凸透镜成像规律

一、教学目标：
1、知识和技能
理解凸透镜成像的规律。
2.过程和方法
（1）学生能在探究活动中初步获得提出问题的能力。
（2）通过探究活动，体验科学探索的全过程和方法。
（3）学习从物理现象中归纳学习科学规律的方法。
3.情感、态度和价值观
（1）具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学的道理，勇于探索日常生活中的物理学原理。
（2）培养学生认真严谨的科学态度及探究创造的心理品质。
（3）乐于参加观察、试验、制作等科学实践。
二、教学重点：
凸透镜成像规律的探究过程。
三、教学难点：
引导学生设计实验方案，并从实验中得出凸透镜成像规律。
四、教学方法：
实验探究法。
器材准备：
蜡烛、火柴、凸透镜、光屏及光具座若干组。
五、教学过程：
（一）从生活走向物理，导入新课
师：照相机、投影仪、放大镜所成的像各有什么特点？
生：（学生思考、回答）照相机成倒立的缩小的像，投影仪成倒立放大的像，放大镜成正立放大的像。（说明：复习上节课学到的知识，既符合学生的认知特点，又引导学生由生活走向物理。）
师：我们来做一个小实验：用放大镜先看书本上的文字，然后再用放大镜看远处的同学和老师。你发现了什么吗？请描述一下看到的现象。
生：描述看到的现象。如：看到远处的物体是倒立的、缩小的，近处的物体是放大的、正立的等。（说明：学生经历了观察物理现象的过程，并简单描述所观察物理现象的主要特征，培养了学生的观察能力；通过对奇妙现象的观察，激发学生的好奇心和求知欲。）
（二）探究活动
1、提出问题
师：放大镜本身就是凸透镜，从刚才的观察中我们可以看到同样是凸透镜，但观察到的现象却有很大不同：有时是正立的，有时是倒立的、有时是放大的，有时是缩小的。下面请同学们根据观察到的现象和对照相机、投影仪、放大镜成像情况的了解思考一下，你还想知道哪些问题？以小组为单位讨论。(说明：鼓励学生尽可能多地提出问题，教师象凹透镜一样将学生的思维发散出去，即发散学生思维，培养学生提出问题的能力；对学生的问题加以归纳，分类，像凸透镜一样将学生的思维汇聚到本课探究的课题上，即聚合学生思维。学生在相互探讨中，提高了初步的提出问题的能力。)
提炼学生问题中的知识点，确定本课的探究课题：凸透镜在什么条件下成放大的像，在什么条件下成缩小的像，在什么条件下成正立的像，在什么条件下成倒立的像。
2、猜想假设
师：通过我们已经了解的关于凸透镜的知识和你的日常生活经验，你认为上述问题的答案可能是什么？以小组为单位继续讨论。（说明：一定要给学生留一定思考时间，引导学生尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想，并且让学生充分讨论。对学生提出的猜想，是有价值的，合理的，一定要给予肯定，特别是具有创新的猜想和假设。而对明显不正确的猜想，也不要草率否定，在充分肯定积极性的同时提出正确合理的成分，使他看到自己的成绩，增强学生的勇气。）
猜想：
照像时人和景物到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大，像是缩小的；使用投影仪时，投影片到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小，像是放大的。看来，像是放大的还是缩小的，可能跟物体凸透镜的距离有关。
窗外的景物到凸透镜的距离比较远，像是倒立的；用凸透镜直接看书上的字时，凸透镜离书面较近，像是正立的。可能凸透镜成像的正倒与物体到凸透镜前的位置有关。
照相机、投影仪工作时，物和像在凸透镜的两侧；而放大镜中，物体和像在透镜的同侧。像的正倒可能跟物体和像是否在同侧有关。
3、设计实验
师：上面我们已经对所提出的问题作出了初步的猜想和假设，下面我们就要来亲自动手检验一下。用什么办法去验证猜想是否正确呢？
生：用实验的方法可以来验证猜想的正确性。
师：那么在动手实验之前，请各小组先讨论一下，拿出你们的小组的实验设计方案。（教师指导下进行全班交流，并参照书上给出的实验设计方案，比较各组的方案中的成功之处和考虑不够周到的地方，请学生修正自己组的方案，可以边设计，边实验校正，边修改。）
教师介绍：物距（u）、像距（v）、实验器材。
师：从"物距"这个名词的字面含义上看，物距应该指的是什么？
生：物体到透镜的距离。
师：准确地说是物体到透镜光心的距离。那像距呢？
生：像到透镜光心的距离。
师：同学们的桌子上都有一只凸透镜，它的焦距我们在学习《透镜》一节中已经测出是10厘米，给大家一只蜡烛做物体，研究火焰所成的像。一面光屏用来承接火焰的像。大家可以将凸透镜、蜡烛、光屏固定在光具座上，从光具座的刻度尺上可以读出蜡烛到凸透镜的距离和光屏到凸透镜的距离，有了这些器材，你应该怎样做呢？
