新人教版八年级物理上册第五章透镜及其应用教学设计

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新人教版八年级物理上册第五章透镜及其应用教学设计
第3节　凸透镜成像的规律

知识与技能
1．理解凸透镜的成像规律。
2．知道凸透镜所成像的虚实、倒正、大小与物体位置的关系。
过程与方法
1．能在探究实践中初步获得提出问题的能力。
2．通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。
3．通过对凸透镜成像现象的观察分析，总结出凸透镜成像规律，并用列表的方法归纳出凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件，培养从物理现象中归纳科学规律的方法。
情感、态度与价值观
1．通过研究凸透镜成像的实验，以及对其成像规律的分析有意识地渗透辩证唯物主义观点。
2．通过探究活动，激发学生的学习兴趣，培养学生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，勇于探究日常生活中的物理学规律。
3．注意培养学生乐于参与观察、试验、制作的兴趣。

重点
1．凸透镜成像规律。
2．使学生初步了解科学探究和方法。
难点
1．凸透镜成像的原理。
2．对凸透镜成像性质的描述。

光具座、凸透镜、蜡烛、火柴、光屏、刻度尺、多媒体课件。

一、创设情境，导入新知
学生回忆生活中的透镜成像知识：照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是凸透镜，照相机能使景物在相片上成倒立、缩小的像，投影仪能把小的胶片上的画面放大到屏幕上成倒立、放大的像，放大镜能成正立、放大的像等。
使用凸透镜产生这么多的现象，所成的像有哪些特点？成像的条件是什么呢？我们这节课就用实验来探究凸透镜成像的规律。
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成《探究在线•高效课堂》相关作业部分。
三、师生互动，理解新知
实验探究：凸透镜成像的规律
1．提出问题：
凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟什么因素有关系？
2．猜想与假设：
凸透镜所成像的虚实、大小、正倒可能跟物体距凸透镜的距离有关。
3．设计实验：
我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距f有关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。比如，我们可以注意观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距时，物体成像的情况(参照课本P97图5.3－1)。
4．进行实验与收集证据：
强调注意事项及实验步骤：
①把透镜放在桌子中央，把蜡烛、光屏放在其两侧，刻度尺放在桌子上，如课本图5.3－2所示。
②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
③移动蜡烛，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，测出蜡烛与凸透镜、光屏与凸透镜的距离，把数据记入表格。
④继续把蜡烛向凸透镜靠近，观察像的变化，是放大、等大还是缩小，是正立还是倒立，测出蜡烛与凸透镜的距离，光屏与凸透镜的距离，将数据记入表格。
⑤当蜡烛移到透镜的焦点时，在光屏上看不到蜡烛的像，继续把蜡烛向凸透镜靠近，这时在光屏上看不到蜡烛的像，拿去光屏，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像。把蜡烛与凸透镜的距离，像与凸透镜的距离，像是放大还是缩小，正立还是倒立填入表格。
探究一：在光屏上找到物体完整清晰的实像
请学生代表讲解找到清晰完整像的方法：①物体、凸透镜、光屏三者中心在同一高度；②光屏上的像最亮最清晰时，光屏所在位置就是像所在位置。
学生总结：光屏上可以找到倒立、缩小实像和倒立、放大实像。
探究二：探究凸透镜成倒立、放大实像和倒立、缩小实像的规律
记录实验数据，得出凸透镜成像的初步规律。

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(1)

当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，此时，f＜v＜2f。
(2)

当u＝2f时，成倒立、等大的实像，此时，v＝2f。此点为成实像大小的分界点。
(3)

当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时，v＞2f。
(4)

当u＝f时，不成像，此点为成像虚实的分界点。
(5)

