初中物理八年级《透镜》核心素养导向教学设计

初中物理八年级《透镜》核心素养导向教学设计

一、教材与学情分析

（一）教材分析

本节课选自人教版八年级物理上册第五章第1节，是“透镜及其应用”这一单元的基石与开篇。【基础】本章内容属于《义务教育物理课程标准（2022年版）》中“运动和相互作用”这一主题下的“声和光”部分。课标对学生在本节的学习要求是：“认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用”-1-4。本节课的教学内容不仅是对上一章《光的折射》规律的深化与应用，更是后续深入学习凸透镜成像规律、理解照相机、投影仪、眼睛以及望远镜等光学仪器工作原理的必要前提。【重要】能否准确理解透镜对光的作用，建立正确的光路模型，直接关系到学生能否顺利攻克本章乃至整个初中物理光学部分的重难点。因此，本节内容在知识体系中起着承上启下的关键作用。

（二）学情分析

学生经过上一章的学习，已经掌握了光的折射定律，这为本节课从本质上理解透镜对光的作用奠定了知识基础。八年级学生正处于形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对新鲜事物充满好奇，乐于动手操作，对生活中的透镜（如放大镜、近视眼镜）有初步的感性认识，但对“会聚”和“发散”的本质理解往往停留在表面，容易产生误区。【难点】例如，学生可能会错误地认为经过凸透镜的光一定会会聚于一点，或者看到凹透镜后的光斑变大就是发散。因此，教学中需要从具体直观的实验现象入手，引导学生透过现象看本质，利用光路图进行模型建构，实现从感性认识到理性思维的飞跃。

二、教学目标定位

基于核心素养导向，制定如下教学目标：

（一）物理观念

1.能准确区分凸透镜和凹透镜，能从形状上描述二者的区别（中间厚、边缘薄；中间薄、边缘厚）。

2.知道主光轴、光心、焦点和焦距的概念。【基础】理解凸透镜的实焦点和凹透镜的虚焦点的本质区别。

3.理解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用，建立“透镜是光控元件”的物理观念。

（二）科学思维

4.通过观察实验现象，运用归纳的方法概括出两种透镜对光的作用特点，培养分析概括能力。

5.通过绘制光路图，理解“会聚”和“发散”的真正含义是指折射光线相对于入射光线的偏折方向，而非仅仅是光线是否相交，建立几何模型，培养模型建构思维。【难点】【重要】

6.能运用光路的可逆性原理，推断并理解通过焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴射出的特性。

（三）科学探究

7.经历“探究透镜对光的作用”的实验过程，学会通过现象（如光斑变化、光路显示）总结规律的方法。【高频考点】

8.通过“测量凸透镜的焦距”的实践活动，学习一种间接测量的科学方法，并在操作中体会控制变量（如正对太阳）的思想。【热点】

9.在小组合作实验中，培养交流与合作、基于证据得出结论的能力。

（四）科学态度与责任

10.通过了解透镜在古代（如点燃烽火）和现代科技（如“天眼”FAST的馈源舱、光刻机镜头）中的应用，增强民族自豪感和将科学服务于人类的使命感。

11.通过对火灾案例的分析（如装有水的瓶子引起火灾），树立安全意识和规范操作实验仪器的习惯。【非常重要】

三、教学重难点

（一）教学重点

1.凸透镜和凹透镜对光线的会聚和发散作用。【高频考点】

2.凸透镜的焦点、焦距的概念及其测量方法。

（二）教学难点

3.理解“会聚”与“发散”的本质——光线经过透镜后，其传播方向相对于原来的方向是“靠拢”还是“远离”主光轴。

4.凹透镜虚焦点的概念及其光路作图的理解。

四、教学方法与准备

（一）教学方法

采用“情境激趣—问题驱动—实验探究—模型建构—应用迁移”的教学模式。主要运用实验探究法、观察对比法、模型作图法和小组讨论法。

（二）教学准备

1.【教师】多媒体课件（含火灾新闻视频、光路动画、透镜应用图片）、各种透镜实物（不同形状的凸凹透镜、老花镜、近视镜）、光具盘（含各种光源）、激光笔、平行光源、光屏、光具座、铁架台。

2.【学生分组】（每组）两种透镜各一个、学生光源（激光笔或LED平行光源）、白色硬纸板（作光屏）、刻度尺、水（用于体验水透镜）。

五、教学实施过程（45分钟）

（一）创设情境，引入新课（约3分钟）

【环节目标】激发兴趣，引发认知冲突，导入课题。

教师活动：播放一则简短的新闻视频：某地因随意丢弃的装有清水的透明塑料瓶，在阳光下聚焦引发森林火灾。视频播放后，教师提问：“一个小小的水瓶，为何能成为‘纵火犯’？这其中蕴含着怎样的光学奥秘？”引导学生思考。随后，教师展示一系列光学仪器图片：照相机镜头、投影仪、望远镜、老花镜、近视镜，提问：“这些看似复杂的仪器，其核心部件是什么？”引导学生得出“透镜”这一答案，从而自然地引入今天的课题——透镜。

