第五节 科学探究：凸透镜成像
本节的主要内容是凸透镜与凹透镜对光线的作用，探索凸透镜成像的规律。这些知识都是初中光学的重点，是学习光学仪器(如眼镜、照相机、显微镜等)的基础。历年各地中考命题中，考查本节内容的题目约占中考光学题目的一半，课程标准要求学生了解凸透镜的结构及其对光的作用。通过实验探究，掌握凸透镜成像的规律，并能用凸透镜成像的规律分析和解答有关问题。在科学探究中，培养自主获取有关数据信息的方法和能力，养成尊重实验数据、实事求是的科学态度。
本节教材首先介绍了凸透镜及焦点、焦距等概念，介绍了凸透镜对光线的作用，而在教材的最后以信息窗的形式介绍了凹透镜及其对光线的作用，教学中可把凸透镜与凹透镜一起讲解，以巩固学生对透镜的认识。然后教材详细地安排了学生实验探究凸透镜成像的规律。本节教学的重点是让学生知道在科学探究中制订计划与设计实验的意义、方法，以及让学生知道凸透镜成像的规律；教学的难点是如何让学生通过科学探究知道在科学探究中制订计划与设计实验的意义、方法。交流讨论是探究的重要环节，这一环节不仅要求学生有严谨认真的科学态度，也可以培养学生团结合作的精神。
由于探究凸透镜成像规律的实验比较复杂。在教学过程中，教师可以让学生通过阅读和实验来学习凸透镜和凹透镜的结构及其对光的作用。在科学探究教学中，教师要突出从生活中或以往的经验引入，引导学生从具体事例中提出关键问题。在探究实验过程中，教师应给以示范和指导，分析实验数据时，教师最好能给学生提纲，引导学生从正确的角度去分析数据，归纳总结结论。
学好本节课的关键是积极动手做探究实验，与同学密切合作，获得科学、正确的数据，积极参与交流与讨论，认真听取别人的观点，汲取正确有益之处。
知识与技能
1．认识凸透镜和凹透镜，知道凸透镜和凹透镜对光线的作用。
2．理解凸透镜的成像规律，知道凸透镜所成像的虚实、倒正、大小与发光体位置的关系。 3．了解实像和虚像的区别。
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．学习从物理现象中归纳科学规律的方法。 情感、态度与价值观
1．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，勇于探究日常用品中的物理学原理。
2．乐于参与观察、实验、制作等科学实践。
重点
1．凸透镜成像规律。
2．使学生初步了解科学探究方法。 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、光屏、火柴、灯泡、刻度尺。
一、新课导入
前面我们已经学过小孔成像和平面镜成像，知道小孔所成的像是实像，像的大小与物体的大小以及物距和像距有关，平面镜所成的像是虚像，像的大小只与物体的大小有关。你知道照相机和老师上课用的投影仪是怎么成像的吗？
二、科学探究 (一)透镜对光线的作用
中间厚、边缘薄的透镜叫做凸透镜，中间薄、边缘厚的透镜叫做凹透镜。
演示实验：用平面镜取光做凸透镜使光线会聚的实验并记录在白纸上得到的最小最亮的光斑到凸透镜的距离。然后取出另一块不同的凸透镜让一位学生模仿刚才的实验再做一次，看两次的结果是否相同。最后换用凹透镜，重做以上实验，看有什么结果。
归纳总结：凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。
由于凸透镜对光线起会聚作用，所以我们看见太阳光是一束平行光，通过透镜之后会聚于一个
小而亮的点。我们把这个点叫做焦点。(这时太阳光与主光轴平行，焦点恰好在主光轴上)我们把焦点到光心的距离叫做焦距。实验中我们看到不同的透镜焦距是不同的。
我们把通过透镜两个球面球心的直线，叫做透镜的主光轴，简称光轴。凸透镜的中心称为光心，凡是通过光心的光，其传播方向不变。
透镜的三条特殊光线：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴，经过透镜光心的光线传播方向不变。
(二)探究凸透镜成像的规律 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。
结果：可在墙上得到放大、缩小或等大的灯丝的像，也可能在墙上看不到像。可能看到放大、正立的灯丝的像。
教师引导学生提出问题：凸透镜成像有什么规律？ 2．假设与猜想
组织学生讨论，启发学生作出合理的猜想。 可能的答案：(1)与物体到凸透镜的距离有关。 (2)与焦距有关。 …… 3．设计实验
师：怎样验证你们的猜想是否正确？(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呢？
根据学生的回答进行引导：
(1)焦距不同的透镜，对同一物体所成的像不相同。 (2)同一透镜，物体离透镜的距离不相同，所成的像不相同。
说明：物体通过凸透镜成像情况不仅与物体到凸透镜的距离有关，还与透镜的焦距有关。 介绍光具座：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，光屏与透镜的距离。
指导学生选用实验器材。
实验时，蜡烛火焰作为物体，白板作为光屏，光具座起支架作用。
学生阅读教材，参考课本第72页的内容和表格，准备实验。
另外，实验中还需要注意的几点(边演示边讲解)：在光具座上有刻度尺，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，这样才能在光屏上得到完整的像。
第一次实验先把蜡烛移到离透镜尽量远的位置，定好物距后，只能移动光屏找烛焰的像。这时观察光屏，轮廓模糊的并不是真正的像，当找到清晰的像时，记下像的大小、倒正及物距、像距，记录好数据。再将蜡烛向透镜靠近，再移动光屏，找到清晰的像，记录好数据；再向蜡烛靠近，继续实验，记录数据，找出成像规律。
学生实验：
(1)获得凸透镜的焦距(可查找资料或实验测出)；
(2)认识光具座，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)不断改变距离，观察像的大小、倒正、虚实，读出物距、像距并记录好数据。 4．分析论证
教师收集几组数据，师生共同分析总结： 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。 当物体位于焦距处，不能成像。 5．评估
出示几组不太理想的数据，引导学生分析原因。 三、课堂小结 物距(u) 像的情况 大小 像距(υ) 倒立 虚实 缩小 等大 倒立 倒立 实像 实像 u>2f u＝2f f<υ<2f υ＝2f f υ>2f 不成像，光屏上有一个和凸透镜等大的光斑 — 放大 放大 倒立 正立 实像 虚像 第五节 科学探究：凸透镜成像 1．透镜对光线的作用 2．凸透镜成像的规律 3．实像和虚像
2024年八年级物理全册4.5科学探究：凸透镜成像教案新版沪科版