当u＜f时，成正立、放大的虚像。
实验表格

物距 成像性质 像距 应用
u＞2f 倒立、缩小
的实像 2f＞v＞f 照相机
u＝2f 倒立、等
大的实像 v＝2f
2f＞u＞f 倒立、放
大的实像 v＞2f 投影仪、
幻灯机
u＝f 不成像  
u＜f 正立、放
大的虚像 与物同侧 放大镜
　　5.分析与论证：
根据成像的情况，对数据进行分类：(1)像的虚实；(2)像的大小；(3)像的正倒。
问题思考：
(1)像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像，什么条件下成虚像？
(2)像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的像，在什么条件下成放大的像？有没有缩小的虚像？
(3)像的正倒：凸透镜所成的像有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？成实像时，物像在透镜的什么位置？虚像呢？
(4)像的放大与缩小的条件：凸透镜成放大实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？
(5)像的大小变化：当物体成实像时，物体逐渐靠近透镜时，像距是变大了还是变小了？像是变大了还是变小了？当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像是变大了还是变小了？
(6)实像和虚像有什么不同？
学生交流讨论：
(1)焦点是成实像和虚像的分界点，物体在焦点以外成实像，焦点以内成虚像。即一倍焦距内外分虚实。
(2)二倍焦距是成放大和缩小像的分界点。物体在二倍焦距以外成缩小像，在二倍焦距以内成放大像。二倍焦距内外分大小。
(3)实像必异侧倒立，虚像必同侧正立。
(4)u＞v，像是缩小的，u＜v，像是放大的。
(5)成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越大；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。即成实像时，物近像远且大，物远像近且小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越小，物体距离透镜越远，像越大。即成虚像时，物近像小，物远像大。物体越靠近焦点像越大。
(6)实像是实际光线的交点，可以在光屏上呈现，虚像是光线的反向延长线的交点，不能在光屏上呈现。实像可以是缩小的，也可以是放大的，虚像一定是放大的。

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规律总结：
一焦分虚实(物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像)；
二焦分大小(物距小于二倍焦距成放大的像；大于二倍焦距成缩小的像)；
实像异侧倒(成实像时，物和像总在透镜的两侧，且像是倒立的)；
物远像近小(物体离透镜越远，所成实像离透镜越近，且像越小)；
虚像同正大(成虚像时，物和像总在透镜的同侧，且像是正立、放大的)；
物近像变小(物体离透镜越近，所成虚像越小)。
典例解读
【例1】在“探究凸透镜成像规律的实验”中，将蜡烛、焦距等于10 cm的凸透镜、光屏放在光具座上，如图所示，调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度，把凸透镜固定在50 cm处。

(1)将蜡烛放在A点，光屏在B位置上，为了找到清晰的像，应将光屏向(选填“左”或“右”)移动。
(2)依次改变蜡烛的位置，移动光屏，直到找到清晰的像。记录的数据如下表。

次数 1 2 3 4 5 6
物距/cm 40 35 30 25 20 15
像距/cm 13.5 14 15 16.7 20 30
　　①第1～4次实验中，所成的像为倒立、的实像。
②第6次的像比第5次的(选填“大”或“小”)。
(3)将蜡烛放在C点，观察到烛焰的正立、放大的虚像后，若希望看到更大的虚像，应将蜡烛向(选填“左”或“右”)移动。
【解析】从装置图可知，此时蜡烛在二倍焦距以外，所成的像是一个倒立、缩小的实像，像在一倍焦距至二倍焦距之间，所以应将光屏向左移；蜡烛在C点时，位于一倍焦距以内，此时成正立、放大的虚像，根据凸透镜成像规律可知，蜡烛越靠近焦点像越大，所以为得到更大的像，应将蜡烛向左移动靠近焦点。
【答案】(1)左　(2)缩小　大　(3)左
【例2】在“研究凸透镜成像”的实验中，点燃的蜡烛分别放在a、b、c、d四个不同的位置，如图所示，其中蜡烛放在处所得到的实像最小；放在处得到正立的虚像；在处的成像规律就是幻灯机的原理。

【解析】 对凸透镜成像规律的考查是中考命题的热点。首先应明确物距与焦距的关系，由此来判断像的大小、虚实、倒正。凸透镜成像规律：物近像远，像变大；物远像近，像变小。一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。在一倍焦距以外，物距越小则像越大，且物距在一倍焦距和二倍焦距之间时成放大的实像，所以a点像最小；d点成虚像，c点成倒立放大的实像。
【答案】 a　d　c
四、尝试练习，掌握新知
《探究在线•高效课堂》相关作业部分。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们学习理解了凸透镜的成像规律；知道凸透镜所成像的虚实、倒正、大小与物体位置的关系。
六、深化练习，巩固新知
《探究在线•高效课堂》相关作业部分。