5.科學(xué)探究：凸透鏡成像教學(xué)目標(biāo)三維目標(biāo)要求一、知識(shí)與技能1.了解透鏡的種類(lèi)。2.了解透鏡的焦點(diǎn)、焦距，認(rèn)識(shí)凸透鏡的會(huì)聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用。3.探究并知道凸透鏡成像的規(guī)律。4.了解透鏡在投影儀中的應(yīng)用。二、過(guò)程與方法1.能在探究活動(dòng)中，初步獲得提出問(wèn)題的能力。 2.通過(guò)探究活動(dòng)，體驗(yàn)科學(xué)探究的全過(guò)程和方法。3.學(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象中歸納科學(xué)規(guī)律的方法。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀1.具有對(duì)科學(xué)的求知欲，樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和生活中的物理道理。2.初步建立將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)一、教學(xué)重點(diǎn)1.了解透鏡的焦點(diǎn)、焦距，認(rèn)識(shí)凸透鏡的會(huì)聚作用和凸透鏡的發(fā)散作用。2.探究并掌握凸透鏡成像的規(guī)律。二、教學(xué)難點(diǎn)1.探究并掌握凸透鏡成像的規(guī)律。2.了解透鏡在放大鏡、照相機(jī)、電影放映機(jī)等光學(xué)儀器中的應(yīng)用。教學(xué)過(guò)程情景導(dǎo)入    冰遇陽(yáng)光會(huì)融化，冰透鏡對(duì)著太陽(yáng)卻能聚光使艾絨著火，令人懷疑。清代科學(xué)家鄭復(fù)光根據(jù)《淮南萬(wàn)畢術(shù)》的記載，親自動(dòng)手做過(guò)一些實(shí)驗(yàn)，證實(shí)冰透鏡的確可以取火，他在《鏡鏡冷癡》中寫(xiě)道：將一只底部微凹的錫壺，內(nèi)裝沸水，用壺在冰面上旋轉(zhuǎn)，可制成光滑的冰透鏡，利用它聚集日光，可使紙點(diǎn)燃。這就是古代中國(guó)人的智慧。    那么，冰透鏡怎么會(huì)有這么大的本領(lǐng)呢？通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，你就會(huì)明白其中的道理。 教學(xué)活動(dòng)本節(jié)分為兩個(gè)教學(xué)板塊：（1）認(rèn)識(shí)透鏡；（2）實(shí)驗(yàn)探究：凸透鏡成像的規(guī)律。一、認(rèn)識(shí)透鏡1.認(rèn)識(shí)透鏡鏡的種類(lèi)及幾個(gè)概念引導(dǎo)：同學(xué)們請(qǐng)觀察透鏡組，并借助于擦鏡紙，摸一下透鏡，根據(jù)透鏡的厚薄程度給透鏡分類(lèi)。討論透鏡能分幾類(lèi)？點(diǎn)評(píng)：透鏡有兩類(lèi)。中間厚、邊緣薄的叫凸透鏡。中間薄、邊緣厚的叫凹透鏡。問(wèn)題：下列透鏡哪些是凹透鏡？哪些是凸透鏡？戴眼鏡的同學(xué)請(qǐng)判斷：近視鏡是什么透鏡？遠(yuǎn)視鏡是什么透鏡？學(xué)生閱讀教材，用自己的理解總結(jié)凸透鏡和凹透鏡的特點(diǎn)。點(diǎn)評(píng)：透鏡：至少有一個(gè)面是球面的一部分的透明玻璃元件(要求會(huì)辨認(rèn))。凸透鏡：中間厚、邊緣薄的透鏡，如：遠(yuǎn)視鏡片、照相機(jī)的鏡頭、投影儀的鏡頭、放大鏡等等；凹透鏡：中間薄、邊緣厚的透鏡，如：近視鏡片。如果透鏡的厚度遠(yuǎn)小于球面的半徑，這種透鏡叫薄透鏡。下面我們只研究薄透鏡。說(shuō)明：此環(huán)節(jié)重點(diǎn)突出凸透鏡、凹透鏡的概念形成。鏡片的兩個(gè)表面(或至少一個(gè)表面)是球面的一部分。引導(dǎo)學(xué)生觀察凸透鏡和凹透鏡的示意圖，了解研究透鏡時(shí)常用的幾個(gè)科學(xué)術(shù)語(yǔ)。主光軸：組成透鏡的兩個(gè)球面的球心連線叫主光軸。光心：在主光軸上有一個(gè)特殊的點(diǎn)，通過(guò)它的光線傳播方向不變，這一點(diǎn)叫透鏡的光心，可以認(rèn)為透鏡的光心就在透鏡的中心。