1、科学探究：凸透镜成像教学设计 教 材： 沪科八年级物理第四章第五节 杨新儒 一、教材分析 本节是初中物理光学的重要内容，凸透镜成像又是初二物理知识的重点，本节既是学 习凸透镜成像原理基础，又是进一步学习眼睛成像和照相机等仪器原理的基础，是一节集 物理现象、物理概念、物理实验、物理规律于一体的课。 二、学生分析 通过上节课的学习，学生已经知道了光的折射规律。但由于初二的学生认知能力还比 较低，对知识的归纳概括以及迁移能力还不强。所以要把折射规律和凸透镜成像联系起来 还比较困难。对于凸透镜也仅仅知道它叫放大镜，能把物体放大，但对凸透镜能成缩小实 像和放大实像他们是知之甚少的。 三、设计思路 1、在
2、凸透镜成像规律的探究过程中，通过给学生创设问题的情景，充分调动学生的积 极性，使学生去讨论、去猜想、设计实验方案并动手做实验，让学生成为凸透镜成像规律 的“发现者” ，课堂的主人，使本节课的教学过程如研究课题那样去进行。 2、在整个教学过程中，教师是学生的合作者、引导者和参与者。教学过程是师生交流、 共同发展的互动过程。当学生遇到困难时，教师要和学生一起猜想、分析，从中点拨其思 维。 3、教学的真正目的是让学生探索规律，获得研究、思维的方法，然后通过方法的获得 以及运用方法探索、创造的过程，使学生形成对科学研究有亲近热爱、和谐相融的情感， 具有乐于探索物理现象和日常生活中的物理学原理的科学精神
3、。因此，本节课将把思维程 序作为贯穿整个教学过程的主线，教给学生一种研究问题的思维方法，从而培养学生的多 种能力，尤其是创造能力，达到教学的真正目的。 四、教学目标 根据全面提高学生素质的总体目标与课程标准的要求以及学生已有的认识基础，我确 定了本节的教学目标如下： 1、知识目标 （1）知道什么是凸透镜，以及凸透镜对光线的会聚作用。 （2）知道凸透镜的光心、焦点、焦距和主光轴 （3）通过探究性实验得出凸透镜成像的规律。 2、能力目标 （1）培养学生的观察能力 （2）通过学生自己制定实验计划，进行实验操作和总结实验规律，培养了学生实验能 力和分析问题解决问题的能力，以及组织协调能力。 3、情感与
4、价值目标 （1）通过探究凸透镜成像规律的实验，有意识的渗透辩证唯物主义观点。 （2）通过介绍我国古代劳动人民利用冰透镜对准太阳光取火的事例，对学生进行爱国 主义教育和民族自豪感的教育。 五、重点和难点 凸透镜对光线有会聚作用和它的成像规律是本节的重点。 学生用实验探究凸透镜成像规律是本节教学的难点。 六、教具准备 1、不同焦距的凸透镜（f=5cm 和 f=10cm)；光具座；蜡烛；光屏；火柴；激光手电 2、多媒体课件 七、教学流程 （一） 、创设情景，引入新课 师：冰镜能够取火吗？ 生：用冰做成一个凸透镜，对着阳光，就可以烧着干草 师：这位同学真聪明，能告诉大家你是怎么知道这种方法的吗？ 生：
5、从书上看到的。 师：书籍是人类进步的阶梯，希望大家向这位同学学习，请同学们看投影： 张华(232300)在博物志中云：“削冰令圆，举以向日，以艾于后承其影，则得火。 清代郑复光就做过这一实验。1819 年，他取透明度极好的冰，用手工削制成透镜，因表面 “甚难得圆”而招致失败。后用凹底锡壶，充以热水，放在冰块上旋转，得到形状很好的冰 凸透镜，用它对日聚焦，竟使“火煤”燃烧起来，可见冰镜取火不是妄说。 师：这段文字说明了什么？ 生：我国古代的劳动人民在很久以前就知道用冰磨成凸透镜的样子，来取火。 师：从郑复光的实验过程中，我们能学到什么？ 生：不怕失败，勇于实验的科学精神。 生：能够改进试验方法的
