[初三物理] 科学探究：凸透镜成像

本节选自义务教育课程标准实验教科书《物理》八年级上册，是初中物理光学的重要内容，凸透镜成像又是初二物理知识的重点，本节既是学习凸透镜成像原理，又是进一步学习眼睛成像和照相机等仪器原理的基础，是一节集物理现象、物理概念、物理规律于一体的课。

通过上节课的学习，学生已经知道了光的折射规律。但由于初二的学生认知能力还比较低，对知识的归纳概括以及迁移能力还不强。所以要把折射规律和凸透镜成像联系起来还比较困难。对于凸透镜也仅仅知道它叫放大镜，能把物体放大，但对凸透镜能成缩小实像和放大实像他们是知之甚少的。

根据全面提高学生素质的总体目标与课程标准的要求以及学生已有的认识基础，我确定了本节的教学目标如下：

1、知识目标

（1）知道什么是凸透镜，以及凸透镜对光线的会聚作用。

（2）知道凸透镜的光心、焦点、焦距和主光轴

（3）通过探究性实验得出凸透镜成像的规律。

2、能力目标

（1）培养学生的观察能力

（2）通过学生自己制定实验计划，进行实验操作和总结实验规律，培养了学生实验能力和分析问题解决问题的能力，以及组织协调能力。

3、情感与价值目标

（1）通过探究凸透镜成像规律的实验，有意识的渗透辩证唯物主义观点。

（2）通过介绍我国古代劳动人民利用冰透镜对准太阳光取火的事例，对学生进行爱国主义教育和民族自豪感的教育。

凸透镜对光线有会聚作用和它的成像规律是本节的重点。

学生用实验探究凸透镜成像规律是本节教学的难点。

1、不同焦距的凸透镜（f=5cm和f=10cm)；光具座；蜡烛；光屏；平行光源。

2、多媒体课件

1、在凸透镜成像规律的探究过程中，通过给学生创设问题的情景，充分调动学生的积极性，使学生去讨论、去猜想、设计实验方案并动手做实验，让学生成为凸透镜成像规律的“发现者”，课堂的主人翁，使本节课的教学过程如研究课题那样去进行。

2、在整个教学过程中，教师是学生的合作者、引导者和参与者。教学过程是师生交流、共同发展的互动过程。当学生遇到困难时，教师要和学生一起猜想、分析，从中点拨其思维。

3、教学的真正目的是让学生探索规律，获得研究、思维的方法，然后通过方法的获得以及运用方法探索、创造的过程，使学生形成对科学研究有亲近热爱、和谐相融的情感，具有乐于探索物理现象和日常生活中的物理学原理的科学精神。因此，本节课将把思维程序作为贯穿整个教学过程的主线，教给学生一种研究问题的思维方法，从而培养学生的多种能力，尤其是创造能力，达到教学的真正目的。

（一）、创设情景，引入新课

1、出示手中的凸透镜问学生？它是什么？我们在日常生活中那些设备上还见过它？引导学生回答出在照相机、投影仪上见过它。并告诉学生：“我国古代的劳动人民在很久以前就知道用冰磨成它的样子，来取火。”它的名字叫什么呢？叫凸透镜。今天我们就来学习它。

[本节设计意图：贴近学生生活举例，从生活走向物理，能激发学生的学习兴趣。并不失时机地进行民族自豪感教育]

（二）学法指导，探究新知

请同学们观察一下实验桌上的凸透镜。组织观察、讨论分析得出凸透镜的形状特征。

并板书：

1、凸透镜：中间厚，边缘薄的透镜。提问：我们知道了光的折射规律，那么光线穿过凸透镜时会发生什么现象呢？

在光具座上演示：平行光源发出的光线经过凸透镜折射后会聚于一点。得出：凸透镜对光线有会聚作用，所以它又叫会聚透镜。

 利用多媒体投影仪演示凸透镜对光线的会聚作用，从而介绍几个相关名词：光心、焦点、焦距和主光轴。

[本节设计目的：通过学生观察实物、演示实验和多媒体课件展示，使学生能直观的、快速的认识凸透镜对光线的会聚作用。培养了学生的观察能力和归纳概括能力，符合其认知规律。]

2. 提出问题
    先让学生拿着凸透镜近距离的观察书上的字，学生会看到字被放大了，提问：通过凸透镜看到的物体都是放大的吗？

然后让学生拿着凸透镜慢慢的远离书上的字，或者观察远处的物体。

通过以上观察得知：物体通过凸透镜发生了变化，远处的物体变小了，而且倒着。近处的物体只是被放大了，正倒没有发生变化。引导学生思考：用同一个凸透镜观察不同的物体时，为什么有的大，有的小，有时倒，有时正呢？
    使学生进入探索的物理情景当中。