焦點(diǎn)：射到地面的太陽(yáng)光是相互平行的，叫做平行光，凸透鏡能使平行于主光軸的光會(huì)聚在一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫做焦點(diǎn)(focas)，用“F”字母表示。凹透鏡使平行于主光軸的光線發(fā)散，它沒(méi)有實(shí)焦點(diǎn)，但通過(guò)凹透鏡的光反向延長(zhǎng)也可以交在主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)是凹透鏡的虛焦點(diǎn)。焦距：焦點(diǎn)到光心的距離叫做焦距(focal length)，用“f”字母表示。2.透鏡對(duì)光的作用方案一：把凸透鏡放在光具座上，讓光源正對(duì)照過(guò)去，移動(dòng)光屏，有亮點(diǎn)。再換凹透鏡重做，怎么移動(dòng)光屏都沒(méi)亮點(diǎn)。方案二：將無(wú)色透明飲料瓶放在水平桌面上，在瓶中放置點(diǎn)燃的香頭，在上面要放凸透鏡或凹透鏡，這就形成一個(gè)“煙室”，用手電筒對(duì)準(zhǔn)透鏡照射，適當(dāng)調(diào)節(jié)手電筒和透鏡的距離，觀察透鏡對(duì)光的作用，看到通過(guò)凸透鏡的光線相互靠攏，通過(guò)凹透鏡的光線相互遠(yuǎn)離。　　活動(dòng)：閱讀課本P72，觀察：透鏡對(duì)光的作用。取一個(gè)大燒杯，里面充以煙霧，倒扣在桌面上，用手電筒射出一平行光束。然后在杯底放一個(gè)凸透鏡或凹透鏡，從煙霧品觀察透鏡對(duì)平行光的作用。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。結(jié)論：光從空氣射入透鏡時(shí)，凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用；凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用。平行于主光軸的光線，經(jīng)凸透鏡后經(jīng)過(guò)焦點(diǎn)；經(jīng)凹透鏡后向外發(fā)散，但其反向延長(zhǎng)線必過(guò)虛焦點(diǎn)(所以凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用)。如下圖：擴(kuò)展：（1）過(guò)光心的光線經(jīng)透鏡后傳播方向不改變，如下圖：（2）據(jù)折射時(shí)光路可逆知，經(jīng)過(guò)凸透鏡焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡后平行于主光軸；射向異側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡后平行于主光軸；如下圖：二、實(shí)驗(yàn)探究：凸透鏡成像的規(guī)律器材：光具座、光具座附件、蠟燭、火柴、凸透鏡說(shuō)明：擺放順序可以從左到右依次為蠟燭、凸透鏡、光屏，也可從右到左依次為蠟燭、凸透鏡、光屏。使蠟燭、凸透鏡、光屏放在同一直線上。調(diào)整它們的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度。固定凸透鏡，移動(dòng)蠟燭和光屏進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)。固定蠟燭，移動(dòng)凸透鏡、光屏進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)。問(wèn)題：根據(jù)設(shè)計(jì)方案需要記錄哪些物理量及像的哪些特點(diǎn)？啟發(fā)學(xué)生明確要記錄：物距、像距；像的性質(zhì)(放大、縮小，倒立、正立，虛、實(shí))……注意：當(dāng)物體與透鏡的距離大于焦距時(shí)，物體成倒立的像，向?qū)W生說(shuō)明這個(gè)像是蠟燭射向凸透鏡的光經(jīng)過(guò)凸透鏡會(huì)聚而成的，是實(shí)際光線的會(huì)聚點(diǎn)，能用光屏承接，是實(shí)像。當(dāng)物體與透鏡的距離小于焦距時(shí)，物體成正立的虛像?？