資源簡介

第六章　常見的光學儀器
第二節　學生實驗：探究---凸透鏡成像
一、教學背景分析
本節內容是本章的核心，同時也是學生學習第三節“生活中的透鏡”的基礎。 學生接觸物理這門學科時間很短，在知識方面，學生雖然知道一些較簡單的物理現象，了解一些基本的物理規律，但對凸透鏡不太了解，對凸透鏡的成像規律知道的就更少。在能力方面，學生初步具備了一定的探究問題的意識和能力，有一定的協調能力和合作精神。在情感方面，初二學生有較濃厚的學習興趣和強烈的求知欲望，而且在此之前有過探究“平面鏡成像特點”的經歷，知道探究的一般過程。但本節探究課學生面臨著諸多困難，例如實驗探究涉及的物理概念、名詞多，如物距(u)、像距(v)、焦距(f)、實像、虛像，特別是要找到各種像應調整什么，如何調整，學生感到盲目；從數據中要得出結論也不易，因此老師必須重視加強對學生探究過程的指導，幫助學生熟悉實驗器材的使用，指出實驗過程中的注意事項，幫學生細化實驗步驟，使全體學生都能順利完成探究全過程，都能體會到成功的喜悅。同時，培養學生收集信息、整理資料、分析問題、解決問題的能力，初步學會科學探究的一般方法。
二、教學目標
1. 通過實驗，總結實像和虛像的區別，記住實像和虛像的定義。
2.會正確使用蠟燭、凸透鏡、光屏、光具座等器材設計實驗，探究凸透鏡成像規律。
通過探究凸透鏡成像規律的活動，體驗科學探究的全過程和方法。
能在探究活動中，根據實驗現象，初步獲得提出問題解決問題的能力。
學習從物理現象中用觀察、比較、列表等方法總結歸納科學規律。
3. 理解凸透鏡成像規律。
熟記凸透鏡成放大、等大、縮小的實像和放大虛像的條件。
根據凸透鏡成像規律清楚調節像大小的方法。
會應用凸透鏡成像的規律解決簡單的實際問題。
了解凸透鏡成像的光路圖。
三、教學重點和難點
教學重點：凸透鏡成像規律的探究過程。
教學難點：對實驗數據進行分析，歸納得到凸透鏡成像規律。
對于初二剛接觸物理學科的學生，科學探究的全過程缺乏經驗，在教師的引導下，培養學生自主設計實驗方案，擬定實驗步驟，自主實驗操作等能力極其重要。學生對于實驗探究還處于起步階段，記錄數據后，分析這些數據歸納得到結論，是學生比較陌生的，對學生來說，是一個較高的要求，學生獨立完成非常困難。綜上所述，確定了本節課的重點和難點分別是凸透鏡成像規律的探究過程和對實驗數據進行分析，歸納得到凸透鏡成像規律。
四、教學過程
1.教學引入
凸透鏡能否像平面鏡一樣成像 學生用自己桌上的凸透鏡觀察遠處的物體和周圍的物體，然后教師引導大家一起做實驗，將凸透鏡緊靠書上的字，適當增加凸透鏡與字之間的距離，并調節眼睛與透鏡之間的距離，仔細觀察，看到的像有沒有變化？談自己看到的現象，討論并交流觀察到現象，根據學生回答情況恰當導入新課。
2.“知識點”教學
為研究凸透鏡成像規律，我們還需要學習幾個知識點：
●基本概念
物距（u）：物體到透鏡的距離。
像距（v）：像到透鏡的距離。
實像：能在光屏上呈現的像，它是由實際光線會聚而成的。（也可用眼睛觀察到）
虛像：不能呈現在光屏上的像，只能用眼睛觀察到。
學生實驗體會實像和虛像。根據學生觀察到的各種像，提出探究問題：
問題1：物距滿足什么條件，凸透鏡成正立放大的像？
問題2：物距滿足什么條件，凸透鏡成倒立縮小的像？
問題3：物距滿足什么條件，凸透鏡成倒立放大的像？
問題4：有沒有不成像的可能？
