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第3節(jié)　凸透鏡成像的規(guī)律
【2022年版課標(biāo)要求】
探究并了解凸透鏡成像的規(guī)律。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
重點(diǎn):對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的理解和認(rèn)識(shí)。
難點(diǎn):指導(dǎo)學(xué)生在探究過(guò)程中,建立起實(shí)驗(yàn)與物理模型之間的必然聯(lián)系。
【教法與學(xué)法】
教法:引導(dǎo)啟發(fā)式、討論合作式、 實(shí)驗(yàn)、多媒體輔助教學(xué)
學(xué)法:學(xué)案導(dǎo)學(xué)自學(xué)、小組合作討論、動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)
【教學(xué)準(zhǔn)備】
凸透鏡、蠟燭、火柴、光屏、刻度尺。
【教學(xué)過(guò)程】
一、引入新課
出示課件“放大鏡”,使學(xué)生觀(guān)察放大鏡放大文字的效果,提出問(wèn)題:
教師:大家先看看屏幕,可以看見(jiàn)字體被放大了,可是隔著放大鏡看,物體總是被放大的嗎
學(xué)生進(jìn)行討論后回答問(wèn)題
教師:請(qǐng)同學(xué)們用桌上的放大鏡看一下自己的指紋,然后再看看遠(yuǎn)處的同學(xué)和老師,你們發(fā)現(xiàn)了什么嗎
學(xué)生進(jìn)行觀(guān)察、討論后回答問(wèn)題
教師:我們使用同一個(gè)透鏡,卻出現(xiàn)了不同的像,這是為什么呢 請(qǐng)同學(xué)們互相討論一下,出現(xiàn)放大的像、縮小的像和什么因素有關(guān)呢
學(xué)生提出各種猜想,教師加以引導(dǎo),從而導(dǎo)入新課進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),探究凸透鏡成像的規(guī)律。
二、進(jìn)行新課
(一)探究凸透鏡成像的規(guī)律
1.提出問(wèn)題:
凸透鏡所成像的大小、正倒跟物體的位置有什么關(guān)系 大家想一想、大膽地猜一猜。
2.猜想:給學(xué)生幾分鐘時(shí)間和提示,做出盡量合理的猜測(cè)。教師將有價(jià)值的猜測(cè)記錄在黑板上,便于分析整理。
3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):同學(xué)們猜想得很好,現(xiàn)在我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證上面的猜想是否正確。學(xué)生們討論,制定實(shí)驗(yàn)方案,教師巡回指導(dǎo)。
現(xiàn)在我們桌子上有光具座,上面的座可以插蠟燭、光屏、透鏡,能來(lái)回移動(dòng),從刻度尺上能觀(guān)察出它們之間的距離關(guān)系、蠟燭(做物體用)、光屏(白色的硬紙板作屏)、凸透鏡(焦距為10~20 cm)。
4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
(1)把點(diǎn)燃的蠟燭放在二倍焦距以外,調(diào)整光屏的位置,直到看到清晰的像為止,觀(guān)察像的大小、正倒、虛實(shí),并記錄像距的位置(在一倍焦距和二倍焦距的什么位置),用紙擋住透鏡的上半部,觀(guān)察像是否完整,亮度有什么變化
(2)把點(diǎn)燃的蠟燭放在一倍焦距和二倍焦距之間,調(diào)整光屏的位置,直到看到清晰的像為止(不模糊即可),觀(guān)察像的大小、正倒、虛實(shí),并記錄像距的位置(在一倍焦距和二倍焦距的什么位置),用紙擋住透鏡的上半部,觀(guān)察像是否完整,亮度有什么變化
(3)把點(diǎn)燃的蠟燭放在一倍焦距以?xún)?nèi),調(diào)整光屏的位置,觀(guān)察光屏上有無(wú)像,若無(wú)像,在光屏這一側(cè),透過(guò)透鏡觀(guān)察對(duì)面的蠟燭燭焰,觀(guān)察像的大小、正倒、虛實(shí)。
(4)把點(diǎn)燃的蠟燭放在一倍焦距上,調(diào)整光屏的位置,觀(guān)察光屏上有無(wú)像。
(5)把點(diǎn)燃的蠟燭放在二倍焦距上,調(diào)整光屏的位置,直到看到清晰的像為止(不模糊即可),觀(guān)察像的大小、正倒、虛實(shí),并記錄像距的位置(在一倍焦距和二倍焦距的什么位置)
物距與 焦距關(guān)系 物距 u/cm 像距與 焦距關(guān)系
正倒 大小 虛實(shí)
