第五节 科学探究：凸透镜成像(第2课时).doc

第五节 科学探究：凸透镜成像
第2课时
【教学目标】
知识与技能
1．知道当凸透镜成实像时，像距、像的大小随物距变化而改变的定性关系。
2．理解凸透镜成像的条件。
3．初步学会利用光具座等器材探究凸透镜成像规律的有关实验技能。
过程与方法
1．初步学习根据探究目的制定探究计划和选择实验需要的器材。
2．通过实验培养学生的实验操作能力和对实验现象、数据的初步分析能力。。
3．初步培养学生实验---分析---归纳的科学探究方法。
情感、态度与价值观
通过观察培养学生对凸透镜成像的探究兴趣。
【教学重点】
1．初步了解在科学探究中如何制定计划与设计实验。
2．凸透镜的成像规律。
【教学难点】
1．理解凸透镜成像的条件。
2．当凸透镜成实像时，像距、像的大小随物距变化而改变的定性关系。

导学学案
教学流程
我会自学
1．物体到透镜中心的距离简称为 用符号 表示；像到透镜中心的距离简称为 用符号 表示．
2．通过对平面镜的学习，我们知道平面镜能成正立．等大的虚像，前面我们学习了凸透镜，试想一下凸透镜能成什么样的像？

我能参与
一：制定计划和设计方案
1．教师引导学生手拿凸透镜并伸直手臂，从透镜中观察窗外的景物，再通过凸透镜看看近处的人和物，然后把凸透镜贴近课本，观察书上的字。有什么发现？由此推理影响凸透镜成像情况的主要因素是什么？

2．在探究“凸透镜成像规律”时，提出的探究问题应该是（ ）
A．凸透镜对光是否有会聚作用
B．凸透镜对光是否有发散作用
C．像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系
D．凸透镜是否能成像
3．探究凸透镜成像规律需要的实验器材有光具座、蜡烛、火柴、 、 等。
二：进行实验与收集证据
4．在实验器材的安装过程中，要将 和 安装在凸透镜的两侧，同时要调整烛焰、透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在 ，这样做的目的是： ．
5．列关于实像和虚像的说法，正确的是（　 ）
A．虚像是人的幻觉，实像有实际光进入人眼
B．虚像就是影子，实像是由实际光线形成的光斑
C．实像能在光屏上呈现，虚像则不能
D．光经过折射后总成实像，经过平面镜反射后总成虚像
6．在探究凸透镜成像规律实验中，当烛焰位于距离凸透镜一倍焦距内时，人眼观察到烛焰成像的情形是图1中的（ ）
图1

三：分析与论证
7．根据凸透镜成像规律完成如下表格中空缺的内容：
物距
u
像距
v
像的性质
像与物在凸透镜同侧或异侧
倒立或正立
放大或缩小
虚像或实像
u>2f

u ＝2f

f<u <2f

u＝f

u<f

8．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中．
（1）实验时，应使烛焰．凸透镜．光屏的中心大致在___________．
（2）所用凸透镜的焦距为10cm，某同学的实验数据如下表．
次数
物体到凸透镜的距离
像到凸透镜的距离
像的大小（放大或缩小）
像的正倒
l
30
15
缩小
倒
2
20
20
等大
倒
3
14
35
放大
倒
4
10
/
不成像
/
5
8
/
放大
正
①分析1、2、3次实验的数据可以得出的规律是
．
②在第5次实验中，从_________一侧透过透镜看到在_________一侧放大的像．
③你觉得该同学的探究实验是否完整和全面？提出你的看法．

我能解决
例1．小周同学在探究“凸透镜成像规律”的实验过程中，在光屏上得到清晰且与烛焰等大的像（如图2所示）．若保持凸透镜位置不变，为了在光屏上得到清晰的缩小的像，他必须（ ）
A．让蜡烛远离透镜，同时让光屏也远离透镜
B．让蜡烛远离透镜．同时让光屏靠近透镜
C．让蜡烛靠近透镜，同时让光屏也靠近透镜
D．让蜡烛靠近透镜，同时让光屏远离透镜
图2

例2．小明在“探究凸透镜成像规律”实验中，用装有6个发光二极管的有方格的白纸板做发光物体，如图甲所示．又用这种有同样大小方格的白纸板做光屏．将发光物体、凸透镜和光屏组装到光具座上并调整好．
图3

