八年级物理上册第五章透镜及其应用章末复习教学设计

八年级物理上册第五章透镜及其应用章末复习教学设计

一、教学背景与设计理念

（一）教材分析

本章是八年级物理光学部分的深化与拓展，学生在第四章“光现象”中学习了光的直线传播、反射和折射等基础知识，为本章探究透镜对光的作用以及凸透镜成像规律奠定了必要的认知基础。本章内容紧密联系生活实际，照相机、投影仪、放大镜、眼镜等光学仪器是学生日常生活中常见的物品，通过本章学习，学生不仅能够从物理学的视角解释这些现象的原理，更能深刻体会物理知识在生产生活中的广泛应用，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。本章的核心是凸透镜成像规律，它是几何光学的重要组成部分，也是后续学习显微镜、望远镜以及高中物理中透镜公式、像差等知识的基础，具有承上启下的关键作用。章末复习课旨在帮助学生打破章节内各节之间的壁垒，将零散的知识点系统化、网络化，深化对核心概念和规律的理解，提升综合应用知识解决问题的能力。

（二）学情分析

八年级学生经过前期的学习，已经具备了一定的观察、实验和归纳能力，对物理现象充满好奇心。在进入本章复习前，学生已经初步掌握了透镜的基本概念、凸透镜成像的初步规律以及透镜在生活中的简单应用。然而，学生对于物理概念的理解可能停留在表面，例如对焦距、物距、像距等概念的物理意义把握不准；对凸透镜成像规律的记忆可能碎片化，缺乏对规律内在逻辑（如物近像远像变大）的深刻理解；在运用规律解释复杂光学现象（如眼镜度数、透镜组合）时，思维上存在障碍；在探究实验的迁移和变式上，控制变量法和数据归纳的能力有待加强。此外，学生普遍存在“光学作图不规范”的问题，如光线缺箭头、虚实线不分等。因此，本复习课需要针对这些模糊点和薄弱环节，通过知识重构、实验再现和典型例题剖析，帮助学生查漏补缺，实现认知的螺旋式上升。

（三）设计理念

本教学设计秉持“以学生发展为本”的核心理念，深度融合课程改革精神。强调以大概念（光与透镜的相互作用）统摄单元复习，引导学生自主构建知识体系。教学过程突出“科学探究”与“科学思维”两大核心素养的培养。通过创设真实问题情境（如“如何为爷爷挑选合适的老花镜”），激发学生内在学习动机，驱动学生在问题解决中主动回顾和应用知识。采用“知识结构化——规律模型化——应用情景化”的复习策略，借助思维导图、对比表格、动态模拟等手段，帮助学生完成从浅层记忆到深度理解的转化。同时，注重物理与生物（眼睛构造）、技术（镜头设计）、社会（视力矫正）的跨学科融合，拓宽学生视野，彰显物理学科的育人价值。

二、教学目标

（一）物理观念

1.能准确陈述透镜的光心、主光轴、焦点、焦距等基本概念。【基础】

2.能从光线偏折的角度解释凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用，形成初步的光学模型。【重要】

3.能完整复述并理解凸透镜成像的虚实、倒正、大小、位置等规律，建立动态的成像观念。【非常重要】

4.能运用透镜成像规律解释照相机、投影仪、放大镜、眼睛、显微镜、望远镜等光学仪器的工作原理，形成“物理服务技术”的观念。【重要】【热点】

（二）科学思维

1.能通过比较、分类等方法，归纳凸透镜和凹透镜在结构、光学性质、成像特点上的异同。【基础】

2.能运用几何作图法（三条特殊光线）准确作出物体经凸透镜所成的像，并分析其变化。【高频考点】【难点】

3.能基于凸透镜成像规律，进行“物距—像距—像性质”的逻辑推理和动态分析，理解“物近像远像变大”的实质。【非常重要】【高频考点】

4.能运用理想模型法（如薄透镜、点光源）、等效替代法（如用水透镜模拟晶状体）分析光学问题，提升建模能力。

（三）科学探究

1.通过回顾“探究凸透镜成像规律”的实验过程，能熟练说出实验器材的组装顺序（光具座、蜡烛、凸透镜、光屏）及调节要求（焰心、光心、光屏中心在同一高度）。【必做实验】【基础】