6、精神。 师：对，只有不怕失败，勇于实验，善于实验的人才能与步步迈向科学的巅峰。 本节设计意图：贴近学生生活举例，从生活走向物理，能激发学生的学习兴趣。并不 失时机地进行民族自豪感教育 （二）学法指导，探究新知 师：请同学们观察一下实验桌上的凸透镜。 （组织观察、讨论分析得出凸透镜的形状特征） 生：中间突起，边缘薄一些 师板书： 1、凸透镜：中间厚，边缘薄的透镜。 师：我们知道了光的折射规律，那么光线穿过凸透镜时会发生什么现象呢？ （1)按照课本图 4-40 用激光手电照射凸透镜，记下观察到的现象； （2)光线经凸透镜后向主光轴 , 凸透镜对光线有 作用。 学生通过手中的器材，可以教轻松的完成任
7、务。在学生完成任务后，让学生思考以下 几个问题： （1)对照光路画出光路图，并在图中标出主光轴、光心、焦点、焦距。 本题的目的是让学生对凸透镜的有关概念进一步熟悉和掌握。 (2)完成下列光路图： 师： 利用多媒体投影仪演示凸透镜对光线的会聚作用，从而介绍几个相关名词：光心、焦 点、焦距和主光轴。让学生对凸透镜的作用有进一步的认识，并熟练掌握凸透镜 3 条特殊 光线的作图方法。 本节设计目的：通过学生观察实物、动手实验和多媒体课件展示，使学生能直观的、 快速的认识凸透镜对光线的会聚作用。培养了学生的观察能力，实验能力和归纳概括能力， 符合其认知规律。 1、.提出问题 师：请同学们先拿着凸透镜近距
8、离的观察书上的字，再拿着凸透镜慢慢的远离书上的 字，或者观察远处的物体，思考：通过凸透镜看到的物体都是放大的吗？ 生：我看到一个清晰的放大、正立的像，当我移到透镜时像会变大，再移动像就模糊不清 了师：很好，你的发现真不错，其他同学这种感受吗？（有） 师：用凸透镜观察远处的物体，同样移动凸透镜对比下像有何变化？ 生：我看到一个倒立的、缩小的像，移动透镜时像会变大 师：很好！同学们刚刚我们用同一个凸透镜观察物体看到不同的像，请你样回顾刚才的操 作想一想：像为什么会不同呢？可能与什么因素有关系呢？ 2、提出猜想 生：与物体到凸透镜的距离有关系，也可能与像到凸透镜的距离有关系。 师：你猜想的真好，猜想
9、是否正确呢？ 生：需要验证才知道 3、设计实验： 师：好，下面请同学们阅读教材 67-68 页，并思考老师提供的问题： 投影导学思考题: （1）. 实验需要哪些器材?有何作用?如何组装? （2）. 需要测哪几种像? （3）. 怎样找到这些像? （4）. 记录哪些数据? （5）. 小组成员如何分工? 生：以小组为单位开始合作讨论，或者用器材进行操作，解决以上问题。 生：蜡烛、光屏、火柴、底座、凸透镜，把它们都放在底座上调整高度就可 师：纠正“底座” 名叫光具座， 生：上台展示其实验方案。 师：点拨实验方案。 （哪是物距呢？哪是像距呢？是不是在光屏上得到像后，记录下物距、像距和成像情况， 做完这一
10、次实验就行了呢？为了使得出的结论更加准确，可以取不同的物距多做几次，具 体情况可参照你们报告单上的实验记录表格进行。） 4、进行试验与收集证据 （课件出示实验注意事项：调整烛焰焰心、透镜光心、光屏中心在同一高度；必 须在光屏上成清晰的像。） 师：这是实验时大家必须注意的。第一条，为什么要求在同一高度呢？这样可以保证 像能成在光屏上。第二条，只有光屏上成清晰像时，光屏所在的位置才是像的位置。 生：学生进行实验，教师巡视指导。 经过一段时间的实验，学生中大致会出现三种情况：A 、没有找到像；B、找到了放大 或缩小的像；C、光屏上烛焰的轮廓不清晰，本不是像。对 A 种情况，老师稍加提示，使之 转变成
11、第二种情况。针对部分学生可能会对像产生的误解，教师要明确的指出：有的同学 找到的不是像，同学们也许会感觉疑惑，急于想知道自己找到的是不是像，老师这时再通 过演示实验强调如何找像，什么是像。 师：指导实验：蜡烛放在距凸透镜两倍焦距(2f)处，你猜会观察到什么样的像。(试试看) 把凸透镜恰好放在距物体一倍焦距(f)处，又会出现什么情况？(先猜，后试试) 请学生把实验中得出的数据填入学案的表格内。 凸透镜焦距 f=10cm 像的性质次数 物距范围 物距 u（cm） 正倒 大小 实虚 像距 v（cm） 1 2 u2f 3 4 2fuf 5 6 uf 5、数据分析与论证 师：请同学们以小组为单位，分析讨
