初二下冊物理（北京版）-凸透鏡成像規(guī)律教案

教案教學基本信息課題凸透鏡成像規(guī)律學科物理學段：初中年級初二教材書名：八年級物理全一冊教學設(shè)計參與人員姓名單位設(shè)計者實施者指導者指導者視頻制作者教學目標及教學重點、難點教學目標：（一）知識與技能（1）認識凸透鏡的成像規(guī)律。（2）知道凸透鏡成放大、縮小實像和虛像的條件。（二）過程與方法（1）能在探究活動中，初步獲得提出問題的能力。（2）通過探究活動，體驗科學探究的過程和方法。（3）學習從物理現(xiàn)象中歸納科學規(guī)律的方法。（4）簡單了解凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用。（三）情感態(tài)度與價值觀（1）具有對科學的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學道理，勇于探索日常用品中的物理學原理。（2）在探究問題的過程中，有克服困難的信心和決心，有主動與他人合作和交流的精神，樂于參與、試驗、制作等科學實踐。（四）教學重點對凸透鏡成像規(guī)律的理解和認識。（五）教學難點探究凸透鏡成像規(guī)律凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用教學過程(表格描述)教學環(huán)節(jié)主要教學活動設(shè)置意圖引入如上圖，同一個凸透鏡能成縮小的像，也能成放大的像，那凸透鏡在什么條件下成縮小的像，在什么條件下成放大的像呢？我們這節(jié)課學習的內(nèi)容，就能回答這個問題。引起學生探究成縮小像、成放大像的條件的興趣。探究凸透鏡成像規(guī)律如上圖，為了探究凸透鏡成像的條件，我們需要光具座、凸透鏡、發(fā)光物體、光屏。實驗時，我們要觀察發(fā)光體發(fā)出的光經(jīng)過凸透鏡折射后，在光屏上形成的像，是放大還是縮小的等。為了描述物體和像的位置，我們需要測量物距u和像距v。光心：薄透鏡的中心點。物距u：物體到凸透鏡光心的距離。像距v：像到凸透鏡光心的距離。如上圖，為此我們改變物距u，將像距v和像的性質(zhì)記錄下來，然后分析尋找成縮小及放大像的條件。當然，只測量一組數(shù)據(jù)是不行的，我們將物體從遠處逐漸靠近凸透鏡，連續(xù)實驗得到多組數(shù)據(jù)，從實驗數(shù)據(jù)中尋找凸透鏡成像規(guī)律。提出問題：同一個凸透鏡，改變物距u，像距v和像的性質(zhì)會發(fā)生什么變化呢？我們可以改變物距u，將像距v和像的性質(zhì)記錄下來我們將物體從遠處逐漸靠近凸透鏡，連續(xù)實驗得到多組數(shù)據(jù)，從實驗數(shù)據(jù)中尋找凸透鏡成像規(guī)律。實驗探究前的器材熟悉和知識準備。提出問題探究方案設(shè)計實驗記錄表格本實驗采用同一個凸透鏡（焦距f=10cm）。當當u=27cm、24cm、21cm、18cm、15cm、12cm、9cm、6cm時觀察像距和像的性質(zhì)，并記錄實驗數(shù)據(jù)。下面我們進行實驗。設(shè)計實驗記錄表，通過觀看實驗探究凸透鏡成像規(guī)律的視頻，得到實驗記錄表，分析凸透鏡的成像規(guī)律觀察數(shù)據(jù)表發(fā)現(xiàn)，第1—第3次實驗，物體都成縮小實像，第4---第6次實驗物體都成放大實像。我們猜測，物距在21cm、18cm之間存在某一點，在這一點物體的像由縮小實像變成放大實像。在18cm<u<21cm,應(yīng)該存在一個位置，物體在此處，成等大實像。觀察數(shù)據(jù)表發(fā)現(xiàn)，物距為12cm時，物體成放大實像，當物距為9cm時，放大虛像。那么在物距大于9cm小于12cm這一區(qū)間，應(yīng)存在一個臨界點，物體在此處，由成實像轉(zhuǎn)變?yōu)槌商撓?。為了找到這個位置，我們在縮小物距的間隔為1cm，即當物距u為12cm、11cm、10cm、9cm時，觀察物體的像的性質(zhì)及像距。下面我們一起實驗，看能不能找到物體由成實像到成虛像的臨界位置。經(jīng)過實驗測量，我們得到如下數(shù)據(jù)觀察數(shù)據(jù)表發(fā)現(xiàn)，物距為11cm時，物體成放大實像，當物距為10cm時，不成像。物距為9cm時，物體成放大虛像。