学生活动：观看视频，感到震惊并产生好奇。观察图片，联系生活经验，回答出“镜片”、“透镜”等关键词。带着疑问进入新课学习。

【设计意图】从真实的生活事件出发，不仅能迅速抓住学生的注意力，更能让学生深切感受到物理知识就在身边，凸显“从生活走向物理”的理念，同时渗透安全意识教育。【非常重要】

（二）辨识形貌，建立概念（约5分钟）

【环节目标】通过实物观察，建立透镜的分类及基本概念。

1.透镜的分类：教师给每个小组分发两种透镜（凸透镜和凹透镜）实物。指导学生用手摸一摸、用眼看一看，对比两种透镜的形状差异。【基础】学生通过感官体验，很容易总结出：中间厚、边缘薄的叫凸透镜；中间薄、边缘厚的叫凹透镜。教师对学生的回答给予肯定，并补充介绍像老花镜是凸透镜，近视镜是凹透镜。

2.主光轴与光心：教师结合课本图示，讲解主光轴（通过两个球面球心的直线）和光心（透镜的中心，主光轴上的一个特殊点，通过它的光传播方向不变）的概念。强调光心是透镜的一个重要参考点。引导学生在自己的透镜上大致找出光心的位置。

【设计意图】调动多种感官参与学习，使学生对透镜的认识从抽象的文字变为具体的形象，为后续的光学探究打下坚实基础。通过光心的讲解，为后续画光路图时“过光心方向不变”的规律埋下伏笔。

（三）实验探究，揭示本质（约15分钟）

【环节目标】通过实验探究和动画辅助，突破“会聚与发散”这一核心难点，并建立焦点、焦距概念。【核心环节】【高频考点】

1.初探作用——光斑对比法：

教师引导：“透镜对光到底有什么作用？我们能否用一个简单的方法来感受？”指导学生进行分组实验1：让激光笔（或平行光源）发出的光斜射到白纸上，观察光斑；然后分别在光源与纸之间放入凸透镜和凹透镜，观察白纸上光斑大小的变化。

学生操作并记录现象：放凸透镜时，光斑变小；放凹透镜时，光斑变大。

教师引导初步结论：这说明凸透镜有使光“聚拢”的作用，凹透镜有使光“分散”的作用。由此引出“会聚”和“发散”的初步概念。

2.深究本质——光路显示法：

教师提出问题：“光斑的大小变化只是结果，光通过透镜后的路径究竟是什么样的？”【重要】

教师演示（或利用分组光具盘实验）：用平行光源发出几束平行光，分别正对着凸透镜和凹透镜照射。利用烟雾或光具盘的漫反射效果，让学生清晰地观察到光的传播路径。

学生观察并描述：平行于主光轴的光通过凸透镜后，向中间靠拢，最终会聚于一点；通过凹透镜后，则向外散开。

教师精讲点拨：引导学生结合光的折射定律，理解这种“靠拢”和“散开”的本质。强调“会聚”是指折射光线相对于入射光线的方向而言是“向内偏折”的，并不一定意味着它们必须相交；同理，“发散”是指折射光线“向外偏折”。利用多媒体动画演示，将透镜等效为多个三棱镜的组合，帮助学生从原理上理解偏折原因。

3.建立模型——焦点和焦距：

基于上述观察，教师给出精确概念：平行于主光轴的光通过凸透镜后，会聚于主光轴上的一点，这个点叫凸透镜的焦点（F），用实心点表示。由于是实际光线会聚而成，所以叫实焦点。【基础】焦点到光心的距离叫焦距（f）。引导学生观察凸透镜两侧，指出透镜两侧各有一个焦点。

对于凹透镜，教师引导学生思考：这些发散的光线看起来像是从哪里发出来的？通过画反向延长线，找到它们的交点，这个点也在主光轴上，由于不是实际光线会聚的，所以我们称之为虚焦点（F），用空心点表示。【难点】

随后组织学生活动：测量凸透镜的焦距。指导学生利用太阳光（或平行光源），将凸透镜正对光源，在另一侧用光屏承接，直到找到最小、最亮的光斑，用刻度尺测出光斑到透镜光心的距离，即为焦距。【热点】

【设计意图】通过“现象观察—本质剖析—模型建构”三步走，层层递进。光斑实验让学生获得感性认识，光路实验让学生看清内在路径，动画和作图则帮助学生完成从感性到理性的思维升华，有效突破“会聚与发散”的本质理解这一难点。焦距的测量不仅锻炼了学生的动手能力，也加深了对焦距概念的理解。

