5.2 生活中的透镜教学设计八年级物理上册（人教版2024）

5.2生活中的透镜（教学设计）年级八年级授课时间课题5.2生活中的透镜教学目标1.了解透镜在日常生活中的应用。知道凸透镜在三种常见仪器上所成像的不同，能初步区分照相机、投影仪、放大镜的成像特点。2.经历制作简易模型照相机的过程，获得成功的愉悦，并初步了解照相机的成像原理。3.能简单描述凸透镜成实像和虚像的主要特征。4.通过了解生活中多种多样的透镜，培养乐于利用所学知识解释现象的习惯，初步形成将科学技术应用于实际的意识。教材分析学情分析学生们对身边的照相机、投影仪、放大镜有初步的了解，但对透镜成像的认识，大部分限于放大镜能成正立放大的像，对照相机、投影仪、放大镜的结构和成像特点了解并不多或不完整，这需要提高学生们的观察能力和对知识的归纳总结能力。所以本节课的教学需要给学生提供照相机、投影仪和放大镜等丰富的感性材料，让学生经历观察、分析、归纳的过程，总结出照相机、投影仪、放大镜的成像特点。教学重点照相机、投影仪、放大镜的成像特点。教学难点实像和虚像的区别。教学器材实物照相机、投影仪、投影片、放大镜，模型照相机材料（两个直径相近的圆纸筒，一个焦距10cm的凸透镜、半透明薄膜、胶带）等。多媒体ppt，包含视频《自制照相机模型》、《投影仪工作原理》、《放大镜》等。教学过程教师活动学生活动导入新课【播放图片，提问引入课题】（1）晶莹的露珠是大自然创造的“透镜”。观察生活中用到透镜的地方，想一想：这些透镜所成的像各有什么特点?（2）生活中人们经常使用眼镜、照相机、投影仪、显微镜等光学仪器。你知道它们的成像原理和成像特点吗？它们成的像有什么不同吗？观看透镜或图片，思考问题，进入情景。学习新课一、照相机1．照相机的主要结构及作用【播放照相机图片，讲解】照相机结构示意图。主要构造有：镜头、快门、光圈、调焦环、胶片等。（1）镜头：由一组透镜组成，相当于一个凸透镜，起到成像作用。（2）快门：控制曝光时间。（3）光圈:控制进光量的多少.（4）调焦环：调节镜头到胶片间的距离，即调节像距。（5）胶片：相当于涂有感光材料的光屏。2.照相机成像原理【讲解】来自物体的光经照相机镜头后，在胶片上会聚成被摄物体的像。物体到镜头的距离远远大于镜头的焦距，在胶卷上得到倒立、缩小的实像。3.照相机的信息（图像）存储（1）传统相机用胶片（胶卷）传统相机用胶片，涂着一层对光敏感的物质，光在胶片上曝光后发生化学变化，物体的像被记录在胶片上。（2）数码相机用电荷耦合器件数码相机用电荷耦合器件（CCD感光元件）替代胶片作为成像的光屏并记录像的信息，把光信号转为电信号。4．照相机的成像特点【提问】根据生活经验，猜想照相机成的像有什么特点？【归纳】（1）照相机成缩小、倒立的像。（2）像距小于物距。（3）像与物体位于凸透镜的两侧。（4）照相机成像时，物距、像距及像的大小变化规律：物远像近像变小；物近像远像变大。照相机成像示意图5．照相机的“调焦”【演示】使用照相机拍摄远、近不同物体的像，观察镜头的伸缩情况。【讲解】为了使远近不同的景物在胶片上都能形成清晰的像，需要旋转镜头上的“调焦环”——调节镜头到胶片的距离。【结论】拍摄远处景物时，镜头往后缩，离胶片近一些，此时的像比较小。拍摄近处景物时，镜头往前伸，离胶片远一些，此时的像要变大一些。【想想议议】小明用照相机拍摄照片时，发现一部分同学没有进入镜头内（如图甲所示）；后来他对照相机进行了调节后就照出了“全家福”（如图乙），他是怎样进行调节的呢？【解答】图甲同学的像比乙大，所以为了照出“全家福”，应该使像变小；则需要使照相机远离同学，同时镜头后缩，以缩短暗箱（像距）。6.自制模型照相机（1）制作方法用硬纸板做两个粗细相差很小的纸筒，使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内，并能前后滑动。