《凸透鏡成像的規(guī)律》教案教材分析一、課標(biāo)分析探究并知道凸透鏡成像的規(guī)律。二、內(nèi)容和地位分析本節(jié)課是物理人教版八年級上冊第五章的核心內(nèi)容,它既是第一節(jié)《透鏡》和第二節(jié)《生活中的透鏡》知識的延伸和升華,同時又是第四節(jié)《眼睛和眼鏡》和第五節(jié)《制作望遠(yuǎn)鏡》的理論基礎(chǔ),是理論與實(shí)踐的結(jié)合。因此它在本章起承上啟下的過渡作用。新的物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生能夠順利地探究出凸透鏡成像的規(guī)律,這就要求教師給學(xué)生創(chuàng)設(shè)出豐富的問題情景,激發(fā)學(xué)生的求知欲,整節(jié)課需要學(xué)生多動手操作,多思考交流,從而突出學(xué)生的主體地位。學(xué)情分析此時的八年級學(xué)生已經(jīng)具有一定的觀察、實(shí)驗(yàn)和分析歸納能力,而凸透鏡成像的規(guī)律對于學(xué)生而言,仍然是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。因此做好分組實(shí)驗(yàn),并引導(dǎo)學(xué)生順利地分析歸納得出凸透鏡成像的規(guī)律很是關(guān)鍵。這部分知識與日常生活聯(lián)系相當(dāng)緊密,因此在設(shè)計這節(jié)課時應(yīng)從生活入手,讓學(xué)生帶著濃厚的興趣積極思考,運(yùn)用知識。教學(xué)目標(biāo)理解凸透鏡成像的規(guī)律。核心素養(yǎng)通過讓學(xué)生參與觀察、實(shí)驗(yàn)、制作等科學(xué)實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生提出問題、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析問題以及總結(jié)歸納的能力。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn):探究凸透鏡成像的規(guī)律。難點(diǎn):理解凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動教學(xué)意圖環(huán)節(jié)一:導(dǎo)入新課教師提問:照相機(jī)、投影儀、放大鏡都是運(yùn)用什么光學(xué)器件工作的?它們的成像各有什么特點(diǎn)?教師:同樣是凸透鏡,所成的像為什么會有如此大的差別?今天,我們就來探究凸透鏡成像的規(guī)律。學(xué)生思考、交流,并回答問題。激發(fā)學(xué)生探究凸透鏡成像規(guī)律的興趣,引起學(xué)生的思考。環(huán)節(jié)二:探究凸透鏡成像的規(guī)律1.提出問題教師:凸透鏡成像的不同與什么因素有關(guān)呢?2.猜想教師:你猜想的凸透鏡成像規(guī)律是什么?3.設(shè)計實(shí)驗(yàn)教師介紹實(shí)驗(yàn)器材:我們用到的實(shí)驗(yàn)器材有(帶有刻度尺的)光具座、蠟燭、凸透鏡(焦距為10cm)、光屏。教師:請大家利用所給器材,設(shè)計一個實(shí)驗(yàn),探究凸透鏡成像的規(guī)律。學(xué)生思考并回答:物距、像距、成像在同側(cè)還是異側(cè)。學(xué)生猜想。

續(xù)表教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動教學(xué)意圖環(huán)節(jié)二:探究凸透鏡成像的規(guī)律4.實(shí)驗(yàn)步驟(1)為了使?fàn)T焰的像能夠成在光屏的中央,需要調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度。(2)逐次固定蠟燭與凸透鏡的距離分別為40cm、30cm、20cm、18cm、14cm和5cm,移動光屏,使光屏上成清晰的像,記錄物距、像距和像的性質(zhì)。教師提問:當(dāng)物距為5cm時,會不會像我們剛才使用照相機(jī)一樣,在光屏上看不見像?如果無法成清晰的像,我們可以拿掉光屏,透過凸透鏡看看像的性質(zhì)。(3)實(shí)驗(yàn)完成后熄滅蠟燭并整理儀器。5.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)6.分析和結(jié)論(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:(2)實(shí)驗(yàn)分析:教師提問:①像的大小與物距是否有關(guān)?在什么情況下成縮小的像?在什么情況下成放大的像?在什么情況下成等大的像?學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn),部分同學(xué)到講臺上介紹自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)自己的操作及現(xiàn)象積極歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生展示自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生回答:①當(dāng)u>2f時,成縮小的像;當(dāng)u<2f時,成讓學(xué)生經(jīng)歷一個完整的實(shí)驗(yàn)過程,不僅探究了凸透鏡成像的規(guī)律,也學(xué)習(xí)了“探究自然規(guī)律”的一般方法。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,分析總結(jié)結(jié)論,得出凸透鏡成像的規(guī)律,加強(qiáng)學(xué)生的探究能力:(1)提高學(xué)生的動手操作能力。

