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第五节 科学探究:凸透镜成像教学设计


第五节 科学探究:凸透镜成像
凸透镜的成像是初中物理中的重要规律, 许多光学仪器都是依据这 条规律制作的, 因此本规律有重要的应用价值。本节课是一次重要的大 教 学 设 计 思 想 探究。对提高学生的探究能力很有好处。所以,我们首先让学生利用凸 透镜观察窗户和指纹, 发现物距不同时成像的性质不同,从而猜想到凸 透镜所成像的性质与物距有关系,明确了探究的任务;再根据任务思

考 实验的思路和方法,制订出实验计划;然后自己实验收集证据;接着通 过对各次数据的分析找到了凸透镜成像的规律; 最后整理实验步骤再次 实验证明了规律的正确性。体现探究学习、合作学习、自主学习的新课 程理念。经历科学探究的主要环节,感悟科学探究的全过程,为今后的 探究打下基础,加深对制定计划与设计实验方法的认识。

知识与技能 1、知道凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件。 教 学 目 标 2、初步理解凸透镜成像规律。 过程与方法 经历探究凸透镜成像规律的过程,学习根据实事进行猜想,根据研 究任务制订计划和设计实验以及分析与论证的方法。 情感、态度与价值观 通过探究活动, 激发学生的学习兴趣和求知欲,培养乐于探索物理 学规律的精神。

重点

1、对凸透镜成像规律的理解和认识。 2、探究凸透镜成像规律的过程。 组织、指导学生完成探究凸透镜成像规律的实验。 光具座、蜡烛、火柴、凸透镜(f=10cm、f=5cm) 、光屏

难点 学具

1





过 程

设计意图
创设情景增 透镜成像的 感性认识。 趣。

一、创设情景、引入新课 请大家观察一下,它是凸透镜还是凹透镜?焦距是多少? 学生观察后在实验表格中记下凸透镜的焦距。 凸透镜的另一边移动,观察在白纸上看到了什么? 指出: 白纸上的窗户是实际窗户上的像, 请学生们仔细观察, 比较纸屏上窗户的像和实际窗户有什么不同,引导他们发现像是 倒立、缩小的正倒与大小。 请学生们用凸透镜观察自己的指纹,比较实际指纹与观察到 的指纹有什么不同。让手指慢慢远离镜,再进行观察。 (提醒学生们比较像的正倒与大小,并注意观察什么时候像 更大。 ) [师]通过两次观察,你有什么发现?

[师]上一节我们认识了透镜,每张桌子上都有一个透镜, 强学生对凸

[师]请同学们拿起凸透镜正对远处的窗户,用一张白纸在 同时激发兴

[生]1、远处窗户的像是正立的,近处指纹的像是倒立的。 老师和学生 2、近处指纹的像是放大的,远处窗户的像是缩小的。 4、看指纹时镜离指纹稍远些时指纹的像看上去大些。 …… 展开对话, 对实验结果 的分析比较 3、 窗户的像和窗户在镜的两侧, 指纹的像和指纹在镜的同侧。 指导学生在

[师]总结并进一步提问:通过同学们的观察,我们发现, 中 发 现 问 利用凸透镜可以成像,并且物体离凸透镜的距离远和近时物体成 题,明确本 像的大小、 正倒是不一样的, 你认为成像情况最可能与什么有关? 节 探 究 任 我们可以通过分析现象中的条件和结果,提出猜想:在第一 务。 个现象中,条件是对着窗户,结果是呈倒立缩小的实像;第二个 现象中条件是对着手指,结果是呈正立放大的虚像,分析条件是 什么不同? [生]物体到镜的距离不同。 [师]分析结果呢? [生]成的像的性质不同。 [师]所以,我们得出了凸透镜的成像情况和什么有关? [生]最可能与物体离镜的距离有关。 [师]我们把物体离镜的距离叫做物距,用 u 表示,把像到 镜的距离叫做像距, 用 v 表示,我们的发现是凸透镜的成像情况与 物距有关。 那么, 应该怎样研究像的大小、 正倒与物距的关系呢?

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这就是我们本节的学习任务, 探究凸透镜的成像规律。 (板书课题) 二、探究凸透镜成像的规律 1、学生自己找像,广泛收集证据 集中大家收 集的证据,