3. 提出猜想
    猜猜看：这些现象与哪些因素有关？下面我们用实验去探究这一规律。

4. 制定实验计划
    介绍光具座，物体到透镜中心的距离简称物距(u)，像到透镜中心的距离简称像距(v)

提示：在使用光具座时，像的位置和光屏的位置是不同含义。只有当光屏上得到特别清晰的像，这时光屏的位置就是像的位置。
    让学生汇报设计的方案计划
    学生可能有各种各样的计划，让他们自己小组内讨论决定使用哪一种方案。
    5. 进行实验与收集证据  

要求： (1) 不管用何种方案都要做好记录：像的大小、像的正倒、物距、像距、物距与像距的关系。

请学生开始自由实验，教师巡回指导。
    经过一段时间的实验，学生中大致会出现三种情况：A 、没有找到像；B、找到了放大或缩小的像；C、光屏上烛焰的轮廓不清晰，本不是像。对A种情况，老师稍加提示，使之转变成第二种情况。针对部分学生可能会对像产生的误解，教师要明确的指出：有的同学找到的不是像，同学们也许会感觉疑惑，急于想知道自己找到的是不是像，老师这时再通过演示实验强调如何找像，什么是像。                       

指导实验：蜡烛放在距凸透镜两倍焦距(2f)处，你猜会观察到什么样的像。(试试看)
    把凸透镜恰好放在距物体一倍焦距(f)处，又会出现什么情况？
    (先猜，后试试)

请学生把实验中得出的数据填入学案的表格内。
    5、分析实验数据，总结得出实验结论——凸透镜成像规律，并板书。

   [本节设计意图：1、传统教学在“研究凸透镜成像规律”时，教师一般先列举出各种成像的条件，然后再让学生通过实验去验证各种情况下的像，通过这样的验证性实验学习凸透镜成像规律，学生学得非常被动。我认为探究教学关键是让学生成为自己学习的主人，于是我在设计教学中，先让学生列举生活中放大镜、照相机、投影仪的实例，然后引导学生对具体的实例提出质疑——“放大镜”为什么还能成正倒、大小甚至虚实不同的像?接着由学生自行制定计划、进行探索性的实验、分析得出成像的规律，即物距、焦距、像距的关系。使学生在学习知识的同时，亲身体会这种科学探究的过程。本课时主要是培养学生制定计划、收集数据、初步分析等能力。
    2. 针对学生在平时课堂探究活动中表现出的一定程度的无序性，采取印发学案(见附件)的措施：让学生了解自己在探究活动中应该要干什么事，明确自己的目的；教师也在学生探究过程中给学生一些方向性的提示，但这些提示应区别于我们传统实验课中的“实验步骤”；在尽量给学生更加宽松的思维空间和活动空间的同时，避免探究活动中盲目性。在宽松的思维空间里，学生肯定会提出许多独特的问题，会迸发出更多的思想火花。
   （三）归纳小结，深化目标，布置作业。

1、小结本课的知识点。

（1）凸透镜的定义。（2）凸透镜对光线的会聚作用。什么是焦点、光心、焦距和主光轴。（3）用课件演示成像规律。

2、告诉学生：大家实验做得很好，得到了许多有用的数据。科学家也是这样经过实验探究、分析数据从而找出规律的。从而激发学生的探索热情。

3、课后练习以及阅读信息窗的内容。了解凹透镜有哪些特点？

五、科学探究  ：凸透镜成像

1、凸透镜——中间厚，边缘薄的透镜。      2、凸透镜成像规律：

因为对光线有会聚作用，也叫会聚透镜。 u＞2f    成倒立、缩小、实像

焦点（F）                            u = 2f   成倒立、等大、实像

光心（O）                            f＜u＜2f 成倒立、放大、实像

焦距(f)                              u=f       不成像

主光轴                               u＜f      成正立、放大、虚像

 

 

附件：           学      案
    1. 活动：你透过凸透镜看远处的物体时，你会看到怎样的像，提出问题。   
    2. 猜想：这些结果与哪些因素有关?
    3. 制定实验计划：    
    4. 实验过程
    (1) 你认为你组同学有哪些与探究活动无关的活动?
    (2) 你组同学是否得到了蜡烛的像?
    (3) 你组同学光具座上物体排列的顺序是怎样的?
    (4) 你组同学在活动中，为了得到清晰的像，移动了哪些器件?有哪些没移动?你认为他们如此移动可行吗?如果移动显得混乱，不益于研究问题，你认为该怎么固定、移动?
    (5) 你组同学得到了哪些像?(放大、缩小、等大的)
    (6) 你组同学测出了各种情况时的物距和像距?
    5. 探究实验记录表

   (试试看)蜡烛放在距凸透镜两倍焦距(2f)处，你猜，你会观察到。
  先猜，后试)把凸透镜恰好放在距物体一倍焦距(f)处，又会怎样?