第五節 科學探究：凸透鏡成像第2課時 探究凸透鏡成像規律【教學目標】一、知識與技能1.知道凸透鏡的成像規律.2.知道凸透鏡成放大、縮小、實像和虛像的條件.二、過程與方法1.通過實驗培養學生的實驗操作能力和對實驗現象、實驗數據的初步分析能力.2.初步培養學生對探究結果進行交流，評價的能力.三、情感、態度和價值觀1.通過研究凸透鏡成像的實驗，以及對其成像規律的分析有意識地滲透辯證唯物主義觀點.2.通過探究活動，激發學生的學習興趣，培養學生對科學的求知欲，使他們樂于探索自然現象和日常生活中的物理學道理，勇于探究日常生活中的物理學規律.3.注意培養學生參與觀察、試驗、制作的興趣.【教學重點】實驗探究凸透鏡成像規律，讓學生知道科學探究中制定計劃與設計實驗的意義、方法.【教學難點】讓學生知道科學探究中制定計劃與設計實驗的意義、方法.【教具準備】光具座、凸透鏡、蠟燭、光屏、火柴、燈泡、刻度尺、多媒體課件.【教學課時】1課時【鞏固復習】教師引導學生復習上一節內容，并講解學生所做的課后作業，加強學生對知識的鞏固.【新課引入】玩小水珠：把透明膠片放到課本上面，用手指在透明膠片上滴一個水珠，觀察小水珠下面的字.揭秘“小水珠”并進行設問：你玩過這個游戲嗎？能介紹一下你以前是怎么玩的嗎？還有別的玩法嗎？師 我們現在用筆在紙上畫一個箭頭，就用我們的小水珠先離得近一些來觀察箭頭，然后逐漸離開，注意你在移動過程中，你看到的像發生怎樣的變化?學生：一開始我看到正立的、放大的箭頭，后來我把小水珠向上移，看到箭頭變小了，而且是倒像.師 其實小水珠相當于一個放大鏡，也就是凸透鏡，成放大的像，但凸透鏡總能成放大的像嗎？學生：不是的.【進行新課】知識點1 凸透鏡可以成像師 我們通過剛才的小游戲知道凸透鏡能成不同的像.有時成放大的像，有時成縮小的像，有時成倒立的像，有時成正立的像.多媒體展示1：（教師通過圖講解，或利用多媒體動畫展示講解）師 凸透鏡能夠成像，是由于光的折射.如圖，離凸透鏡一倍焦距外的物體上某點射到凸透鏡上的一束光，我們可以利用其中兩條特殊光路來代表該束光的傳播路徑，第一條與主光軸平行的光線，通過凸透鏡后穿過焦點；第二條通過凸透鏡光心的光線，傳播方向不變，最后我們發現這兩條光線會聚于一點，即這束光線會聚于一點，通過凸透鏡的折射后得到了該點的實像點（由實際光線會聚而成的像點叫實像點）.多媒體展示2：（教師通過圖講解，或利用多媒體動畫展示講解）師 我們知道凸透鏡對任何一束光都有會聚作用，但并不是任何一束光經凸透鏡折射后都能會聚到一點.如圖，離凸透鏡一倍焦距內的物體上某點射到凸透鏡上的一束光，我們可以利用其中三條特殊光路來代表該束光的傳播路徑.第一條過凸透鏡焦點的光線，通過凸透鏡后與主光軸平行；第二條與主光軸平行的光線，通過凸透鏡后穿過焦點；第三條通過凸透鏡光心的光線，傳播方向不變，最后我們發現這三條光線不能會聚于一點，但人眼長期的視覺習慣覺得光沿直線傳播，逆著這束光看過去，覺得這束光好像是由點光源S射過來的，通過凸透鏡的折射后得到了物點的虛像點（由實際光線的反向延長線會聚而成的像點叫虛像點）.【課堂訓練】完成練習冊中本課時對應課堂作業部分練習.知識點2 凸透鏡成像的規律（1）提出問題.師 大家先進行分組實驗：用一凸透鏡在燈泡與墻壁之間移動，你們可觀察到什么?