資源簡介

2.6 透鏡和視覺（第1課時）（教學設計）
年級 七年級 授課時間
課題 2.6 透鏡和視覺（第1課時）
教學 目標 科學觀念：了解透鏡的結構及作用，能分辨凸透鏡和凹透鏡；知道凸透鏡的成像規律，能畫出光路圖； 科學思維：能用凸透鏡成像規律解釋相關的實際問題，提升觀察、動手、交流合作能力； 探究實踐：探究凸透鏡成像活動，體現科學探究的過程和基本的研究方法； 態度責任：體驗探究的樂趣和實驗成功的喜悅；初步形成樂于探究的意識和習慣。
教學 重難點 重點：探究凸透鏡成像規律 難點：運用凸透鏡成像規律解決實際問題
學情 分析 本節內容選自浙教版七下第二章第6節，本節內容由兩部分構成：透鏡和視覺，首先介紹透鏡的結構特點，然后實驗探究凸透鏡的成像規律，之后介紹了凸透鏡成像規律的應用，如放大鏡和照相機等，最后介紹眼睛的結構及成像原理，視力的缺陷和矯正等。使學生明白保護視力的重要性。學生通過探究的過程，不僅要了解凸透鏡的成像規律，而且也初步了解實驗——分析——歸納的科學探究方法。培養學生觀察能力、動手能力和交流合作能力。 本節內容擬用2課時完成教學，第1課時主要內容為透鏡和凸透鏡成像規律；第2課時主要內容為凸透鏡成像規律的應用、視覺及視力矯正。
教學 準備 課件、課本、實驗活動器材等
教學過程
教師活動 學生活動
新 課 導 入 令人流連忘返的自然風光，我們喜歡用相機把它拍攝下來。你知道嗎？我們的眼睛也有這樣的成像功能。讓我們一起走入透鏡和視覺的世界吧！ 由生活中的照相機攝像頭等思考透鏡的結構。
新 知 講 授 一、透鏡 眼睛近視的同學需要配戴近視眼鏡，眼睛遠視的老年人需要配戴遠視眼鏡。近視眼鏡和遠視眼鏡的鏡片都是透鏡。透鏡是由透明物質（如玻璃、水晶等）制成的一種光學元件。透鏡也廣泛地應用在放大鏡、顯微鏡、望遠鏡等常見的光學儀器中。仔細觀察遠視眼鏡和近視眼鏡的鏡片，我們會發現不同鏡片的中間和邊緣厚薄是不一樣的。 遠視眼鏡鏡片中間厚、邊緣薄，這類透鏡叫做凸透鏡。近視眼鏡鏡片中間薄、邊緣厚，這類透鏡叫做凹透鏡。如圖是常見的兩類透鏡：凸透鏡和凹透鏡。 凸透鏡和凹透鏡常用的符號： 透鏡要素：主光軸和光心 主光軸：通過兩個球面球心O點的直線，簡稱主軸。 光心：光心是主光軸上的一點（可以認為在透鏡的中心）。 探究透鏡對光的作用 活動：1.讓凸透鏡正對著太陽光，拿一張白紙在它的另一側來回移動，直到紙上的光斑變得最小、最亮。測出這個光斑到凸透鏡的距離。 2.換用凹透鏡再做上面的實驗，紙上還能得到最小、最亮的光斑嗎？ 凸透鏡：移動凸透鏡，紙上會出現一個很小很亮的光斑。 凹透鏡：無論怎樣移動，都沒有發亮的光斑，光屏離得越遠，光斑越大。 思考：凸透鏡和凹透鏡對光有什么作用？ 由上述活動現象可知，太陽光是平行光，通過凸透鏡后會聚到一點，故凸透鏡對光有會聚作用。凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚于一點，這一點叫做凸透鏡的焦點（用字母F表示）（粗測焦距的方法），焦點到凸透鏡光心的距離叫做焦距（用字母f表示），凸透鏡有兩個實焦點。而凹透鏡對光有發散作用，平行光經凹透鏡后的發散光線的反向延長線相交于一點，這一點可稱為凹透鏡的虛焦點，凹透鏡有兩個虛焦點，虛焦點到光心的距離即焦距。 光心兩邊的焦距相等 焦距越短，凸透鏡會聚能力越強，焦距越短凸透鏡的凸度越大；焦距越短，凹透鏡發散能力越強。 透鏡的會聚與發散 折射光線相對于入射光線更靠近主光軸；凸透鏡可看作兩個三棱鏡疊放在一起，太陽光折射后會聚在一起。 折射光線相對于入射光線更遠離主光軸； 注意：會聚和發散要對比入射光線直線傳播的軌跡分辨。 三條特殊光線： 凸透鏡： 凹透鏡： 二、凸透鏡成像規律 活動： 在桌上放一塊凸透鏡，在凸透鏡的一側點燃一支蠟燭，調節蠟燭與凸透鏡的距離，使蠟燭在光屏上得到倒立的像。 可見，凸透鏡能使物體成像。這個像能呈現在光屏上，它是由實際光線會聚而成的，這樣的像叫做實像。 我們把物體到凸透鏡的距離叫做物距（u），像到凸透鏡的距離叫做像距（v）。 活動：探究凸透鏡成像規律 通過上面的活動，我們知道凸透鏡能夠成倒立的實像，并且這個像和蠟燭分別位于凸透鏡的兩側。我們以前用放大鏡觀察過蝸牛，其實放大鏡也是凸透鏡。通過放大鏡，我們能夠看到一個正立、放大的像，而這個像與蝸牛都位于凸透鏡的同一側。