（四）作图建模，理解应用（约10分钟）

【环节目标】通过三条特殊光线的作图，将透镜的光学性质转化为可视化的几何模型，并联系生活实际。【高频考点】

1.三条特殊光线：

教师引导学生结合刚才的实验和光路的可逆性，共同归纳凸透镜的三条特殊光线：（1）通过光心的光线，传播方向不变；（2）平行于主光轴的光线，折射后通过焦点；（3）通过焦点的光线，折射后平行于主光轴。【非常重要】

教师示范作图，强调光线的画法（实线、带箭头）、反向延长线（虚线）的规范。【基础】

学生模仿练习，在学案上画出通过凸透镜和凹透镜的三条特殊光线。教师巡回指导，纠正错误，尤其关注凹透镜虚焦点的画法。

2.生活应用：

（1）释疑解惑：再次回到课前的“水瓶纵火”案例，请学生用本节课所学知识进行解释（水瓶相当于凸透镜，汇聚太阳光，温度升高引燃易燃物）。

（2）学以致用：展示老花镜（凸透镜）和近视镜（凹透镜），请学生判断种类并简述原理。展示现代科技应用，如我国“天眼”FAST的馈源舱是如何利用透镜将宇宙深处的微弱电磁波汇聚到接收器上的，激发学生的爱国情怀和科学探索精神。

【设计意图】作图是物理思维的具体化，通过练习，学生将抽象的“会聚”“发散”转化为精确的几何线条，这是物理学培养科学思维的重要方式。将知识与生活、科技紧密联系，实现“从物理走向社会”的目标，同时完成课前情境的呼应，使课堂结构完整。

（五）课堂练习与反馈（约5分钟）

【环节目标】即时检测学习效果，巩固核心知识。

教师呈现精选的课堂练习题：

1.（基础题）关于透镜，下列说法正确的是（）

A.凸透镜对光有会聚作用，所以通过凸透镜的光一定相交于一点。

B.凹透镜对光有发散作用，所以通过凹透镜的光一定是发散的。

C.一束光通过凹透镜后，折射光线的反向延长线可能会相交。

D.不论是凸透镜还是凹透镜，通过光心的光线方向都不变。

2.（高频考点）根据下图中的入射光线，画出折射光线或入射光线。（题目包含凸透镜和凹透镜的特殊光线作图）

3.（难点辨析）有两个透明容器，一个里面装满了水，形状是中间厚边缘薄；另一个里面也是水，形状是中间薄边缘厚。一束平行光射入，哪个容器对光有会聚作用？

学生独立思考并作答，教师通过举手或投影展示部分答案，进行针对性讲评，强化对易错点的辨析。

【设计意图】通过不同层次的练习，及时查漏补缺。第1题旨在辨析概念，避免学生陷入思维定式；第2题是中考的高频考点，训练规范作图；第3题则是对知识本质理解的迁移，帮助学生抓住“形状决定作用”的本质。

（六）课堂小结与作业布置（约2分钟）

【环节目标】梳理知识体系，构建思维导图。

1.课堂小结：引导学生从“三类知识”（分类、概念、作用）、“一种方法”（实验探究、模型建构）、“一种意识”（科学责任）三个方面回顾本节课的收获。

2.作业布置：

（1）【基础性作业】完成课后《动手动脑学物理》第1、2、4题。

（2）【实践性作业】尝试利用一个圆柱形玻璃杯和一杯水，制造出凸透镜和凹透镜，并用它来观察近处的物体，说说你的发现。

（3）【拓展性作业】查阅资料，了解透镜在“光刻机”这种高端制造设备中的作用，下节课分享。

六、板书设计

采用纲领式板书，左中右结构，清晰呈现核心内容。

初中物理八年级《透镜》核心素养导向教学设计

一、透镜的种类

1.凸透镜：中间厚、边缘薄（如：老花镜）

2.凹透镜：中间薄、边缘厚（如：近视镜）

二、重要概念

3.主光轴：通过两球心的直线

4.光心（O）：通过它光向不变

5.焦点（F）：平行光会聚的点

（凸透镜——实焦点；凹透镜——虚焦点）

6.焦距（f）：焦点到光心的距离

三、透镜对光的作用

7.凸透镜：会聚作用

8.凹透镜：发散作用

（附光路图区）

（凸透镜特殊光线）

（凹透镜特殊光线）

七、教学反思

（一）设计亮点

本节课的教学设计始终围绕“核心素养”展开。通过“水瓶纵火”的真实情境引入，激发探究欲；通过“光斑—光路—光路图”的三步探究，