初中物理人教版（2024）八年級(jí)上冊(cè)（2024）第五章 透鏡及其應(yīng)用第3節(jié) 凸透鏡成像的規(guī)律教案及反思

這是一份初中物理人教版（2024）八年級(jí)上冊(cè)（2024）第五章 透鏡及其應(yīng)用第3節(jié) 凸透鏡成像的規(guī)律教案及反思，共19頁。教案主要包含了溫故知新等內(nèi)容，歡迎下載使用。
課程基本信息
學(xué)科
物理
年級(jí)
八年級(jí)
學(xué)期
秋季
課題
第3節(jié) 凸透鏡成像的規(guī)律
教學(xué)背景
1．教學(xué)內(nèi)容分析
《凸透鏡成像的規(guī)律》是初中物理八年級(jí)上冊(cè)第五章第三節(jié)的核心內(nèi)容。這一節(jié)不僅是對(duì)學(xué)生已學(xué)過的透鏡及其成像情況的深入理解和延伸，更是學(xué)習(xí)后續(xù)章節(jié)如《照相機(jī)與眼睛》、《望遠(yuǎn)鏡與顯微鏡》的重要理論基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容在教材中起到了承上啟下的作用，它不僅連接了光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，還為學(xué)生后續(xù)探究光學(xué)現(xiàn)象及應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2．學(xué)情分析
從知識(shí)上看，通過前兩節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解了凸透鏡的基本概念，如焦點(diǎn)、焦距、物距、像距等，知道了凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，并且知道了照相機(jī)、投影儀、放大鏡的成像特點(diǎn)，初步具備了借助光路圖理解成像原理的意識(shí)。但是，在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于如何觀察虛像學(xué)生比較陌生。
從思維方法上看，初二學(xué)生的思維能力正處于從具體形象思維向抽象思維發(fā)展的初始階段，他們分析問題和解決問題的能力正在逐漸提升，他們已經(jīng)具備了一定的探究思維和合作交流的意識(shí)，也具備了一定的實(shí)驗(yàn)操作和基于現(xiàn)象與數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納推理的能力；但是，學(xué)生對(duì)于科學(xué)歸納出凸透鏡成像規(guī)律存在一定的障礙，尤其本節(jié)探究實(shí)驗(yàn)與以往的探究實(shí)驗(yàn)不同，在分析數(shù)據(jù)找規(guī)律時(shí)需要借助焦距這個(gè)參照距離來描述物距和像距的范圍，學(xué)生不容易想到跟焦距建立聯(lián)系，需要教師加以引導(dǎo)。
教學(xué)目標(biāo)
物理觀念
1．知道物距、像距的概念，能準(zhǔn)確測量物距、像距。
2．通過實(shí)驗(yàn)，總結(jié)得出凸透鏡成像的規(guī)律及其對(duì)應(yīng)的應(yīng)用。
科學(xué)思維
1．在組裝器材尋找清晰的像的過程中，體會(huì)綜合分析法在解決實(shí)際問題中的廣泛應(yīng)用。
2．在經(jīng)歷探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)過程中，體會(huì)建立標(biāo)準(zhǔn)，以標(biāo)準(zhǔn)作為參照，對(duì)現(xiàn)象規(guī)律進(jìn)行描述的思想。
3．在經(jīng)歷探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)過程中，體會(huì)科學(xué)推理法和歸納法的在探索物理規(guī)律時(shí)的廣泛應(yīng)用，提升科學(xué)推理、科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新的能力。
科學(xué)探究
1．通過探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷了探究的全過程，體驗(yàn)了基于已知內(nèi)容提出物理問題、形成猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、獲取與處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋等探究的全過程。
2．通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析過程，提升了基于事實(shí)和證據(jù)進(jìn)行推理歸納、交流、評(píng)估、反思的能力。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
1．通過經(jīng)歷自主探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)過程，增強(qiáng)對(duì)物理學(xué)的熱愛，體會(huì)收集證據(jù)的重要性，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展合作交流的能力，獲得成功的愉悅。
2．在利用凸透鏡成像規(guī)律的知識(shí)解釋生活中凸透鏡的成像特點(diǎn)的過程中，感受到學(xué)習(xí)物理對(duì)于理解日常生活現(xiàn)象的指導(dǎo)意義，增強(qiáng)利用物理知識(shí)分析生活中的問題的意識(shí)。