那么，物體經凸透鏡所成的像有什么規律可循？下面讓我們通過實驗來探究凸透鏡成像的規律。 1.提出問題：物體經凸透鏡所成像的大小、正倒跟物體的位置有什么關系？ 2.建立猜想：物體經凸透鏡所成像的大小、正倒可能跟物體與凸透鏡的距離有關。 3.設計實驗和進行實驗：①選擇1塊凸透鏡，在陽光下或利用平行光源測出凸透鏡的焦距f=10cm。用1支蠟燭作物體，研究蠟燭所成的像；用1塊白色硬紙板做光屏，來承接蠟燭的像。 ②把蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在成像裝置上，調節它們的高低使它們的中心大致處于同一高度。想一想，為什么要這樣做？ 為了使蠟燭的像呈在光屏中央 ③點燃蠟燭，把蠟燭放在離凸透鏡盡量遠的位置上，調整光屏到凸透鏡的距離，使蠟燭在屏上成一個清晰的像。然后將蠟燭逐次移近凸透鏡，每次都需要調整光屏到凸透鏡的距離，使蠟燭在屏上成一個清晰的像。觀察像的大小、正倒是如何隨物距的減小而變化的。 ④當燭焰在光屏上成倒立、縮小的像時，測量并記錄物距和像距。當燭焰在光屏上成倒立、等大的像時，測量并記錄物距和像距。當燭焰在光屏上成倒立、放大的像時，測量并記錄物距和像距。 ⑤當通過凸透鏡能觀察到蠟燭正立、放大的像時，測量并記錄這時的物距。試一試，這個像能成在光屏上嗎？ 虛像無法用光屏承接 4.記錄實驗數據： 像的性質實驗次數物距（厘米）像距（厘米）倒立、縮小的像1301422518倒立、等大的像12020倒立、放大的像1182521430正立、放大的像18/26/
5.分析與論證：分析上述實驗數據，歸納凸透鏡成像的規律。 6.實驗結論： （1）當u＞2f時，在光屏上可得到倒立、縮小的實像。u＞v （2）當u=2f時，在光屏上可得到倒立、等大的實像。u=v （3）當2f＞u＞f時，在光屏上可得到倒立、放大的實像。u＜v （4）當u=f時，不成像； （5）當u＜f時，可透過凸透鏡看到正立、放大的虛像。 u＜v 注意：一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小；成實像時，物近像遠像變大，物遠像近像變小；成虛像時，物近像近像變小，物遠像遠像變大。 凸透鏡成像光路圖： 實像和光源在不同側，如圖在凸透鏡左側觀察可看到光屏上的實像 虛像和光源在同側，如圖在凸透鏡右側觀察可看到虛像 實驗注意事項： 1.擺放裝置時要使蠟燭、凸透鏡和光屏的中心處于同一高度。這樣是為了使像呈在光屏中央，便于觀察。若像偏上，則向下調節凸透鏡或向上調節蠟燭或光屏，若像偏下，則向上調節凸透鏡或向下調節蠟燭或光屏。 2.若遮擋凸透鏡的一部分，像還是完整的，只是折射光線變少了，像變暗。 觀察透鏡結構，歸納凸透鏡和凹透鏡的結構特點。 進行活動，了解透鏡對光的作用。 總結通過透鏡的三條特殊光線。 活動探究凸透鏡成像規律，觀看教師演示實驗。 思考蠟燭、凸透鏡和光屏三者中心處于同一高度的原因。 回顧實像和虛像的特點。 分析實驗現象和數據，總結歸納凸透鏡成像規律。 畫出凸透鏡成像光路圖。 總結實驗注意事項。
課 堂 練 習 典例1 下面物體的鏡片具有中央厚、邊緣薄的特點的是（ ） A.近視眼鏡 B.老花眼鏡 C.普通窗玻璃 D.平面鏡 【答案】B 【解析】中央厚、邊緣薄的鏡片是凸透鏡，能夠放大物體圖像，老花眼鏡的鏡片就是利用凸透鏡，故B符合題意，ACD不符合題意。 故選B。 典例2 將平行光射向某一個光學元件，光路如圖所示。該元件是（ ） A.平面鏡 B.凸透鏡 C.凹透鏡 D.反光鏡 【答案】B 【解析】如圖，將平行光射向某一個光學元件使得光線變會聚，所以，這個光學元件具有使得光線會聚的作用，那這個光學元件是凸透鏡故ACD不符合題意，B符合題意。 故選B。 典例3在探究凸透鏡成像規律的實驗中，當蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示時，光屏上恰能承接到燭焰清晰的像，下列判斷正確的是（ ） A.實驗用凸透鏡的焦距可能為15.0cm B.光屏上的像是燭焰放大的實像 C.僅將凸透鏡左移不能再次成像 D.僅將光屏右移可模擬近視眼成像 【答案】D 【解析】AB.