2.能对实验过程中可能出现的异常现象（如光屏上找不到像、像的位置偏上或偏下）进行分析和排除。【难点】

3.能根据实验数据归纳出凸透镜成像的完整规律，并能运用该规律设计简单的探究方案，例如测量凸透镜的焦距。【重要】【热点】

（四）科学态度与责任

1.在知识梳理和问题辨析中，养成严谨求实、一丝不苟的科学态度，特别是规范作图的习惯。

2.通过了解我国在光学镜头制造、视力矫正技术等领域的发展成就，增强民族自豪感和社会责任感。

3.通过对近视成因及预防的学习，树立保护视力、健康生活的意识，关爱自己和他人。【热点】

三、教学重点与难点

（一）教学重点

1.凸透镜成像规律的完整表述及其动态变化特征。【核心内容】【非常重要】

2.透镜在照相机、投影仪、放大镜、眼睛等生活中的应用原理。【重要】【高频考点】

3.利用三条特殊光线规范作图，确定像的位置和性质。【核心技能】【高频考点】

（二）教学难点

1.理解实像和虚像的本质区别（实际光线会聚与否，能否用光屏承接）。【基础辨析】

2.凸透镜成像规律的动态分析，特别是物距在临界点（f和2f）附近变化时，像距和像的虚实、大小发生突变的临界思维。【思维进阶】【难点】

3.综合运用透镜知识解决实际问题，如分析远视眼和近视眼的矫正光路图、判断透镜焦距大小对成像的影响等。【综合应用】【高频考点】【难点】

四、教学准备

教师准备：多媒体课件（含Flash或3D动画演示透镜光路、成像规律、眼睛调节）、实物投影仪、大屏显示器；光具座（带刻度尺）、凸透镜（焦距已知，如f=10cm）、凹透镜、F形光源（或蜡烛）、光屏、火柴（若用蜡烛）；不同焦距的眼镜片（近视镜和远视镜）、水槽、水（模拟眼睛）。

学生准备：每人一份复习学案（包含知识结构填空、核心规律表格、典型例题及变式训练）、直尺、铅笔、橡皮。

五、教学实施过程

（一）情境导入，明确目标（约3分钟）

教师手持一副老花镜和一副近视镜，向学生提问：“同学们，我们的爷爷奶奶年纪大了，看书读报需要戴上老花镜；而班里有些同学为了看清黑板，则需要戴上近视镜。这两副眼镜都是透镜做成的，它们分别属于哪类透镜？为什么功能恰好相反？学习了本章知识后，我们不仅要能回答这个问题，更要能从光学的角度解释它们是如何矫正视力的。今天，我们就对第五章《透镜及其应用》进行系统的章末复习，将分散的知识点串成线、织成网，看看大家能不能用我们学过的知识，解开生活中的更多光学奥秘。”通过生活化的问题情境，迅速聚焦学生注意力，明确本节课的复习目标——构建知识体系，深化规律理解，提升应用能力。

（二）知识梳理，构建网络（约15分钟）

此环节采用“问题链+学案导学”的方式，引导学生自主回顾并完善知识结构。学生依据复习学案的提示，以四人小组为单位，进行讨论和填空，教师巡视指导，及时解答疑问，并选取小组代表进行全班展示交流。

1.透镜的基础知识【基础知识】

（1）分类：凸透镜（中间厚、边缘薄）和凹透镜（中间薄、边缘厚）。这是辨别透镜类型最直观的依据。

（2）相关概念：【重要】主光轴（通过两个球面球心的直线）、光心（透镜的中心点，经过光心的光线传播方向不变）、焦点（平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚的点，或经凹透镜后发散光线的反向延长线会聚的点，凸透镜有实焦点，凹透镜有虚焦点）、焦距（焦点到光心的距离，用f表示，焦距是衡量透镜会聚或发散本领的物理量）。

（3）对光线的作用：【非常重要】凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。这里的关键是理解“会聚”和“发散”指的是出射光线相对于入射光线的方向变化，而不是光线本身是否相交。

2.凸透镜成像规律【核心规律】【非常重要】【高频考点】

（1）基本概念：物距（u，物体到光心的距离）、像距（v，像到光心的距离）。

（2）规律详析（以u与f、2f的关系为线索）：

A.当u>2f时，成倒立、缩小的实像，此时像距f<v<2f。应用：照相机。【重要】

B.当u=2f时，成倒立、等大的实像，此时v=2f。这是放大和缩小像的分界点，也是测量焦距的方法之一。【基础】

C.当f<u<2f时，成倒立、放大的实像，此时v>2f。应用：投影仪、幻灯机。【重要】

D.当u=f时，不成像（或者说成平行光，像在无穷远处）。这是实像和虚像的分界点，也是像的虚实、倒正的分界点。【难点】

E.当u<f时，成正立、放大的虚像，此时v>u，且像与物同侧。应用：放大镜。【重要】

（3）动态规律：【非常重要】“物近像远像变大”（适用于成实像的情况，即u>f）。反过来，物远像近像变小。理解这一规律的关键是，物体靠近焦点时，像会远离透镜且变大。

