朱卫民 凸透镜教案.doc

课题： §4.2 探究凸透镜成像规律-1
教学目标：
1.知识和技能
初步学会用光具座、烛焰、凸透镜等器材探究凸透镜成像规律。
2.过程和方法
（1）学生能在探究活动中初步获得提出问题的能力。
（2）通过探究活动，体验科学探索的全过程和方法。
（3）学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
3.情感、态度和价值观
（1）设置情境，让学生经历探究过程，体验探究乐趣，产生成功喜悦。
（2）培养学生认真严谨的科学态度及探究创造的心理品质。
（3）鼓励学生主动参加观察、试验、制作等科学实践。
教学重点：
凸透镜成像规律的探究过程。
教学难点：
引导学生设计实验方案，并从实验中得出凸透镜成像规律。
教学方法：
多媒体演示、实验探究法。
器材准备：
蜡烛、火柴、放大镜、凸透镜、光屏及光具座若干组，多媒体课件。
教学过程：
（一）从生活走向物理，导入新课
师：大家知道我手上光学元件的名称吗？
生：凸透镜（放大镜）
师：现在请大家用它来完成实验。
（活动一：用放大镜观察书上“探”字，上下移动凸透镜的位置，观察像是否相同？）
（活动二：用放大镜看远处的同学和老师。你发现了什么？）
生：描述看到的现象。如：看到远处的物体是倒立的、缩小的，近处的物体是放大的、正立的等。（说明：学生经历了观察物理现象的过程，并简单描述所观察物理现象的主要特征，培养了学生的观察能力；通过对奇妙现象的观察，激发学生的好奇心和求知欲。）
（二）探究活动
1.提出问题
师：放大镜本身就是凸透镜，从刚才的观察中我们可以看到同样是凸透镜，但观察到的现象却有很大不同：有时是正立的，有时是倒立的、有时是放大的，有时是缩小的。下面请大家根据观察到的现象思考一下，关于凸透镜你还想知道哪些问题？以小组为单位讨论。
生：凸透镜在什么条件下成放大的像，在什么条件下成缩小的像，在什么条件下成正立的像，在什么条件下成倒立的像。
师：为了探究这些问题，我给同学们准备了如下器材：光具座、凸透镜、光屏、蜡烛、火柴。你能选择其中的器材让凸透镜成一个像吗？好，下面开始，看哪个小组完成的既快又好！完成的请举手示意我。
生：组装器材，进行实验。
师：下面我请几组完成的同学上来展示一下：
（1） 请成倒立缩小像的一组前来展示
（2） 请成倒立放大像的一组前来展示
（3） 请成正立放大像的一组前来展示
下面我把这三组成不同像的光具座排成一排，并让凸透镜对齐，请同学们观察并思考：是什么原因导致凸透镜成不同的像？你认为可能与哪些因素有关？下面小组讨论一下，说出你的猜想及猜想的依据。
2.猜想假设
生甲：可能与蜡烛到凸透镜的距离（物距）有关；
生乙：可能与光屏到凸透镜的距离（像距）有关；
生丙：可能与焦距有关。
3.设计实验
师：以上只是我们的猜想，那么怎样验证我们的猜想是否正确呢？
生：实验
师：很好，同学们都想到了实验，实验是我们探究物理知识最基本的一种方法。那么在动手实验之前，请各小组先讨论一下，拿出你们小组的实验设计方案。
生：设计实验的方法、步骤，并向全班同学介绍、交流。例如：固定凸透镜、光屏，移动蜡烛，在光屏上找到清晰的像后记录实验现象；调整光屏、凸透镜的高度，使它们的中心与烛焰的中心在同一高度上的目的是使成像在光屏中央。…(说明：若实验方案较多不能统一，可先让学生动手试一下，来证实实验方案的可行性；若方案较统一，教师可进行归纳总结。在边讨论边动手的尝试中不仅可以学习如何拟定实验方案，还可培养与他人交流合作的能力。
师：同学之间交流并探讨出实验的步骤和注意事项
（1）凸透镜固定在光具座的中央，蜡烛和光屏放在凸透镜的两侧，使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度；强调为什么要共轴．
（2）将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，点燃蜡烛；
（3）移动光屏直到光屏上出现清晰的烛焰的像为止；记录下蜡烛到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离、像的大小和倒正；
（4）将蜡烛向凸透镜移近一段距离，重复上述操作，直到不能在屏上得到蜡烛的像；
（5）当屏上不能得到蜡烛的像时继续把蜡烛向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处？像的大小是怎样变化的？
实验时注意分工合作，边实验边记录数据，并填入表格。
学生教师共同选出所需要的器材。
师生共同选择出合适的设计方案，并分析选择的依据。
4.进行实验
（1）学生根据要求，自己组装仪器并进行实验。把蜡烛放在离透镜不同的位置上，移动光屏，观察像的大小、正倒。
（2）各人得出数据后在小组内进行讨论，分析数据，比较物距和焦距关系，得出成放大、倒立像的条件和缩小、倒立像的条件。（教师巡视，对学生的探究过程进行指导，及时对学生探究过程中出现的问题进行指导）
（3）将各组数据及结论全班交流，分析各组数据中是否出现错误，并探讨一下出现错误的可能情况，并改正。（评估各组结论是否正确）
5.分析论证
师：下面我们把探究的结果汇报一下。
学生回答。
分析数据，比较物距和焦距的关系，得出成放大、倒立像的条件和缩小、倒立像的条件．
分析部分学生的数据中出现的错误，和学生一块探讨出现错误的可能情况．并改正．
学生讨论得到的放大的像和缩小的像的共同特点：倒立，光屏可接到，是实际光线会聚成的，是实像． 
提问；把蜡烛放在离凸透镜多远处在光屏上得不到像了?
如果把光屏取下，从光屏这一侧观看：你会看到什么现象?
结论：看到一个放大、正立的像．这个像与在光屏上得到的像有什么区别? 正立、放大．光屏得得不到，不是由实际光线会聚的．
强调和加深“实像与虚像”的意义：当物距大于一倍焦距时，所成的像是
蜡烛射向凸透镜的光会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏接收，也能用眼睛看，是实像．而物距小于一倍焦距时，在光屏上找不到像，人眼逆着光线看去，能看到成的是正立的像．它是光的反相延长线会聚成的像，是虚像．与平面镜成虚像类似．
教师介绍实像和虚像：
师：在实验中同学们有没有发现：把蜡烛放在什么位置，无论光屏如何移动，均无法在光屏上得到像？此时，若取下光屏，在光屏处直接用眼睛观察，你会看到什么现象？这个像和前两次成的像有什么区别？
师：在刚才的实验中，同学们看到了正立的放大像，却无法用光屏承接，是因为在成像的位置并没有光线在那里会聚，只是我们感到光线是从那里射出来的，是虚像；倒立的像则不同，在像的位置真的有光线在那里会聚，可以用光屏承接，像这样由真实光线会聚而成的像叫实像。
师：知道了实像和虚像之后，我也提出两个问题。请你进一步猜测并根据上面探究所得资料进行分析，在什么情况下凸透镜成实像？在什么情况下成虚像？
生：讨论并回答，当物体到凸透镜的距离大于焦距时成实像；当物体到凸透镜的距离小于焦距时成虚像。
师：通过这节课的探究学习，你能总结出凸透镜成像的规律吗？（通过前面各子课题的解决，培养学生解决综合问题的能力）
结论：
（1）当u>2f时，2f>v>f，成倒立、缩小的实像。
（2）当2f>u>f时，v>2f，成倒立、放大的实像。
（3）当u<f时，成正立、放大的虚像。
6.实验反思
由学生说出实验时遇到的麻烦及解决的措施或出现的错误及纠正的办法，交流自己在实验过程中的得失。
7.分析评估
师：通过这节课，你知道了什么？（如果学生难以回答，教师可以具体的问下面的问题）能否简单谈谈当初所做的猜想和假设与探究结果之间有何差异？
生：猜想时认为成像情况与物体到凸透镜距离的远近有关，探究结果对距离描述得更加准确。
师：这节课经历了哪几个探究过程？
生：（讨论回答）提出问题、猜想和假设、设计实验、进行实验、归纳分析。
师：通过这节课的探究，你知道凸透镜成像的规律是什么？
生：讨论回答。

