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第五节 科学探究：凸透镜成像（二）
教学目标
1．通过实验探究凸透镜成像的基本规律。
2．初步学习根据探究目的制定的探究计划和选择实验需要的器材。
3．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。
4．初步培养学生对探究结果进行交流，评价的能力。
教学重、难点
1．重点
(1)实验探究凸透镜成像规律。
(2)让学生知道科学探究中制定计划与设计实验的意义、方法。
2．难点
(1)实验探究凸透镜成像规律。
(2)让学生知道科学探究中制定计划与设计实验的意义、方法。
教具准备
学生分组实验：光具座、凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、灯泡、刻度尺。
教学过程
一、复习提问
1．透镜有几种?分别叫什么?它们对光线有什么作用?
2．什么叫凸透镜的焦点?焦距?
二、科学探究
1．提出问题。
师：大家先进行分组实验：用一凸透镜在灯泡与墙壁之间移动，你们可观察到什么?
学生动手实验：用一凸透镜在灯泡与墙之间移动。
生甲：可在墙上得到放大、缩小或等大的灯丝的像，也可能在墙上看不见像。
生乙：可在墙上得到正立或倒立的像。
师：对于凸透镜成像，你想知道什么?(或你想提出什么问题?)
生甲：凸透镜成像有何规律?
生乙：物体与凸透镜之间的距离是否就是影响凸透镜成像情况的主要因素?
2．假设或猜想。
师：你们的猜想是什么?
生甲：凸透镜成像可能与物体到凸透镜的距离有关。
生乙：与焦距有关。
生丙：与物距与像距的大小有关。
生丁：与像距有关。
3．设计实验。
师：怎样验证你们的猜想是否正确?
生：实验
师：很好，大家都想到了实验，实验是探究物理知识最基本的一种方法。你们准备设计一个什么样的实验方案来证实你们的猜想是正确的?
生：观察光源和凸透镜不同距离时成像的情况，以研究影响凸透镜成像的因素。
演示实验：教师出示两个焦距相差较大的凸透镜做一次简单的演示，让蜡烛与两个凸透镜距离相同，所成的像不同。
师：你们观察到了什么现象。
生：蜡烛到两个凸透镜的距离相同，所成像不同。
师：这个现象说明了什么?
生：说明了物体通过凸透镜成像情况不仅与物体到凸透镜距离有关，还与凸透镜的焦距有关。
师：下面向大家介绍一个专用的光学实验器材—一光具座。光具座上可以固定凸透镜、光屏、放置蜡烛，还可以调节蜡烛、凸透镜、光屏的位置和高度，并有刻度尺，可直接读出蜡烛与凸透镜，光屏与凸透镜的距离，使用方便。
教师边介绍边示范，并指出实验时仅供选用。
师：实验时需哪些器材?
生：蜡烛、火柴、凸透镜、光具座、白板
师：还需要知道什么数据?
生：凸透镜的焦距。
师：你想通过什么办法得知凸透镜的焦距?
生甲：用实验测得。
生乙：查阅说明书。
生丙：问老师。
师：你们想的这几种方法都可以，不同组的桌面上的凸透镜焦距不同，由于时间有限请你们查阅桌面上的说明书，弄清凸透镜的焦距。
学生查阅并交流凸透镜的焦距。
师：实验时你们准备的蜡烛、凸透镜、光具座和白板，它们起什么作用?
生：凸透镜用来成像，蜡烛作为物体，白板作为光屏，光具座起到支架作用，还可直接读出物距u和像距V。
师：下面请同学们打开课本P72，注意观察表格中的各个项目做到对实验中要测量数据，观察的现象心中有数。由表格可知，有6行空格，说明我们要取6次以上数据。另外，实验中还需要注意几点，现在请问学们看投影。
教师调节实物投影，演示实验中的注意事项，边演示边讲解。
师：同学们面向光具座上的刻度尺，从左至右依次放好蜡烛、凸透镜、光屏，点燃蜡烛，调整烛焰、透镜、光屏三者中心大致在同一高度，因为我们观察的是烛焰的像，这样才能在光屏亡得到完整的像。第一次实验先把蜡烛移到离透镜尽量远的位置，使它们底座上的红线对准整数刻度，如使它们之间的距离为30cm，定好物距后，只能移动光屏找烛焰的像。这时观察光屏，轮廓模糊的不是真正的像，当找到清晰的像时，记下像的大小、倒正及物距、像距，填人表格第一空行，第二次缩短蜡烛到透镜的距离，如到25cm，再移动光屏找烛焰的像，记录数据，总共改变物距6次，最后一定要让蜡烛离凸透镜较近，在光屏上找不到像为止。请同学们将光屏拿掉，眼睛透过凸透镜观察蜡烛的像，将观察到的像情况填入表格。现在同学们对实验的目的和方法、步骤清楚了吗?