續(xù)表教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動教學(xué)意圖環(huán)節(jié)二:探究凸透鏡成像規(guī)律②像的正倒與物距是否有關(guān)?在什么情況下成正立的像?在什么情況下成倒立的像?③像的虛實(shí)與物距是否有關(guān)?在什么情況下成實(shí)像?在什么情況下成虛像?④根據(jù)上表的數(shù)據(jù),凸透鏡成放大的實(shí)像時,物距跟像距相比,哪個比較大?成縮小的實(shí)像時,物距跟像距相比,哪個比較大?凸透鏡成像規(guī)律可以簡單描述為:一倍焦距分虛實(shí);二倍焦距分大小。實(shí)像總是異側(cè)倒;物近像遠(yuǎn)像變大。虛像總是同側(cè)正;物近像近像變小。像的大小像距定;像兒跟著物體跑。放大的像;當(dāng)u=2f時,成等大的像。②當(dāng)u<f時,成正立的像;當(dāng)u>f時,成倒立的像。③當(dāng)u>f時,成實(shí)像;當(dāng)u<f時,成虛像。④當(dāng)u>v時,成縮小的像;當(dāng)u<v時,成放大的像。(2)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力。(3)提高學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)的能力。(4)提高學(xué)生總結(jié)結(jié)論的能力。環(huán)節(jié)三:例題例1小明在探究凸透鏡成像的規(guī)律時,蠟燭與光屏分別置于凸透鏡兩側(cè),保持凸透鏡的位置不變,先后把蠟燭放在如圖所示的a、b、c、d四點(diǎn),分別調(diào)整光屏的位置。當(dāng)蠟燭位于點(diǎn)時,光屏上出現(xiàn)放大的像;當(dāng)蠟燭位于點(diǎn)時,無論怎樣移動光屏,在光屏上都找不到像。

例2將物體放在凸透鏡前16cm處,在光屏上得到倒立、縮小的像,則凸透鏡的焦距可能是()A.10cmB.7cmC.8cm D.16cm例3在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)物距為20cm時,得到一個倒立、縮小的實(shí)像,此時像距為13cm,則凸透鏡的焦距()A.f>20cmB.13cm<f<20cmC.10cm<f<13cm D.6.5cm<f<10cm學(xué)生答題?？勺尣糠滞瑢W(xué)到講臺上講解。及時鞏固凸透鏡成像的規(guī)律,檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。

續(xù)表教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動教學(xué)意圖環(huán)節(jié)三:例題例4當(dāng)把物體放在凸透鏡前10cm處時,可以在凸透鏡另一側(cè)的光屏上得到放大的像。據(jù)此可以推斷這個凸透鏡的焦距范圍為多少?板書設(shè)計第3節(jié)凸透鏡成像的規(guī)律物距(u)像的特點(diǎn)像距(v)應(yīng)用物像位置正倒大小虛實(shí)u>2f異側(cè)倒立縮小實(shí)像f<v<2f照相機(jī)u=2f異側(cè)倒立等大實(shí)像v=2f—f<u<2f異側(cè)倒立放大實(shí)像v>2f投影儀u=f—————探照燈u<f同側(cè)正立放大虛像—放大鏡課后·知能演練一、基礎(chǔ)鞏固1.把凸透鏡正對著太陽光,可在距凸透鏡15cm處得到一個最小、最亮的光斑。若將某一物體放在此凸透鏡前20cm處,可得到一個()A.倒立、放大的實(shí)像 B.倒立、縮小的實(shí)像C.正立、放大的實(shí)像 D.正立、放大的虛像2.物理課上,同學(xué)們用凸透鏡觀察周圍的物體,透過凸透鏡不能看到的像是()A.正立、放大的像 B.正立、縮小的像C.倒立、放大的像 D.倒立、縮小的像3.小明在探究凸透鏡成像規(guī)律時,做了如下實(shí)驗(yàn):①用平行光正對凸透鏡照射,移動光屏得到一個最小、最亮的光斑,如圖甲所示;②保持該透鏡位置不變,將發(fā)光二極管F放在圖乙所示的位置,移動光屏得到發(fā)光二極管F清晰的像(圖中未畫出)。下列說法不正確的是()甲乙A.實(shí)驗(yàn)②中,發(fā)光二極管F在光屏上成倒立、放大的實(shí)像B.實(shí)驗(yàn)②中,像到透鏡的距離一定大于20cmC.若增大發(fā)光二極管F與透鏡的距離,則所成的像會變小D.若發(fā)光二極管F與透鏡的距離大于10cm,則在另一側(cè)通過透鏡可以觀察到發(fā)光二極管F成正立、放大的虛像4.下圖為學(xué)校實(shí)驗(yàn)小組所做的探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)。甲乙(1)如圖甲所示,一束平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡后,在光屏上形成了一個最小、最亮的光斑,該透鏡對光有__________作用,該凸透鏡的焦距是__________cm。