梢曰仡櫰矫骁R成虛像的情況，使學(xué)生明白實(shí)像與虛像的區(qū)別。強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)及實(shí)驗(yàn)步驟：a．將凸透鏡固定在光具座的中央，蠟燭和光屏在凸透鏡的兩側(cè)，使?fàn)T焰、透鏡、光屏的中心在同一高度b．將蠟燭放在離凸透鏡的距離盡量遠(yuǎn)的位置，點(diǎn)燃蠟燭c．移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)清晰的燭焰的像為止d．記錄下蠟燭到凸透鏡的距離、像到凸透鏡的距離、像的大小和倒正e．將蠟燭向凸透鏡移近一段距離，重復(fù)上述操作，直到不能在屏上得到燭焰的像f．繼續(xù)把蠟燭向凸透鏡靠近，試著用眼睛觀察像在何處，像是怎樣的？進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)：探究一：在光屏上找到物體完整清晰的實(shí)像。教師巡回指導(dǎo)：引導(dǎo)、啟發(fā)、點(diǎn)撥或發(fā)提示卡片并提示學(xué)生。請(qǐng)學(xué)生代表講解找到清晰完整像的方法。①物體、凸透鏡、光屏三者中心在同一高度；②光屏上的像最亮最清晰時(shí)，光屏所在位置就是像所在位置。學(xué)生總結(jié)：光屏上可以找到倒立、縮小實(shí)像和倒立、放大實(shí)像。探究二：探究凸透鏡成倒立、放大實(shí)像和倒立、縮小實(shí)像的規(guī)律。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出凸透鏡成像的初步規(guī)律。1. 當(dāng)u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，此時(shí)，f＜v＜2f。 2. 當(dāng)u＝2f時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)，v＝2f。此點(diǎn)為成實(shí)像大小的分界點(diǎn)。 3. 當(dāng)f＜u＜2f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，此時(shí)，v＞2f。 4. 當(dāng)u＝f時(shí)，不成像。此點(diǎn)為成像虛實(shí)的分界點(diǎn)。 5. 當(dāng)u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像。 說(shuō)明：教師應(yīng)準(zhǔn)備小組實(shí)驗(yàn)活動(dòng)建議卡片，誰(shuí)遇到疑難問(wèn)題或不能繼續(xù)進(jìn)行時(shí)可向教師要卡片，按提示繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表格物距成像性質(zhì)像距應(yīng)用u＞2f   u＝2f   2f＞u＞f   u＝f u＜f 分析論證：根據(jù)成像的情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)1．焦點(diǎn)是成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)，物體在焦點(diǎn)以外成實(shí)像，焦點(diǎn)以?xún)?nèi)成虛像。即一倍焦距內(nèi)外分虛實(shí)。2．二倍焦距是成放大和縮小像的分界點(diǎn)。物體在二倍焦距以外成縮小像，在二倍焦距以?xún)?nèi)成放大像。二倍焦距內(nèi)外分大小。3．實(shí)像必異側(cè)倒立，虛像必同側(cè)正立。4．u＞v，像是縮小的，u＜v，像是放大的。5．成實(shí)像時(shí)，物體距離透鏡越近，像距離透鏡越遠(yuǎn)，像越大；物體距離透鏡越遠(yuǎn)，像距離透鏡越近，像越小。即成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)且大，物遠(yuǎn)像近且小。成虛像時(shí)，物體距離透鏡越近，像越小，物體距離透鏡越遠(yuǎn)，像越大。即成虛像時(shí)，物近像小，物遠(yuǎn)像大。