第5节透镜和视觉第2课时（表格式教学设计）科学浙教版2024八年级上册

第5节透镜和视觉（第2课时）（教学设计）年级八年级授课时间课题1.5透镜和视觉（第2课时）学情分析本节内容选自浙教版八上第一章第5节第2课时。学生在接触本节内容前，已经学习了透镜的基本概念和光的折射现象，对生活中常见的凸透镜应用有一定的感性认知，但对其背后的成像原理缺乏系统性理解。这一阶段的学生思维正从具象向抽象过渡，对实验探究抱有较强兴趣，动手能力和观察能力有了一定基础，但在实验操作的规范性、数据记录的严谨性以及从现象中提炼规律的逻辑思维方面仍存在不足。学生容易混淆“实像”和“虚像”的概念，对“焦距”“物距”“像距”等术语的理解可能停留在表面，尤其对“1倍焦距”“2倍焦距”作为成像规律分界点的意义难以快速把握。此外，学生在数学关系与物理现象的对应上可能出现脱节，比如难以将“u＞2f”与“倒立缩小的实像”建立直接联系。部分学生因生活经验的局限性，可能认为“放大镜总能放大物体”，对“用放大镜看远处会成倒立缩小的像”存在认知冲突。同时，学生的合作探究能力存在差异，部分学生在小组实验中可能处于被动观望状态，需要教师针对性引导。因此，教学中需通过直观实验、生活实例对比和阶梯式问题引导，帮助学生突破抽象概念的理解难点，逐步建立成像规律与实际应用的联系。教学目标科学观念：了解实像的概念；了解凸透镜成所的像的性质；知道凸透镜的一些应用。科学思维：能用凸透镜成像规律解释相关的实际问题，提升观察、动手、交流合作能力。态度责任：体验探究的乐趣和实验成功的喜悦；初步形成乐于探究的意识和习惯。教学重难点重点：探究凸透镜成像规律；凸透镜在放大镜、投影仪、照相机中的应用原理。难点：理解实像与虚像的区别及成因；灵活运用成像规律分析实际问题。教学准备课件、课本、视频、活动器材等教学过程教师活动学生活动新课导入利用照相机拍照，可以让景色留存为永久的记忆；利用投影仪可以看到放大的图像；利用显微镜可以看到微小的细胞；利用望远镜可以观察到遥远的环形山。照相机、投影仪、显微镜、望远镜等都是具有透镜的光学仪器，它们在工作原理上有什么异同之处？提出问题，引导学生结合生活经验自由发言，建立生活与知识的联系。新知讲授一、凸透镜成像规律用放大镜近距离看书，文字会被放大，可是用放大镜看远处时，我们看到的却是倒立缩小的景象。同样一个凸透镜，为什么成像特点会有这么大的差别呢？凸透镜成的像有什么规律？探索活动：在桌上放一块凸透镜，在凸透镜的一侧点燃一支蜡烛，调节蜡烛与凸透镜的距离，使蜡烛在光屏上得到倒立的像。1、凸透镜成像光路（1）实像和虚像①实像在光屏上所成的像，是来自蜡烛的光通过凸透镜会聚而形成的，这样的像叫作实像。凸透镜成的实像可以用光屏来承接，实像和蜡烛分别位于凸透镜的两侧。②虚像我们用放大镜观察物体时，看到的像跟物体位于凸透镜的同一侧。这是因为通过凸透镜射出的光没有会聚成像，只是人眼逆着射出光的方向看去，能看到像，这样的像叫作虚像。【特别提醒】凸透镜成的虚像不可以用光屏来承接。（2）物距和像距我们把物体到凸透镜的距离叫作物距，用字母u表示，像到凸透镜的距离叫作像距，用字母v表示。探究实践：探究凸透镜成像的特点凸透镜能够成倒立的实像，像和蜡烛分别位于凸透镜的两侧。放大镜其实是凸透镜，用放大镜观察种子的结构，能够看到一个正立、放大的像。那么，物体经凸透镜所成的像有什么规律可循？让我们通过实验来探究凸透镜成像的规律。一、探究问题。物体经凸透镜所成像的大小、正倒、虚实跟物距有什么关系？二、设计实验。对探究问题，物距是自变量，实验中需要改变物距。我们可以把物体放在距凸透镜比较远的位置开始实验，然后逐渐减小物距，观察物体所成像的情况。由于凸透镜对光的会聚程度跟它的焦距有关系，我们可以重点观察物距小于、等于或大于1倍焦距、2倍焦距……时，物体成像的情况。三、进行实验。1.选择一块焦距f=的凸透镜，用点燃的蜡烛烛焰做物体，用白色硬纸板做光屏来承接蜡烛烛焰的像，研究蜡烛烛焰所成的像。2.把蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调节它们的高度，使它们的中心大致处于同一高度。想一想，为什么要这样做？使蜡烛的像呈现在光屏中央3.把蜡烛放在离凸透镜较远的位置上，调整光屏到凸透镜的距离，使蜡烛烛焰在光屏上成一个清晰的像。观察像的大小、正倒，测出物距u和像距v。将蜡烛逐次移近凸透镜，重复上面操作。4.当蜡烛移近凸透镜，在光屏上观察不到蜡烛烛焰的像时，撤去光屏，试着从光屏一侧向凸透镜方向观察，能否观察到蜡烛烛焰的像？像的大小、正倒怎样？像的位置在哪里？四、记录实验数据。五、分析与论证。1.像的正倒：什么条件下凸透镜成倒立的像？什么条件下成正立的像？当物距u＞f时，凸透镜成倒立的像；当物距u＜f时，成正立的像。2.像的虚实：什么条件下凸透镜成实像？什么条件下成虚像？当物距u＞f时，凸透镜成实像；当物距u＜f时，成虚像。3.像的大小：什么条件下凸透镜成缩小的实像？什么条件下成放大的实像？能否成缩小的虚像？①当物距u＞2f时，凸透镜成缩小的实像；②当物距f＜u＜2f时，凸透镜成放大的实像；③不能成缩小的虚像。六、实验结论。1.当u＞2f时，蜡烛烛焰在光屏上成倒立、缩小的实像。2.