資源簡介

1 透鏡
學情分析
經過上一章的學習，學生已經儲備了光的折射的相關知識，并且經歷了光的反射和平面鏡成像特點的探究實驗，初步具備了科學猜想與合作交流的能力，為本節課的學習奠定了知識基礎。在生活中，學生已接觸過很多透鏡，比如眼鏡、照相機、放大鏡等，所以對透鏡不會陌生，為本節課的學習奠定了經驗基礎。學生對透鏡的認識較淺顯且邏輯分析能力有限，但他們的思維活躍，求知欲旺盛，對實驗有著濃厚的興趣，能較好地完成本節課的學習任務。
教學建議
在本節課的教學中，可以先提供多種透鏡，讓學生自主體驗，并進行分類，教師可以請學生來分享分類的方法，在分享的過程中學生就可以明確凸透鏡和凹透鏡的結構特征。對于凸透鏡和凹透鏡對光的作用，學生容易陷入對會聚和發散的表層理解中，認為會聚就是相交，發散就是不相交，所以教學這部分內容時，教師在實驗環節中可以多給出幾種不同入射角度的光線，讓學生觀察折射后的光路圖，深刻理解凸透鏡對光的會聚作用指的是折射光線與入射光線相比更偏向于主光軸，并且會聚作用并不意味著經過凸透鏡的光線一定會聚于一點；凹透鏡對光的發散作用指的是折射光線與入射光線相比更偏離主光軸，并且發散并不意味著經過凹透鏡的光線一定不會聚于一點。學生在經歷通過觀察實驗現象得出正確的結論的過程中，完善認知結構，突破重點難點，逐漸養成全面思考問題的科學方法。
教學目標
物理觀念
1．能夠區分凸透鏡和凹透鏡并理解它們的基本結構特點和功能。
2．知道透鏡的主光軸、光心、焦點和焦距的概念。
3．深刻理解凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發散作用，并能通過實驗進行驗證。
科學思維
1．通過觀察透鏡的外形，明確凸透鏡和凹透鏡的區別，培養學生的觀察能力和準確描述物體特征的能力。
2．經歷比較不同入射方向的光通過凸透鏡后的折射情況，加深學生對會聚作用和發散作用的理解，引導學生從不同的角度思考問題、分析事物的本質特征，提高學生質疑創新和分析論證的能力。
科學探究
通過實驗和觀察，讓學生自主探究凸透鏡和凹透鏡對光的作用，了解凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發散作用，培養學生的實驗操作能力和觀察分析能力。
科學態度與責任
1．在演示實驗和學生實驗中，培養愛護光學儀器的好習慣。
2．通過了解光的折射的相關知識在實際光學儀器中的應用，鼓勵學生積極參與科學探究活動，激發學生探究物理規律的興趣，初步形成將科學技術應用于實際的意識。
重點難點
重點
1．了解主光軸、光心、焦點、焦距的概念。
2．知道用平行光聚焦粗測凸透鏡焦距的方法。
3．知道凸透鏡對光有會聚作用和凹透鏡對光有發散作用。
難點
理解凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發散作用的深刻含義。
課時建議
本節建議1課時。
教學設計
教學準備
教師準備：制作多媒體課件，準備各種形狀的凸透鏡和凹透鏡、激光筆、平行光源、白紙、刻度尺、柔軟干凈的紙巾等。
學生準備；預習本節課的內容。
預習清單
1．如圖所示，屬于凸透鏡的是 ；屬于凹透鏡的是 。
A B C D E F
2．凸透鏡對光有 作用，凸透鏡又叫 透鏡；凹透鏡對光有 作用，凹透鏡又叫 透鏡。
3．跟 的光經凸透鏡折射后，會聚在主光軸上的一點，這個點叫作焦點。
答案
1.ABF CD
2．會聚 會聚 發散 發散
3．主光軸平行
課程導入
教師提問：去林區游玩的時候，林區管理人員通常會提醒游客，沒有喝完的礦泉水瓶不能隨處亂扔，否則可能會引起森林火災。為什么沒有喝完的礦泉水瓶能夠引起森林火災呢？
