2024人教版八年级物理上册第五章 透镜及其应用 第3节 凸透镜成像的规律 教案

人教版（2024）八年级上册物理第五章透镜及其应用第3

节凸透镜成像的规律教案

《凸透镜成像的规律》教案

年级八年级

学科初中物理共1课时

册别上册

人教版义务教育教科授课

教材新授课第1课时

书-物理八年级上册类型

教材分析

教材分析

本节内容是“透镜及其应用”章节的核心部分，承接前一节对凸透镜基本性质的探

究，聚焦于“成像规律”的系统性归纳。教材通过照相机、投影仪、放大镜等生活

实例引入问题，引导学生从现象出发提出科学探究问题一一“像的虚实、大小、正

倒与物距有何关系？”随后设计实验流程，明确实验思路与操作步骤，强调控制变

量法的应用，并以表格形式记录数据，最终得出成像规律。该内容不仅体现了物理

学科“观察现实世界，思考现实世界，表达现实世界”的核心素养要求，还为后续

学习显微镜、望远镜原理奠定基础，具有承上启下的关键作用。

学情分析

八年级学生已掌握光的折射、凸透镜对光的会聚作用等基础知识，具备一定的实验

操作能力与观察能力。但对“物距”“像距”等抽象概念理解尚浅，易混淆“实

像”与“虚像”的形成条件。同时，学生习惯于直观感知，对通过数据推理总结规

律的能力较弱，尤其在处理“焦距作为参照标准”这一思维转换时存在困难。此

外，部分学生缺乏科学探究的严谨态度，可能出现随意移动器材、不认真读数等问

题。因此，教学中需借助情境驱动、任务引领，强化实验规范训练，引导学生从

“看现象”走向“析规律”，培养其科学思维与探究实践能力。

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课时教学目标

物理观念

1.能准确描述凸透镜成像中物距、像距、焦距之间的定量关系，理解“二倍焦

距”“一倍焦距”作为分界点的意义。

2.能结合具体实例说明实像与虚像的本质区别，理解实像可呈现在光屏上而虚像

不能。

科学思维

1.能通过实验数据对比分析，归纳出物距变化对成像性质的影响规律，发展归纳

推理能力。

2.能运用“以焦距为单位进行比较”的思维方式，提升模型建构与量化分析能

力。

科学探究

1.能独立完成“调节光源、凸透镜、光屏中心等高”等实验准备步骤，确保实验

结果可靠性。

2.能根据实验要求设计合理的数据记录表，完整记录物距、像距、像的虚实、大

小、正倒等信息。

科学态度与责任

1.能在小组合作中主动承担角色，尊重他人意见，体现协作精神。

2.能如实记录实验现象，不伪造数据，养成实事求是的科学态度。

教学重点、难点

重^

1.掌握凸透镜成像的四类情况及其对应的物距范围：u>2f、u=2f、f<u<

2f、u<fo

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2.理解并能用语言准确表述“当物距大于2倍焦距时，成倒立缩小的实像”等规

