初中物理九年级“光的折射透镜”中考复习教学设计

初中物理九年级“光的折射透镜”中考复习教学设计

一、课标解读与考情分析

【课标要求】《义务教育物理课程标准（2022年版）》对本部分内容的要求是：通过实验，探究并了解光的折射定律及其在生活中的应用。认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。探究并知道凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像规律的应用，如照相机、投影仪、放大镜等。【核心解读】这要求复习教学不能仅停留在对折射定律和透镜成像规律的机械记忆层面，而应着力于引导学生经历知识的再建构过程，通过实验回顾与现象剖析，深化对“光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变”这一本质的理解，并能运用这一原理解释生活中的折射现象。对于透镜，重点是理解其对光路的控制作用与成像规律之间的内在联系，并能将这些规律应用于解决实际问题。【考情透视】从近年全国及江苏各市中考命题来看，本章内容历来是考查的重点和热点，分值占比通常为6%-10%。命题呈现出“重基础、强探究、突应用”的特点。【高频考点】主要集中在：利用光的折射规律作图解释生活中的折射现象（如池水变浅、筷子弯折、日出、海市蜃楼等）；凸透镜成像规律的实验探究及其结论的应用（判断像的性质、物距像距变化引起的像的大小变化）；特殊光线作图；近视眼、远视眼的成因与矫正。试题类型多样，既有基础的选择、填空题，更有考查科学探究能力的实验题，以及与生产生活紧密联系的综合应用题。【难点剖析】“凸透镜成像规律”是本章的【核心难点】。其难点在于：成像虚实、大小、正倒与物距、焦距之间复杂的动态对应关系；当物距变化时，像距与像的大小随之变化的规律（“物近像远像变大”）；将抽象的物理规律与具体的透镜应用（照相机、投影仪、幻灯机、显微镜、望远镜）原理相对应。【复习策略】基于以上分析，本复习课将摒弃简单的知识罗列，采用“问题驱动—实验重温—模型建构—迁移应用”的教学模式。以核心概念为线索，将零散的知识点串联成网，通过典型实验的再探究和变式训练，提升学生的高阶思维能力和解决实际问题的能力，最终实现物理观念的形成和科学思维的培养。

二、教学目标与核心素养

【物理观念】

1.通过复习，进一步确立“光的折射”是光在两种介质界面上发生的普遍现象，建立清晰的“光传播方向改变”的物质观和运动观。【基础】

2.理解透镜（特别是凸透镜）对光线的会聚作用本质上是两次折射的综合效果，能将其与生活中的光学仪器建立联系，形成“模型与应用”的工程思维。【重要】

【科学思维】

1.【模型建构】能够熟练运用光线模型表示光的折射路径和透镜对光路的控制作用，独立完成光路图的规范绘制。【基础】

2.【推理论证】通过分析具体情境，运用折射定律和透镜成像规律进行逻辑推理，解释“潭清疑水浅”、“热浪中的路面虚像”等现象，培养基于证据的推理能力。【重要】

3.【质疑创新】对成像规律实验中的异常现象（如光屏上找不到清晰的像）能够提出合理猜想，并设计简单的实验方案进行探究。【难点突破】

【科学探究】

1.通过重温“探究凸透镜成像规律”的实验过程，进一步熟练操作技能，掌握从实验数据中归纳总结物理规律的科学方法。【高频考点实验】

2.能够对实验数据进行处理和分析，理解列表法、图像法在寻找物理规律中的作用，并能从数据中捕捉信息，解决实际问题（如根据像的性质判断物距范围）。【核心】

【科学态度与责任】

1.通过了解我国古代对光的折射现象的认识（如《墨经》中的记载）以及现代光学技术（如“天眼”FAST的馈源舱定位、光刻机）的发展，激发民族自豪感与科技报国的使命感。