學生動手實驗：用一凸透鏡在燈泡與墻之間移動.學生：可在墻上得到放大、縮小或等大的燈絲的像，也可能在墻上看不見像.師 對于凸透鏡成像，你想知道什么?(或你想提出什么問題?)學生甲：凸透鏡成像有何規律?學生乙：物體與凸透鏡之間的距離是否就是影響凸透鏡成像情況的主要因素?（2）假設或猜想.師 你們的猜想是什么?學生甲：凸透鏡成像可能與物體到凸透鏡的距離有關.學生乙：與焦距有關.學生丙：與物距與像距的大小有關.學生丁：與像距有關.（3）設計實驗.師 怎樣驗證你們的猜想是否正確?學生：實驗師 很好，大家都想到了實驗，實驗是探究物理知識最基本的一種方法.你們準備設計一個什么樣的實驗方案來證實你們的猜想是正確的?學生：觀察光源和凸透鏡不同距離時成像的情況，以研究影響凸透鏡成像的因素.演示實驗：教師出示兩個焦距相差較大的凸透鏡做一次簡單的演示，讓蠟燭與兩個凸透鏡距離相同，所成的像不同.師 你們觀察到了什么現象.學生：蠟燭到兩個凸透鏡的距離相同，所成像不同.師 這個現象說明了什么?學生：說明了物體通過凸透鏡成像情況不僅與物體到凸透鏡距離有關，還與凸透鏡的焦距有關.師 下面向大家介紹一個專用的光學實驗器材光具座.光具座上可以固定凸透鏡、光屏，放置蠟燭，還可以調節蠟燭、凸透鏡、光屏的位置和高度，并有刻度尺，可直接讀出蠟燭與凸透鏡，光屏與凸透鏡的距離，使用方便.教師邊介紹邊示范，并指出實驗時僅供選用.師 實驗時需哪些器材?學生：蠟燭、火柴、凸透鏡、光具座、白板師 還需要知道什么數據?學生：凸透鏡的焦距.師 你想通過什么辦法得知凸透鏡的焦距?學生甲：用實驗測得.學生乙：查閱說明書.學生丙：問老師.師 你們想的這幾種方法都可以，不同組的桌面上的凸透鏡焦距不同，由于時間有限請你們查閱桌面上的說明書，弄清凸透鏡的焦距.學生查閱并交流凸透鏡的焦距.師 實驗時你們準備的蠟燭、凸透鏡、光具座和白板，它們起什么作用?學生：凸透鏡用來成像，蠟燭作為物體，白板作為光屏，光具座起到支架作用，還可直接讀出物距u和像距v.師 請同學們分組討論，制定出實驗步驟，并寫在紙上準備全班交流.學生：討論、制定實驗步驟.師 下面請同學們打開課本P72，注意觀察表格中的各個項目，做到對實驗中要測量的數據、觀察的現象心中有數.實驗中還需要注意幾點，現在請同學們看投影.教師調節實物投影，演示實驗中的注意事項，邊演示邊講解.教師引導學生設計實驗方案：把透鏡放在光具座標尺中央，從透鏡的位置開始在左右兩邊的標尺上用粉筆標出等于焦距和2倍焦距的位置.點燃蠟燭，調整它們的高度，使燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度.（注意：此操作的目的是使燭焰通過凸透鏡所得的像呈現在光屏中央，便于觀察與比較像與物體的關系.把蠟燭放在離凸透鏡盡量遠的位置上，調整光屏到透鏡的距離，使燭焰在光屏上成一個清晰的像，觀察像的大小、正倒，測出蠟燭與凸透鏡、凸透鏡與光屏間的距離.把數據記錄成表.繼續把蠟燭向凸透鏡靠近，調整光屏到透鏡的距離，使燭焰在光屏上成一個清晰的像，觀察像的變化是放大還是縮小，是正立還是倒立，測出蠟燭與凸透鏡、凸透鏡與光屏的距離，將數據記錄成表.