当u=2f时，蜡烛烛焰在光屏上成倒立、等大的实像。3.当f＜u＜2f时，蜡烛烛焰在光屏上成倒立、放大的实像。4.当u=f时，凸透镜不成像。5.当u＜f时，蜡烛烛焰在光屏上成正立、放大的虚像。2、凸透镜成像规律二、放大镜、投影仪和照相机1、放大镜使用放大镜时，放大镜位于被观察物体的上方，使物体位于凸透镜的焦点以内，并通过调节放大镜与物体的距离来改变放大倍数。（1）放大镜是一种焦距较小的凸透镜。（2）成像原理放大镜是利用u＜f时，物体经过凸透镜成正立、放大的虚像制成的。（3）使用方法使用放大镜时，放大镜位于被观察物体的上方，使物体位于凸透镜的焦点以内，并通过调节放大镜与物体的距离来改变放大倍数。2、投影仪投影仪上有一个相当于凸透镜的镜头，当把物体(投影片)放在1倍焦距与2倍焦距之间，并距投影仪镜头比较近的位置时，来自物体(投影片)的光，通过凸透镜后会聚在屏幕上，形成倒立、放大的实像。3、照相机（1）数码照相机的镜头相当于一个凸透镜，影像传感器相当于光屏。（2）成像原理数码照相机就是利用将景物放在离凸透镜2倍焦距以外时，能在影像传感器上成一个清晰、倒立、缩小的实像制成的。实践活动：用硬纸板做两个直径相差很小的纸筒，使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内，并能前后滑动。在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为5～10cm的凸透镜，另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜。这样就做成了照相机模型。在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，拉动纸筒，改变透镜和薄膜间的距离，就可以在薄膜上看到室外景物清晰的像。如果把薄膜换成感光胶片，就可以得到照相底片了。观察时，薄膜上的景物是不是倒立的？科学拓展：望远镜和显微镜显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜，靠近眼睛的一组凸透镜叫作目镜，靠近被观察物体的一组凸透镜叫作物镜。来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像。目镜的作用则像一个普通的放大镜，被物镜放大后的像再由目镜放大一次，这样，经过两次放大，我们就能看见肉眼看不见的小物体。如图所示为折射望远镜，它由两组凸透镜(目镜和物镜)组成。物镜的作用是使远处的物体在焦点附件成实像，目镜的作用是把这个实像再放大。望远镜物镜的口径比我们眼睛的瞳孔大得多，它可以会聚更多的光。这样的结构在天文观测中非常重要。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，以便观测到更暗的天体。思考与讨论：举例说明在生活中凸透镜还有哪些用处。科学·技术·工程：光学仪器的发展光学仪器的发展已经改变了我们观察周围世界的方式，导致了一系列重大的科学发现。1286年眼镜意大利工匠制作圆形玻璃片，装在框上，可戴在眼睛前，辅助阅读。1609年望远镜伽利略自制望远镜，观察天体。1826年照相机法国人达盖尔制成的单孔照相机。1960年激光美国人梅曼用红宝石制造了第一台激光器。2012年郭守敬望远镜我国建成世界上口径最大的大视场望远镜——郭守敬望远镜正式巡天。观察光屏上像的特点（如是否清晰、正倒），小组内交流操作中遇到的问题（如“像总不在光屏中央”）并尝试解决；结合现象理解“实像”是“由实际光线会聚而成，能被光屏承接”，同时明确“物距（u）”（物体到凸透镜的距离）和“像距（v）”（像到凸透镜的距离）的概念。讨论实验设计思路，明确需观察物距与焦距的关系。分组实验：调节三者中心同高，分工调节物距、找像、记录数据（像的性质、u、v等），观察u从远到近（u＞2f→u＜f）的成像变化，u＜f时撤屏直接观察。填写数据表格，分析像的正倒、虚实、大小与物距的关系。讨论归纳：1倍焦距分虚实/正倒，2倍焦距分大小，虚像均放大。总结成像规律，填写结论空白并核对。用放大镜观察物体，调节距离，结合u＜f规律解释原理。观察投影仪，讨论投影片倒放原因，用f＜u＜2f规律分析。操作照相机模型，观察像的特点，用u＞2f规律说明原理。观察望远镜、显微镜结构，讨论其成像原理（两次放大或先实像后放大）。举例生活中凸透镜应用（如老花镜）并简单解释。课堂小结凸透镜成像规律实像与虚像:当物距u>f时，成实像（可被光屏承接，与物体异侧）；当u<f时，成虚像（不可被光屏承接，与物体同侧）。正倒关系：u>f时成倒立的像；u<f时成正立的像（1倍焦距分虚实、正倒）。大小关系：u>2f时成缩小的实像；f<u<2f时成放大的实像；u<f时成放大的虚像（2倍焦距分大小，虚像均为放大）。特殊情况：u=2f时成等大的实像；u=f时不成像。凸透镜的应用放大镜：利用u<f时成正立、放大的虚像原理。投影仪：利用f<u<2f时成倒立、放大的实像原理。照相机：利用u>2f时成倒立、缩小的实像原理。其他应用：显微镜（物镜成放大实像，目镜放大虚像）、望远镜（物镜成缩小实像，目镜放大虚像）、老花镜等。板书设计作业设计（请老师按实际教学需