●光具座用法
提出四個問題讓學生思考：
問題1：怎樣在光屏上成清晰的像？
問題2：怎樣可以使像呈現在光屏中心位置？
問題3：如何測物距和像距？
問題4：怎樣觀察虛像？
教師介紹光具座的作用以及用法。示范調節燭焰、透鏡中心和光屏中心，使之在一條與光具座平行的直線上。
●設計實驗
學生討論，根據實驗器材設計出實驗方案，在設計實驗時要明確目的，理清思路。目的是要探究成像的情況與物距是否有關，所以實驗思路就是，讓一發光物體通過凸透鏡成像，然后改變物距，觀察像的情況；或是讓一發光物體通過凸透鏡成不同的像，比較物距。
教師組織學生對各小組的方案進行評估，兼顧研究其他問題，確定最佳方案。
●進行實驗，收集證據
學生進行分組實驗，教師巡回指導，督促他們及時記下各種數據，給有困難的學生適當的幫助與提示。
焦距f/cm 物距u/cm 物距與焦距的關系 像距v/cm 像的性質
實虛 大小 正倒
●分析與討論
同學們針對記錄的各種數據，進行歸納總結出凸透鏡成像的規律：先分小組討論，然后小組間互相交流；每小組推薦一位同學進行班級交流；教師小結成像規律。如何來檢驗我們得出的結論是否正確？換另一焦距的凸透鏡，重復上述實驗，驗證得出的規律與重復實驗的結果是否相符。
●規律再現，總結提高
教師總結本節的情況并投影凸透鏡成像的規律。
●課下延伸
引導學生課下用凸透鏡三條特殊光線研究其成像原因。
3.課堂小結
凸透鏡成像的規律
u>2f fu=2f v=2f 倒立等大的實像
f2f 倒立放大的實像
u=f 不成像
u 4.小練習
（1）小彤在探究凸透鏡成像規律的實驗中，將焦距為10cm的凸透鏡固定在光具座上50cm刻線處，將光屏和點燃的蠟燭分別放在凸透鏡的兩側，如圖1所示。為了找到燭焰清晰的像，實驗操作步驟如下：
①調節蠟燭火焰中心、 中心和光屏 高度一致。
②小彤將點燃的蠟燭放置在光具座上5cm刻線處，應將光屏從圖中所示的位置向 移動（選填“左”或“右”）。當光屏移到某一位置時，光屏上呈現燭焰清晰的像，則該像是 像（選填“實”或“虛”）；像的大小相對實物來講是呈 像（選填“放大”“等大”或“縮小”）；像相對實物來講是 （選填“正立”或“倒立”），拿掉光屏，從這個位置右側向凸透鏡里看，像的特點是 。
③當蠟燭從5cm刻線逐漸向30cm刻線移動的過程中，光屏上所成的像具有 、 和 的特點。
④當蠟燭從30cm刻線逐漸向40cm刻線移動過程中，光屏上所成的像卻具有 、 和 的特點。拿掉光屏，從這個位置右側向凸透鏡里看，像的特點是 。
⑤當蠟燭放置在40cm刻線上，光屏上 （選填“能”或“不能”）呈現像。拿掉光屏，從凸透鏡右側向凸透鏡里看， （選填“能”或“不能”）看到像。
⑥當蠟燭放置在40cm刻線逐漸向50cm刻線移動過程中，光屏上 （選填“能”或“不能”）呈現像。拿掉光屏，從凸透鏡右側向凸透鏡里看， （選填“能”或“不能”）看到 、 和 像。
五、教學反思
本節課教學以探究凸透鏡成像情況與物距關系有關為主線，安排了學生猜想、設計實驗、實驗探究、合作交流等教學過程，讓學生經歷產生興趣、發現問題、激發矛盾、解決問題的探究過程。學生興趣很濃，個個主動參與學習中，很好地體驗知識的形成、發展過程，從中主動獲取知識。
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