（1）当发光物体在a点时，如图乙所示，在光屏上成的像如图丙所示．则光屏上的像是倒立、________的实像．将发光物体由a点移动到b点，要想找到像的位置，应移动光屏，直到____________为止．
（2）用这种发光物体和光屏做实验，最主要的一条优点是：______________________________ ．
（3）如图乙所示，当发光物体在a点时，凸透镜与像之间的距离为S1；当发光物体在b点时，凸透镜与像之间的距离为S2，则S1_________S2．(选填“>”、“=”或“<”)
我会解决
1．同学们探究“凸透镜成像规律”时，将蜡烛从远处逐渐靠近凸透镜的过程中，蜡烛经过_______位置以后，所成实像由缩小变成放大；经过_______位置以后由实像变成虚像．
2．将一支点燃的蜡烛放在一个凸透镜前某个位置，在凸透镜另一侧的光屏上得到了清晰放大的像，那么蜡烛位于此凸透镜的（ ）
A．焦距以内 B．焦距和二倍焦距之间
C．二倍焦距处 D．二倍焦距以外
3．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，已知凸透镜焦距为10cm，当光屏上成一缩小．倒立的烛焰的像时，烛焰(蜡烛)与凸透镜的距离可能是（ ）
A．大于20cm B．等于20cm
C．大于10cm且小于20cm D．小于10cm
4．烛焰通过凸透镜后恰好在另一侧的光屏上得到一个倒立的放大的像，若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏的位置对调一下，则（　）
A．光屏上仍能成一个倒立、放大的像
B．光屏上仍能成一个倒立、缩小的像
C．透过透镜可以观察到一个正立、放大的像
D．光屏上的像不清晰，需调节光屏的位置才能成像
5．在探究“凸透镜成像”的实验中，王明同学按计划将蜡烛依次置于图4中的a．b．c．d．e五点进行探究，在蜡烛置于 点时，光屏上能得到清晰放大的像，在将蜡烛置于 点时，光屏上能得到清晰倒立．缩小的像，在将蜡烛置于 点时，烛焰不能通过透镜成像，在将蜡烛置于 点时，观察到的像最大．在将蜡烛置于 点时光屏上能成倒立等大像．
图4

我会总结：

我能迁移
1．第29届奥运会于2008年8月8日在北京举办．本次奥运会安全保卫工作中采用人脸识别系统（如图5所示），识别系统的摄像机可以自动将镜头前1m处的人脸拍摄成数码照片传递给计算机识别．此系统的摄像机的镜头相当于哪种透镜吗？
图5

2．小红在家中用纸屏、盛水的圆形鱼缸、点燃的蜡烛组成了—个实验装置，如图6所示．盛水的圆形鱼缸相当于—个___________镜，调节纸屏至图示的位置时，她在纸屏上看到了一个清晰、倒立、___________（填“放大、缩小、等大”）的烛燃焰的像．
图6
图7

3．如图7所示是探究凸透镜成像规律的实验装置，将点燃的蜡烛放在离透镜较远处，移动光屏使烛焰在屏上成—缩小实像，然后只将蜡烛向透镜逐渐移近，那么（ ）
A．光屏上出现等大的实像
B．光屏上出现放大的实像
C．光屏上出现缩小的实像
D．透过凸透镜可能会看到放大的像

创设情景
教师引导学生手拿凸透镜并伸直手臂，从透镜中观察窗外的景物，再通过凸透镜看看近处的人和物，然后把凸透镜贴近课本，观察书上的字。有什么发现？
自主学习
出示导学提纲，
指导学生自主学习。

