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1、探究凸透镜成像规律教学设计内蒙古赤峰市喀喇沁旗锦山三中 何绍军一、教学背景（一）教学内容分析探究凸透镜成像规律是初中光学部分的重中之重，呈现规律较多，变化相对复杂。从能力要求来看，对学生的抽象思维能力、探究实验设计能力、动手能力以及测量能力、分析和归纳能力都是一个考验，是一个完整的探究题目。从以往的教学经验来看，要想让学生自主探究，得到科学结论是一件很难的事情。从知识结构上看，本节课是对光的折射现象的进一步延伸和细化。通过凸透镜对光的作用，将折射“现象”顺利地过渡到实际“应用”，有承上启下的作用。内容相对较多，如果成像规律呈现得不够清楚的话，会显得很繁杂。（二）学生情况分析学生对于凸透镜了解很
2、少，仅仅知道老花镜、放大镜是凸透镜，而如照相机、投影仪、幻灯机这类生活中的凸透镜几乎不知道。学习本节课的内容之前已经学习了光的直线传播、光的反射、光的折射等知识；知道透镜的焦点、焦距、主光轴等概念。了解了一些光学仪器，并了解这些光学仪器的成像情况，通过学习小孔成像实验和平面镜成像实验，学生已经能区分实像和虚像，同时也具备了利用刻度尺读取数据的能力。从知识上为这节课的学习做好了充分的准备。学生虽然有了一定的观察能力、实验能力和思维能力，但分析判断能力还不成熟，在短时间内还不能完全自主地设计实验，在探究学习中完全放手、束缚太多都不现实。因此实际教学中还是需要采取以导为主的策略，及时向学生展示正确的
3、操作规范，及时给予学生必要的指导。二、教学目标（一）知识与技能1说出物距和像距的定义，能识别凸透镜成的像是实像还是虚像。2说出凸透镜成倒立缩小实像、倒立放大实像、正立放大虚像的条件。3会利用凸透镜成像规律解释一些简单的现象。（二）过程与方法1经历从生活现象中提炼问题的过程，体会如何提出有价值的问题。2经历用图片重叠来分析数据的过程，学会归纳实验数据的方法。（三）情感、态度与价值观经历探究凸透镜成像规律的过程，乐于探索生活中的常见器物的原理，有将科学技术应用于日常生活的意识。三、教学过程环节一：创设情境，引出课题。教师活动:【图片展示】【引导语】假期老师去旅游拍了一些风景，大家一起来欣赏。【问题
4、导引】用到了哪些器材才把美丽的景色搬上了银幕？学生活动:【观察】美丽的西藏风光的图片。【思考】根据自己的生活经历，思考老师提出的问题。【回答】用照相机照相然后用投影仪投到银幕上。教师活动:【图片展示】【问题导引】1大家是否想过，照相机、投影仪的镜头都是凸透镜，为什么一个成缩小的像，另一个成放大的像呢？2透镜的什么不一样？描述透镜的重要参数是什么？学生活动:【观察】照相机和投影仪的图片。【回答】1照相机和投影仪的镜头不一样。2凸透镜的焦距不一样。（设计意图：教师通过展示美丽的西藏风光，自然顺畅的创设了凸透镜成像的情境，为提出本节课的问题做了铺垫，有助于学生将日常的生活经验与本节课的新知识建立联系
5、，体现了从生活走向物理的理念。另外通过对照相机和投影仪成像的比较分析，补充了学生的认知经验，从而顺利的构成了凸透镜成像大小与凸透镜的焦距有关的知识。）环节二：分析因素，提出问题。教师活动:【引导语】通过观察同学们发现焦距不同的凸透镜所成像的大小可能是不同的，那焦距相同的凸透镜所成像的大小就一定是相同的吗？我们一起来研究研究。【器材展示】学生活动:【思考】根据自己的生活经验，思考教师提出的“焦距相同的凸透镜所成像的大小就一定是相同的吗？”的问题。【观察】观察实验器材，认识光具座、物体、光屏等实验器材。【倾听】听教师介绍实验器材的名称和使用方法，体会器材的组装和使用方法。教师活动:【问题导引】怎么