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)重點(diǎn)
探究凸透鏡成像的規(guī)律。
教學(xué)難點(diǎn)
基于數(shù)據(jù)和利用焦距這個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)，歸納出凸透鏡成像的規(guī)律。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
新課導(dǎo)入
【溫故知新】
請(qǐng)同學(xué)們回顧并回答上節(jié)課學(xué)習(xí)過的照相機(jī)、投影儀、放大鏡的成像特點(diǎn)(PPT展示)。
過渡：通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)和剛才的回顧，我們已經(jīng)看到了形形色色的凸透鏡成像情況。凸透鏡成像究竟有什么規(guī)律呢？我們這節(jié)課就來學(xué)習(xí)下凸透鏡成像的規(guī)律。
思考回答照相機(jī)、投影儀、放大鏡的成像特點(diǎn)，并落實(shí)在表格中。
引出本節(jié)課題。
為猜想影響凸透鏡成像的大小、虛實(shí)、正倒的因素作鋪墊。
為后面得到凸透鏡成像規(guī)律后鏈接相應(yīng)的應(yīng)用作鋪墊。
新知探究
探究：凸透鏡所成像的虛實(shí)、大小、正倒與物距的關(guān)系
一、提出問題：
通過前面的學(xué)習(xí)，我們發(fā)現(xiàn)照相機(jī)、投影儀、放大鏡成像特點(diǎn)各不相同。請(qǐng)你根據(jù)它們的特點(diǎn)思考：凸透鏡所成像的虛實(shí)、大小、正倒可能與什么因素有關(guān)系？
物距。
過渡：像的虛實(shí)、大小、正倒與物距有怎樣的關(guān)系？我們一起來探究。
二、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：
1．介紹并認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)器材：F形發(fā)光物體(4.5 cm)、凸透鏡(f＝10 cm)、光屏、帶有刻度的光具座、刻度尺。
2．組裝器材：
(1)請(qǐng)你按照下圖所示組裝器材，不斷調(diào)整器材的位置和高度，直至在光屏中央找到F 形發(fā)光物體清晰的像；
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作，回答以下問題：
①怎么使完整的像呈現(xiàn)在光屏的中央？
總結(jié)：三者的中心在同一水平高度，使發(fā)光物體完整的像呈現(xiàn)在光屏中央。
②如何找到清晰的像？
③什么樣的像是清晰的像？
④如何測量物距和像距？
3．實(shí)驗(yàn)思路：
根據(jù)探究標(biāo)題思考實(shí)驗(yàn)思路：改變誰？觀察或者測量誰？
4．實(shí)驗(yàn)過程：
(1)將凸透鏡固定在40 cm刻度線處，將F形發(fā)光物體固定在距離凸透鏡32 cm(或30 cm)處，移動(dòng)光屏，使光屏上呈現(xiàn)清晰的像，觀察像的虛實(shí)和正倒，測出像的高度、物距和像距，記錄在表格中。
(2)移動(dòng)F形發(fā)光物體向凸透鏡靠近4 cm，移動(dòng)光屏，使光屏上呈現(xiàn)清晰的像，觀察像的虛實(shí)和正倒，測出像的高度、物距和像距，記錄在表格中。
(3)仿照步驟二，將F形發(fā)光物體由遠(yuǎn)及近依次向靠近凸透鏡方向移動(dòng)4 cm，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(4)繼續(xù)向凸透鏡移動(dòng)F形發(fā)光物體并調(diào)整光屏的位置，看看是否總能在屏上得到蠟燭的像。撤去光屏，變換觀察的位置，看看是否能觀察到蠟燭的像，像在什么位置。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集證據(jù)
提示：將F形發(fā)光物體的高度為4.5 cm，凸透鏡焦距f＝10 cm，記錄在表格中，方便尋找規(guī)律。
解決課堂生成問題：
討論分析：當(dāng)物距u≤10 cm時(shí)，光屏上接收不到像了，同學(xué)們討論下可能是什么原因？
過渡：遷移上節(jié)課放大鏡成像的特點(diǎn)。我們?nèi)绾斡^察虛像呢？
觀察虛像——取走光屏，從光屏一側(cè)透過凸透鏡觀察虛像的特點(diǎn)。
繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
分析數(shù)據(jù)，歸納結(jié)論
(教師收集數(shù)據(jù)，并利用Excel進(jìn)行排序，方便學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律。)
根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，思考下列問題：
1．像的虛實(shí)：凸透鏡在什么條件下成實(shí)像？在什么條件下成虛像？實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)在哪里？
2．像的大?。和雇哥R在什么條件下成縮小的實(shí)像？在什么條件下成放大的實(shí)像？有沒有縮小的虛像？放大的像和縮小的像的分界點(diǎn)在哪里？
3．像的正倒：凸透鏡在什么條件下成正立的像？在什么條件下成倒立的像？正立的像和倒立的像的分界點(diǎn)在哪里？