3.透镜的应用【重要】【热点】

（1）照相机：利用u>2f时成倒立缩小实像的原理。镜头相当于凸透镜，胶片或感光元件相当于光屏。拍摄近景时，镜头前伸（增大像距）；拍摄远景时，镜头后缩（减小像距）。

（2）投影仪：利用f<u<2f时成倒立放大实像的原理。平面镜的作用是改变光的传播方向，使像正立呈现在屏幕上。

（3）放大镜：利用u<f时成正立放大虚像的原理。物体离焦点越近，虚像越大。

（4）眼睛和眼镜：【热点】眼睛中的晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，视网膜相当于光屏。近视眼是由于晶状体过凸或眼球前后径过长，使远处物体成像在视网膜前方，需佩戴凹透镜矫正。远视眼（老花眼）是由于晶状体过扁或眼球前后径过短，使近处物体成像在视网膜后方，需佩戴凸透镜矫正。

（5）显微镜和望远镜：【了解层次】显微镜由物镜和目镜组成，物镜成倒立放大的实像，目镜成正立放大的虚像；望远镜（如开普勒望远镜）由物镜和目镜组成，物镜成倒立缩小的实像，目镜成正立放大的虚像。

4.光学作图规范：【基础技能】【高频考点】

强调光线必须用实线加箭头表示实际路径；光线的反向延长线、法线、虚像必须用虚线表示；特殊光线（平行过焦、过焦平行、过心不变）必须准确应用。

（三）实验重温，深化理解（约10分钟）

教师利用多媒体动画或实物演示，重现关键实验，引导学生深度思考实验细节和原理，而不只是回忆步骤。

1.探究凸透镜成像规律实验【必做实验】【高频考点】【难点】

（1）仪器组装与调节：教师提问“为什么必须调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度？”引导学生回答：为了使像成在光屏中央。如果像成在了光屏上方，应该如何调节？应向上调节光屏，或向下调节蜡烛，或向上调节凸透镜。

（2）寻找清晰的像：教师提问“如何确定光屏上的像最清晰？”引导学生回答：左右移动光屏，比较不同位置像的清晰度，找到像最清晰的点。

（3）数据记录与处理：展示一组实验数据，请学生根据数据判断透镜焦距、物距与像距的关系，并填写像的性质。例如，当u=30cm，v=15cm时，成倒立缩小的实像，可推断f<15cm且2f>15cm，即f<15cm且f<7.5cm？这里需要仔细推算，实际是f<15cm，同时由于u>2f得30cm>2f，f<15cm；由f<v<2f得f<15cm<2f，解得7.5cm<f<15cm，综合得7.5cm<f<15cm。通过计算加深对临界值的理解。

（4）评估与交流：如果无论怎么移动光屏，光屏上都找不到像，可能的原因有哪些？引导学生分析：①u=f，不成像；②u<f，成虚像，光屏承接不到；③凸透镜、光屏、烛焰中心不在同一高度；④物距太大，像距太小，超出光具座范围。

2.近视眼与远视眼的矫正模拟实验【重要】

教师利用水透镜（模拟晶状体）、光源和光屏，演示近视眼的成因（晶状体变厚，折光能力变强，像成在光屏前方）及其矫正（在透镜前加一个凹透镜，使光线发散后再会聚，像后移至光屏上）。同理演示远视眼及其矫正。通过直观的模拟，突破学生对于“为什么近视眼要戴凹透镜，而远视眼要戴凸透镜”这一难点。

（四）典例剖析，提升能力（约12分钟）

精选典型例题，通过师生互动、一题多解、一题多变的方式，引导学生将知识转化为解决问题的能力。

1.透镜作图题【基础技能】【高频考点】

例1：根据给出的入射光线和出射光线，判断方框内的透镜类型。

解析：引导学生比较入射光线和出射光线的方向。若出射光线相对于入射光线更“靠拢”主光轴，则为凸透镜；若更“远离”主光轴，则为凹透镜。关键是判断光线是会聚了还是发散了。

例2：如图，画出物体AB经凸透镜所成的像A‘B’。要求作图规范。

解析：选取物体上的特殊点（通常是端点B），利用三条特殊光线中的任意两条（如平行于主光轴的光线和过光心的光线），找到像点B‘，再根据物体垂直于主光轴，画出A’。强调光线必须带箭头，实像用实线，虚像和光线的反向延长线用虚线。