在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为5-10cm的凸透镜，另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜。这样就做成了模型照相机。（2）模型照相机的成像特点与调节①用做的照相机，镜头对准窗外远处景物，调节相机，会在半透明纸上得到一个倒立、缩小的清晰的像。②从拍摄远处景物到近处景物时，需要增大透镜到半透明纸之间的距离，会发现半透明纸上的像变大。【播放视频】——《自制模型照相机》【例题1】照相机镜头的作用相当于一个_____镜，来自物体的光经过照相机镜头后，会在胶卷上形成一个____（选填“放大”或“缩小”）、____（选填“倒立”或“正立”）的_____像（选填“实”或“虚”）。【答案】凸透，缩小，倒立，实。【解析】照相机的成像原理是物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，照相机的镜头相当于凸透镜。教学中的投影仪镜头相当于一个凸透镜，投影时，物距在一倍焦距与二倍焦距之间，像距大于二倍焦距，成倒立、放大的实像。【例题2】如图，在“自制照相机模型”时，用硬纸板做两个粗细相差很少的纸筒，使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内，并能前后滑动。（1）在取材时，另一个纸筒的一端蒙上的材料是_______（填“透明”、“半透明”或“不透明”）膜；（2）观察时，应选择____（填“亮”或“暗”）的物体作为观察对象；（3）小明用自制的照相机先拍摄到了远处的物体清晰的像，再拍摄近处物体时，应将两筒间的距离变______；观察到膜上的像变______。（两空填“小”“大”或“不变”）【答案】（1）半透明；（2）亮；（3）大，大。【解析】（1）自制照相机模型时，为了既能承接像，又能观察到像，应用半透明薄膜做光屏。（2）为了能在半透明膜上成清晰的像，选择亮的物体做观察对象较好。（3）小明用自制的照相机先拍摄到了远处的物体，再拍摄近处物体时，即物距减小，像距应增大，薄膜上的像变大，则应将两筒间的距离变大。了解照相机的主要结构及各部分作用。知道照相机成像原理。了解照相机信息（图像）的存储方法，知道传统相机与数码相机储存的方法不同。根据生活经验总结出照相机成像的特点.知道使用照相机调焦的目的，并会调焦。进行讨论，代表回答。自己动手制作模型照相机.并观察成像特点，会进行调节。观看视频，了解模型相机的制作与观察调节过程。做例题1，知道照相机的作用与成像特点。做例题2，掌握自制模型照相机的一些技巧，并会调节相机。学习新课二、投影仪【播放图片并提问】现代教学中常用到投影仪（或幻灯机），观察它的结构，想想它成的像有什么特点？1.投影仪简介是提供大尺寸画面的投影式光学仪器。可用于放映事先制作或现场书写的各种大尺寸投影单片或卷片，以及用透明材料制作的投影教具等。现在会议室、教室用的投影仪，可以通过不同的接口同计算机、VCD、DVD、游戏机、DV等相连接，电脑上的字图或视频通过投影仪被放大。2.投影仪的主要构造及各部分的作用【利用ppt讲解】由凸透镜（镜头）、灯泡、投影片、平面镜、屏幕等组成。（1）镜头：凸透镜，起成像作用。（2）螺纹透镜：相当于凸透镜，起作用是会聚光，增加投影片的亮度。（3）反光镜：使光集中向一个方向射出，使屏幕上像较亮。（4）屏幕：相当于光屏，承接像。（5）平面镜：改变光的传播方向。投影仪结构示意图投影仪原理示意图3.投影仪的成像原理【演示实验】把投影仪上的平面镜（反光镜）取下，投影片放到载物台上，调节镜头，在天花板上就能得到投影片上图案清晰的像，观察像的大小、倒正。【实验现象】像是放大的（和投影片上的人物相比）；像是倒立的（以像上人物头脚朝向和投影片上人物头脚朝向比较得出）。【小结】投影仪原理：投影仪（幻灯机）上的镜头相当于一个凸透镜，能成倒立、放大的实像。4.