4．觀察分界點(diǎn)，能跟哪個(gè)物理量建立聯(lián)系呢？
過渡：前面學(xué)過凸透鏡對(duì)光的偏折程度與凸透鏡的焦距有關(guān)。
5．請(qǐng)同學(xué)們以焦距f作為參照距離，描述物距和像距以及相應(yīng)的成像特點(diǎn)。小組之間互相討論。
學(xué)生代表發(fā)言。
總結(jié)：將成像規(guī)律記錄在的表格中。
總結(jié)：一倍焦距分虛實(shí)；二倍焦距分大小。
過渡：請(qǐng)同學(xué)們通過繼續(xù)分析表格中的信息，你能進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)凸透鏡成像的規(guī)律嗎？
通過動(dòng)畫模擬凸透鏡成像的動(dòng)態(tài)過程。
總結(jié)：當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物體離凸透鏡越近，所成的像離凸透鏡越遠(yuǎn)，像越大。
五、凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用
1．對(duì)比凸透鏡成像規(guī)律和照相機(jī)、投影儀、放大鏡的成像特點(diǎn)，完成想想議議中的問題：
2．將凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用完善在表格中。
拓展研究
1．教師利用特殊光線，演示物體在一倍焦點(diǎn)處和二倍焦點(diǎn)處成像的原理圖。
思考：經(jīng)凸透鏡后的折射光能會(huì)聚成實(shí)像嗎？折射光的反向延長線能會(huì)聚成虛像嗎？
演示二倍焦距處的成像原理圖：
思考：描述此時(shí)像的位置和成像特點(diǎn)。
物體在二倍焦距處，成倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)像也在二倍焦距處。
通過分析照相機(jī)、投影儀、放大鏡成像特點(diǎn)，猜想出凸透鏡所成像的虛實(shí)、大小、正倒可能與物距有關(guān)。
觀察實(shí)驗(yàn)桌上的器材。
按照要求以小組合作的方式組裝實(shí)驗(yàn)器材，不斷調(diào)整器材的位置和高度，在光屏上找到F 形發(fā)光物體清晰的像，并使像呈現(xiàn)在光屏的中央。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作回答問題：
①將發(fā)光物體、凸透鏡、光屏三者的中心調(diào)至同一水平高度；
②并請(qǐng)學(xué)生代表進(jìn)行展示；其余學(xué)生觀看展示過程——不斷前后移動(dòng)光屏，找到像的邊緣最清晰，像最小最亮的位置；
③邊緣清晰，光點(diǎn)最小最亮；
④分別借助光具座上的刻度尺測量像到凸透鏡的距離為像距υ，發(fā)光物體到凸透鏡的距離為物距u。
思考回答：不斷改變物距，觀察像的虛實(shí)、大小、正倒等情況。
聆聽，了解實(shí)驗(yàn)操作過程。
小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)，由遠(yuǎn)及近地改變物距，觀察像的虛實(shí)、像高、正倒等情況，并記錄在表格中。
在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)物距u≤10 cm時(shí)，光屏上接收不到像。
討論分析可能的原因，回答問題。
此時(shí)可能成的是虛像。
嘗試討論觀察虛像的解決方法。
繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集并記錄數(shù)據(jù)。
根據(jù)數(shù)據(jù)思考討論，回答問題。
物距大于10 cm時(shí)成實(shí)像，物距小于10 cm時(shí)成虛像；實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)是u＝10 cm。
物距大于20 cm時(shí)成縮小的實(shí)像，物距大于10 cm小于20 cm時(shí)成放大的實(shí)像；沒有縮小的虛像；放大的像和縮小的像的分界點(diǎn)是u＝20 cm。
物距小于10 cm時(shí)成正立的像，物距大于10 cm時(shí)成倒立的像；正立的像和倒立的像的分界點(diǎn)是u＝10 cm。
思考回答：
焦距f＝10 cm。
小組之間將數(shù)據(jù)與焦距比較，得出凸透鏡在不同范圍內(nèi)的成像特點(diǎn)：
u＞2f時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像；
u＝2f時(shí)，成倒立等大的實(shí)像；
2f＞u＞f時(shí)，成倒立放大的實(shí)像；
u＝f時(shí)，不成像；
u＜f時(shí)成正立放大的虛像。
觀察表格中的信息，進(jìn)一步歸納規(guī)律，當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物體離凸透鏡越近，所成的像離凸透鏡越遠(yuǎn)，像越大。
觀看演示視頻，進(jìn)一步體會(huì)實(shí)像的位置和大小隨物距變化的規(guī)律。
思考回答：
照相機(jī)：像在2倍焦距外，像距比物距大；
投影儀：像在1倍焦距和2倍焦距之間，像距比物距小；
將凸透鏡成像規(guī)律對(duì)應(yīng)的應(yīng)用完善在表格中。
觀看教師的演示過程，并思考回答問題。
討論回答：折射光和其反向延長線都不能會(huì)聚成像。因此一倍焦距處不成像。
觀看教師的演示過程，并總結(jié)出物體在二倍焦距處的成像特點(diǎn)，成倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)像也在二倍焦距處。
