4.5凸透镜成像.doc

第五节 科学探究：凸透镜成像规律 红泥湾三中物理备课组 段刚 第五节 科学探究：凸透镜成像规律【学习目标】知识与技能：1.了解什么是凸透镜，什么是凹透镜，了解透镜的焦点、焦距。2.会测凸透镜的焦距。3.了解凸透镜和凹透镜对光的作用。 4.理解凸透镜的成像规律5.能运用凸透镜的成像规律分析判断解决一些实际问题。过程与方法：1.观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 2.能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。3.通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。4.学习从物理现象中归纳科学规律的方法。情感态度与价值观：1.能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象的美好与和谐。2.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道理，勇于探究日常用品中的物理学原理。3.乐于参与观察、试验、制作等科学实践。【教学重点】了解凸透镜的成像规律【教学难点】根据猜测设计凸透镜成像规律的实验、实验数据的分析、实像和虚像。【教具准备】多媒体课件、学生用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、照相机、投影仪。【课时安排】 2课时【指导自学】创设情景：用多媒体播放课件问题：1、（出示问题）北极探险队员在极地遇险，所带火种丢失，虽然处在阳光照射下，仍然寒风刺骨，如何取暖，同学们能为他们想一想办法吗？2、这些光学仪器都是什么光学元件？他们各有什么特点？如何区别他们？3、 什么是光心、焦点、焦距和主光轴？4、它们所成的像一样吗？5、先让学生列举生活中放大镜、照相机、投影仪的实例，然后引导学生对具体的实例提出质疑“放大镜”为什么还能成正倒、大小甚至虚实不同的像?6、同是凸透镜，为什么成的像有大小、倒正不同？物距、像距的不同呢？这到底与什么有关呢？使用凸透镜产生这么多的现象，所成的像有哪些特点？成像的条件是什么呢？能猜想一下吗？这就是我们这节课将要探讨的问题凸透镜成像规律.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、新课教学（一）、引入课题通过“冰透镜向日取火”的实况录像，结合配音资料，开门见山地引出课题“透镜”，并介绍透镜的概念。这样一开始就把学生的注意力都集中到课上，激发学生的学习兴趣。当学生得知，冰透镜是教师自己动手制成，这一段录像是本校摄制时，更激起学生对物理课学习的重视。展示放大镜，眼镜。提问：这是什么？光能透过它们吗？ 在物理学中，把像这种用透明材料制成的光学元件叫做透镜。由此我们就可以得到透镜的定义。 （二）、新课教学：1、透镜的定义： 透镜是由透明材料制成的一种光学元件。展示凸透镜，凹透镜。问这是不是透镜？2、透镜的分类：下面大家观察桌面上的两个光学元件，看它们是不是透镜？大家再用手摸一摸，看看它们有什么区别？并把结果写在我们发下去的白纸上。师生归纳： 凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。 凹透镜：中间薄，边缘厚的透镜。 看挂图，了解几种常见透镜。根据凸透镜和凹透镜的区别，容易想到三种方法，即“一摸二看三照”： 一是从这两种透镜的外形特征着眼，通过比较透镜中央和边缘的厚薄加以辨别(即用“摸”的方法)； 二是从透镜的成像特点着眼，通过透镜去观察近处物体(如书上的文字)，看它是成正立、放大的像，还是正立、缩小的像，从而加以辨别(即用“看”的方法)；三是从透镜对光线的作用人手加以辨别，看它能否使平行光(太阳光)会聚在一点加以辨别(即用“照”的方法)。