(2)調(diào)節(jié)發(fā)光二極管F、透鏡和光屏,使三者的中心大致在同一__________上。

(3)當(dāng)凸透鏡、光屏和發(fā)光二極管F的位置如圖乙所示時,光屏上能成一清晰的像,則該像是倒立、__________(選填“放大”“等大”或“縮小”)的實(shí)像。

(4)此時若透鏡位置不動,將發(fā)光二極管F與光屏調(diào)換位置,仍然可以看見發(fā)光二極管F清晰的像,這是因?yàn)樵诠獾恼凵洮F(xiàn)象中,光路是__________的。

(5)當(dāng)發(fā)光二極管F移至光具座上45cm刻度線處時,凸透鏡成__________(選填“倒立”或“正立”)放大的__________像,這個像的成像原理與__________(選填“放大鏡”“投影儀”或“照相機(jī)”)相同。

二、能力提升5.陜西漢中朱鹮國家級自然保護(hù)區(qū)位于陜西秦嶺南坡。圖甲是小明周末去景區(qū)游玩時用相機(jī)拍攝的一張照片,下列有關(guān)說法正確的是()A.照相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于凹透鏡B.拍照時,朱鹮與照相機(jī)鏡頭的距離小于2倍焦距C.拍照時,朱鹮能夠在底片上成縮小的虛像D.要拍出如圖乙所示的照片,照相機(jī)應(yīng)遠(yuǎn)離朱鹮,同時照相機(jī)鏡頭向后縮6.(多選)人臉識別系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于門禁、監(jiān)控、支付等方面,它通過將刷臉機(jī)鏡頭捕捉到的人臉信息與系統(tǒng)中儲存的人臉信息對比,來核實(shí)身份信息。為保護(hù)學(xué)校師生的安全,某校門禁系統(tǒng)啟用“刷臉”進(jìn)出校園。下列說法正確的是()A.“刷臉機(jī)”的鏡頭是凹透鏡B.“刷臉機(jī)”鏡頭所成的像是正立、縮小的像C.“刷臉”時同學(xué)與攝像頭的距離大于2倍焦距D.要使屏幕上自己的像變小,需遠(yuǎn)離“刷臉機(jī)”鏡頭7.某同學(xué)在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,繪制了如圖所示的圖像(v表示像到凸透鏡的距離,u表示物體到凸透鏡的距離)。用該凸透鏡作放大鏡使用時,被觀察的物體到透鏡的距離應(yīng)在cm以內(nèi);把物體從距凸透鏡15cm處移動到距凸透鏡30cm處的過程中,像的大小將__________(選填“變大”“變小”或“不變”)。

三、思維拓展8.圖甲為探究凸透鏡成像的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置。甲乙(1)實(shí)驗(yàn)前老師為同學(xué)們準(zhǔn)備了焦距分別為10cm和30cm兩個凸透鏡,為了順利完成實(shí)驗(yàn),應(yīng)該選擇焦距為__________cm的凸透鏡。

(2)實(shí)驗(yàn)前,要調(diào)節(jié)發(fā)光二極管F、凸透鏡、光屏,使三者的中心在_________________。(3)若做實(shí)驗(yàn)時,不小心讓一小片碎紙片吸附到了凸透鏡上面,將凸透鏡的鏡面遮擋住了一部分,此時光屏上______________________________(選填“發(fā)光二極管F的像不完整”“會有紙片的像”或“發(fā)光二極管F的像變暗了些”)。

(4)如圖乙所示,某同學(xué)自制了水透鏡,當(dāng)向水透鏡里注水時,水透鏡的焦距將變小;當(dāng)從水透鏡里抽水時,水透鏡的焦距將變大。①該同學(xué)移動發(fā)光二極管F、水透鏡和光屏至圖乙所示位置時,恰能在光屏上看到清晰的像,利用此成像特點(diǎn)可制成__________(選填“照相機(jī)”或“投影儀”)。