6、才能在光屏上找到它清晰的像呢？【教师演示】教师缓慢移动光屏，提示学生观察光屏上的像。学生活动:【观察】观察教师在光屏上找清晰的像的过程。【体会】体会在光屏上找清晰的像的方法和注意事项。教师活动:【问题导引】1光屏上成的像与物体比较有什么特点？2光屏上成的像是实像还是虚像？学生活动:【观察】观察光屏上的像，归纳像的特点。【回答】光屏上的像是倒立的、放大的、实像。教师活动:【实验演示】教师缓慢移动透镜，光屏上的像由大变小。【问题导引】1光屏上的像发生了什么变化？2谁的变化引起了像的变化？3透镜位置变化造成了透镜与谁的距离的变化？学生活动:【观察】观察老师演示实验的过程，重点观察光屏上像的变化情况。
7、【回答】1光屏上的像变小了。2透镜的位置发生了变化。【思考】透镜位置变化实质上是改变了透镜与谁之间位置的变化？【回答】透镜到物体的距离变了 透镜到光屏的距离也变了。 教师活动:【课件展示】【知识总结】物体到透镜的距离叫物距（u）；像到透镜的距离叫像距（v）。【引导语】通过刚才的实验我们发现：即使是同一个透镜，也有可能成大小不同的像。【问题导引】1同一透镜所成的像的性质又与什么因素有关？2同一透镜物距发生改变后，能否保持像距不便？这说明了像距是由什么决定的？学生活动:【体会】体会物距和像距的含义。【思考】什么因素影响同一凸透镜所成的像的性质。【猜想】可能跟物距和像距有关。【思考】物距和像距的因果
8、关系。【回答】当凸透镜的焦距保持不变时，物距决定凸透镜成像的性质。教师活动:【引导语】今天我们就一起来研究同一个凸透镜成像时，像的性质与物距的关系。（设计意图：在本环节中，学生的主体、教师的主导作用体现得很好，学生知识与技能的形成不是由教师告知的，而是由学生主体通过观察、体验、对比、归纳后而发现的。例如：教师提出“怎么才能在光屏上找到清晰的像呢？”这一问题，可以引发思考，激发学生探究的热情。通过教师的演示操作示范，学生自然地学会了在光屏上确定清晰的像的方法，为后边的实验探究活动奠定基础。在例如：教师通过演示实验和有效的问题链为学生顺利提出可探究的问题提供了问题情境和的铺垫。）环节三：分组实验，
9、获得证据教师活动:【器材简介】1为了方便大家确定物体和像的位置，光具座标尺的零刻度线可以随透镜移动；2为了方便比较无像的大小关系，物屏和光屏都画有等宽标记线。【实验任务】每组至少找到4组成放大的像的位置，4组成缩小像的位置。【注意事项】1把物和像的位置、大小等信息标在记录图中。2成大像时用蓝笔，小像用红笔。【个别指导】教师巡视，个别指导学生实验，收集数据。学生活动:【倾听】1倾听教师介绍器材的特点和使用方法。2明确实验任务和实验要求。【实验】依据探究指导卡（见附件），收集实验数据，并将实验数据记录在实验记录图中。（设计意图：在探究学习中由于学生之间存在很大差异，许多学生在进行自主探究学习时会感
10、到不知所措，容易产生无效学习。因此，在学生的探究学习过程中，加强教师的指导具有更重要的意义。本环节中教师利用学习指导卡来引导学生的探究实验过程的方法值得借鉴。另外教师指导学生在实验中要在尽可能广的范围内改变8次以上物体到透镜的距离，并通过移动光屏找到像的位置，并将物距、像距和像的性质等信息记录在记录表或记录图中，这种基于“证据”的分析得出结论，避免为追求结论而忽视科学方法的做法值得引起老师的借鉴和重视。）环节四：分析数据，归纳规律教师活动:【数据展示】将学生绘制的成像位置图一张一张的叠加，学生很容易看出成像的大小与物体所处位置的关系。【问题导引】1红、蓝区域的成像有什么不同？2如果把物体放在红