2.养成实事求是、尊重实验数据的科学态度，形成用科学知识解释自然现象、服务社会发展的意识。

三、教学重难点

【教学重点】

1.光的折射定律的内涵及其作图应用。【核心基础】

2.凸透镜成像规律及其在生活中的应用。【高频考点】

3.光学作图的规范性（光线带箭头、实虚线分明、反向延长线等）。【重要技能】

【教学难点】

1.理解光路的可逆性原理在折射和透镜成像中的应用。

2.掌握凸透镜成像的动态变化规律（物距、像距、像的大小随物体移动的变化关系）。【难点】

3.将抽象的透镜成像原理与照相机、投影仪、眼睛等具体光学仪器的调节过程建立正确对应。【热点】

四、教学准备

1.【教师准备】多媒体课件（包含动态光路演示、实验操作视频、典型例题动画）、激光笔、半圆形玻璃砖、长方体水槽、不同焦距的凸透镜和凹透镜、光具座、蜡烛（或F形光源）、光屏、火柴（或电源）、近视镜和远视镜片。

2.【学生准备】完成课前“基础诊断”学案，回顾教材核心概念和实验过程。分组实验器材（同教师准备，按四人一组配备）。

五、教学实施过程

（一）情境导入，唤醒经验

【环节目标】通过直观、冲突性的现象，迅速将学生的注意力聚焦到“光在不均匀介质或不同介质界面上会发生什么”这一核心问题上，激活学生关于折射的已有感性经验。

教师活动：在讲台上放置一个透明水槽，水槽底部放一枚硬币。请一位学生上台，调整视线使其恰好刚好看不到硬币。然后，教师缓缓向水槽中注水。【操作注意】确保学生视线不动。随着水位的升高，学生会惊讶地发现原本看不见的硬币“浮”现在视野中。

教师引导提问：同学们，倒入水后，硬币为什么会“出现”？这背后隐藏着怎样的光学奥秘？除了这个实验，生活中还有哪些类似的现象？（学生举例：筷子弯折、池水变浅、海市蜃楼……）

教师总结：这些现象都源于我们今天要复习的核心主题——光的折射。光的折射不仅是自然界的一种普遍现象，更是我们人类创造许多精密光学仪器（如照相机、显微镜）的理论基础。这节课，我们就来一场关于“光”的思维旅行，系统梳理“光的折射透镜”这一章的核心知识，构建知识网络，提升我们分析和解决实际问题的能力。【承上启下】

（二）自主梳理，建构网络

【环节目标】通过课前学案和课堂快速回顾，引导学生将散落的“珍珠”（知识点）串联成美丽的“项链”（知识结构），从整体上把握本章的逻辑体系。此环节以学生活动为主，教师点拨为辅。

教师活动：呈现本章核心概念思维导图的骨架（以“光的折射”和“透镜”为两大主干），邀请学生快速回答，共同填充枝叶。

学生活动：在教师引导下，口答并完善知识结构。

1.主干一：光的折射

（1）定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象。

（2）【核心规律】折射定律（三线共面，法线居中；空气中角大；垂直入射方向不变；光路可逆）。教师强调“空气中角大”是判断折射方向的关键，无论是光从空气到水，还是从水到空气，空气中的光线总是偏离法线，即空气中的角（入射角或折射角）更大。【重要标记：★★★高频】

（3）现象解释：池水变浅（视深<实深）、筷子弯折、星星闪烁、海市蜃楼（注意：蜃景是由于空气密度不均匀导致的连续折射，本质是光在一种介质中沿曲线传播）。【难点辨析】