生：清楚了。
师：请同学们分组讨论，制定出实验步骤，并写在纸上准备全班交流。
生：讨沦、制定实验步骤。
师：请第5小组的向全班同学交流你们的实验步骤。
我们小组制定的实验步骤是：
生：(1)用查资料法获得凸透镜的焦距。
(2)认识光具座，将实验器材按蜡烛，凸透镜，光屏顺序放置，调整烛焰，凸透镜，光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。
(3)将蜡烛放在离凸透镜30cm、25cm、15cm、12cm、lOcm、8cm、3cm处，移动光屏，使光屏上烛焰的像最亮，最清晰，观察像的大小、倒正、虚实，读出物距，像距并记入表格。如果蜡烛离凸透镜较近，移动光屏．承接不到像，可拿掉光屏，眼睛透过凸透镜观察像的大小，倒正、虚实，记下物距。
(4)将以上实验重复一遍。
以上实验步骤，是在教师补充、完善的基础上用字幕打出。
4．进行实验。
师：好，我们来比一比，哪个小组做得最快、最好，注意分工合作。
学生分组实验探究，教师巡回检查，答题，指导。表扬做得快，做得好的学生，同时也鼓励做得慢和做错的学生，对不会做的个别学生当场指导。
5．分析论证。
师：现在同学们完成了实验，根据实验数据，结合前面的猜想，你们得到什么结论?分组讨论后回答。
教师投影一组较标准数据，让学生讨论。
生甲：我们组得到的结论是：凸透镜所成像的大小、倒正与物距有关，因为我们每次实验前都先改变物距，再找烛焰的像，物距不同，像也不同，像距也不同。
师：说得很好。证实我们的第一个猜想是正确的，同时可推翻第三个猜想，因为像距也是由物距决定的。
生乙：我们组认为与物距和像距的大小关系有关。当物距大于像距时，成倒立、缩小的像，当物距小于像距时，成倒立、放大的像。
师：同学们总结得很好，说明同学们不仅认真做实验，还动脑筋思考了，这是非常好的一种学习方法，如果养成习惯，相信同学们会越学越好。
如果我们知道的凸透镜的焦距是l0cm，请同学再仔细观察投影的数据，凸透镜成像具体还有哪些规律?再讨论一下。
提示：物体与凸透镜的距离用凸透镜的焦距来表示。
师：请第6小组的代表向全班同学交流你们的讨论结果。
生：当物体位于凸透镜两倍焦距之外时，成缩小、倒立的(实)像。
当物体位于凸透镜两倍焦距处时，成等大、倒立的(实)像。
当物体位于凸透镜焦距与两倍焦距之间时，成放大，倒立的(实)像。
当物体位于凸透镜的焦距以内时，成放大、正立的(虚)像。
教师应给予启发，帮助学生归纳总结并将该结论投影在屏幕上。
括号内留着待全面补充是实像还是虚像。
板书：凸透镜成像规律
6．评估。
教师投影两组不太理想的数据，让学生评估。
师：请同学们观察屏幕上的数据，哪个数据有问题?为什么会这样?
生甲：第4组的物距大于焦距，成的像是缩小的，可能读数错误。
生乙：可能蜡烛烧短了，在光屏上没得到完整的像。
师：请同学们回忆一下，在实验中当蜡烛离凸透镜很近时，为什么在光屏上找不到像?而看到的是一块模糊的光斑。
生：因为光线没有在光屏上会聚。
师：回答得很好，平面镜成像，像是怎么形成的?是实像还是虚像?
生：是由反射光线的反向延长线会聚而成的，是虚像。
师：对。虚像不是实际光线会聚而成的。当蜡烛离凸透镜很近时，蜡烛射向凸透镜的光线经凸透镜折射后，在光屏上不能会聚，其反向延长线在物体同侧会聚而成，所以是虚像。我们只能透过凸透镜，逆着折射光线看过去，才能观察到，所以不能用光屏承接的是虚像，能用光屏承接的是实像。
板书：2．实像和虚像
并补充以上凸透镜成像规律中( )内的内容，得到完整的结论。
课堂归纳小结
师：通过这节课科学探究，你们有什么收获?学到了什么?有什么体会?
生甲：我学到了凸透镜成像规律。
生乙：我知道了实像和虚像的区别。
生丙：我在探究凸透镜成像规律中学到了科学探究的过程和方法。
板书设计
第五节 科学探究：凸透镜成像(二)
1．凸透镜成像规律。
2．实像和虚像。
教学反思
凸透镜成像规律一向是学生学习的难点,通常在教这部分内容时,我往往先在教室里演示一遍凸透镜成像规律,学生再来验证一遍.虽然学生在实验时都能在光屏上找到像,但只是照样画葫芦,结果对于物距,像距,焦距。有些学生还是弄不清楚,对于规律也是记不牢,且容易忘。根据新教材注重探究,让学生在学习过程中主动获取知识的精神,我安排了提出问题,设计实验探究,合作交流等几个过程,并在得到初步结论时,及时用作图法帮助理解记忆凸透镜成像的规律。
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