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1、科学探究：凸透镜成像 教学目标知识与技能1.知道物距、像距的概念。2.理解凸透镜成像的规律。3.学会“探究凸透镜成像的规律”实验的操作技能。过程与方法1. 学会用控制变量法设计探究凸透镜成像规律的实验方案，会根据方案选择合适的器材，初步体会科学探究的方法。2.培养学生收集和处理数据的能力，对探究结果进行交流、评价的能力。情感、态度与价值观1.在探究“凸透镜成像的规律”的过程中，养成认真负责、实事求是的科学态度。2.通过汇报凸透镜成像的不同情况的过程，体验合作交流在探究中的重要性。教 学重难点重 点体验探究的过程，通过实验数据分析归纳，得出凸透镜成像规律难 点在探究成像规律的过程中，像与物所在范
2、围的确定教学准备1.教师器材：多媒体（拍摄应用凸透镜的实例的图片和实验的图片，制作数据处理课件）等。2.学生器材：LED灯、蜡烛，、凸透镜（f=10cm，f=8cm）、光屏、光具座、小魔筒。教学过程教学环节及时间安排教师活动学生活动教学资源安排及设计意图一、创设情境导入新课展现生活中的场景:挂在草叶上的露珠倒映出白菊花缩小的像、滴在文字上的水滴把字放大和教室里的投影仪的镜头可以放大图片。引导分析都是凸透镜，所成的像一会变大，一会变小，那么凸透镜成像有什么规律呢？从而引出探究的课题。观察思考用生活中常见简单的物品来做实验，观察到不同现象，激发学生的兴趣和求知欲望。体现“从生活走向物理”的理念，让
3、学生感知物理就在生活中。二、新课教学1.提出问题进行猜想2.设计实验3.进行实验探究1分析论证得出结论探究2分析论证得出结论探究3分析论证得出结论4.归纳总结得出规律三、知识应用小魔筒游戏：提供器材：LED灯、小魔筒、两只焦距不同的凸透镜。让学生只通过小魔筒和增加不同的凸透镜后观察LED灯的字母“F”。汇报各自看到的现象。由此引起学生的惊奇和疑问：为什么看同样的“F”，有大有小、有正有倒？从而提出要探究的问题，并为猜想提供了依据。【提出问题】凸透镜成像可能与什么因素有关呢？【猜想】生：可能凸透镜的位置不同，可能和焦距有关等。利用图片引导学生，得到物距的概念： 物体到凸透镜的距离。引导学生有根据
4、地的进行猜想。【设计实验】根据猜想，凸透镜成像可能与物距和焦距有关。由一个量和几个量的关系引出探究的方法控制变量法，进而提出问题，让学生思考实验思路。问题：如果要探究凸透镜成像与物距的关系，该怎么做？ 生：用焦距一定的凸透镜，改变物距，观察凸透镜成像情况；追问：如果要探究凸透镜成像与焦距的关系呢？生：控制物距不变，改变焦距，观察凸透镜成像情况。在实验思路明晰的基础上先探究凸透镜成像与物距的关系。选择的实验器材有：1凸透镜：一只焦距为10cm的凸透镜。2发光物体：课本上用蜡烛做为发光物体，今天改用“F”字样的LED灯，并说明实验改进的好处。3光屏：引导学生观察光屏上的格子。说明用处和读法。4光具
5、座：把F灯、凸透镜、光屏依次安装，并对零刻度线进行了改进。先进行错误安装，让学生进行分析原因，引导他们知道怎么安装（发光物体、凸透镜和光屏三者中心在同一高度），以及为什么要这么安装。说明如何找到最清晰的像的操作。强调如何读物距和像距：先利用图片找到物距和像距。引导学生观察零刻度线的位置，知道这样设置的好处。【进行实验】探究实验1：在光屏上找凸透镜成缩小、等大、放大的像。让每组学生通过改变物距，在光屏上找到缩小、放大、等大的像各一个。比一比看谁做得又好又快，请最快的3组同学把数据录入到电脑中。边巡视时边发现问题，提醒实验要注意的问题。1操作要点：（1）LED灯、凸透镜和光屏三者中心在同一高度；（
6、2）找到最清晰的像的操作方法。2要读出u、v、h，记录在表格的1、2、3行。3请大家分工合作。学生进行实验操作，获取数据，老师巡视指导。并提醒实验完毕，关上LED灯。【分析论证】请几个同学汇报一下观察到的像的性质。特别注意强调实像的判断。师生分析1：我们先分析成缩小的像的条件。（1）对数据进行观察并初步分析。（2）再通过flash软件把实时数据转换为图形，把物像的情况直观的显示出来。引导同学仔细观察和分析。通过刚才大家的观察，发现了什么？引导学生观察思考得到成缩小像的规律。结论：1u2f，成倒立、缩小、实像 ，fv2f； 2物距减小，像变大，像距增大。分析2：也把放大像的数据转换为图形进行分析
7、，得出结论。结论：1 fu2f； 2物距减小，像变大，像距增大。分析3：再来看等大像的数据，发现什么特点？也转换成图形进行分析得出结论。结论：u=2f，成等大倒立的实像，v=2f。进一步引导学生观察分析图形，让学生发现一个很特殊的位置，这个位置即为2F。物体在这个位置之外，成缩小像，在这个位置到F是成放大像，说明这个位置是个放大像和缩小像的分界点。分析结论后板书：凸透镜成像规律进一步引导观察分析刚才的3条结论，引导学生发现（1）成放大像和缩小像时的物距和像距的区域很对称，呈现出物理的对称美。适时对学生进行美的教育（2）成实像时，物距减小，像距增大，像变大。 探究2： uf时凸透镜所成的像。如果