（4）折射作图：关键步骤是“找界面、作法线、定方向、比大小”。

2.主干二：透镜

（1）基本概念：主光轴、光心（O）、焦点（F）、焦距（f）。

（2）【核心作用】凸透镜：会聚作用；凹透镜：发散作用。【重要标记：★★基础】

（3）三条特殊光线作图：

①凸透镜：平行过焦、过焦平行、过心不变。

②凹透镜：平行过焦（反向延长线过焦点）、指向另一侧焦点的光线平行射出、过心不变。【难点辨析：凹透镜的虚焦点】

（4）凸透镜成像规律及其应用：【核心板块】

教师引导学生回顾探究实验的过程，并以表格形式（此处虽要求不用表格，但教师可在板书中以结构图形式呈现）梳理出：

u>2f：成倒立、缩小的实像，像距f<v<2f，应用——照相机（类比：人的眼睛）。

u=2f：成倒立、等大的实像，像距v=2f，应用——测焦距。

f<u<2f：成倒立、放大的实像，像距v>2f，应用——投影仪、幻灯机（强调投影片倒插）。

u=f：不成像，得到平行光，应用——产生平行光（如探照灯的设计原理）。

u<f：成正立、放大的虚像，像与物同侧，应用——放大镜（强调物体要在焦点以内，且离焦点越近，像越大）。

（5）【动态规律】“物近像远像变大，物远像近像变小”（适用于实像）。教师引导学生用光路图或动画演示理解其物理本质。【重要标记：★★★★★高频考点】

（6）眼睛与眼镜：

①原理：晶状体和角膜相当于凸透镜，视网膜相当于光屏。

②【难点与热点】近视眼：晶状体太厚（或眼球前后径过长），折光能力太强，成像于视网膜前，需佩戴凹透镜矫正。

③远视眼（老花眼）：晶状体太薄（或眼球前后径过短），折光能力太弱，成像于视网膜后，需佩戴凸透镜矫正。

（7）显微镜和望远镜（拓展）：引导学生说出物镜和目镜的成像性质（显微镜：物镜成倒立放大实像，目镜成正立放大虚像；望远镜：物镜成倒立缩小实像，目镜成正立放大虚像）。

（三）核心深化，难点突破

【环节目标】针对本章最核心、最易错的“凸透镜成像动态分析”和“作图”问题进行专项突破，通过典型例题的剖析和变式训练，帮助学生打通思维堵点。

子环节一：动态成像规律的深度理解

教师活动：出示一道经典动态分析题。

例题：如图所示，将点燃的蜡烛放在离凸透镜20cm处，在另一侧光屏上得到一个倒立、缩小的清晰的像。则：

（1）该凸透镜的焦距f可能为（）A.5cmB.10cmC.15cmD.20cm

（2）若保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜向蜡烛方向移动一小段距离，要想再次在光屏上得到清晰的像，应如何移动光屏？光屏上的像将如何变化？

教师引导：

第一步（审题）：抓住关键信息“光屏上……倒立、缩小的实像”，这意味着u>2f。已知u=20cm，所以20cm>2f，即f<10cm。故第（1）问应选A。【思维建模：像的性质→物距范围→不等式求解】

第二步（动态分析）：教师引导学生运用“物近像远像变大”的规律逆向思考。凸透镜向蜡烛移动，意味着物距u减小（物近），则像距v应变大（像远），且像变大。所以，应将光屏向远离透镜的方向移动，光屏上的像将变大。【规律应用：将文字规律与具体操作一一对应】

第三步（追问）：若光屏上已经成一个清晰的缩小的像，此时用不透明的纸板遮住透镜的上半部分，光屏上的像有何变化？

学生讨论，教师总结：仍能成完整的像，但像会变暗。因为遮住上半部分，只是减少了通过透镜的光线，但来自物体每一点的光线仍能通过下半部分透镜折射后会聚成像点。【难点澄清：像的完整性取决于是否还有光线通过透镜会聚，与遮挡部分无关。】

子环节二：规范作图与原理辨析

教师活动：展示两个易错作图题，请两位学生上台板演，其余学生在学案上完成。

题目1：如图，一束光从空气斜射向水面，请画出反射光线和大致的折射光线，并标出反射角和折射角。

题目2：如图，根据入射光线和折射光线，在方框内画出恰当类型的透镜。【非常规作图】

教师点评与总结：

针对题目1，重点强调：【1】法线要用虚线画，且要垂直于界面；【2】光线是带箭头的实线，箭头方向不能标反；【3】反射角等于入射角（反射光线与法线的夹角）；【4】折射角小于入射角（因为从空气到水，空气中的入射角大），折射光线要靠近法线。【重要规范】

