《科学探究：凸透镜成像》（精选2篇）
课题：科学探究 凸透镜成像授课教师：四川省内江市资中县球溪高级中学 黄 璜教 材： 八年级物理第四章第五节一、教材分析本节选自义务教育课程标准实验教科书《物理》八年级上册，是初中物理光学的重要内容，凸透镜成像又是初二物理知识的重点，本节既是学习凸透镜成像原理，又是进一步学习眼睛成像和照相机等仪器原理的基础，是一节集物理现象、物理概念、物理规律于一体的课。二、学生分析通过上节课的学习，学生已经知道了光的折射规律。但由于初二的学生认知能力还比较低，对知识的归纳概括以及迁移能力还不强。所以要把折射规律和凸透镜成像联系起来还比较困难。对于凸透镜也仅仅知道它叫放大镜，能把物体放大，但对凸透镜能成缩小实像和放大实像他们是知之甚少的。三、教学目标 根据全面提高学生素质的总体目标与课程标准的要求以及学生已有的认识基础，我确定了本节的教学目标 如下：1、知识目标（1）知道什么是凸透镜，以及凸透镜对光线的会聚作用。（2）知道凸透镜的光心、焦点、焦距和主光轴（3）通过探究性实验得出凸透镜成像的规律。2、能力目标（1）培养学生的观察能力（2）通过学生自己制定实验计划，进行实验操作和总结实验规律，培养了学生实验能力和分析问题解决问题的能力，以及组织协调能力。3、情感与价值目标（1）通过探究凸透镜成像规律的实验，有意识的渗透辩证唯物主义观点。（2）通过介绍我国古代劳动人民利用冰透镜对准太阳光取火的事例，对学生进行爱国主义教育和民族自豪感的教育。四、重点和难点凸透镜对光线有会聚作用和它的成像规律是本节的重点。学生用实验探究凸透镜成像规律是本节教学的难点。五、教具准备1、不同焦距的凸透镜（f=5cm和f=10cm)；光具座；蜡烛；光屏；平行光源。2、多媒体课件六、设计理念1、在凸透镜成像规律的探究过程中，通过给学生创设问题的情景，充分调动学生的积极性，使学生去讨论、去猜想、设计实验方案并动手做实验，让学生成为凸透镜成像规律的“发现者”，课堂的主人翁，使本节课的教学过程 如研究课题那样去进行。2、在整个教学过程 中，教师是学生的合作者、引导者和参与者。教学过程 是师生交流、共同发展的互动过程。当学生遇到困难时，教师要和学生一起猜想、分析，从中点拨其思维。3、教学的真正目的是让学生探索规律，获得研究、思维的方法，然后通过方法的获得以及运用方法探索、创造的过程，使学生形成对科学研究有亲近热爱、和谐相融的情感，具有乐于探索物理现象和日常生活中的物理学原理的科学精神。因此，本节课将把思维程序作为贯穿整个教学过程 的主线，教给学生一种研究问题的思维方法，从而培养学生的多种能力，尤其是创造能力，达到教学的真正目的。七、教学流程（一）、创设情景，引入新课1、出示手中的凸透镜问学生？它是什么？我们在日常生活中那些设备上还见过它？引导学生回答出在照相机、投影仪上见过它。并告诉学生：“我国古代的劳动人民在很久以前就知道用冰磨成它的样子，来取火。”它的名字叫什么呢？叫凸透镜。今天我们就来学习它。[本节设计意图：贴近学生生活举例，从生活走向物理，能激发学生的学习兴趣。并不失时机地进行民族自豪感教育]（二）学法指导，探究新知请同学们观察一下实验桌上的凸透镜。组织观察、讨论分析得出凸透镜的形状特征。并板书：1、凸透镜：中间厚，边缘薄的透镜。提问：我们知道了光的折射规律，那么光线穿过凸透镜时会发生什么现象呢？在光具座上演示：平行光源发出的光线经过凸透镜折射后会聚于一点。得出：凸透镜对光线有会聚作用，所以它又叫会聚透镜。 利用多媒体投影仪演示凸透镜对光线的会聚作用，从而介绍几个相关名词：光心、焦点、焦距和主光轴。[本节设计目的：通过学生观察实物、演示实验和多媒体课件展示，使学生能直观的、快速的认识凸透镜对光线的会聚作用。培养了学生的观察能力和归纳概括能力，符合其认知规律。]2. 提出问题