另外还有一种方法是晃：把两种眼镜放在字前慢慢摇晃，透过镜片观察现象【学生实验5】学生晃动两种眼镜，发现像的移动方向与近视镜的移动方向相同，而老花镜则相反。以上判别近视镜与老花镜的方法，其实也是区分凸透镜与凹透镜的方法。点评：教师通过一个问题，引发学生的思考，接着学生自主设计各种实验，找出了多个方法。学生在解决问题的过程中，不仅获取了知识，而且还经历了作科学研究的过程，体验到了成功的喜悦。3 总结解决问题的方法通过对怎样区分近视镜与老花镜和怎样测凸透镜的焦距的探究，从中可以总结出解决问题的一种方法。以区分眼镜为例，怎样判别近视镜与老花镜，这是问题的提出（显示“提出问题”）。提出问题后，组织学生讨论、猜想有哪些方法，例如有学生想到“摸”、“看”等方法（显示“设计方案”）。接着用实验去探究这些方法的可行性，及寻找更多的方法（显示“实验探究”）。方法找到后，还要对方法进行交流、评估，如“摸”虽为一种方法，但光学仪器不允许用手摸（显示“交流评估”）这就是人们常用来解决问题的一种方法：提出问题设计方案实验探究交流评估。 4、主轴和光心： 从观察来看，无论是凸透镜或是凹透镜，它们至少有一面是球面的一部分。教师分别画出凸透镜和凹透镜。 主轴是透镜上通过两个球心的直线。 在透镜的主轴上有一点比较特殊，凡是通过该点的光，其传播方向不会改变，这个点我们叫做光心。 5、透镜对光的作用： （1）教师演示实验1：我们让一束平行于主轴的光射向凸透镜，请同学们观察光线是否发生了改变？现在我们再让一束平行于主轴的光射向凸透镜，看有什么现象发生？ 师生归纳：凸透镜对光有会聚作用。 （2）教师演示实验2：我们让一束平行于主轴的光射向凹透镜，请同学们观察光线是否发生了改变？我们再让一束平行于主轴的光射向凹透镜，看有什么现象发生？ 师生归纳得出：凹透镜对光有发散作用。 6、焦点和焦距： 从上面的两个实验看，平行于主轴的光通过凸透镜后光会会聚在主光轴上，会聚在主光轴上的这一点，我们把它叫做这个凸透镜的焦点用“F”字母表示。 这个点到凸透镜光心的距离叫做焦距，用“f”字母表示。在生活中，射到地面的太阳光可以看成是相互平行的，叫做平行光。那么我们把放大镜对着太阳光，由于凸透镜对光有会聚作用，光会会聚在一点上。教师演示实验，并讲解太阳光通过凸透镜有会聚作用，通过凹透镜有发散作用及焦距的测量方法。问题：眼镜有不同的度数，度数表示什么意思？显示资料：眼镜的度数一般不用焦距f表示，而用屈光度表示，其关系如下：（1f）100。学生通过阅读，体会到眼镜的度数与镜片的焦距有关，怎样来测焦距呢？（课件演示光路图） 由于凸透镜对光线起会聚作用，所以我们看见太阳光是一束平行光，通过透镜之后会聚于一个小而亮的点。我们把这个点叫做焦点。（这时太阳光与主光轴平行，焦点恰好在主光轴上）我们把焦点到光心的距离叫做焦距。实验中我们看到不同的透镜焦距是不同的。凹透镜对光线起发散作用（光路图）。从光路图出发我们来研究几条特殊光线通过透镜后的走向 (分别演示平行于主光轴的光线通过凸透镜，光线恰好通过光心，平行于主光轴的光线通过凹透镜的情形。然后由前面所学过的光路可逆的原理出发画出逆向射入的光线光路图)。 （三）、课堂练习： 动手动脑学物理、题。 （四）、课堂小结： 1、透镜是由透明物质制成的一种光学元件。 2、凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。 3、凹透镜：中间薄，边缘厚的透镜。 4 有关透镜的几个名词：主光轴、光心、焦点、焦距5、凸透镜对光有会聚作用。 6、凹透镜对光有发散作用。（五）、布置作业： 第二课时（验证凸透镜成像规律） 对于凸透镜成像，你想提出什么问题？ （将以上学生的问题和猜想归纳写在纸上，并投影到屏幕上） （二）、进行实验以上几位同学都很善于观察和思考，作出的猜想都很有道理（鼓励）.那么如何检验你们的猜想是否正确？（学生答：进行实验）1、要进行实验，我们首先知道什么？（凸透镜的焦距） 如何测量凸透镜的焦距呢？（请一位学生说出测量方法，并简评和鼓励）2、知道了凸透镜的焦距，根据桌面上的器材，你们准备怎样进行实验？