针对题目2，引导学生分析：对比入射光线和折射光线，发现折射光线相对于入射光线来说，是“发散了”还是“会聚了”？如果入射光是平行光，折射后变成发散光，说明是凹透镜；反之，是会聚后变成会聚点或会聚光束，说明是凸透镜。关键是看透镜对光线的作用，而不是看透镜的形状。【思维提升：从效果判断本质】

（四）实验重演，探究升华

【环节目标】中考对实验的考查，已从简单的器材、步骤记忆转向对实验原理、数据分析和故障处理的深度探究。本环节通过设置真实的实验情境和挑战性问题，全面培养学生的科学探究能力。

教师活动：重新布置光具座等实验器材，但这次不是重复教材实验，而是设置几个“意外”或“挑战”，请学生以小组为单位讨论解决方案。

挑战一：“残缺的像”

情境：某小组在做实验时，无论怎样移动光屏，都只能在光屏上看到蜡烛火焰上半部分的像，无法看到完整的像。请分析可能的原因是什么？如何调整？

学生讨论，教师引导分析：【原因1】蜡烛火焰的中心、透镜的中心、光屏的中心不在同一高度（不等高），且可能透镜或光屏偏下，导致上半部分光路被遮挡或不成完整像；【原因2】蜡烛可能太短。【解决措施】调整三者中心大致在同一高度（“三心等高”是实验成功的【基础保障】）。

挑战二：“消失的像”

情境：在探究u<f的虚像时，有同学说他在光屏上也看到了一个模糊的像。这是真的像吗？如何证明此时成的是虚像？

学生操作：移去光屏，直接透过透镜观察蜡烛。他们能看到一个正立、放大的像。教师追问：为什么通过透镜能看到，而光屏承接不到？引导学生得出虚像是由折射光线的反向延长线会聚而成，并非实际光线会聚，因此只能用眼观察，不能呈现在光屏上。【虚实像的根本区别】

挑战三：“超越极限”

情境：已知老师提供的凸透镜焦距f=10cm。现在把蜡烛放在距离透镜25cm处，将光屏放在距离透镜18cm处，发现光屏上是一个模糊的光斑。请在不改变透镜和光屏位置的前提下，通过调节蜡烛，使光屏上得到一个清晰的像。如何调节？

这是一个逆向思维题。学生需要通过计算或规律判断。教师引导：已知u=25cm>2f，则像距v应在f~2f之间（10~20cm）。当前v=18cm，在合理范围内，但像不清晰，说明物距和像距不满足共轭关系。根据光路可逆性，如果物距和像距互换，也可以得到清晰的像。即，当u=18cm（在f~2f之间）时，像距v应为25cm。所以，应将蜡烛移动到距离透镜18cm处。【深度应用：光路可逆原理】

（五）分层递进，应用迁移

【环节目标】通过设计由浅入深、紧密联系实际的练习题组，让学生在解决问题中巩固知识，实现从“懂”到“会”再到“用”的跨越。同时，关注不同层次学生的需求。

A组：【基础巩固】（面向全体学生）

1.下列现象中，属于光的折射现象的是（）A.水中倒影B.立竿见影C.海市蜃楼D.林间光柱

2.照相机照相时，被拍摄的物体应放在镜头（凸透镜）的（）A.一倍焦距以内B.一倍焦距和二倍焦距之间C.二倍焦距以外D.焦点上

3.完成下列关于凸透镜和凹透镜的特殊光线光路图。

B组：【能力提升】（面向中等以上学生）

1.一束光线从空气斜射向水面，已知入射光线与水面的夹角为30°，则反射角为____度，折射角____（选填“大于”、“小于”或“等于”）入射角。

2.某同学用一焦距未知的凸透镜探究成像规律，当他把蜡烛放在距离透镜15cm处时，在另一侧光屏上得到一个倒立、放大的实像。则该凸透镜的焦距f的取值范围是________。

3.在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示（教师板书画出位置，或PPT展示），此时在光屏上成清晰的像。请判断像的性质，并说明此成像原理与哪种光学仪器相同？如果保持蜡烛和光屏位置不动，只移动凸透镜，能否再次在光屏上成清晰的像？如果能，请说出移动方向。