先让学生拿着凸透镜近距离的观察书上的字，学生会看到字被放大了，提问：通过凸透镜看到的物体都是放大的吗？然后让学生拿着凸透镜慢慢的远离书上的字，或者观察远处的物体。通过以上观察得知：物体通过凸透镜发生了变化，远处的物体变小了，而且倒着。近处的物体只是被放大了，正倒没有发生变化。引导学生思考：用同一个凸透镜观察不同的物体时，为什么有的大，有的小，有时倒，有时正呢？
使学生进入探索的物理情景当中。3. 提出猜想
猜猜看：这些现象与哪些因素有关？下面我们用实验去探究这一规律。4. 制定实验计划
介绍光具座，物体到透镜中心的距离简称物距(u)，像到透镜中心的距离简称像距(v) 提示：在使用光具座时，像的位置和光屏的位置是不同含义。只有当光屏上得到特别清晰的像，这时光屏的位置就是像的位置。
让学生汇报设计的方案计划
学生可能有各种各样的计划，让他们自己小组内讨论决定使用哪一种方案。
5. 进行实验与收集证据 要求： (1) 不管用何种方案都要做好记录：像的大小、像的正倒、物距、像距、物距与像距的关系。请学生开始自由实验，教师巡回指导。
经过一段时间的实验，学生中大致会出现三种情况：A 、没有找到像；B、找到了放大或缩小的像；C、光屏上烛焰的轮廓不清晰，本不是像。对A种情况，老师稍加提示，使之转变成第二种情况。针对部分学生可能会对像产生的误解，教师要明确的指出：有的同学找到的不是像，同学们也许会感觉疑惑，急于想知道自己找到的是不是像，老师这时再通过演示实验强调如何找像，什么是像。 指导实验：蜡烛放在距凸透镜两倍焦距(2f)处，你猜会观察到什么样的像。(试试看)
把凸透镜恰好放在距物体一倍焦距(f)处，又会出现什么情况？
(先猜，后试试)请学生把实验中得出的数据填入学案的表格内。
5、分析实验数据，总结得出实验结论——凸透镜成像规律，并板书。 [本节设计意图：1、传统教学在“研究凸透镜成像规律”时，教师一般先列举出各种成像的条件，然后再让学生通过实验去验证各种情况下的像，通过这样的验证性实验学习凸透镜成像规律，学生学得非常被动。我认为探究教学关键是让学生成为自己学习的主人，于是我在设计教学中，先让学生列举生活中放大镜、照相机、投影仪的实例，然后引导学生对具体的实例提出质疑——“放大镜”为什么还能成正倒、大小甚至虚实不同的像?接着由学生自行制定计划、进行探索性的实验、分析得出成像的规律，即物距、焦距、像距的关系。使学生在学习知识的同时，亲身体会这种科学探究的过程。本课时主要是培养学生制定计划、收集数据、初步分析等能力。
2. 针对学生在平时课堂探究活动中表现出的一定程度的无序性，采取印发学案(见附件)的措施：让学生了解自己在探究活动中应该要干什么事，明确自己的目的；教师也在学生探究过程中给学生一些方向性的提示，但这些提示应区别于我们传统实验课中的“实验步骤”；在尽量给学生更加宽松的思维空间和活动空间的同时，避免探究活动中盲目性。在宽松的思维空间里，学生肯定会提出许多独特的问题，会迸发出更多的思想火花。
（三）归纳小结，深化目标，布置作业 。1、小结本课的知识点。（1）凸透镜的定义。（2）凸透镜对光线的会聚作用。什么是焦点、光心、焦距和主光轴。（3）用课件演示成像规律。2、告诉学生：大家实验做得很好，得到了许多有用的数据。科学家也是这样经过实验探究、分析数据从而找出规律的。从而激发学生的探索热情。3、课后练习以及阅读信息窗的内容。了解凹透镜有哪些特点？七、板书设计 五、科学探究 ：凸透镜成像1、凸透镜——中间厚，边缘薄的透镜。 2、凸透镜成像规律：因为对光线有会聚作用，也叫会聚透镜。 u＞2f 成倒立、缩小、实像焦点（F） u =2f 成倒立、等大、实像光心（O） f＜u＜2f 成倒立、放大、实像焦距(f) u=f 不成像主光轴 u＜f 成正立、放大、虚像 附件： 学 案
1. 活动：你透过凸透镜看远处的物体时，你会看到怎样的像，提出问题。
2. 猜想：这些结果与哪些因素有关?