教師引導：這和透鏡對光的作用有關。那么，透鏡對光到底有什么作用呢？這節課我們一起來研究其中的奧秘。
新課教學
任務一：認識透鏡
教師提問：如圖所示是前面我們已經研究過的平面鏡、凹面鏡和凸面鏡，觀察這些面鏡，它們的共同特點是什么呢？
教師引導：面鏡都是不透光的。
教師提問：生活中有沒有可以透光的鏡子呢？請舉例說明。
學生結合生活經驗和學習經歷，能夠說出眼鏡、放大鏡、照相機的鏡頭、顯微鏡、望遠鏡、投影儀等的鏡頭都是可以透光的鏡子。
教師引導：由玻璃等透光材料制成的、表面為球面一部分的鏡子，叫作透鏡。
教師提問：觀察如圖所示的透鏡，對比透鏡之間有無差別。
學生通過觀察，總結得出透鏡可以分為兩類，一類透鏡中間厚、邊緣薄，另一類透鏡中間薄、邊緣厚。
教師引導：物理學中把中間厚、邊緣薄的透鏡稱為凸透鏡；把中間薄、邊緣厚的透鏡稱為凹透鏡。
教師提供各種形狀的透鏡，學生隔著紙巾用手觸摸這些透鏡，并根據自己的感覺，給這些透鏡分類。
教師提醒學生用手觸摸光學儀器的時候需要墊著鏡頭紙或干凈的紙巾，不能直接觸摸透鏡的光學面，培養學生愛護光學器材的好習慣。
教師引導：一般透鏡的兩個表面中至少有一個表面是球面的一部分，如果透鏡的厚度遠小于球面的半徑，這種透鏡就叫作薄透鏡。
如圖甲、乙所示，對于最簡單的透鏡，通過兩個球面球心的直線叫作透鏡的主光軸。主光軸上有個特殊的點，通過這個點的光傳播方向不變，這個點叫作透鏡的光心，用字母O表示。薄透鏡的光心可以認為就在透鏡的中心。
甲 乙
【設計意圖】學生通過觀察和動手活動，真切感受凸透鏡和凹透鏡在結構上的本質區別，而不是采用傳統講授的方式，體現了以學生為本的理念，注重學生的真實體驗，有利于物理觀念的形成。
任務二；透鏡對光的作用
教師提問：凸透鏡對光有什么作用呢？一起來看看演示實驗。
實驗器材：光源、光具座、凸透鏡等。
實驗操作：將平行于主光軸的光射向凸透鏡。
教師引導：觀察平行于主光軸的光通過凸透鏡的情景，可以發現折射光線會偏向于主光軸并會聚于一點，說明凸透鏡對光有會聚作用。
教師提問：凸透鏡對光有會聚作用，是否意味著所有的光線經過凸透鏡后都會聚于一點呢？
學生基于前面的學習和生活經驗，可能認為一定會聚于一點，也有部分同學認為不一定會聚于一點。
教師提問：如何通過實驗證明到底哪種觀點是正確的呢？
教師引導：前面的結論只是在平行入射光照射凸透鏡的情況下得出的，為了得到準確的規律，應該改變入射光的方向進行多次實驗，看看是否都能會聚于一點。
實驗器材：光源、光具座、凸透鏡等。
實驗操作：多次改變入射光的方向，觀察通過凸透鏡后的折射光是否都能會聚于一點。
學生通過改變入射光的方向，發現并不是所有的光通過凸透鏡后都能會聚于一點。例如，當人射的兩束光以一定的張角射向凸透鏡時，折射光并沒有會聚于一點。
教師提問：你覺得凸透鏡對光的會聚作用的本質是什么？
教師引導：畫出入射光線與折射光線的傳播方向，觀察二者的不同。
通過觀察折射光線和入射光線的傳播方向，學生得出凸透鏡對光的會聚作用指的是：折射光線與入射光線相比，更偏向于主光軸，并且會聚作用并不意味著通過凸透鏡的所有光一定會埾干一占教師提問：凹透鏡對光是不是也有會聚作用呢？
實驗器材：光源、光具座、凹透鏡等。
實驗操作：觀察平行光通過凹透鏡后折射光的傳播方向；改變平行光入射的方向，仔細觀察折射光的傳播方向。
學生總結得出凹透鏡對光線的作用：平行于主光軸的光通過凹透鏡折射后會偏離主光軸變得發散，說明凹透鏡對光有發散作用。
教師提問：凹透鏡對光有發散作用，是否意味著所有的光通過凹透鏡后都不會聚于一點呢？
實驗操作：多次改變人射光的方向，可以發現并不是所有的光通過凹透鏡折射后都不能會聚于一點的。
教師提問：你覺得凹透鏡對光的發散作用的本質是什么？
教師引導：畫出入射光線與折射光線的傳播方向，觀察二者的不同。