通過遷移上節(jié)課所學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生更加容易猜想到影響成像特點(diǎn)的因素。
在這個(gè)過程中讓學(xué)生參與找到像的過程，感受什么樣的像是清晰的像，以及如何找到清晰的像，組裝實(shí)驗(yàn)器材的要求和目的，學(xué)會(huì)測量物距和像距的方法，為后面順利開展實(shí)驗(yàn)作鋪墊。
培養(yǎng)科學(xué)探究的思維。
通過這個(gè)過程讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)過程如何操作。
通過這個(gè)過程，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和閱讀理解的能力。
為了收集更多的數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)點(diǎn)能涵蓋所有范圍，使不同組的同學(xué)分別能測到2f和f處的成像特點(diǎn)。從而得到完整的成像規(guī)律作鋪墊。
培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、觀察現(xiàn)象、收集數(shù)據(jù)和合作探究的能力。
解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的障礙。
培養(yǎng)學(xué)生基于事實(shí)和遷移應(yīng)用放大鏡的成像特點(diǎn)，進(jìn)行分析解決問題的能力。
了解觀察虛像的辦法，掃清學(xué)生收集虛像的相關(guān)數(shù)據(jù)的障礙。
通過多組數(shù)據(jù)，并利用Excel表格進(jìn)行排序，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體在不同物距范圍內(nèi)的成像特點(diǎn)。
整合問題鏈，引發(fā)深度思考，形成完整的思維鏈條。
提升學(xué)生基于證據(jù)進(jìn)行推理和分析歸納的能力。
找到分界點(diǎn)，為與焦距建立聯(lián)系作鋪墊。
遷移舊知：凸透鏡對(duì)光的偏折程度與凸透鏡的焦距有關(guān)，完成知識(shí)的建構(gòu)。
得到以焦距作為參照距離概括的完整的凸透鏡成像規(guī)律。提升學(xué)生的概括歸納的能力。
讓學(xué)生體會(huì)到焦距作為一個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)來描述物距、像距和成像特點(diǎn)的便利，建立與標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)的思想。
凸透鏡的成像過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，因此，在教學(xué)中借助計(jì)算機(jī)動(dòng)畫模擬輔助教學(xué)，將這個(gè)過程模型化、形象化，以便學(xué)生更好地理解。
將所學(xué)知識(shí)與第二節(jié)所學(xué)生活中的透鏡的內(nèi)容進(jìn)行遷移聯(lián)系，打通知識(shí)間的壁壘，加深對(duì)凸透鏡成像規(guī)律和照相機(jī)、投影儀、放大鏡成像原理的理解，將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通起來。
從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)過渡到理論分析，利用光路圖讓學(xué)生明白f處不成像的原理和2f處的成像特點(diǎn)，讓學(xué)生知其然并知其所以然。
課堂小結(jié)
1．一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大??；
2．當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物體離凸透鏡越近，所成的像離凸透鏡越遠(yuǎn)，像越大。
對(duì)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行回顧總結(jié)。
培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納的能力，形成完整的閉環(huán)。
課后任務(wù)
完成教材“練習(xí)與應(yīng)用”的第2題。
找一個(gè)圓柱形的玻璃瓶，里面裝入水。把一支筆放在玻璃瓶的一側(cè)，透過玻璃瓶，可以看到這支筆。如果把筆由靠近玻璃瓶的位置向遠(yuǎn)處慢慢地移動(dòng)，你會(huì)看到什么現(xiàn)象？實(shí)際做一做，驗(yàn)證你的猜想。
學(xué)生課后完成，將課堂進(jìn)行延伸。
豐富學(xué)生的作業(yè)形式，讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)技能應(yīng)用到生活中。
板書設(shè)計(jì)
5.3 凸透鏡的成像規(guī)律
探究像的虛實(shí)、大小、正倒與物距的關(guān)系
1．實(shí)驗(yàn)器材：
2．組裝：
F形發(fā)光物體、凸透鏡、光屏三者中心在同一高度。
3．凸透鏡成像規(guī)律
當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物體離凸透鏡越近，所成的像離凸透鏡越遠(yuǎn)，像越大。
教學(xué)反思：