投影仪成像的特点（1）投影仪成倒立、放大的实像；（2）物距（投影片到透镜的距离）小于像距（像到透镜的距离）；（3）像和物体在透镜两侧；5．投影仪的调节【提问】要使屏幕上的图像大些，应怎样做？要使屏幕上的图像小些，应怎样做？为了在屏幕上成正立的像，胶片应怎样放？【归纳】（1）要使屏幕上的图像大些，胶片靠近镜头，同时投影仪远离屏幕。（2）为了在屏幕上成正立的像，要把胶片倒着放。【播放视频】——《投影仪的成像原理》【例题3】如图所示，若要增大屏幕上的像，则像距要增大，屏幕固定时投影仪要向____（“左”或“右”）移；同时物距要减小，镜头要向_____（“上”或“下”）调。投影仪上的平面镜的作用是_______，使像成在屏幕上，不改变像的大小。【答案】右，下，改变光路。【解析】成实像时，物距减小，像距增大，像变大，所以，要使屏幕上的像变大，则需要减小物距，增大像距，即屏幕固定时投影仪要向后移；物距要减小，镜头要向下调。投影仪中的平面镜可以将透镜会聚的光反射到屏幕上，起到改变光的传播方向的作用。初步了解投影仪的用图。观察投影仪的结构，知道各部分的作用。观察实验现象，归纳出出投影仪成像的原理。归纳出投影仪成像的特点。讨论回答，说出调节投影仪的方法。观看视频，进一步理解投影仪的成像特点.做例题3并解析解析，会根据成像要求调节投影仪。学习新课三、放大镜【提问】放大镜是凸透镜，是常用的光学仪器之一。放大镜成的像有什么特点？【学生实验】①指导学生用放大镜看书上的字，并改变放大镜到字的距离（由近逐渐变远），观察字的放大情况。②在放大镜后面放一张白纸，观察白纸上是否会出现像。【总结】放大镜能使书上的字放大，字是正立的，说明放大镜能成正立、放大的像。放大镜成像放大镜成像原理图1.放大镜的成像原理把放大镜放在物体跟眼睛之间，适当调整距离（物体在焦点以内），我们就能看清物体的细微之处。放大镜是利用了凸透镜能成放大的虚像这一原理，实际上是一个短焦距的凸透镜。2.放大镜的成像特点（1）放大镜成放大、正立的像。（2）像距大于物距；（3）像与物体位于凸透镜的同侧。3.放大镜的调节使像变大时，让放大镜与物体之间的距离适当增大些。使像变小时，让放大镜与物体之间的距离适当减小些。4.生活中的放大镜【提问】在生活中，有哪些放大镜？列举几例？【归纳】在学生回答的基础上，选出几例进行归纳。水滴滴在树叶上，由于张力作用，形成半圆形，相当于放大镜，看到的物体比实际的大。体温计的直管做得很细，而且水银是银白色的，很难看清楚液柱的高度。把玻璃外壁做成三棱柱的样子，从侧面看过去，相当于凸透镜，起到放大的作用。鱼缸水滴体温计外壁做成三棱柱【播放视频】——《放大镜》【例题4】透过球形的透明玻璃鱼缸看水中的鱼要比真实的鱼_____（填“大”或“小”），其原因是装水的球形鱼缸相当于一个________，所看到的“鱼”是鱼的____像。（填“实”或“虚”）【答案】大，凸透镜，虚。【解析】因为球形鱼缸盛水后鱼的身体和鱼缸壁之间形成了水凸透镜，鱼在水凸透镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像；此时凸透镜相当于放大镜，所以从球形鱼缸的外侧看缸里养的金鱼比真实的鱼要大得多。进行实验，观察现象，思考问题并回答，得出结论。知道放大镜的成像原理。在实验的基础上，归纳出放大镜成像的特点。会调节根据需求放大镜。列举生活中的放大镜及形成原因。观看视频，进一步理解放大镜成像的特点.做例题4，了解生活中的放大镜及其原理。学习新课四、实像和虚像【提问】照相机、投影仪、放大镜所成的像有什么不同吗？【总结】照相机和投影仪成的像是可以用光屏承接，物体和像分别位于凸透镜的两侧。放大镜所成的像不能用光屏承接，物体和像分别位于凸透镜的同一侧。【给出实像、虚像概念】1.实像：是实际光会聚而成的。如果把光屏放在像的位置，就能够承接到所成的像。这种像叫作实像。例如，照相机和投影仪所成的实像，是由实际光会聚而成的，能成在光屏上，物、像分别位于凸透镜的两侧，且像是倒立的。