即物體由成實像到不成像（u=10cm），再到成虛像。顯然，不成像的位置就是臨界點。而10cm正是透鏡的焦距，這個臨界點就是焦點處。不難得出結(jié)論：u<f,物體成正立放大虛像；u>f,物體成倒立實像。綜合歸納實驗數(shù)據(jù)得到：（1)u>2f時,物體成倒立縮小實像.(2)u=2f，成等大倒立實像。(3)u>f,物體成倒立實像。(4)u=f，物體在此處不成像；(5)u<f,物體成正立放大虛像；分析數(shù)據(jù)表：成實像又分縮小實像、放大實像。u>2f時，成縮小實像。則放大實像就只能是大于一倍焦距又小于二倍焦距。即f<u<2f,物體成倒立放大實像。綜合分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)物距與像的性質(zhì)存在對應(yīng)關(guān)系。（1）u>2f,物體成倒立縮小實像，f<v<2f.（2）u=2f,物體成倒立等大實像，v=2f.（3）f<u<2f,物體成倒立放大實像，v>2f.（4）u<f,物體成正立放大虛像，v>u本次實驗采用f=10cm的凸透鏡，換用焦距f=5cm的凸透鏡，改變物距觀察像的性質(zhì)和像距，得到實驗數(shù)據(jù)，我們分析一下，得到結(jié)論是否相同。綜合分析f=5cm得到的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)物距與像的性質(zhì)存在對應(yīng)關(guān)系。（1）u>2f,物體成倒立縮小實像，f<v<2f.（2）u=2f,物體成倒立等大實像，v=2f.（3）f<u<2f,物體成倒立放大實像，v>2f.（4）u<f,物體成正立放大虛像，v>u觀看實驗視頻，經(jīng)歷探究過程。分析數(shù)據(jù)二次探究實驗測量分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論換f=5cm透鏡探究得到數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論二、用做光路圖的方法研究凸透鏡成像的性質(zhì)二、用做光路圖的方法研究凸透鏡成像的性質(zhì)我們先回憶一下，我們學過的兩條特殊光線，一是平行于凸透鏡主軸的光線，通過凸透鏡后會聚在焦點；二是通過凸透鏡光心的光線，傳播方向不發(fā)生偏折。如圖所示。1、u>2f時：燭焰的像在f<v<2f，像是倒立縮小實像u>2f時,我們看燭焰可以發(fā)出很多條光線，其中有兩條特殊光線，我們畫出從燭焰發(fā)出的兩條特殊光線，它們通過凸透鏡后相交與一點，這一點就是燭焰的像的位置。我們看上圖，當u>2f時，燭焰的像在f<v<2f，像是倒立縮小實像。2、當u=2f時:燭焰的像在v=2f，像是倒立等大實像。如上圖，燭焰可以發(fā)出很多條光線，我們畫出從燭焰發(fā)出的平行于主軸的光線，再畫出通過凸透鏡光心的光線，它們通過凸透鏡后相交與一點，這一點就是燭焰的像的位置。我們看上圖，3、當f<u<2f時：燭焰的像在v>2f，像是倒立放大實像。當f<u<2f時，如上圖，燭焰可以發(fā)出很多條光線，我們畫出從燭焰發(fā)出的平行于主軸的光線，再畫出通過凸透鏡光心的光線，它們通過凸透鏡后相交與一點，這一點就是燭焰的像的位置。4、當u=f時：如圖，燭焰可以發(fā)出很多條光線，我們畫出從燭焰發(fā)出的平行于主軸的光線，再畫出通過凸透鏡光心的光線，它們通過凸透鏡后相互平行，無法相交，即不能成像。5、當u<f時:如圖，燭焰可以發(fā)出很多條光線，我們畫出從燭焰發(fā)出的平行于主軸的光線，再畫出通過凸透鏡光心的光線，它們通過凸透鏡后無法相交于一點，但它們的反向延長線相交于一點，這就是虛像的位置，成放大正立虛像。我們通過做光路圖，得到的結(jié)論與實驗探究得到的實驗結(jié)論一致。凸透鏡成像規(guī)律：熟悉特殊光線的折射方向。根據(jù)兩條特殊光線確定像點。根據(jù)兩條特殊光線確定像點。根據(jù)兩條特殊光線確定像點。根據(jù)兩條特殊光線確定像點。根據(jù)兩條特殊光線確定像點。根據(jù)兩條特殊光線確定像點。由做圖法得出凸透鏡成像規(guī)律。三、凸透鏡的應(yīng)用三、凸透鏡的應(yīng)用照相機：成倒立縮小實像，尋找對應(yīng)的成像的特點照相機的工作原理我們看實際的照相的鏡頭，相當于是一個凸透鏡，遠處射入鏡頭的光線，經(jīng)過凸透鏡折射后，在暗箱里的感光材料上形成倒立、縮小、實像。