合作共建
一：制定计划与设计实验
问题一：猜想：凸透镜能成什么性质的像？
1．教师引导学生手拿凸透镜并伸直手臂，从透镜中观察窗外的景物，再通过凸透镜看看近处的人和物，然后把凸透镜贴近课本，观察书上的字。有什么发现？
2．引导学生根据刚才的发现并结合自己的生活经验猜想凸透镜能成什么性质的像？
小结：凸透镜既能成缩小的像又能成放大的像，既能成倒立的像又能成正立的像等各种性质的像。
问题二：凸透镜成像的情况与什么因素有关？
教师引导学生重做刚才的实验即：手拿凸透镜并伸直手臂，从透镜中观察窗外的景物，再通过凸透镜看看近处的人和物，然后把凸透镜贴近课本，观察书上的字。引导学生分析凸透镜成像的情况与什么因素有关？
小结：凸透镜成像的情况可能与物体到凸透镜的距离的大小有关。
问题三：什么是物距、像距？
定义：
物距：物体到凸透镜的距离，叫物距，用u表示。
像距：像到凸透镜的距离叫像距，用v 表示。
问题4：实像与虚像的区别？
教师引导学生分析小孔所成的像与平面镜所成的像有什么区别？
小结：实像是由光实际会聚成的，可以用光屏承接；虚像是光的反向延长线的焦点“像”的位置并没有光，不能用光屏承接。
二：进行实验与收集证据
问题一：如何安装和调整仪器？
1．演示：把实验器材按蜡烛、凸透镜、光屏的顺序放置在光具座上。
2．点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，使烛焰、凸透镜的中心及光屏的中心在同一条直线上。（目的是保证像能成在光屏的中心）
问题二：如何找到“清晰”的像？
教师演示并让学生明确：只有慢慢地来回移动光屏，通过多次比较才能找到“清晰”的像。引导学生练习找“像”的方法。
问题三：如何确定物距和像距？
引导学生根据光具座上的刻度读出物距和像距。物距的大小可以按照下列顺序进行设计（f=10cm）：35cm、25cm、20cm、17cm、14cm、10cm、7cm、4cm。
问题四：如何观察凸透镜所成的虚像？教师先提示学生虚像能否用光屏承接，然后引导学生模仿“放大镜的使用方法”来观察烛焰通过凸透镜所成的虚像
小结：当烛焰在焦点以内时，通过凸透镜看后面的烛焰，就会看到正立、放大的虚像。
问题五：可以补充的两个小实验
实验1．烛焰通过凸透镜后恰好在另一侧的光屏上得到一个倒立的放大的像，保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏的位置对调一下，光屏上是否会有清晰的像？如果有，会是什么性质的像？
结论：把烛焰和光屏的位置对调后，光屏上会有一个清晰的倒立、缩小的实像。
实验2．用不透明的物体挡住凸透镜的一部分，观察光屏上的像有什么变化？
结论：像的大小、形状都不变，但是像的亮度变暗。
三：分析与论证
问题一．凸透镜成像的两个分界点是什么？
引导学生根据实验数据找出凸透镜成实像与虚像的分界点、放大实像与缩小实像的分界点。
小结：凸透镜的焦点处是成实像与虚像的分界点。烛焰在焦点以外时成实像，烛焰在焦点以内时成虚像，烛焰在焦点处时不成像。
凸透镜的二倍焦距处是成放大实像与缩小实像的分界点。烛焰在二倍焦距以外时成缩小的实像，烛焰在二倍焦距以内时成放大的实像，烛焰在二倍焦距处时成等大的实像。
问题二．凸透镜成实像时，有什么变化规律？引导学生根据前五次实验数据分析其变化规律。
小结：凸透镜成实像的规律可以用下列七个字来总结：“物近像远像变大”即物体距凸透镜越近，像距凸透镜就越远，同时像越来越大。
知识应用
出示题目，学生讨论、交流，寻找方法。
1．教师讲解时要渗透“逆向向维”的思想。利用光的可逆性分析：烛焰通过凸透镜后恰好在另一侧的光屏上得到一个倒立的放大的像，若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏的位置对调，此时光屏上会有一个清晰的倒立、缩小的实像。
2．交流与评估时，注意引导学生重点讨论以下几个问题：如何提出问题、如何设计实验、如何分析实验数据等。
诊断评价
出示评价试题，学生独立完成，同时根据反馈的情况进行补偿。

教学反思

答案：
我会自学
1．物距 u 像距 v
2．本题为开放性习题，重在培养学生的猜想能力（只要猜想内容合理即可）
我能参与
1．用同一个凸透镜观察远近不同的物体时，看到的像是不一样的，由此推理影响凸透镜成像情况的主要因素可能是物体到凸透镜的距离。
2．C 点拨：该实验的主要目的就是研究凸透镜成像的性质与物距的关系．
3．凸透镜 光屏
4．蜡烛 光屏 同一高度 使烛焰的像能成在光屏上
5．C 6．C
7．成像情况如下：
物距
u
像距
v
像的性质
像与物在凸透
镜同侧或异侧
倒立正立
放大缩小
虚像实像
u>2f
f<v<2f
倒立
缩小
实
同
u ＝2f
V=2f
倒立
等大
实
同
f<u <2f
v>2f
倒立
放大
实
同
u＝f
不 成 像
u<f

正立
放大
虚
异
8．（1）同一高度处（2）①成实像时，物距越小像越大；成实像时，物距越小像距越大；实像都是倒立的（合理即可）②光屏，蜡烛③不全面，本实验对于成虚像的情况探究次数较少，同时只是探究了同一块透镜的成像情况，没有改换不同的透镜进行探究．
我能解决
例1． B 解析：使像变小，则物距必须增大，同时像距也变小，所以蜡烛应远离透镜，同时光屏要靠近透镜．
例2．（1）缩小 光屏上的像清晰 （2）容易比较像与物体的大小关系 （3）>
我会解决
1．二倍焦距 焦点
2． B 点拨：能用光屏承接的像一定是实像，所以此时蜡烛的像是倒立、放大的实像，因此蜡烛应位于凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间．
3．A 4．B 5．c a d e b
我能迁移
1．相当于凸透镜，它利用了凸透镜成像的原理．
2．凸透 缩小 点拨：由图示可以看出蜡烛到鱼缸的距离远大于纸屏到鱼缸的距离即物距远大于像距，所以物距应大于2倍焦距，像距应介于1倍与2倍焦距之间；因此她在纸屏上看到的是倒立、缩小的实像．
3．D 点拨：将蜡烛向透镜逐渐移近时，要想在光屏上得到清晰的像，就必须移动光屏的位置；所以只移动蜡烛时，在光屏上无法得到清晰的实像；故ABC均不正确．当蜡烛移至焦点以内时，通过凸透镜可以看到正立、放大的虚像．故应选D．