3. 制定实验计划：
4. 实验过程
(1) 你认为你组同学有哪些与探究活动无关的活动?
(2) 你组同学是否得到了蜡烛的像?
(3) 你组同学光具座上物体排列的顺序是怎样的?
(4) 你组同学在活动中，为了得到清晰的像，移动了哪些器件?有哪些没移动?你认为他们如此移动可行吗?如果移动显得混乱，不益于研究问题，你认为该怎么固定、移动?
(5) 你组同学得到了哪些像?(放大、缩小、等大的)
(6) 你组同学测出了各种情况时的物距和像距?
5. 探究实验记录表物距u（cm）像的性质【凸透镜焦距（f=5cm或f=10cm）】倒立正立缩小放大实像虚像30 20 15 10 8 5 3
(试试看)蜡烛放在距凸透镜两倍焦距(2f)处，你猜，你会观察到。
先猜，后试)把凸透镜恰好放在距物体一倍焦距(f)处，又会怎样?
(两课时)
一、目标要求
1.知识与技能
了解透镜的种类。
了解透镜的焦点、焦距，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。
了解透镜在投影仪中的应用。
2.过程与方法
能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。
通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。
学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
3.情感、态度与价值观
具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和生活中的物理道理。
初步建立将科学技术应用于实际的意识。
二、重点与难点
本节教学的重点是探究凸透镜成像的规律，这也是教学的难点。
三、教学过程
第一课时 认识透镜
(一)谈话导入:
(二)新授:
1.凸透镜和凹透镜认识:
①先让学生观察眼镜镜片，看看近视镜片和远视镜片有什么不同，然后学生出示各种各样的透镜：有的中间厚边缘薄，有的中间薄边缘厚，并画出板图如课本图3.1－1所示。再说明透镜是组成照相机、投影仪、显微镜、电影放映机等光学仪器的重要元件。 ②照课本图3.1－2简单介绍一下透镜的主光轴和光心。对于光心，让学生知道大致在透镜的中心处即可。
2.想想做做
做课本图3.1－3的实验来研究凸透镜对光的会聚作用。可让学生分组做，最好人人动手，以增加学生的体验，要使学生对凸透镜这种重要的光学元件对光的作用了解得充分一些。这个实验，可以在阳光下做，也可用平行光源（可用手电筒代替，但距凸透镜要远些）做，还可利用平行光源、光具盘和凸透镜演示。实验时，可以量出焦距。
用凹透镜代替凸透镜实验，可以说明凹透镜不能使平行光线会聚，对光有发散作用。3.焦点和焦距
根据实验现象画出板图如课本图3.1－4所示。介绍凸透镜的焦点、焦距，并在板图上用符号标出。对于学习基础好的学生，还可以进一步说明：
①凸透镜的会聚作用是由于光线通过它的两侧表面发生两次折射造成的；
②焦距的长短反映了凸透镜会聚作用的强弱，焦距短的会聚作用强（光线通过后偏折得厉害）；
③凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短：表面越凸，焦距越短。每个凸透镜的焦距是一定的。
(三)课堂小结,作业.