观察什么？记录什么？请同学们分组讨论.3、选择一组同学的实验方案与大家进行交流.4、肯定学生的设计的实验思路，用多媒体投影出实验步骤： 、将蜡烛、凸透镜、光屏依次固定在光具座上. 点燃蜡烛，调整烛焰、凸透镜、光屏的高度，让烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.（思考：为什么烛焰、凸透镜、光屏的中心大致要在同一高度？） 、在光具座上找出凸透镜的1倍焦距和2倍焦距，做上记号. 、把蜡烛放在离凸透镜远大于2倍焦距的地方，沿直线移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。（观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小的，分别测量物体和像到凸透镜的距离，记录在下表中）.把蜡烛向凸透镜移动几厘米，仍保持物距大于2倍焦距，移动光屏，像有什么变化？ 、让蜡烛到凸透镜距离等于2倍焦距，移动光屏，能得到什么样的像？、继续移动蜡烛，使蜡烛到凸透镜距离小于2倍焦距大于1倍焦距，移动光屏，能得到什么样的像？、再次移动蜡烛，使蜡烛到凸透镜距离仍小于2倍焦距大于1倍焦距，移动光屏，能得到什么样的像？、继续移动蜡烛，使蜡烛到凸透镜距离小于1倍焦距，移动光屏，能得到像吗？怎样才能观察到像？将上述现象及数据填入下表：次数物距（）像距（）放大或缩小正立或倒立实像或虚像1234565、下面四人一组进行分组实验，比一比哪一组完成最快最好，注意要分工与合作。6、学生分组实验，（注意巡回检查、指导）【展示交流】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。 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。（学生实验基本结束，并填写好了实验记录表。疑难让学生议；错误让学生析；重要的规律让学生自己去总结。及时反馈矫正实验中的问题。对学生进行由量变到质变的辩证唯物主义的观点教育。总结成功的经验，让学生体验成功的喜悦。注意学生思维的火花，延伸实验课的教学。以讨论方式进行。）学生思考讨论后回答：1物体通过透镜能成什么样的像决定于物体离开凸透镜的距离。物体离凸透镜由远移近时，成的像逐渐变大，像离凸透镜的距离也变大。2物体在二倍焦距以外时，像总是比物体小。物体移到二倍焦距以内时（焦点以外），像就变大到比物体还大，也就是成了放大的实像了。再移近到凸透镜一倍焦距以内时，像就由实像变成了虚像，发生了质的变化。（用计算机多媒体突破像变大或变小这个难点）。引导学生归纳总结：能用简练的语言表达一下吗？学生总结归纳：焦点是虚像和实像的分界点；二倍焦距是像的放大或缩小的分界点。一焦焦距分虚实，二焦焦距分大小。实像倒立在异侧，虚像正立在同侧。物近像远像变大，物近像近像变小。相距大时想变大，相儿跟着物体跑。 【巩固提高】1、利用凸透镜能得到物体的放大、倒立的实像，这个物体应放在，如果要得到物体放大、正立的虚像，物体应在位置。、一个凸透镜焦距是厘米，将物体放在离透镜厘米处，成 像；将物体放在离透镜2厘米处，成 像；将物体放在离透镜30厘米处，成 像；（指像的大小，倒正、虚实）3、有一凸透镜的焦距在1020厘米之间，当物体距透镜25厘米时，所成的像一定是（ ）A、缩小的像 B、放大的像 C、正立的像 D、倒立的像4、当烛焰离凸透镜40厘米时，在凸透镜另一侧的光屏上可得到一个倒立的、放大的实像。该凸透镜的焦距可能( ) A、50厘米 B、40厘米 C、30厘米 D、10厘米5、一块焦距为10厘米的凸透镜前有一个物体，沿主光轴从离凸透镜40厘米处逐渐移到15厘米处。在此过程中像的大小变化情（ ）A、都成放大的像B、都成缩小的像C、先成缩小的像，后成放大的像D、先成放大的像，后成缩小的像6、某凸透镜的焦距为10厘米，当物体沿主光轴从距凸透镜40厘米处向15厘米处移