物體越靠近焦點(diǎn)像越大。6．實(shí)像是實(shí)際光線的交點(diǎn)，可以在光屏上呈現(xiàn)，虛像是光線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，不能在光屏上呈現(xiàn)。實(shí)像可以是縮小的，也可以是放大的，虛像一定是放大的。三、凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用1.放大鏡原理 凸透鏡作放大鏡，就是利用了凸透鏡能成放大的虛像這一原理。2.照相機(jī)原理和構(gòu)造 照相機(jī)是人們經(jīng)常接觸的東西，了解照相機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和原理是有文化的公民應(yīng)該具有的科學(xué)常識(shí)?？梢杂谜障鄼C(jī)實(shí)物或模型與掛圖對(duì)照講解：鏡頭相當(dāng)于凸透鏡，膠卷相當(dāng)于光屏，機(jī)殼相當(dāng)于暗室，被拍照的物體到鏡頭的距離要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于焦距才能在膠卷上得到倒立、縮小的實(shí)像。為了使學(xué)生對(duì)照相機(jī)的構(gòu)造和使用了解得更實(shí)際些，可向?qū)W生介紹照相機(jī)的主要組成部分的作用和使用方法，主要是調(diào)焦環(huán)、光圈和快門(mén)。如果有照相機(jī)實(shí)物，做照相示范就更好。還可以讓學(xué)生談自己照相的體會(huì)，如何才能把相片照好，提高興趣，活躍思維。同時(shí)可以問(wèn)一些這樣的問(wèn)題，例如：為了使照片上人像大一些，照相時(shí)人應(yīng)該靠近還是離開(kāi)照相機(jī)一些? 3.投影儀的原理和構(gòu)造 投影儀的構(gòu)造主要有：鏡頭、投影片、聚光鏡、光源和反光鏡等部分。光源是用來(lái)照亮投影片的；聚光鏡為一組凸透鏡，其作用是聚光，增加投影片的亮度；反光鏡是平面鏡，其作用是把射向投影片的光反射到屏幕上。根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律講述投影儀的原理和基本構(gòu)造，應(yīng)指明投影片相當(dāng)于上面實(shí)驗(yàn)中的蠟燭（物體），天花板相當(dāng)于光屏，鏡頭起凸透鏡的作用。投影片到鏡頭的距離稍大于焦距，所以在幕上能成放大的實(shí)像。 在介紹投影片時(shí)，需指出投影片應(yīng)放在凸透鏡的焦點(diǎn)以外，并且距焦點(diǎn)較近，在天花板上才能得到正立、放大的實(shí)像。  板書(shū)設(shè)計(jì)5.科學(xué)探究：凸透鏡成像  教學(xué)反思    凸透鏡成像一向是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，通常在教這部分內(nèi)容時(shí)，老師往往先在教室里演示一遍凸透鏡成像規(guī)律,學(xué)生再來(lái)驗(yàn)證一遍.雖然學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)都能在光屏上找到像,但只是照樣畫(huà)葫蘆,結(jié)果對(duì)于物距、像距、焦距，有些學(xué)生還是弄不清楚,對(duì)于規(guī)律也是記不牢,且容易忘。根據(jù)教材注重探究,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中主動(dòng)獲取知識(shí)的精神,我安排了引導(dǎo)提出問(wèn)題,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究并得到初步結(jié)論,及時(shí)幫助學(xué)生理解記憶凸透鏡成像的規(guī)律,同時(shí)與生活中照相機(jī)、幻燈機(jī)等實(shí)際例子結(jié)合,利用實(shí)際知識(shí)加深對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的理解和記憶。    

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