2.成像规律辨析题【核心能力】【高频考点】

例3：一物体放在凸透镜前20cm处，在光屏上得到倒立、缩小的像，则该凸透镜的焦距f可能为（）A.10cmB.8cmC.15cmD.20cm

解析：根据成像条件“光屏上得到倒立缩小的像”确定u>2f，即20cm>2f，解得f<10cm。选项中只有B（8cm）和A（10cm？当f=10时，u=20=2f，成等大实像，不是缩小），因此f<10cm，8cm符合，10cm不符合。选B。此题考查对成像规律的逆向运用。

例4：一个物体通过凸透镜在光屏上成了一个缩小的像，若保持透镜位置不动，将物体和光屏的位置互换，则光屏上能否成像？如果能，像有什么特点？

解析：根据光路可逆原理，光屏上一定能成像。原先成缩小像，则u>2f，f<v<2f。互换后，新的物距u‘=v，满足f<u’<2f，所以会成一个倒立、放大的实像。

3.应用分析题【重要】【热点】

例5：使用照相机拍照时，若想使照片上的人像更大一些，摄影师应该（）A.靠近被拍摄者，同时将镜头向前伸B.靠近被拍摄者，同时将镜头向后缩C.远离被拍摄者，同时将镜头向前伸D.远离被拍摄者，同时将镜头向后缩

解析：人像变大，意味着所成的实像变大了。根据“物近像远像变大”的规律，要使像变大，必须减小物距（靠近被拍摄者），同时像距会相应变大（镜头向前伸，即增大镜头与胶片间的距离）。所以选A。

例6：小华是近视眼，爷爷是远视眼。如图所示，分别模拟了两人眼睛的成像情况，其中，模拟小华眼睛的是图____，需要用____透镜矫正；模拟爷爷眼睛的是图____，需要用____透镜矫正。

解析：小华近视，远处物体成像在视网膜前方，对应光线会聚过早的图，需用凹透镜发散光线矫正。爷爷远视，近处物体成像在视网膜后方，对应光线会聚过晚的图，需用凸透镜会聚光线矫正。

4.实验探究题【综合应用】【难点】

例7：小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验。

（1）实验前，首先在光具座上依次摆放好蜡烛、凸透镜和光屏，并调节它们的中心大致在______。

（2）凸透镜的焦距是10cm，当烛焰距凸透镜30cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、的实像。

（3）若保持蜡烛和透镜的位置不动，换用一个焦距为15cm的凸透镜，此时应将光屏向（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动，才能再次得到清晰的像，且像的大小会变______。

（4）在实验过程中，小明发现光屏上烛焰的像偏上，为了使像成在光屏中央，他应将蜡烛向______调节。

解析：（1）同一高度。（2）u=30cm>2f=20cm，成缩小实像。（3）焦距变大，透镜会聚能力变弱，光线会聚点变远，所以像距变大，像也变大。应将光屏远离透镜。（4）像偏上，说明光线偏下，根据过光心不变，可判断蜡烛偏下，应将蜡烛向上调节。

（五）变式训练，巩固迁移（约5分钟）

教师在学案上或屏幕上出示2-3道与例题类型相似但情境稍作变化的练习题，要求学生独立完成，并进行组内互批或全班快速核对答案。例如：

1.完成下列光路图（给出两条入射光线，要求画出折射光线或反向延长线）。

2.一个凸透镜的焦距是12cm，当物体从距透镜30cm处向透镜靠近，直至距透镜10cm的过程中，像距和像的大小将如何变化？

3.某同学用一焦距未知的凸透镜探究成像规律，他进行了如下操作，请回答：（1）他将凸透镜正对太阳光，在透镜另一侧移动光屏，当光屏上出现一个最小最亮的光斑时，测得光斑到透镜光心的距离是10cm，则该透镜的焦距是______cm。（2）他将蜡烛、透镜和光屏放置在光具座上，调整好后，保持透镜在50cm刻度线处，将蜡烛放在20cm刻度线处，移动光屏，直到光屏上出现清晰的像，此时光屏所在的刻度范围应在______cm之间。

（六）课堂小结，反思提升（约3分钟）

教师引导学生从知识、方法和能力三个层面进行总结。

1.知识层面：今天复习了透镜的基本概念、凸透镜成像规律及其应用、眼睛与眼镜、光学作图等核心知识。请大家在课后进一步完善自己的思维导图。

2.方法层面：我们运用了列表对比法、动态分析法、作图法、光路可逆法等来理解和解决问题。其中，“物近像远像变大”是动态分析的核心口诀，但必须注意只适用于实像。

3.能