11、蓝区域之间，像应比物体大还是小呢？3成等大的像时，物距应为多少？学生活动:【观察】观察教师展示的各组同学的实验记录图。【回答】物体放在红色区域时，成倒立、缩小的实像；物体放在蓝色区域时，成倒立、放大的实像。【思考】【回答】应该成等大的像。【思考】（可能先沉思，然后同学之间小声交流，也可能有同学常识回答）教师活动:【方法启迪】有些知识可以通过已经具有的知识推倒得出或生活经验，这种获取新知识的方法叫演绎法。【课件展示】【问题导引】1ABF和OOF是什么三角形？2对应边BF与OF谁更长一些？3BO的长度是焦距的几倍？学生活动:【倾听】听教师分析讲解，体会“演绎法”。【观察】课件内容，比较课件中的两个
12、三角形ABF和OOF。【思考】思考物体经凸透镜成像在光屏上成等大像的条件。【回答】回答教师提出的引导性问题，并思考成等大的像的条件。1ABF和OOF是全等三角形。2对应边BF与OF一样长。3BO的长度是焦距的2倍教师活动:【知识总结】1B点到透镜中心的距离等于焦距的二倍，所以我们管B点叫二倍焦距点，用2f表示。2当u=2f时，光屏上成倒立等大的实像；当u2f时，光屏上成倒立缩小的实像；当u2f时，光屏上成倒立放大的实像。【方法启迪】这样，从大量的具体事物的认识中概括出抽象的一般认识的思维方法和推理形式就叫归纳法。学生活动:【体会】1体会物体经凸透镜在光屏上成像时遵循的规律。2回忆自己经历的探究
13、过程，体会研究问题的方法。（设计意图：本部分教学中综合应用不同的科学方法逐步得出并完善凸透镜的成像规律，学生学会知识的同时体会到研究问题的方法。首先，将学生绘制的凸透镜成像位置图一张一张的叠加起来，通过对大量数据的对比、分析，归纳出成像的大小与物体所处位置的关系。其次，利用透镜对光线的作用的知识和全等三角形的知识演绎推导出凸透镜成等大实像和虚像的条件。另外，本部分教学中教师通过追问来引导学生的探究活动给人的印象深刻。例如：在分析实验数据时，提出如下问题引导学生的思考：（1）红、蓝区域的成像有什么不同？（2）如果把物体放在红蓝区域之间，像应比物体大还是小呢？（3）成等大的像时，物距应为多少？）环
14、节五：引导观察，提出新问题。教师活动:【引导语】同学们是否注意到，各组的实验记录图中都没有记录物体在焦点之内时的成像情况，物体放在焦点之内时，为什么光屏上接不到像？学生活动:【思考】为什么把物体放在焦点之内时光屏上接不到像。（可能先沉思，然后同学之间小声交流，也可能有同学尝试回答）教师活动:【观察验证】引导学生透过凸透镜观察凸透镜另外一侧的物体。【问题导引】1像是正立还是倒立的？2放大还是缩小的？学生活动:【观察】透过凸透镜观察像的性质。【观察】1看到的像是正立的。2像是放大的。教师活动:【引导语】我们透过透镜在物体的同侧观察到了一个正立放大的像，却不能用光屏接到，这又是为什么呢？【课件展示】
15、【问题导引】1从物体发出的光线经凸透镜折射后有什么特点？2光线的反向延长线汇聚所成的像是实像还是虚像？3虚像能用光屏接到吗？【知识总结】当uf时，在物体的同侧成成正立放大的虚像。学生活动:【观察】课件内容【思考】为什么不能用光屏接到像。【回答】1经凸透镜折射后的光线是发散。2光线的反向延长线汇聚所成的像是虚像。3虚像是不能用光屏接到的。【体会】体会物体经凸透镜成虚像时的成像特点。教师活动:【引导语】通过前面的探究我们发现物体在焦点之外时，经凸透镜能成实像；在焦点之内时，经凸透镜能成虚像，把物体放在焦点之上的时候成不成像，要是成像又应该有何特点？【课件展示】【问题导引】1从物体发出的光线经凸透镜折射后有什么特点？2平行光线既不正向汇聚也不反向汇聚，能成像吗？【知识总结】当u=f时