通過觀察折射光線和入射光線的傳播方向，學生得出凹透鏡對光的發散作用指的是：折射光線與入射光線相比，更偏離主光軸，并且發散作用并不意味著通過凹透鏡的光一定不會聚于一點。
教師提問：為什么凸透鏡對光有會聚作用，凹透鏡對光有發散作用呢？
教師引導：如圖所示，將凸透鏡和凹透鏡分成若干小份后，可以把每一份看作三棱鏡或梯形玻璃磚，任意選取三小份，畫出光線經過這三部分的折射光線，可以得出凸透鏡對光有會聚作用，凹透鏡對光有發散作用。
【設計惠圈】透鏡對光的作用既是本節課的重點，也是本節課的難點。學生對于會聚和發散容易停留在表層，認為發散一定不相交，會聚一定會相交。在這一部分，先從簡單情景開始，搭建臺階，引導學生自己動手操作，逐步打破學生對于發散和會聚的片面理解，有助于培養學生的科學探究能力。最后，從理論的角度對會聚和發散進一步進行解釋，既復習了折射的相關知識，也培養了學生利用所學知識解決問題的能力，完善了學生的認知結構。
任務三：焦點和焦距
教師提問：光從左到右，可以會聚于凸透鏡右邊的一點，那從右到左是否也可以會聚于一點呢？
實驗器材：四個光源、兩個相同的凸透鏡、光具座等。
實驗操作：將透鏡固定在光具座中央，先用兩個光源平行于主光軸從左往右入射；再用兩個光源平行于主光軸從右往左入射。
學生觀察實驗，可以總結得出：不管平行光是從左向右還是從右向左射入，最后都會在凸透鏡的另一側會聚于一點。
教師引導：凸透鏡能使跟主光軸平行的光會聚在主光軸上的一點，這個點叫作凸透鏡的焦點。焦點到凸透鏡光心的距離叫作焦距。
如圖所示，凸透鏡兩側各有一個焦點，焦點用符號F表示。圖中f表示焦距。
教師總結：凸透鏡對光有會聚作用，所以也叫會聚透鏡。
教師提問：在折射中光路是可逆的，那么從焦點發出的光射向凸透鏡后將怎樣傳播？
學生猜想并得出結論：從焦點發出的光射向凸透鏡后變為平行光。
教師演示焦點處發出的光射向凸透鏡后變為平行光。演示前讓學生觀察鐵盒內凸透鏡、溴鎢燈等的放置情況，說明溴鎢燈放在凸透鏡的焦點位置。演示時最好施放煙霧以便學生清楚地觀察到從鐵盒狹縫射出的平行光，開燈時間應較短。
實驗結論：從凸透鏡焦點射向凸透鏡的光，通過凸透鏡后變為平行光。
教師提問：不同厚度的凸透鏡對光的會聚能力是否相同？
實驗器材：平行光源，四個不同厚度的凸透鏡，光具座等。
實驗操作：將平行光源固定在光具座上相同的位置，發出平行光并分別射向放在光具座上同一位置處的厚薄不同的凸透鏡。
學生通過觀察，可以發現折射光并沒有會聚于相同的位置，并且厚凸透鏡對光的會聚能力要強一些。
教師引導：厚凸透鏡的聚光能力強，那么對應的焦距就應該小些。所以焦距的長短可以反映凸透鏡會聚作用的強弱，焦距短的凸透鏡對光的會聚能力強。
教師提問：凹透鏡也會像凸透鏡一樣存在焦點嗎？
教師引導：如圖所示，當一束平行光射向凹透鏡時，折射光是發散的。折射光線的反向延長線會交于主光軸上的某一點，這一點稱為凹透鏡的虛焦點。虛焦點到凹透鏡光心的距離稱為凹透鏡的焦距。和凸透鏡一樣，凹透鏡也有一左一右兩個虛焦點。
任務四：認識通過透鏡的三條特殊光線
教師在黑板上引導學生畫出通過凸透鏡的三條特殊光線。
（1）平行于主光軸的光折射后通過焦點。（對凹透鏡來說，是折射光線的反向延長線經過虛焦點）
（2）通過焦點的光折射后與主光軸平行。（對凹透鏡而言，是指入射光線的延長線通過凹透鏡另一側的焦點）
3．通過光心的光不改變傳播方向。（對凹透鏡也成立）
核心總結
類別 凸透鏡 凹透鏡
概念 中間厚、邊緣薄的透鏡 中間薄、邊緣厚的透鏡
圖例
性質 對光有會聚作用 對光有發散作用
特點 有兩個實焦點 沒有實焦點，有兩個虛焦點

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