②在圖乙所示實(shí)驗(yàn)場景下,當(dāng)向水透鏡中充入適量的水后,發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊了,此時應(yīng)將光屏__________(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)凸透鏡?！菊n后·知能演練】1.A解析:凸透鏡正對著太陽光,可在距凸透鏡15cm處得到一個最小、最亮的光斑,這個亮斑就是凸透鏡的焦點(diǎn),所以15cm就是該凸透鏡的焦距,這是利用平行光聚焦法測得了透鏡的焦距?，F(xiàn)在的物距是20cm,大于焦距,小于2倍焦距,由凸透鏡的成像規(guī)律可知,此時凸透鏡成倒立、放大的實(shí)像。故選A。2.B解析:u<f,成正立、放大的虛像,應(yīng)用于放大鏡,故A正確。凸透鏡的成像情況沒有能成正立、縮小的像,故B錯誤。f<u<2f,成倒立、放大的實(shí)像,應(yīng)用于幻燈機(jī),故C正確。u>2f,成倒立、縮小的實(shí)像,應(yīng)用于照相機(jī),故D正確。3.D解析:由實(shí)驗(yàn)①可知,平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后,會聚在主光軸上一點(diǎn),這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn),焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距,所以凸透鏡的焦距是f=60.0cm-50.0cm=10.0cm。實(shí)驗(yàn)②中,此時物距u=50cm-35cm=15cm,大于焦距,小于2倍焦距,根據(jù)f<u<2f,v>2f,即像距大于20cm,成倒立、放大的實(shí)像,故A、B正確。若增大發(fā)光二極管F與透鏡的距離,此時物距增大,根據(jù)凸透鏡成實(shí)像時,物遠(yuǎn)像近像變小可知,所成的像會變小,故C正確。若發(fā)光二極管F與透鏡的距離大于10cm,即物距大于焦距,小于2倍焦距,根據(jù)f<u<2f,成倒立、放大的實(shí)像,故D錯誤。故選D。4.(1)會聚10.0(2)高度(3)縮小(4)可逆(5)正立虛放大鏡解析:(1)凸透鏡對光有會聚作用;平行光線經(jīng)過凸透鏡后會聚于一點(diǎn),這一點(diǎn)就是焦點(diǎn)。焦點(diǎn)到光心的距離是焦距,根據(jù)圖示中光屏在刻度尺上的位置,可以讀出該凸透鏡的焦距是60.0cm-50.0cm=10.0cm。(2)為了使像成在光屏中央,應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)光二極管F、凸透鏡、光屏三者的中心,使它們在同一高度上。(3)把發(fā)光二極管F放在距凸透鏡30cm處,即u>2f時,由凸透鏡成像規(guī)律可知,成倒立、縮小的實(shí)像,照相機(jī)就是利用此原理制成的。(4)由于光路可逆,凸透鏡位置不動,發(fā)光二極管F和光屏位置互換,物距和像距交換,此時u<v,成倒立、放大的實(shí)像。(5)當(dāng)發(fā)光二極管F移至光具座上45cm刻度線處時,物距u=50.0cm-45.0cm=5cm<f,成正立、放大的虛像,放大鏡就是利用這一原理制成的。5.D解析:照相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于凸透鏡,當(dāng)物距大于2倍焦距時,成倒立、縮小的實(shí)像,故A錯誤。照相機(jī)是根據(jù)物距大于2倍焦距時,凸透鏡成倒立、縮小實(shí)像的原理制成的,故照相時,被照者應(yīng)站在鏡頭2倍焦距之外,故B、C錯誤。乙圖比甲圖朱鹮的像小,物距變大,像距變小,所以照相機(jī)可能遠(yuǎn)離朱鹮,同時照相機(jī)鏡頭向后縮,故D正確。6.CD解析:“刷臉機(jī)”的鏡頭是凸透鏡,故A錯誤?！八⒛槞C(jī)”鏡頭的工作原理與照相機(jī)相同,“刷臉”時,人要位于攝像頭的2倍焦距以外,成的是倒立、縮小的實(shí)像,故B錯誤,C正確。要使屏幕上自己的像變小,根據(jù)“凸透鏡成實(shí)像時物遠(yuǎn)像近像變小”的規(guī)律可知,需要增大物距,減小像距,所以人需遠(yuǎn)離“刷臉機(jī)”鏡頭,故D正確。7.10變小解析:由凸透鏡成像規(guī)律可知,u=v=2f,凸透鏡成倒立、等大的實(shí)像,由圖像可知,u=v=2f=20cm,所以f=10cm;用該凸透鏡作放大鏡使用時,物距應(yīng)小于焦距,所以被觀察的物體到透鏡的距離應(yīng)在10cm以內(nèi);把物體從距凸透鏡15cm處移動到距凸透鏡30cm處的過程中,物距大于焦距,物距變大,像距變小,像變小。8.(1)10(2)同一高度(3)發(fā)光二極管F的像變暗了