C组：【拓展创新】（面向学有余力的学生）

1.如图所示的是一种称之为“七仙女”的神奇玻璃酒杯，空杯时什么也看不见，斟上酒后，杯底立即显现出栩栩如生的仙女图。请结合所学的光的折射或透镜知识，对这个现象提出一种合理的猜想和解释。

2.阅读短文，回答问题。

【材料】“天眼”FAST是世界上最大的单口径球面射电望远镜，为了汇集和探测来自宇宙深处的微弱电磁波（其行为与光波类似，遵循反射和折射定律），它有一个精密的馈源舱接收系统。馈源舱被6根钢索悬吊在球心附近，通过调整钢索长度，可以精确改变馈源舱的位置，使其始终对准反射面的焦平面，以接收由球面反射回来的信号。

【问题】（1）如果把FAST的反射面看作一个巨大的球面镜，它利用了光的什么原理来汇聚信号？（2）馈源舱的位置为什么需要精确调整？这体现了透镜成像规律中的哪种思想？（3）请尝试用几何光学的原理解释，为什么球面镜会产生像差，而抛物面镜可以完美汇聚平行光。

（六）总结提炼，构建模型

【环节目标】帮助学生对本节课复习的内容进行再次梳理，从更高的视角把握物理思想和方法，实现知识的升华。

教师活动：引导学生从以下几个维度进行总结。

1.【知识维度】我们复习了光的折射定律、透镜对光的作用、凸透镜成像规律及其应用。请同学们闭上眼睛，在脑海中快速回放一遍“凸透镜成像规律表”。

2.【方法维度】我们使用了哪些重要的物理方法？

（1）【理想模型法】用光线表示光的传播路径。

（2）【控制变量法】探究凸透镜成像规律。

（3）【图像法】分析物距、像距的变化关系。

（4）【等效替代法】在测焦距实验中，用等大的像确定焦距。

3.【思维维度】当我们面对一个光学问题时，一般的分析思路是什么？

（1）明确光的传播路径（是在同种均匀介质中？还是不同介质的界面？）。

（2）建立物理模型（是反射模型？折射模型？还是透镜成像模型？）。

（3）调用相应规律（反射定律、折射定律、透镜规律）进行推演。

（4）联系生活实际，检验结论的合理性。

教师寄语：光学世界，奇妙无穷。希望同学们能带着今天复习的收获，不仅在中考中取得优异成绩，更能用物理的慧眼去观察世界，用科学的思维去探索未知。

（七）当堂检测，查漏补缺

【环节目标】通过5-8分钟的限时小测，即时反馈本节课的复习效果，发现学生仍然存在的知识盲点或思维误区，为课后个性化辅导提供依据。

检测题（共4题，总分20分，时间8分钟）：

1.（4分）【基础】一束光从水中斜射入空气中，入射角为40°，则折射角最接近（）A.30°B.40°C.50°D.60°

2.（4分）【应用】疫情期间，为了方便学生线上学习，很多老师使用了“手机实物展台”。老师将手机摄像头对准作业本，手机屏幕上就能清晰地显示出作业本上字迹的______、的______像，此时作业本应位于手机摄像头的。（填写像的性质和物距范围）

3.（6分）【实验】小华在做“探究凸透镜成像规律”实验时，记录并绘制了物距u与像距v之间的关系图像（教师可给出简图：以u为横轴，v为纵轴，图像是双曲线的一支，且与直线v=u交于一点，该点对应u=v=20cm）。根据图像可知，该凸透镜的焦距f=______cm。当物距u=30cm时，像距v=______cm，此时光屏上成______像。

4.（6分）【作图】如图，S点是点光源，S’点是S点经凸透镜所成的像。请在图中画出凸透镜的位置（大致画出凸透镜并标明光心O和焦点F的位置），并完成光路图。【逆向思维作图：根据像点确定透镜位置和焦点】

（八）课后作业，分层设计

【必做作业】（面向全体学生，巩固基础）