由圖可知，此時的物距為像距為u=50.0cm-20.0cm=30.0cm，v=65.0cm-50.0cm=15.0cm，即u＞v，根據凸透鏡成像規律可知此時u＞2f，f＜v＜2f，則30.0cm＞2f，由上述式子可知，焦距范圍為f＜15.0cm＜2f，7.5cm＜f＜15.0cm，成的是倒立縮小的實像，焦距不可能為15.0cm，故AB錯誤； C.僅將凸透鏡左移，根據光路可逆可知，當移動后物距等于原像距時，像距將等于原物距，光屏上能得到倒立、放大的實像，即僅將凸透鏡左移可再次成像，故C錯誤； D.近視眼成像時，像成在視網膜的前方，將光屏右移可模擬近視眼成像，故D正確。 故選D。 典例4在探究凸透鏡成像規律的實驗中。 （1）如圖甲，甲行光正對凸透鏡照射，光屏上出現一個最小最亮的光斑，則凸透鏡的焦距為 cm；實驗前應調節燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心，使它們在 上； （2）實驗時，由于實驗時間較長，蠟燭變短，為使像仍成在光屏的中央，以下操作可達到目的的是 ； A.將凸透鏡往上移 B.將光屏往下移 C.將蠟燭往上移 D.將蠟燭化下移 （3）保持圖乙中的凸透鏡與光屏位置不變，將蠟燭向左調節一段距離后，要想在光屏上成清晰的像，應將乙中凸透鏡換成焦距更 的； （4）如圖乙，若通過移動透鏡，使光屏上再次成清晰的像 厘米刻度處。 【答案】（1）10.0；同一高度（2）C（3）大（4）40 【解析】（1）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后，會聚在主光軸上一點，此處為焦點，焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距，即20.0cm-10.0cm=10.0cm；實驗中為了使像成在光屏的中央，要求燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度上。 （2）實驗時，由于實驗時間較長，蠟燭變短，根據過光心的光線傳播方向不變可知，為了使像回到光屏的正中央，可以將透鏡向下調節或者光屏向上移，或者將蠟燭向上移動。故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。 （3）根據凸透鏡成像規律“物遠像近，像變小”可知，物距增大，像距會減小，圖乙中，保持凸透鏡與光屏位置不變時，成清晰的像，則需要換一個焦距更大的凸透鏡。 （4）由圖乙知，物距的大小為u=25.0cm-10.0cm=15.0cm，像距大小為v=55.0cm-25.0cm=30.0cm，此時光屏上成的是清晰的像，根據光路可逆，當物距為30.0cm，光屏上還能再次成清晰的像，像距為15.0cm，則凸透鏡應移至40cm刻度線處。
課 堂 小 結 1.透鏡 （1）凸透鏡：中間厚、邊緣薄。對光有會聚作用。凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚于一點，這一點叫做凸透鏡的焦點，焦點到凸透鏡光心的距離叫做焦距。焦距越短，會聚能力越強。凹透鏡：中間薄、邊緣厚。對光有發散作用。平行光通過凹透鏡其光線的反向延長線匯聚到虛焦點上。焦距越短，發散能力越強。 （2）三條特殊光線： 2.凸透鏡成像規律 （1）物距u：透鏡到物體的距離。像距v：透鏡到像的距離。 （2）①當u＞2f時，在光屏上可得到倒立、縮小的實像。u＞v ②當u=2f時，在光屏上可得到倒立、等大的實像。u=v ③當2f＞u＞f時，在光屏上可得到倒立、放大的實像。u＜v ④當u=f時，不成像； ⑤當u＜f時，可透過凸透鏡看到正立、放大的虛像。 u＜v 注意：一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小；成實像時，物近像遠像變大，物遠像近像變小；成虛像時，物近像近像變小，物遠像遠像變大。 （3）凸透鏡成像規律探究實驗 ①調整燭焰的中心、凸透鏡的中心、光屏的中心在同一高度（這樣做的目的是讓凸透鏡所成的實像呈現在光屏中央，若像偏上，則向上調節蠟燭或光屏，或向下調節凸透鏡，若像偏下，則向下調節蠟燭或光屏，或向上調節凸透鏡）。 ②遮擋凸透鏡一部分，像的完整性不變，但折射光線變少，像變暗。
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