一定是放大的。归纳小结：倒立、缩小的像u2f倒立、放大的像2fuf正立、放大的像uf实像uf；虚像uf实像时，物距小，像距大，像也大。1凸透镜所成实像一定是()。A像比物大 B像比物小C像与物位于凸透镜两侧 D像总是正立的答案：C2凸透镜前25 cm处的物体沿主轴靠近透镜时，其所成的倒立、放大的实像将()。A由实变虚 B由虚变实C由大变小 D不发生变化答案：A3在研究凸透镜成像的实验中，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能形成烛焰的像，其原因可能是()。A蜡烛放在了凸透镜的二倍焦距以外B蜡烛放在了凸透镜的二倍焦距处C蜡烛放在了凸透镜的焦距以外D蜡烛放在了凸透镜的焦距以内答案：D4有四种不同焦距的凸透镜，如果要使在距凸透镜15 cm的物体在光屏上得到放大的像，那么凸透镜的焦距应为()。A5 cm B10 cmC15 cm D30 cm答案：B5若一物体从距凸透镜3倍焦距的地方，沿主光轴移到1.5 cm焦距的地方，则()。A像距变小，像变小 B像距不变，像不变C像距变大，像变大 D像距变大，像不变答案：C6一滴水在水平放着的塑料贺卡的字上，人看到水滴下面的字是()。A等大的实像 B等大的虚像C缩小的实像 D放大的虚像答案：D7关于凸透镜成像，下列说法正确的是()。A实像看得见，虚像看不见 B实像总是倒立的，虚像总是正立的C实像总是缩小的，虚像总是放大的 D实像和虚像都可能放大或缩小答案：B8某同学在做凸透镜成像实验时，若发现在距透镜20 cm处看到一个正立、放大像，则此透镜的焦距可能为()。A16 cm B10 cmC25 cm D无法判断答案：C9在凸透镜成像中，_像是倒立的，_像总是正立的，缩小的像肯定是_像。答案：实虚实10将一个凸透镜对准太阳光，可在距透镜10 cm的地方得到一个最小亮斑。若有一个物体放在这个透镜前40 cm处，则可在透镜的另一侧得到_的_的_像。答案：倒立缩小实11在做“凸透镜成像”实验中，首先要在一条直线上依次放上蜡烛、_、_，然后调节它们的_，使它们的位置大致在同一_。若凸透镜的焦距为10 cm，当物体距透镜15 cm时，可以成一个_、_的_像；当物体距透镜5 cm时，可以成一个_、_的_像。答案：凸透镜光屏中心高度倒立放大实正立放大虚规律总结：1成像规律及应用物距成像性质像距应用u2f倒立、缩小的实像2fvf照相机u2f倒立、等大的实像v2f,2fuf倒立、放大的实像v2f投影仪、幻灯机uf不成像uf正立、放大的虚像与物同侧放大镜(注意：u是物距，v是像距，f是一倍焦距，2f是二倍焦距)2记忆口诀分界点：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小实像的位置：物在外，像在间；物在间，像在外。(“外”指二倍焦距以外，“间”指一倍焦距和二倍焦距之间)实像的变化：物近像远像变大虚像的变化：离焦点越近像越大物与像大小的比较：谁远谁大(谁离凸透镜远谁就大)3光屏上无法呈现清晰的像的原因(1)没有调整烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心在同一高度(2)uf时，成虚像(3)uf，但蜡烛接近焦点，物距较小，像在很远处，光具座不够长。(4)uf，不成像。第3节凸透镜成像的规律1成像规律及应用物距成像性质像距应用u2f倒立、缩小的实像2fvf照相机u2f倒立、等大的实像v2f 2fuf倒立、放大的实像v2f投影仪、幻灯机uf不成像uf正立、放大的虚像与物同侧放大镜2.物近像远像变大离焦点越近像越大一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小你能说出两种测焦距的方法吗？答案：1.光照法让凸透镜正对太阳光，在凸透镜的另一侧放一张白纸，调节凸透镜与白纸之间的距离，直到白纸上出现一个最小、最亮的光斑，测出白纸到凸透镜光心的距离即为焦距。2远距离成像法(粗略测焦距)(u10f)。可使稍远处的窗(物距足够大，u10f时)，通过凸透镜在光屏上成清晰的像。用刻度尺测出凸透镜中心与光屏间的距离，近似等于焦距。3等距离成等大像法(u2f)将光屏与物分别放在透镜的两侧，调节三者间的距离，直到光屏上呈现一个与物等大的清晰的像，此时uv2f，用刻度尺测出凸透镜中心与物体(或光屏)间的距离，记为u(u2f)，则焦距fu/2。