學(xué)生們做實(shí)驗(yàn),教師巡回并進(jìn)行指導(dǎo);
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展示,利用實(shí)物投影展示多個(gè)小組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
5.分析論證,得出初步的結(jié)論:
(1)當(dāng)把蠟燭放在2倍焦距以外的位置,像在凸透鏡的另一側(cè),成倒立、縮小的像。像與凸透鏡的距離在1倍焦距和2倍焦距之間。
(2)當(dāng)把蠟燭放在2倍焦距的位置,像在凸透鏡的另一側(cè),像的大小與物體大小相等。是倒立的,像與凸透鏡的距離也等于2倍焦距。
(3)當(dāng)把蠟燭放在1倍焦距和2倍焦距之間的位置時(shí),像在凸透鏡的另一側(cè),成倒立放大的像,像與凸透鏡的距離大于2倍焦距。
(4)當(dāng)把蠟燭放在1倍焦距的位置時(shí),光屏不成像。
(5)當(dāng)把蠟燭放在1倍焦距之內(nèi),光屏上不成像,像與蠟燭在凸透鏡同側(cè),成正立、放大的像。
為了加深同學(xué)們的印象,老師再用動(dòng)畫(huà)進(jìn)行展示播放,根據(jù)動(dòng)畫(huà)提出問(wèn)題:
(1)凸透鏡在什么條件下成實(shí)像 在什么條件下成虛像
(2)凸透鏡在什么條件下成正立的像 在什么條件下成倒立的像
(3)凸透鏡在什么條件下成縮小的像 在什么條件下成放大的像 凸透鏡在什么條件下成縮小的實(shí)像 在什么條件下成放大的實(shí)像
(4)當(dāng)物體成實(shí)像時(shí),隨著物距的減小,像距如何變化 像大小如何變化
(5)當(dāng)物體成虛像時(shí),隨著物距的減小,像距如何變化 像大小如何變化
(6)當(dāng)物體成實(shí)像時(shí),用手或紙擋住透鏡的上半部,光屏上的像還完整嗎 像的明暗有變化嗎
學(xué)生在交流的基礎(chǔ)上回答。
(二)凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用:讓學(xué)生獨(dú)立完成以下練習(xí),然后小組討論訂正講解展示。
1.已知焦距和物距,判定成像性質(zhì)
(1)某凸透鏡焦距是10 cm,將物體放在離焦點(diǎn)5 cm的地方,所成的像 (　　 )
A.一定是實(shí)像
B.一定是虛像
C.一定是放大的像
D.一定是縮小的像
(2)在做“探究凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)”時(shí),將焦距為10 cm的凸透鏡和蠟燭放在光具座上,位置如圖所示。則在光屏上 (　　 )
A.成倒立放大的實(shí)像
B.成倒立縮小的實(shí)像
C.光屏上不會(huì)得到像
D.像距大于10 cm小于 20 cm
(3)小明同學(xué)在做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí),看到燭焰在光屏上成了一個(gè)清晰的像,如圖所示。下面給出的生活中常用物品工作時(shí)原理與此現(xiàn)象相同的是 (　　 )
A.投影儀
B.照相機(jī)
C.放大鏡
D.近視鏡
(4)把一個(gè)凸透鏡對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)光,可在距凸透鏡20 cm 處得到一個(gè)最小最亮的光斑,若將一個(gè)物體放在此透鏡前30 cm處,可在凸透鏡的另一側(cè)得到一個(gè) (　　 )
A.倒立、放大的實(shí)像
B.倒立、縮小的實(shí)像
C.正立、放大的虛像
D.正立、縮小的實(shí)像
2.已知焦距和成像,判定物距或像距
(1)測(cè)繪人員繪制地圖時(shí),常需要從高空飛機(jī)上向地面拍照,若使用的相機(jī)鏡頭焦距為50 mm,則膠片與鏡頭的距離應(yīng)為 (　　 )
A.100 mm以外
B.恰為50 mm
C.50 mm以?xún)?nèi)
D.略大于50 mm
(2)把凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)光,可在距凸透鏡10 cm處得到一個(gè)最小最亮的光斑。若用此透鏡來(lái)觀(guān)察郵票上較小的圖案,則郵票到透鏡的距離應(yīng) (　　 )
A.大于10 cm
B.小于10 cm
C.大于20 cm
D.在10 cm和20 cm之間
3.已知物距或像距和成像,判定焦距或焦距的范圍
(1)某物體放在凸透鏡前30 cm 處時(shí),能在光屏上得到一個(gè)倒立縮小的實(shí)像,則該凸透鏡的焦距可能是 (　　 )
A.40 cm　 B.30 cm
C .20 cm D.10 cm