师：（进一步总结）一倍焦距是成虚像和实像的分界点；二倍焦距是成放大像和缩小像的分界点；实像与物体在透镜两侧且倒立；虚像与物体在透镜同侧且正立．
当成虚像时，物、像的左右一致，上下一致；当成实像时，物、像的左右相反，上下相反．　
①轻轻吹蜡烛的火焰，使它向左侧或右侧偏斜，观察火焰的像是向左侧或右侧偏斜，找出物和像的左右、上下关系。
②体验用手把一半透镜遮挡后的成像情况。
③物体沿凸透镜的主轴，从远处逐渐移向焦点过程中，像的位置和大小将怎样变化？

实验报告
班级 组长 小组成员
实验名称
探究凸透镜成像规律
实验器材
刻度尺、蜡烛、火柴、凸透镜、光屏等（或光具座及附件）
注 意 点
烛焰中心、凸透镜中心、光屏中心在同一高度
实验数据
焦距
物距（u/cm）
像距（v/cm）
像的性质
20
60

30

10
无法测量

焦距
物距（u/cm）
像距（v/cm）
像的性质
10
30

倒立缩小的实像
15

倒立放大的实像
5
无法测量
正立放大的虚像
实验结论
成像条件
成像规律
u＞2f
f＜v＜2f ，成倒立缩小的实像
f＜u＜2f
v＞2f，成倒立放大的实像
u＜f
物像同侧，成正立放大的虚像
u=2f是成放大实像和缩小实像的分界点；
u=f是成实像和虚像的分界点。

5