律。

难点

1.理解“像距随物距减小而增大”的动态变化过程，建立物距-像距-成像性质的

三维联系。

2.区分“虚像无法在光屏上呈现”与“光屏上有影子”的本质差异，避免认知误

区。

教学方法与准备

教学方法

实验探究法、合作学习法、情境教学法、讲授法

教具准备

发光二极管光源、凸透镜（焦距20cm）、光屏、刻度尺、铁架台、导轨、多媒体

课件

教学环节教师活动学生活动

一、创设真实情境，提出驱动性问题

1.观看视频，感受不同

（一）、展示生活场景视频片段：

成像现象。

.播放一段短视频：一位摄影师在天安门

情境导12.回忆相关生活经验，

广场用相机拍摄城楼全景，镜头拉近后发

入，激发尝试解释现象差异。

现画面只包含部分建筑；接着切换到教室

探究欲望3.思考教师提出的三个

【5分投影仪投射PPT,画面清晰但偏小；最后展问题，积极发言分享想

钟】示老人用放大镜阅读报纸，字迹被放大得法。

非常清楚。

4.明确本节课的学习目

2.提问引导：同学们，你们注意到这些设标与实验任务。

备虽然都用了凸透镜，但成像效果却完全

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影响成像清晰度和准确性。

问题回应：☆☆☆

评价任务知识迁移：☆☆☆

目标明确：☆☆☆

通过真实生活情境导入，将抽象的物理规律与学生的日常经验紧密连

接，激发学习兴趣。利用视觉冲击和提问引发认知冲突，激活学生己

设计意图

有知识，为后续探究做好铺垫。明确实验任务，强调操作规范，培养

学生严谨的科学态度。

一、实验准备与装置搭建

（一）、分组指导，规范实验操作

1.将全班分为6个实验小组，每组4人，

1.分工合作，完成实验

指定组长、记录员、操作员、观察员，明装置搭建，确保三者等

确分工。

局0

2.教师演示安装步骤：

2.按照教师指导，依次

-将凸透镜固定在铁架台上，调整高度使

实验探改变物距，反复移动光

其位于中间位置。

究,合作屏寻找清晰像，认真记

-将发光二极管光源置于凸透镜左侧，距

验证规律录每组数据。

离约30cm处。

【25分3.在u<f时，撤去光

钟】-将光屏放置在凸透镜右侧，初始距度约屏，从透镜后方观察虚

为。

40cm像，记录特征。

强调关键点：必须使用刻度尺测量物距

3.4.小组讨论数据，尝试

和像距，且每次测量均需从凸透镜光心开

归纳成像规律，并与其

始量起。

他组交流验证。

4.指导学生检查三者是否“等高共轴”：

用手电筒照射光源，观察其光束是否穿过

透镜中心并落在光屏中央，若偏离则重新

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调整。

（二）、分步实施实验，收集数据

L指导学生按照教材图5.3-2装置进行实

验，按以下顺序逐步推进：

-第一步：将物体（发光二极管）放在距

离凸透镜约30cm处（即u>2f）,移动光

屏直至出现最清啦的像。

-第二步：观察并记录像的性质：是否能

在光屏上呈现？是放大还是缩小？正立还

是倒立？

-第三步：用刻度尺测量物距u和像距V,

并填入表格。

-第四步：将物体向凸透镜移动5cm,再次

移动光屏找清晰像，重复上述步骤。

-第五步：继续移动物体至ux2f（如

u=20cm）、u弋f（如u=10cm）u<f

（如u=5cm）等关键点，每步都记录数据。

2.特别提醒：当u<f时，光屏上无法得

到像，此时应撤去光屏，从透镜另一侧直

接观察，注意此时像为正立、放大，且为

虚像。

3.教师巡视各组，及时纠正错误操作，如

未等高、读数不准、误判虚像等情况。

4.鼓励学生自主发现规律：例如，随着物

体靠近透镜，像逐渐变大，像距也逐渐变

大；当物体移到焦点以内时，像变为正立

且无法在光屏上呈现。

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二、数据分析与规律提炼

（一）、引导学生汇总数据，形成初步结

论

1.各小组汇报数据，教师将典型数据汇总

干黑板或PPT卜0

2.提问：从数据中你能看出哪些规律？比

如，像的大小与物距的关系？像的正倒与

物距的关系？

3.引导学生发现：当物距大于2倍焦距

时，像总是倒立、缩小的实像；当物距等

于2倍焦距时，像等大；当物距小于2倍

焦距但大于焦距时，像倒立、放大；生物

距小于焦距时，像正立、放大，且为虚

像。

4.教师补充：为了更清晰地揭示规律，建