2、測量焦距：當u=2f時，燭焰的像在v=2f，像是倒立等大實像。利用這個現(xiàn)象，我們可以測量f。即調(diào)整物體的位置，當物體的像距和物距相等、像的大小相等時，物距等于2倍焦距。因此測出此時的物距并除以2，就得到了焦距f。3、幻燈機：像是倒立放大實像，尋找對應(yīng)的成像特點。當f<u<2f時，如上圖，燭焰可以發(fā)出很多條光線，我們畫出從燭焰發(fā)出的平行于主軸的光線，再畫出通過凸透鏡光心的光線，它們通過凸透鏡后相交與一點，這一點就是燭焰的像的位置。我們看圖，幻燈片相當于物體，把幻燈片放在一倍焦距和二倍焦距之間時，幻燈片的像在v>2f處，即銀幕上，在銀幕上像是倒立、放大、實像。4、探照燈的工作原理：如圖，燈泡在焦點處，燈泡發(fā)出的光線，通過凸透鏡折射后變成平行光線。探照燈正是利用了凸透鏡的這一特點。探照燈可以準確、集中地照射，讓夜空中飛機上的飛行員發(fā)生錯覺或者暫時失明，從而墜機。5、放大鏡：成正立放大虛像，尋找對應(yīng)的成像特點。如圖，燭焰發(fā)出的光線，它們通過凸透鏡后發(fā)散開去，無法相交于一點，但光線的反向延長線相交于s,。這就是虛像但人眼接收到光線后，錯誤的認為光線是沿直線，從s,發(fā)出的，這就是虛像形成的原因。像的性質(zhì)，放大、正立、虛像。實際放大鏡就是凸透鏡，當u<f時，成正立放大虛像。如圖，用放大鏡觀察物體時，物體要靠近放大鏡，u<f，才能通過放大鏡觀察到放大、正立、虛像。6、眼睛和眼鏡：如圖，人的眼睛里的晶狀體，相當于凸透鏡。人眼看東西的原理與照相機的工作原理相同。人眼的晶狀體相當于一個凸透鏡，人眼看到景物，與照相機的原理相同。即物體處于二倍焦距以外，成像在一倍焦距和二倍焦距之間，縮小實像成像在視網(wǎng)膜上，人就看到了景物。近視眼：晶狀體發(fā)生形變，例如變厚了，凸透鏡（晶狀體）的焦距變了，人眼看到的景物成像在視網(wǎng)膜前，眼睛看不清遠處的景物、黑板上的文字，這就是近視眼。近視眼：為了讓景物的像成在視網(wǎng)膜上，在眼前放一凹透鏡，使光線發(fā)散一些，使人眼看到的景物成像在視網(wǎng)膜上，所以近視眼鏡的鏡片是凹透鏡。遠視眼：晶狀體發(fā)生形變，例如變薄了，凸透鏡（晶狀體）的焦距變了，人眼看到的景物成像在視網(wǎng)膜后面，眼睛看不清近處的景物、文字，這就是遠視眼，也叫老花眼。遠視眼的矯正：為了使人眼看到的景物成像在視網(wǎng)膜上，在眼睛前面放一凸透鏡，使光線更會聚一些，讓近處的景物、文字成像在視網(wǎng)膜上，這就是遠視眼鏡，也叫老花鏡。遠視眼（老花鏡）的鏡片是凸透鏡。通過成像特點，比對成像規(guī)律，確定對應(yīng)的應(yīng)用。通過成像特點，比對成像規(guī)律，確定對應(yīng)的應(yīng)用。通過成像特點，比對成像規(guī)律，確定對應(yīng)的應(yīng)用。應(yīng)用拓展四、凸透鏡成像規(guī)律的幾個推論四、凸透鏡成像規(guī)律的幾個推論（1）ｕ＝ｆ是成實像與虛像的分界點（2）ｕ＝２ｆ是成放大像與縮小像的分界點（3）凸透鏡成實像時一定是倒立的（4）凸透鏡成實像時，物距變小，像距變大，像變大（5）ｋ放大率＝ｖ／ｕ，（ｖ＞ｕ放大的像，ｖ＝ｕ等大的像，ｖ＜ｕ縮小的像）（6）凸透鏡成虛像時，物距變大，像距變大，像變大。（ｕ＜ｆ時，放大鏡）（7）凸透鏡成實像時，上下左右都能倒置。（8）凸透鏡成縮小像時一定是實像順口溜：一倍焦距分虛實；二倍焦距分大小；二倍焦距物像等；像的大小像距定；實像與物異側(cè)倒，物近像遠像變大；虛像與物同側(cè)正，物近像近像變?。豁樋诹铮阂槐督咕喾痔搶?；二倍焦距分大小；二倍焦距物像等；像的大小像距定；實像與物異側(cè)倒，物近像遠像變大；虛像與物同側(cè)正，物近像近像變?。幌駜焊矬w跑。下面，我們用一個課件來復習一下，凸透鏡成像規(guī)律和這幾個推論。放錄制好的視頻經(jīng)過分析驗證發(fā)現(xiàn)，這幾個推論正確。需要同學們要牢記凸透鏡成像規(guī)律；牢記凸透鏡成像規(guī)律的幾個推論。并應(yīng)用規(guī)律和推論解決問題。拓展、加深對凸透鏡成像規(guī)律的理解加深對凸透鏡成像規(guī)律的理解五、