8、物距继续减小到一倍焦距以内会怎么样呢？请同学们再试试看，把数据记录在表格的第4行。学生实验：指导学生如何找像。分析：请学生描述一下看到的像的性质。生：当uf时，成正立，放大的虚像。注意强调虚像的判断。得出结论：uf，成正立，放大，虚像。探究3： u=f 时成像情况。再次引导观察分析结论，u=2f是放大像和缩小像的分界点，那么在实像和虚像中间呢？也有一个分界点，即焦点，那么如果把物体放在焦点，成像情况又怎样？学生实验：把LED灯放在一倍焦距的位置，观察成像情况。汇报观察结果。得出结论：u=f，不成像。应用动画光路图，利用通过凸透镜的特殊光线进一步分析：像点是光线通过透镜的相交于一点形成的，当物体
9、不断靠近凸透镜趋向焦点时，物距减小，像距增大，就好像“物在追，像在跑”。当物体趋近于焦点，像越来越大、越来越远，当物体到达焦点时，出射光线变成了平行光，像到达无穷远处就看不到了。当物越过焦点后，量变引起质变，像点是由折射光线反向延长相交而成的，因此成像发生了变化，由实像变成了虚像。因此焦点是实像和虚像的分界点。首尾呼应: 回到课前展示的生活现象和魔筒小游戏，请学生用这节课学习的凸透镜成像规律进行简单的解释。【质疑感悟】请学生自己总结通过探究学到了什么？感悟到什么？并鼓励学生进行质疑。老师针对学生的回答进行分析、修正和完善。【归纳总结】进一步说明，科学家经过大量的实验发现，用焦距不同的凸透镜做实
10、验，也可以得到同样样的成像性质，但成像的大小将会不同。提出新的探究课题：探究物距相同时，改变像距，观察凸透镜成像的情况。由于时间关系，留待课后研究。师小结：可见，凸透镜的成像性质是由物距与焦距的关系决定的。但即使成像性质相同，由于焦距不同，所成像的大小也是不同的，感兴趣的同学课后可以继续探究。投影凸透镜规律图形和内容： 【学以致用】在日常生活中，凸透镜得到了广泛的应用，如照相机、投影仪、放大镜等，他们的镜头都是凸透镜，只不过成像的性质不同。除此之外，透镜在工业、医学、军事的等领域的应用相当广泛，我们只有了解和掌握透镜的基本知识，将来才能进一步研究其他特性，更好的为人类服务。学生动手亲自体验凸透
11、镜的神奇。交流大家的观察结果，产生疑问。通过观察现象，引起惊奇并产生疑问：凸透镜成不同的像由什么决定？有根据实验现象有依据地进行猜想。师引导生分析实验思路学生带着问题，设计实验，根据实验方案，选择合适的实验器材，认清每种器材的作用和用法。由学生一起分析实验改进的好处认识器材的基础上学习实验操作要点。学生实验，分工合作并将数据输入电脑，学生汇报观察到的现象，分析成像的性质。学生观察数据并进行分析，从中自己归纳得出结论引导学生通过分析图形找到规律。并能顺利描述出自己的观点。学生分析思考、交流学生实验：研究uf的成像情况。汇报观察结果。学生实验：观察u=f的成像情况。汇报观察结果。共同分析在焦点时的
12、成像情况学生利用凸透镜成像规律进行简单解释学生总结所学和感悟，并可能提出质疑。理解性地记忆凸透镜成像规律体会凸透镜在生活中的应用。通过学生自己动手，激发探究的激情。引导学生进一步思考，透过现象看本质，能对现象进行思考提出问题。利用图片学习物距的概念，为下面的设计实验做好铺垫。引导学生讨论实验方案。实验器材的选择的意图：（1）原来的实验使用的发光物体一般为蜡烛，学生实验时得到的像亮度低，不容易比较等大的像。而本实验中采用LED灯，亮度增大，灯显示的字母F成像后像的上下左右的颠倒都能看清，灯的大小固定，在光屏上就可以画等大的格子，成像时可以很容易得到等大的像，有效突破学生实验的难点。（2）在以往的
13、光具座上，学生要记下三个刻度线，相减才能得到物距和像距，本实验重新打印刻度尺，将零刻度线标在标尺中央，即凸透镜的位置，使学生更直观的读出物距和像距，突破了学生实验中的难点。（3）以往学生常常难以理解像的变化规律。本实验中在光屏上画有格子，让学生读出像高的格数，比较像放大或缩小的程度，为像的变化规律埋下伏笔。突破学生学习的难点。培养学生合作能力、观察能力、交流合作精神。培养学生学会收集数据、处理数据的能力从数据直接得到凸透镜成像规律是以往教学中的难点，本节课设计了软件改用了图形分析，让学生更加直观的得到结论，突破了难点。启发学生从实验数据中找出规律，并能用自己的语言描述结论。培养了分析归纳的能力、语言表达能力。发现物理的对称美，适时对学生进行美的教育应用动画来进行进一步的分析和总结，形象具体地看到随着物距变化，凸透镜成像性质改变的整个过程，学生得到动态体验，更加深理解。渗透物理思想的教学：量变引起质变的思想和推理分析的方法。解释课前问题和实验，首尾呼应。由一个学生总结，其他学生补充，修正，让学生自己参与到总结规律中，加深了记忆。鼓励归纳感悟和大胆质疑，培养学生的思维能力和创新意识。加强了师生互动和生生互动得到结论后，再引出课后探究问题，延伸课题。培养学生独