生：设计实验的方法、步骤，并向全班同学介绍、交流。例如：固定凸透镜、光屏，移动蜡烛，在光屏上找到像后记录实验现象；固定光屏、蜡烛、移动凸透镜，使光屏上成像。…(说明：若实验方案较多不能统一，可先让学生动手试一下，来证实实验方案的可行性；若方案较统一，教师可进行归纳总结。在边讨论边动手尝试中不仅可以学习如何拟定实验方案，还可培养与他人交流合作的能力。)
师：同学之间交流并探讨出实验的方法和注意事项
（1）凸透镜固定在光具座的中央，蜡烛和光屏放在凸透镜的两侧。使火焰、透镜光屏的中心在同一高度；
（2）将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，点燃蜡烛；
（3）移动光屏直到光屏上出现边缘清晰的蜡烛的像为止；记录下蜡烛到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离、像的大小和倒正；
（4）将蜡烛向凸透镜移近一段距离，重复上述操作，直到不能在屏上得到蜡烛的像；
（5）继续把蜡烛向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处？像是怎样的？
实验时注意分工合作，边实验边记录数据，并填入表格。同学们可以直接填写在课本上给出的实验表格上，也可用自己设计的表格。（各小组讨论，并将各组方案汇总至教师处，并投影在大屏幕上）
4、进行实验
1、学生根据要求，自己组装仪器并进行实验。把蜡烛放在离透镜不同的位置上，移动光屏，观察像的大小、正倒。
2、各人得出数据后在小组内进行讨论，分析数据，比较物距和焦距关系，得出成放大、倒立像的条件和缩小、倒立像的条件。（教师边巡视边指导）
3、将各组数据及结论全班交流，分析各组数据中是否出现错误，并探讨一下出现错误的可能情况，并改正。（评估各组结论是否正确）
5、分析论证
师：下面我们把探究的结果汇报一下。
学生回答。
教师介绍实像和虚像：
师：在实验中同学们有没有发现：把蜡烛放在什么位置，无论光屏如何移动，均无法在光屏上得到像？此时，若取下光屏，在光屏处直接用眼睛观察，你会看到什么现象？这个像和前两次成的像有什么区别？
师：在刚才的实验中，同学们看到了正立的放大像，却无法用光屏承接，是因为在成像的位置并没有光线在那里会聚，只是我们感到光线是从那里射出来的，是虚像；倒立的像则不同，在像的位置真的有光线在那里会聚，可以用光屏承接，像这样由真实光线会聚而成的像叫实像。
师：知道了实像和虚像之后，我也提出两个问题。请你进一步猜测并根据上面探究所得资料进行分析，在什么情况下凸透镜成实像？在什么情况下成虚像？
生：讨论并回答，当物体到凸透镜的距离大于焦距时成实像；当物体到凸透镜的距离小于焦距时成虚像。
师：我们从实验中获得了许多数据，并得出结论。请同学们根据成像的情况对结论进行归纳分类。（教师提示：1、利用数学上的数轴知识，把物距分为几个特殊的段，看像的特点是什么；2、先把像的特点进行分类，再看物距的位置。）
师：通过这节课的探究学习，你能总结出凸透镜成像的规律吗？（通过前面各子课题的
解决，培养学生解决综合问题的能力）
结论：
1.当u>2f时，2f>v>f，成倒立、缩小的实像。
2.当2f>u>f时，v>2f，成倒立、放大的实像。
3.当u<f时，成正立、放大的虚像。
（课件：点击"分析论证"，出现答案。）
6、评估
师：通过这节课，你知道了什么？（如果学生难以回答，教师可以具体的问下面的问题）能否简单谈谈当初所做的猜想和假设与探究结果之间有何差异？
生：猜想时认为成像情况与物体到凸透镜距离的远近有关，探究结果对距离描述得更加准确。
师：这节课经历了哪几个探究过程？
生：（讨论回答）提出问题、猜想和假设、设计实验、进行实验、归纳分析。
师：通过这节课的探究，你知道凸透镜成像的规律是什么？
生：讨论回答。
7、应用
1、根据我们上节课的知识，思考并回答：
①什么仪器利用"当u>2f时，2f>v>f，成倒立、缩小的像。"
②什么仪器利用"当2f>u>f时，v>2f，成倒立、放大的像。"
③什么仪器利用"当u<f时，成正立、放大的虚像。"
2、老年人看不清温度计的读数，请你利用学过的知识给他帮助，说出你的办法和理由。
作业
（课件：点击右下侧的 ，播放"作业"）
P60，动手动脑学物理1、2。
1、 找一个圆柱形玻璃瓶，里面装满水，把一支铅笔水平地放在水瓶的一侧，透过水瓶，可以看到那支笔。把笔由靠近水瓶的位置向远处慢慢移动，透过水瓶你可以看到一个有趣的现象，描述这个现象；与前面用凸透镜所做的实验相比，有什么共同之处？有什么不同之处？
2、学习使用照相机，向有经验的人了解光圈、快门、调焦环的作用。"傻瓜相机"有没有光圈和快门？是不是需要调焦？（此题可让学生自由发挥，渗透了创造技法中的组合法）