凸透镜成像规律八种记忆方法一、作图成像法光学作图，是掌握光学内容的有效途径之一。因此，凸透镜成像规律完全可以利用三条特殊光线中的两条，而找到像点，这种方法适用于基础较好的学生，也可以作为实验后，强化知识的一种补充，也可以为那些要参加各种物理竞赛的学生，作为知识的一种拓宽。方法是过物体上的一点，画出三条特殊光线中的任意两条，然后找到光线通过凸透镜后相交的点，或者光线的反向延长线的交点，就是物体上该点的像点。再根据物体与主光轴的垂直关系，画出像也与主光轴垂直，就可以画出虚实像。还可以借此介绍虚实像。本文列举两种利用作图法探究成像规律，作图在下：两条光线：(1)过光心的光线方向不变；(2)平行于主光轴光线通过焦点。 这种方法适合学习能力较好的学生，初二学生接受起来可能有些困难，可以在初三第一轮复习时，帮助学生记忆，减轻复习时的学生的记忆压力。二、光路可逆法光路可逆性是光学的一个重要知识点，学生对这个知识也是记忆犹新。具体方法是先根据作图法作出一种成像规律的图后，提醒学生从光路可逆性来考虑问题，把作出来的图，从反面看一下，又是什么成像规律？这样所有的成像规律，就可以从光路可逆性来记住规律。下图中就是利用光路可逆性，完成两个成像规律！这种方法理解层次较高，学生理解起来也很难，可以作为新课以后的辅助练习。三、童话故事记忆法一个天气晴朗、阳光明媚的冬天，唐僧师徒一行四人，为取真经，他们继续向西方徒步前行。他们来到一个山洞中休息吃饭。山洞前有一个大的冰山，冰山中间厚、边缘薄。孙悟空到外面弄了一些吃的回到山洞前，他看到冰山后面的山洞里，也有一只倒立、缩小的孙悟空，他以为是妖精，又来吃唐僧的肉了，连忙拿出金箍棒，准备降服妖精。这时，冰山后的孙悟空也拿出小金箍棒。孙悟空连忙向前冲去，准备与之决斗。这时，孙悟空发现，妖精好像怕自己似的，连忙向远处逃去，而且变得很大，但还是倒立的。孙悟空大声呼道：“妖精，哪里逃？”忙连翻几个筋斗，但有冰山挡着，翻到冰山前时，山洞中的“妖精”没有了！这时，在山洞中刚睡着的猪八戒被孙悟空的叫声惊醒了，连忙从山洞中出来叫道：“猴哥，哪里有妖精？”出来一看，看到冰山外有一个身材魁梧的孙悟空，哈哈大笑到：“猴哥，你又在变戏法哄人了，让我来教训你一下！”连忙拾起钯子，向孙悟空打去，没打到孙悟空，把冰山打碎了，孙悟空又变成了原来一样大小！同学们，你们知道他们师哥俩分别看到了什么吗？同学们，谁能把刚才的故事重述一遍？这种方法比较适合初二学生，提高学生学习物理的兴趣。四、游戏法记忆法游戏准备：卡片五张，上面印有图案，一张较大的，一张较小的，一张放大的虚像，两张等大像！在黑板上画出一个凸透镜，主光轴，焦点，二倍焦距！方法是：让一个学生拿着卡片1，站在凸透镜的一边的任意一个位置，再让一个学生找到合适的卡片(卡片1)，让他站在估计的对应位置，这样就完成了一次成像。可以让其他学生说出他们做的成像规律，以及物距(u)和像距(v)。在我多次的教学实践中，学生对此方法也是有比较浓厚的兴趣。另外，还可以让他们课后自己去准备卡片，去练习完成这样的游戏，此方法还可以用于新课复习，也可以用来做本节课的当堂练习！游戏的方法图如下：u2f，fv2f，成倒立、缩小的实像这种方法必须建立在学生记住规律的基础上，可以以比赛的方式举行，加强竞赛能力的培养。五、口诀记忆法总结归纳口诀，一直是我们教师追求高效教学效果的有效途径，下面列举一些简单的口诀，有的是学生自己想出来的，供大家参考：口诀一：凸透镜成像，远缩小近放大！(远处的物体成缩小的像，近处的物体成放大的像)口诀二：物近像远大，物远像近小！(物体近的，成像远，而且放大，反之)口诀三：物远成实像，倒立缩小放大；物近成虚像，正立虚像放大。(成实像时，像是倒立的，先是缩小的再是放大的；成虚像时，像是正立的，是放大的虚像)这种方法，在实施过程中，效果是比较好的。学生也设计了适合自己的口诀。由此推广，在学习其他知识时大多可以利用这种方法。六、实际应用法(一)准备一张照相机的成像原理图，分析成像的特点，这时物体离凸透镜比较远，即u2f，让学生比较像的大小、正倒立情况，然后总结出成像的特点，成倒立、缩小的实像。然后告诉学生，我们的眼睛也是一个凸透镜，眼前的物体在我们的视网膜上“拍了照”，我们才看到了物体。(二)利用教室中的投影仪，把上面的反光的平面镜解下来，让像呈现在天花板上。让学生去感受投影仪上的透镜也是凸透镜，然后去观察成像特点，请学生说出物距、像距，以及成像特点：倒立、放大的实像。(三)上课之前，让学生自己准备一个放大镜。一般的学生