下面请大家根据任务,观察桌子上有什么实验装置?它们的 保证证据的 作用分别是什么?想一想该怎样探究,实验的整体思路是什么? 广泛性和结 具体的实验步骤是什么? 镜成像,改变物距观察像的变化,多收集证据,从中总结规律。 明确具体做法:以点燃的、明亮的蜡烛当物体,把蜡烛、凸透镜、 光屏依次放在光具座上,使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高 度,调整蜡烛与凸透镜的距离,直到光屏上有清晰的像,观察所 成像的大小、倒正,并把物距和像的性质记在表格中。 本实验的证 学生实验,当每一组都找到了像,有的组己记录好几组数据 据处理有一 后,各小组汇报他们收集到的证据,老师把尽可能多的证据有条 些难度,教 理地板书到黑板上的表格里。 实验记录表格(凸透镜焦距为 10cm) 像的性质 实验次数 物距 u/cm 1 2 3 4 5 2、比较证据,寻找成像规律 [师] 大家认真比较这些证据, 看有什么规律? 光屏上成放 大像时物距在哪个区域,像距在哪个区域,光屏上成缩小像时物 距在哪个区域?光屏上能成等大的像吗?物距为多大? 学生比较、归纳,老师补充,并板书凸透镜成像的规律: u>2f 倒立缩小的实像,f<v<2f,物像异侧 u=2f 倒立等大的实像,v=2f,物像异侧 f<u<2f 倒立放大的实像,v>2f,物像异侧 [师]请同学们把蜡烛放到焦距以内,看在光屏上能否找到 像,若找不到可通过凸透镜看烛焰。这时的像不能用光屏承接, 不是真实光线会聚而成的,叫虚像,而前面能用光屏承接的像叫 利用不同的
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论的可靠

学生讨论,相互交流,教师指导,形成实验思路:利用凸透 性。

师注重引 导。 同侧还 是异侧 像距 v/cm

实虚

大小

正倒

在同学们实 验后又完善 实验步骤, 巩固实验的 方法。

实像。 u=f 不成像 平行光 u<f 正立放大的虚像 物像同侧

凸透镜重新 实验,规范 探究步骤,

[师]演示:拿两个焦距不同的凸透镜,保证物距不变,分 加深对规律 别让焰成像,发现成像的位置、大小都不同。说明成像规律与凸 的理解。 透镜的焦距有关。 3、整理步骤、重新实验 老师引导学生梳理实验的整个步骤: (1)查出凸透镜的焦距 f 并记下来。 (2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,调整蜡烛、 凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 (3) 让蜡烛离凸透镜很远一些(u>2f), 调整光屏到凸透镜的 距离,使光屏上得到一个清晰的像。观察像的大小、正倒,分别 记下物距和像距,将数据填入表格中。 (4)让蜡烛分别位于 u=2f,f<u<2f,u<f 的位置,重复上面 的操作。 (5)整理仪器,归纳实验结论,总结凸透镜成像的规律。 学生用新发的凸透镜(焦距与前一个不同)完整地做一遍, 并将所得证据填入对应的表格中:表格如下: 焦距/cm 物距与焦 距的关系 u>2f u=2f f= 2f>u>f u=f u<f (学生规范实验,老师巡回指导) 三、课堂小结 老师:①这个规律很有意思,它和军事上的“敌进我退,敌 退我进”战术不谋而合。 编成顺口溜可帮助我们记住它:成实像时,物距越大,像距 越小,像越小;物距越小,像距越大,像越大。一倍焦距分虚实; 二倍焦距分大小。 ②实像与虚像的区别: 实像是是实际光线会聚形成的,虚像是实际光线不能相交但 其反向延长线会相交于一点, 人眼逆着光线的方向才能看到的像,
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物距 u/cm

像的性质 实虚 大小 正倒

像距 v/cm

它是虚线的交点故称虚像。 虚像不能用光屏承接,只能通过凸透镜用眼睛看到;实像可 用光屏承接。 本节我们经历了一次探究过程,首先用通过凸透镜观察窗户 和指纹,发现物距不同时成像的情况不同,确定了研究凸透镜成 像性质与物距有什么关系的学习任务;接着根据任务明确了实验 布置课外活 的思路和方法,并自己实验,大家一起收集证据;并对多组数据 动 式 的 作 的分析得出了凸透镜成像的规律;最后又规范地实验再次证明了 业,有助于 它。大家要认真反思这一探究过程,提高探究能力。 四、作业:解释下面问题: 屏上的像会是什么样子?猜一猜,动手做一做,解释一下。 问题 2:如果成的像在光屏的上边缘处,要使像移到屏的中 央,又不能改变屏的位置,该怎样做? 板书 第五节 科学探究:凸透镜成像 增强学生对 物理的兴

问题 1:如果用不透明的东西挡住凸透镜的左半部,那么光 趣。

提出问题:凸透镜的成像情况与什么有关? ↓ 科学猜想:像的性质与物距有关 ↓ 设计实验:利用凸透镜成像;改变物距观察像的性质;广泛 收集证据,从中寻找规律。 进行实验,收集证据 分析论证得规律: 当物体位于凸透镜的 2 倍焦距以外时,成倒立缩小的实像; 当物体位于凸透镜的 2 倍焦距处时,成倒立等大的实像;当物体 位于凸透镜的 1 倍和 2 倍焦距之间时成倒立放大的实像;当物体 位于凸透镜的焦点上时,不成像;当物体位于凸透镜的焦点以内 时,成正立、放大的虚像。

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