1、拿两块透镜让学生测出焦距。这个问题已经在“想想做做”的栏目中做过了，这里让再做一遍，是让学生加深印象，同时让他们知道，不同的透镜焦距是不同的。
2、焦距短的透镜偏折得更多些。
3、把小灯泡放在凸透镜的焦点上，小灯泡发出的光通过凸透镜后就可以变成平行光。这里利用了前面学过的光路可逆性。
第二课时、生活中的透镜
一、目 标
1、了解透镜在日常生活中的应用。
2、经历制作模型照相机的过程，了解照相机的成像原理。能简单描述凸透镜成实像和虚像的主要特征。
3、通过模拟相机的制作和使用，获得成功的愉悦。具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。初步建立将科学技术应用于实际的意识。
二、教学过程
1.照相机
①先出示真实的照相机，让学生仔细观察照相机的镜头，使他们对照相机镜头有直观的印象，指出它的作用就相当于一个凸透镜，来自物体的光线经过照相机镜头后，在胶卷上形成一个缩小的像。
②想想做做
自制模拟照相机，使学生对利用凸透镜成缩小的实像有较直观、深刻的印象。同时培养学生的动手能力。
模拟照相机的制作可照图3.2－2所示。本制作所用材料比较简单，可由学生自己去找，也可由教师准备。最好每人一套。
找两个直径大小相近，长约15cm的圆纸筒（也可用硬纸板折叠成方形纸筒），使一个纸筒刚好能够套入另一个。在直径较大的纸筒前面，固定一个凸透镜。在直径较小的纸筒前面，固定一个屏幕。屏幕可以用半透明塑料薄膜（或蜡纸、毛玻璃)制作。把较小的圆筒有屏幕的一端朝里，套入较大的圆筒内。这样模拟照相机就做成了。
把模拟照相机对准某个人或物体，拉动纸筒改变透镜和屏幕之间的距离，就能使物体在屏幕上形成一个清晰倒立的像。通过获得清晰像，让学生感受照相的过程。通过观察，可以知道，照相机所成的像是倒立缩小的实像。
2.投影仪
投影仪是教学中经常使用的仪器，照图3.2－4介绍投影仪的构造。让学生仔细观察投影仪的投影镜头，演示利用凸透镜可以使物体成放大的像：把投影仪上的反光镜取下，使光线直接照射到天花板上，调节镜头，在天花板上就能得到投影片上图案的像，让学生仔细观察像的大小、正倒。也可用幻灯机演示。通过演示，让学生对利用凸透镜成放大倒立实像有较深的印象。
3.放大镜
放大镜是凸透镜，也是常用的光学仪器之一。让学生用放大镜看书上的字，并改变放大镜到字的距离，观察字的放大情况。说明利用凸透镜能使物体成放大的像，但这个像与投影仪所成的像是不同的，它是正立的虚像，并且像与物体在同一侧。使学生对利用凸透镜成放大的虚像有一初步的印象。
课后作业：
1、手持凸透镜在窗户和与室内的白墙之间移动，移到某个位置时，窗框外的景物能在墙上形成一个清晰、倒立的像。
2、凸透镜在灯泡和白墙之间移动时，有两个位置可以在墙上得到所画图案的清晰的像。离灯泡较近的位置，像是放大的；离灯泡较远的位置，像是缩小的。所成的像都是倒立的。
3、找一块透明的硬塑料板或平板玻璃，在上面滴一滴水即可用来观察。用它看书上的字，字就被放大了。小水滴就是一个凸透镜。
三、凸透镜成像规律
一、目 标
1、理解凸透镜的成像规律
2、能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
3、具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品中的物理学原理。乐于参与观察、试验、制作等科学实践。
二、教学过程：
1.探究凸透镜成像的规律
教师引导学生进行探究。
通过上一节的学习，我们知道了照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是一个凸透镜。他们都利用凸透镜使物体成像。照相机所成的像比物体小，而投影仪所成的像比物体大；照相机、投影仪所成的像是倒立的，而放大镜所成的像是正立的。
①引导学生提出问题：凸透镜所成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系?