成实像的事例：小孔成像、照相机成像、投影仪成像、电影银幕上的像。2.虚像：平面镜所成的像是虚像，放大镜所成的像也是虚像。凸透镜成虚像时，通过凸透镜出射的光没有会聚，光屏不能承接到所成的像。只是人眼逆着出射光的方向看去，感到光是从虚像的位置发出的，物体和虚像位于凸透镜的同侧。成虚像的实例：平面镜成像；光的折射成像；放大镜成像。3.实像和虚像的区别实像虚像共同点都能用眼看到不同点①能在光屏上呈现；②由实际光线会聚而成。①不能在光屏上呈现；②由光的反向延长线会聚而成的像。【例题5】如图所示的是小东使用放大镜欣赏邮票时的情境。下列光路图能反映其成像原理的是（）【答案】C。【解析】使用放大镜欣赏邮票时的情境属于凸透镜成像，物体在1倍焦距以内成正立放大的虚像。A．图中为小孔成像，属于光的直线传播，故A不符合题意；B．图中为平面镜成像原理，属于光的反射现象，故B不符合题意；C．图中蜡烛位于凸透镜1倍焦距以内，成正立放大的虚像。故C符合题意；D．图中蜡烛位于凸透镜1倍焦距与2倍焦距之间，成倒立放大的实像，故D不符题意。故选C.思考回答照相机、投影仪、放大镜所成的像的区别。理解实像的概念，列举生活中实像的事例。理解虚像的概念，列举生活中虚像的事例.区别实像与虚像。做例题5，知道一些光学器材所成像的特点不同、原理不同，区别实像与虚像。课堂练习课堂练习1．如图所示是用放大镜观察一只蚂蚁的情形，下列说法正确的是（）A．放大镜与近视眼镜用同种透镜B．放大镜靠近蚂蚁时像变大C．此时物距小于一倍焦距D．此时看到蚂蚁的像是实像【答案】C。【解析】A．放大镜是一个凸透镜，对光线具有会聚作用，近视眼镜是凹透镜，对光线具有发散作用，故A错误；BCD．用放大镜观察小蚂蚁的形体时，观察到蚂蚁的像是正立的，所以蚂蚁到放大镜的距离要小于焦距，这样才可以成放大、正立的虚像；根据凸透镜的成像特点知，凸透镜成虚像时，物近像近像变小，所以放大镜靠近蚂蚁时，物距变小，像距变小，所成的像变小，故BD错误，C正确。所以选C。2．周末小琳陪妈妈逛商城时，看到许多商场店家把广告用灯打到地面上。她查阅得知这是一款投影灯，其内部结构如图所示。由图中信息可知，地面上的像是（选填“正立”或“倒立”）、（选填“放大”或“缩小”）的实像【答案】倒立放大【详解】投影灯的镜头相当于凸透镜，相当于投影仪的成像情况。根据凸透镜成像规律可知，此时物距f<u<2f，像距v>2f，成倒立、放大的实像，投影灯就是利用这一原理制成的。3.现在的教室作为标准化考场，都安装了如图所示的电子监控器，其主要由光学系统和光电转换系统两部分组成。光学系统收集监控区域内的景物信息，经光电转换系统转换成电信号并输送到监控中心。其中光学系统的工作原理是利用（）A．凸透镜成正立放大实像 B．凹透镜成正立放大虚像C．凸透镜成倒立缩小实像 D．凹透镜成到立放大虚像【答案】C【详解】光学系统的工作原理实际上是一个凸透镜，其成像原理与照相机的成像原理是相同的，成倒立、缩小的实像。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。4.小明同学把照相机、投影仪和放大镜成像情况进行了比较后，他认为这三种仪器所成的像具有如下特点，其中错误的是（）A.实像都和物体分别居于透镜两侧B.虚像都和物体在透镜的同一侧C.实像都是倒立的，虚像都是正立的D.虚像都是放大的，实像都是缩小的【答案】D.【解析】照相机、投影仪及放大镜的成像特点是：实像都是倒立，且像与物位于透镜的异侧；虚像是正立的，且像与物位于透镜的同侧；虚像是放大的；实像有缩小的也有放大的。所以D项说法错误。故选D。5.2022年2月，第24届冬奥会在北京成功举办，小红得到了冬奥会吉祥物“冰墩墩”。他和“冰墩墩”一起完成了几个光学实验，下列描述与实验情景不相符的是（）A．平面镜中的像由光的反射形成 B．通过放大镜看到的像是虚像C．小孔成像是因为光沿直线传播