12、论凸透镜成不同的像时，物距和焦距之间有什么规律。 课件出示： 凸透镜的成像情况与哪个因素有关？ 像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？ 像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小实像？在什么条件下成放大实像？有没有缩 小的虚像？ 像的正倒：凸透镜所成的像有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？ 生：讨论分析总结，并展示。 学生在讨论后可以得出成各种不同像时的规律，在综合结论时学生对于大于 1 倍还是 2 倍 焦距可能存在疑问和不足，在这里可设计两个问题： 让学生将成倒立放大像时的物距和成倒立缩小像时的物距比较，都大于焦距，但大的程 度是否相同？ 将蜡烛在略小于 2 倍焦距处经过 2 倍焦
13、距向略大于 2 倍焦距处移动，让学生观察像的变 化。 师：根据学生的分析，板书凸透镜成像规律 6、拓展与交流 师：在学生完成成像规律的总结后，让学生动手研究以下问题： 把蜡烛分别放在焦点和 2 倍焦距处，观察所成的像，并思考蜡烛放在 1 倍焦点处为什么 不成像？ 将凸透镜 1 半遮住，观察成像有何变化。 将蜡烛逐渐向凸透镜靠近，观察成像大小及光屏的位置有何变化。 生：小组探究，讨论交流 第一个问题让学生认识在焦点上不成像、在 2 倍焦距处成等大的像，并引导学生并讨 论这两个点作为分界点的作用，认识“一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小” ，加深学生对成 像规律的理解。第二个问题将凸透镜 1 半遮住，
14、透过光线变少，所成的像会变暗，并不像 学生想象的变成一半，让学生进一步认识凸透镜成像原理；中考中要求学生理解像距和物 距的定性关系，第三个问题将蜡烛逐渐向凸透镜靠近，可让学生让学生进一步明确“物近 像变大变远、物远像变小变近”的道理。 (三)、模拟演示，再现规律 多媒体动画再现凸透镜成像规律，可以加强对实验规律的理解。 师：我们一起回顾一下整个探究过程，看经历了哪些环节？ （四）归纳小结，深化目标，布置作业。 1、小结本课的知识点。 （1）凸透镜的定义。（2）凸透镜对光线的会聚作用。什么是焦点、光心、焦距和主 光轴。 2、告诉学生：大家实验做得很好，得到了许多有用的数据。科学家也是这样经过实验
15、 探究、分析数据从而找出规律的。从而激发学生的探索热情。 3、课后练习以及阅读信息窗的内容。了解凹透镜有哪些特点？ 八、课后反思 本设计用一个非常有趣的问题导入，激起了学生强烈的好奇；然后让学生用凸透镜观 察四周景物和书本上的字，从而发现和提出问题；提出问题后接着猜想，然后用尝试进行 科学探讨。整个设计指导学生积极介入并自主探究，让经历完整的探讨过程，充实浮现了 课改的理念和要求。 回首整个教学过程发现教学设计放置得较紧凑，留有的自由时间较少，所以一节课内 的节奏就快，学生的知识储备、探讨、思虑、巩固就不太充实，要全数完成教学设计也会 很紧张。此外，本节课中涉及到的物理概念多：物距、像距、焦距、光屏、烛心、成像性 质、实像、虚像、正立、倒立、放大、缩小、成像规律等，故探讨过程中反映出的问题很 多，学生在一节课内完有些难度。所以，设计时可以充分参考学情，按照所教班级学生的 具体情形进行科学的详略调整，还应分利用多媒体提高效率，这样教学效果会更好。