然后让学生提出猜想：照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大，而投影仪中物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小，看来像是放大的还是缩小的，跟物体和像的相对位置有关；无论照相机还是投影仪，物体和所成的像都在凸透镜的两侧，而在放大镜中，物体和像在透镜的同一侧，看来像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。
②制订实验计划，指导学生做实验，验证上面的猜想是否正确。
实验前先向学生介绍实验装置和做法，使学生明白实验研究什么和怎样去研究。在学生知道了实验的目的和做法以后，让学生按照课本中列出的实验步骤独立地去实验、观察。课本上没有用光具座来做实验，是考虑到许多学校没有或只有数量很少的光具座。如果有用光具座做实验，会方便些。
照课本上介绍的方法，先把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，调整光屏与透镜的距离，使烛焰在光屏上成一清晰的像，观察像的大小、正倒，分别测量物体、像到凸透镜的距离，把数据记录课本上的表格中。
把蜡烛向凸透镜移近几个厘米，放好后重复以上操作，当蜡烛移到透镜的焦点时，在光屏上得不到蜡烛的像。
继续把蜡烛向凸透镜靠近，这时在光屏上已经看不到蜡烛的像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像。
在学生实验的基础上，让学生自己总结凸透镜的成像规律，并让他们书面或口头表述自己的观点。使学生知道：当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时，物体成倒立的像，当物体从较远处向透镜靠近时，像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变大；当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成放大的像，这个像不是实际折射光线的会聚点，而是它们的反向延长线的交点，用光屏接收不到，是虚像。可与平面镜所成的虚像对比（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到）。
2.虚像和实像
当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，向学生说明这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，是实像。当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立的虚像。可以回顾平面镜成虚像的情况，使学生明白实像与虚像的区别。
想想议议
学生们知道了什么是实像，什么是虚像之后，让他们根据上面探究的结果，讨论并总结什么情况下凸透镜成实像，什么情况下成虚像，凸透镜所成虚像与平面镜所成虚像有什么相同之处。
3.再结合凸透镜成像的规律，进一步认识照相机、投影仪、放大镜的原理。
①照相机原理和构造
照相机是人们经常接触的东西，了解照相机的基本结构和原理是有文化的公民应该具有的科学常识。可以用照相机实物或模型与挂图对照讲解：镜头相当于凸透镜，胶卷相当于光屏，机壳相当于暗室，被拍照的物体到镜头的距离要远远大于焦距才能在胶卷上得到倒立、缩小的实像。为了使学生对照相机的构造和使用了解得更实际些，可向学生介绍照相机的主要组成部分的作用和使用方法，主要是调焦环、光圈和快门。如果有照相机实物，做照相示范就更好。还可以让学生谈自己照相的体会，如何才能把相片照好，提高兴趣，活跃思维。同时可以问一些这样的问题，例如：为了使照片上人像大一些，照相时人应该靠近还是离开照相机一些?
②投影仪的原理和构造
投影仪的构造主要有：镜头、投影片、聚光镜、光源和反光镜等部分。光源是用来照亮投影片的；聚光镜为一组凸透镜，其作用是聚光，增加投影片的亮度；反光镜是平面镜，其作用是把射向投影片的光反射到屏幕上。根据凸透镜成像规律讲述投影仪的原理和基本构造，应指明投影片相当于上面实验中的蜡烛（物体），天花板相当于光屏，镜头起凸透镜的作用。投影片到镜头的距离稍大于焦距，所以在幕上能成放大的实像。
在介绍投影片时，需指出投影片应放在凸透镜的焦点以外，并且距焦点较近，在天花板上才能得到正立、放大的实像。
3、放大镜原理
凸透镜作放大镜，就是利用了凸透镜能成放大的虚像这一原理。
三、课堂小结，课外作业
①玻璃瓶相当于一个柱面透镜。当铅笔由靠近水瓶的位置向远处慢慢移动时，透过水瓶会看到铅笔尖逐渐变长，到某一位置时，铅笔尖突然改变方向。
用凸透镜做实验，当铅笔由靠近凸透镜的位置向远处慢慢移动时，透过凸透镜会看到铅笔逐渐变大，而形状保持不变，到某一位置时，铅笔尖也会突然改变方向。（所用的凸透镜焦距要比较短）
②“傻瓜相机”也有光圈和快门，只不过它们都安装在机身里面，傻瓜相机内部增加了一些电子、机械设备，可以根据光线的明暗程度自动调整光圈、快门，不需要人工调节，傻瓜相机也能自动聚焦，不需要手动调焦。
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