資源簡介

教科版八年級物理上冊第四章第5節第一課時創新實驗：凸 透鏡成像
一、使用教材及學情分析
(一)使用教材
本堂課是教育科學出版社八年級物理上冊第四章第5節《凸透鏡成像》第一課時的內容。
(二)學情分析
認識透鏡是凸透鏡成像規律的基礎課。其中主光軸、光心、焦點、焦距等概念的透徹理 解及凸透鏡對光的會聚規律是學習后續知識的鋪墊與保證。
而抽象的光路又給學生的理解帶來了難度。凸透鏡成像原理本質上是凸透鏡對光的會聚 作用，所以深刻認識凸透鏡對光的作用規律，是掌握凸透鏡成像規律的基礎，內容極其重要。
二、實驗器材
如圖1:柱式透鏡、手機(帶閃光燈)、光柵格(用零食盒子制作)、標記f 及 2f 的紙
帶(顯示光路)。
圖1實驗器材展示
三、實驗改進要點
(一)實驗難點：光路顯示方案的設計
(二)如圖2-1所示的傳統激光筆演示光路有以下缺點
圖2-1 激光筆光路演示器
(1)只有獨立的光線，沒有光束呈現，不夠貼近實際生活；
(2)難模擬光源的動態變化；
(3)激光筆容易出故障損壞。
(三)改進后的光路演示方案(圖2-2)
圖2-2改進后的光路演示方案--效果展示1
(1)用手機閃光燈作為“點光源”,相比激光筆更容易獲取，更貼近生活；
(2)如圖2-2,使用紙片剪成狹縫，使點光源射出的光透過狹縫形成多條光束，
配合白色紙帶顯示光路，與現實生活中凸透鏡成像光源更接近，更貼近實際生活；
圖2-3 改進后的光路演示方案--效果展示2
(3)如圖2-3,在白色紙上作出f 與 2f的標識位置，容易觀察會聚規律；
圖2-4 改進后的光路演示方案--效果展示3
(4)僅僅移動手機就能改變進入透鏡入射光線的夾角，從而觀察動態會聚效果。
(四)改進后的優點
(1)取材簡單，貼近生活，效果明顯，實驗容易成功，容易激發學生學習興趣；
(2)容易觀察動態會聚效果，為凸透鏡成像規律的學習打下基礎。
四 、實驗設計思路
(1)用手機閃光燈配合狹縫制作光柵，透射到紙帶上顯示光路
(2)將凸透鏡放在光柵前，觀察凸透鏡對光的會聚作用，認識會聚作用
(3)將手機點光源由遠及近逐漸靠近凸透鏡，觀察會聚點位置的變化，結 合2f 及 f 點的位置，展示凸透鏡對光線的動態會聚規律。
五、實驗教學目標
(1)文化基礎目標
1)能識別凸透鏡和凹透鏡，了解凸透鏡的會聚作用和凹透鏡的發散作用。
2)知道透鏡的主光軸、光心
3)了解凸透鏡的焦點和焦距。
(2)自主發展目標
親歷探究過程感受探究樂趣，學會探究方法
(3)社會參與目標
1)在探究過程中培養學習物理的興趣，激發好奇心。
2)培養他們將科學技術應用于日常生活、社會實踐服務于人類的意識。
六、實驗教學內容
(1)認識凸透鏡及其對光線的會聚作用
(2)觀察探索凸透鏡對光的會聚規律
七、實驗教學過程
(一)認識凸透鏡和凹透鏡
(1)認識凸透鏡和凹透鏡 讓學生觀察，感受
凸透鏡：中間厚邊緣薄的透鏡，由兩個球面相交而成
凹透鏡：中間薄邊緣厚的透鏡，由兩個球面相離而成 (2)認識主光軸：組成透鏡的兩個球心的連線
(3)介紹實驗器材的使用方法---操作視頻展示
1)鋪平紙帶
2)將凸透鏡放在紙帶指定的位置上
3)放置手機，同時打開手機閃光燈
4)在手機前放置紙制柵格，使形成光柵
(4)明確任務，指導實驗操作，并仔細觀察-—-視頻展示
1)將手機閃光燈放在遠近、上下不同的位置，分別觀察發散光、平行光、會聚 光以不同角度射入凸透鏡后，光線的折射情況(圖3-1、圖3-2、圖3-3)
圖3-1
圖3-2
圖3-3
2)通過觀察，發現凸透鏡對光有什么作用 答：凸透鏡對光有會聚作用
3)觀察(如圖3-4),經凸透鏡折射前后，有沒有傳播方向不變的光線
圖3-4 答：有傳播方向不變的光線
光心：經過凸透鏡中某一點的光線，傳播方向始終不改變，這一點叫光心。
4)認識焦點、焦距
圖3-5
觀察(如圖3-5)平行于主光軸的光線經過凸透鏡都會聚到主光軸上的某個點
焦點：平行于主光軸的光經凸透鏡會聚后，相交于主光軸上的一點，此點叫做 凸透鏡的焦點。
焦距：焦點到光心的距離叫做焦距。
(5)小結
1)凸透鏡對光有會聚作用
2)經過光心的光線，傳播方向不變
3)平行于主光軸的光線，被凸透鏡折射后經過異側焦點
4)經過焦點的光線，被凸透鏡折射后平行于主光軸
(二)探索凸透鏡對光的會聚規律
(1)如圖4- 1,在一倍焦距以內時，點光源發出的光線被凸透鏡會聚后，光線仍呈現 發散狀，但這些光線的反向延長線相交于一點。
圖4-1
(2)如圖4-2,點光源在焦點上時，發出的光線經凸透鏡會聚后成為平行光
圖4-2
(3)如圖4-3,點光源在f 和 2f 之間時，光線會聚相交于凸透鏡異側2f 以外
圖4-3
(4)如圖4-4,點光源在2f上，光線也會聚于另一側的2f
圖4-4
(5)如圖4-5,點光源在2f 以外時，光線會聚于透鏡異側的f 與 2f 之間
圖4-5
(6)凸透鏡對光的會聚規律小結
(四)課堂總結
(1)凸透鏡對光有會聚作用
(2)經過凸透鏡光心的光線，傳播方向不變
(3)平行于主光軸的光線，被凸透鏡會聚后經過入射光異側焦點
(4)經過焦點的光線，被凸透鏡會聚后平行于主光軸
(5)經過2f 的光線，被凸透鏡折射會聚后，經過異側2f
(6)點光源移動時，光線會聚點也和點光源同方向移動 八、實驗效果評價
本實驗采用手機閃光燈作為點光源，配合紙質柵格制作出了光柵，然后利用帶有f、2f 標記的白色紙帶顯示光路，非常直觀地展示出凸透鏡對光線的靜態會聚及動態會聚規律。簡 易的器材和直觀的顯示，為學生掌握凸透鏡對光的會聚作用及會聚規律掃清了認知障礙，為 《凸透鏡成像規律》的學習打下良好的基礎。
由于采用生活化的器材，所以讓同學們感受到了“物理就在身邊”。

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