當蠟燭移到一定位置上時，光屏上不能成像，用眼睛直接對著凸透鏡觀察蠟燭的像，把蠟燭與凸透鏡的距離、像與凸透鏡的距離、像的大小、像的正倒，填入表格.（4）進行實驗.師好，我們來比一比，哪個小組做得最快、最好，注意分工合作.學生分組實驗探究，教師巡回檢查，答題，指導.表揚做得快，做得好的學生，同時也鼓勵做得慢和做錯的學生，對不會做的個別學生當場指導.（5）分析論證.師 現在同學們完成了實驗，根據實驗數據，結合前面的猜想，你們得到什么結論?分組討論后回答.教師投影一組較標準數據，讓學生討論.教師總結并板書.板書：凸透鏡成像規律當物體位于凸透鏡兩倍焦距之外時，成縮小、倒立的實像.當物體位于凸透鏡兩倍焦距處時，成等大、倒立的實像.當物體位于凸透鏡焦距與兩倍焦距之間時，成放大，倒立的實像.當物體位于凸透鏡的焦距處時，不能成像.當物體位于凸透鏡的焦距以內時，成放大、正立的虛像.（6）交流評估.老師引導學生對實驗中應該注意哪些問題進行交流，并進一步認識實像和虛像.（多媒體展示）例題 在探究凸透鏡成像規律時，小捷用了9個紅色的發光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色的板上代替蠟燭作光源，實驗裝置如圖所示：（1）為了確定凸透鏡的焦距，小捷將凸透鏡正對太陽光，再把光屏放在另一側，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現一個 （填“亮點”或“亮環”）為止，測得它與凸透鏡中心的距離為10cm，確定出焦距f （填“5cm”或“10cm”）.（2）凸透鏡固定在光具座的零刻度線上，小捷將光源移至光具座30cm處后，再移動光屏，至如圖所示位置，光屏上會出現清晰 （填“放大”、“縮小”或“等大”）的實像；如果她將光源再遠離凸透鏡一些，這時光屏應向（填“左”或“右”）移動，以獲得清晰的實像.（3）如果將光源移至7cm處，凸透鏡此時成的是放大的 （填“虛像”或“實像”）.解析：（1）平行光線經凸透鏡折射后會聚于焦點，利用這個原理常用來測量凸透鏡的焦距，在操作時注意使光斑最小、最亮.（2）當物距u30cm時，u2f，成的是倒立、縮小的實像；當光源遠離凸透鏡時，物距變大，則像距變小，像變小，所以應將光屏向左移動，靠近凸透鏡.（3）當u7cm時，物距小于焦距，此時成的是正立、放大的虛像.答案：(1)亮點 10cm (2)縮小 左 (3)虛像【課堂訓練】完成練習冊中本課時對應課堂作業部分練習.【課堂小結】同學們，今天這節課我們通過實驗探究了凸透鏡在不同條件下成像的規律以及凸透鏡成像規律的實驗中出現的狀況.這節課的知識還需要大家多聯系實際理解運用.好，這節課就學到這，謝謝！【課后作業】完成練習冊中本課時對應課后作業部分練習.1.本課以探究凸透鏡成像情況與物距關系有關為主線，安排了學生“提出問題、猜想、設計實驗、進行實驗、分析與結論”等教學過程，讓學生經歷產生興趣、發現問題、激發矛盾、進一步解決問題的過程.很好地體現了讓學生在體驗知識的形成、發展過程中，主動獲取知識的精神.2.本節的難點是學生對實驗數據的分析和論證.特別是凸透鏡成實像時，動態規律：“物近像遠、大，物遠像近、小”，這可以用多媒體動畫演示凸透鏡成像，從而讓學生自己找到其中的規律