(2)如果要使距透鏡15 cm處的光屏上得到物體的清晰、縮小的實(shí)像,則應(yīng)選擇的凸透鏡的焦距為 (　　 )
A.5 cm B.10 cm
C.15 cm D.20 cm
(3)某同學(xué)做“凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí),所給的有下面不同焦距的四塊凸透鏡,實(shí)驗(yàn)中,光屏移到離凸透鏡16厘米處,得到燭焰倒立、放大的像,這塊凸透鏡的焦距可能是 (　　 )
A.f=4厘米 B.f=8厘米
C.f=12厘米 D.f=16厘米
(4)某物體放在離凸透鏡20厘米處,無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏,光屏上始終得不到像,則該凸透鏡的焦距可能是 (　　 )
A.30厘米 B.15厘米
C.10厘米 D.5厘米
4.物距像距的調(diào)節(jié)
(1)一凸透鏡的焦距是10 cm,將點(diǎn)燃的蠟燭從離凸透鏡50 cm處移到15 cm處的過(guò)程中,像的大小和像距的變化情況是 (　　 )
A.像變大,像距變小 B.像變大,像距變大
C.像變小,像距變小 D.像變小,像距變大
(2)一個(gè)人照完一張半身像后,又想照一張同樣大小的全身照,攝影師應(yīng)使 (　　 )
A.照相機(jī)遠(yuǎn)離人,暗箱拉長(zhǎng)
B.照相機(jī)遠(yuǎn)離人,暗箱縮短
C.照相機(jī)靠近人,暗箱拉長(zhǎng)
D.照相機(jī)不動(dòng),只調(diào)大光圈
(3)老師上課時(shí)經(jīng)常用到投影儀 ,如圖所示,關(guān)于投影儀的使用方法中合理的是 (　　 )
A. 投放到屏幕上的畫(huà)面太靠上時(shí),應(yīng)增大平面鏡與凸透鏡的夾角使畫(huà)面向下移動(dòng)
B. 若使屏幕上的畫(huà)面大一些, 可使投影儀靠近屏幕同時(shí)將凸透鏡適當(dāng)向下移動(dòng)
C. 若使屏幕上的畫(huà)面大一些,可使投影儀遠(yuǎn)離屏幕同時(shí)將凸透鏡適當(dāng)向上移動(dòng)
D.若使屏幕上的畫(huà)面大一些,可使投影儀遠(yuǎn)離屏幕同時(shí)將凸透鏡適當(dāng)向下移動(dòng)
(4)李奶奶喜歡用放大鏡看報(bào),為了看到更大更清晰的字,她常常這樣做 (　　 )
A.報(bào)與放大鏡不動(dòng),眼睛離報(bào)遠(yuǎn)一些
B.報(bào)與眼睛不動(dòng),放大鏡離報(bào)遠(yuǎn)一些
C報(bào)與放大鏡不動(dòng),眼睛離報(bào)近一些
D.報(bào)與眼睛不動(dòng),放大鏡離報(bào)近一些
(5)在拍攝一座建筑物時(shí),已調(diào)節(jié)好照相機(jī)的距離,突然從取景框中發(fā)現(xiàn)建筑物上左、右的兩個(gè)屋角都沒(méi)有在框內(nèi),要拍攝一張完整的像,則需要 (　　 )
A.只要調(diào)節(jié)暗箱的長(zhǎng)度
B.只要將相機(jī)向后移動(dòng)一段距離即可
C.將相機(jī)向后移動(dòng)一段距離,同時(shí)暗箱縮短一些
D.將相機(jī)向后移動(dòng),暗箱的長(zhǎng)度稍微增大一些
(6)班上照集體照時(shí),發(fā)現(xiàn)有同學(xué)沒(méi)在取景框中,此時(shí)應(yīng)將照相機(jī)________(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)同學(xué)們,并將相機(jī)的鏡頭和底片間的距離________(選填“伸長(zhǎng)”或“縮短”)。
【課堂小結(jié)】
教師:通過(guò)今天的學(xué)習(xí)你學(xué)到了什么,有什么成功的經(jīng)驗(yàn)和收獲
學(xué)生:
1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出了凸透鏡成像的規(guī)律。
2.利用凸透鏡成像的規(guī)律解答實(shí)際問(wèn)題。
【板書(shū)設(shè)計(jì)】
第3節(jié)　凸透鏡成像的規(guī)律
(一)凸透鏡成像特點(diǎn):
物距(u) 像距(v) 像的性質(zhì)
u>2f 2f>v>f 倒立　縮小　實(shí)像
u=2f v=2f 倒立　等大　實(shí)像
2f>u>f v>2f 倒立　放大　實(shí)像
u=f 不成像
u(二)凸透鏡成像規(guī)律:
當(dāng)u>f時(shí),物距減小,像距增大,像變大;物距增大,像距減小,像變小。
u- 10 -

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