议以焦距f为单位来划分区域，如u>

2f、u=2f、f<u<2f、u<fo

（二）、总结成像规律，建立模型

1.教师带领学生逐条朗读并记忆成像规

律：

-当u>2f时，成倒立、缩小的实像，像

距满足f<v<2fo

-当u=2f时，成倒立、等大的实像，像

距v=2fo

-当f<u<2f时二成倒立、放大的实

像，像距v>2fo

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当U<f时，成正立、放大的虚像，像

与物同侧。

2.强调“二倍焦距”和“一倍焦距”是两

个重要分界点，是判断成像性质的关键依

据。

3.展示动态模拟动画：用一个移动的物体

在不同位置成像，直观展示四种情况的变

化过程，帮助学生建立空间想象。

操作规范：☆☆☆

评价任务数据准确：☆☆☆

规律归纳：☆☆☆

通过小组合作实验，让学生亲身经历“提出假设一设计实验一收集数

据一分析论证”的完整科学探究过程，培养动手能力和团队协作意

设计意图识。强调实验细节与数据真实性，提升科学素养。利用多媒体动画辅

助理解复杂动态过程，突破空间想象难点，使抽象规律可视化、形象

化。

1.回答“想想议议”问

一、解决实际问题，活用规律

题，结合实验规律进行

（一）、分析教材“想想议议”问题

推理。

1.出示问题：在照相机中，凸透镜成倒

应用拓2.分析练习题③④，说

立、缩小的实像，像的位置在哪个范隹

展，深化出操作策略及理由。

内？物距与像距相比，哪个比较大？

理解3.参与讨论“指尖触

2.引导学生回忆实验结论：当u>2f

【10分碰”问题，发表观点并

时，成倒立缩小的实像，且九

钟】f<v<2说明依据。

3.因此，像的位置应在焦点与两倍焦距之

4.思考“拍摄全景”方

间，即。

f<v<2f案，提出可行建议并解

比较物距与像距：由于

4.u>2f,v<释原理。

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2f,显然物距大于像距。

5.同理分析投影仪：当f<u<2f时，

v>2f,故像距大于物距。

（二）、解决练习题③与④

1.问题③：某同学用放大镜观赏邮票，想

让像变得更大一些，他应该怎样做？

-引导思考：放大镜成的是正立放大的虚

像，其放大程度取决于物距越接近焦距时

越大。

-结论：应将邮票向凸透镜靠近，但不能

超过焦距，直到看到最大最清晰的像。

2.问题④：改用焦距更短的透镜乙

（10cm）,不改变光源和光屏位置，仍想

在光屏上得到缩小的实像，透镜乙应放在

透镜甲的左侧还是右侧？

-分析：原透镜甲焦距20cm,现要成维小

实像，需满足u>2f=20cm,即物距大于

20cm。

-但若换为f=10cni的透镜乙，要满足」>

20cm,则物体必须离新透镜更远。

-因此，必须将透镜乙放在原来透镜甲的

左侧，才能使物距增大，从而满足u>

20cm的条件。

二、辨析常见误区，澄清概念

（一）、讨论“指尖触碰透镜”问题

1.出示问题：某同学不小心用手指尖触碰

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凸透镜，光屏上会出现什么？有人说是指

尖的像，有人说是有影子。

2.引导学生思考：凸透镜成像是由物体发

出的光经折射形成的。手指不是光源，不

会发出光，因此不可能形成“像”。

3.但手指遮挡了部分光线，导致到达光屏

的光线减少，所以光屏上的像会变暗，出

现一个模糊的阴影。

4.结论：光屏上不会有指尖的像，只会有

一个因遮挡造成的暗区（影子）。

（二）、解决“拍摄天安门全景”难题

1.出示问题：某同学在某处无论如何调

节，都只能看到城楼一部分，如何才能拍

到全景？

2.引导分析：这是因为物距太小，成像过

大，视野受限。

3.根据规律：要拍下更大的景物，需要减

小像的大小，即增大物距。

4.因此，应往后退，增加物距，使像变

小，从而容纳更多景物。

5.同时，可能还需更换焦距更长的镜头

（长焦镜头）来进一步压缩视角。

应用能力：☆☆☆

评价任务辨析能力：☆☆☆

解释能力：☆☆☆

将课堂所学应用于真实问题情境，检验学生对规律的理解深度与迁移

设计意图

能力。通过辨析常见误解，深化对“实像”“虚像”“影子”等概念

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的本质认识。鼓励学生运用物理知识解决生活难题，体现“从生活中

来，到生活中去”的课程理念，增强学习价值感。

一、回顾知识脉络，梳理规律框架

（一）、引导学生构建思维导图

1.教师在黑板上绘制一个以“凸透镜成像

规律”为中心的知识树：

-主干：物距u与成像性质的关系

-分支1：U>2f->倒立缩小实像（照相

机原理）

-分支2：u=2ff倒立等大实像（测焦

距方法）

-分支3f<11<2f->倒立放大实像L跟随教师一起构建知

总结反

（投影仪原理）识结构图，加深印象。

思，构建

-分支4：u<f―正立放大虚像（放大2.记录作业要求，明确

体系

镜原理）完成任务。

【5分

2.强调“一倍焦距”分虚实，“二倍焦3.思考课后实践任务，

钟】

距”分大小。准备材料。

3.提醒学生：所有规律均基于“平行光过

焦点”“过焦点的光平行射出”等基本原

理推导而来。

二、布置作业，延伸探究

（一）、完成课本练习与应用题①〜⑦

1.要求学生独立完成，其中⑤题需计算焦

距，⑥题需写出逻辑推理过程。

2.提示：⑤题可通过“当u=20cm时，

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v=20cm”判断f=10cm；当u<10cm时，成虚

像。

（二）、课后实践任务

1.请学生回家用玻璃瓶装水做成简易凸透

镜，观察笔的成像变化，记录物距与像的

变化。

2.思考：为什么水瓶的焦距会随水量变

化？

知识整合：☆☆☆

评价任务作业完成：☆☆☆

探究延伸：☆☆☆

通过思维导图帮助学生系统化梳理本节课核心内容，形成完整的知识

设计意图网络。布置分层作业，兼顾基础巩固与拓展探究，满足不同层次学生

需求。鼓励课外实践，延续科学探究热情，实现课内外无缝衔接。

作业设计

一、基础巩固

1.请写出凸透镜成像的四种情况，并分别说明其对应的物距范围。

2.判断下列说法是否正确，正确的打“，错误的打“X”。

（1）当物体位于凸透镜焦点以内时，成正立、放大的实像。（）

（2）照相机成像时，物距大于像距。（）

（3）投影仪成像时，像距大于物距。（）

（4）放大镜成的像可以在光屏上接收到。（）

3.一个凸透镜的焦距为15cm,当物体距离透镜20cm时，所成的像是______［选

填“实”或“虚”）、______（选填“放大”或“缩小”）、______（选填“正

立”或“倒立”）O

4.画出物体在以下三种情况下凸透镜成像的光路图：

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(1)u>2f；(2)f<u<2f；(3)u<fo

二、能力提升

5.某实验小组测得如下数据：

I物距/cm|像距/cm像的正倒|像的大小|

I30|15|倒|缩小|

I20|20|倒|等大|

I15|30|倒|放大|

I10I—I正I放大|

(1)根据数据判断该凸透镜的焦距是多少？

(2)当物距为12cm时，你预测像的性质是什么？为什么？

(3)当物距为8cm时，能否在光屏上得到像？为什么？

三、实践探窕

6.请你利用家中透明塑料瓶、水、笔等物品，制伶一个简易凸透镜，观察笔的成

像情况。

(1)记录不同物距下所成像的特点(正倒、大小、虚实)。

(2)思考：当你逐渐向瓶口靠近