初中物理新沪科版八年级全册第四章第二节 探究：凸透镜成像的规律教案2025秋

第二节探究：凸透镜成像的规律【教学目标】1.知道凸透镜的成像规律.2.能完成“探究凸透镜成像的规律”的实验，有安全意识，能完成实验报告.3.能提出与透镜成像相关的问题，清楚实验步骤的意义，能分析实验数据，归纳得出结论；有进一步拓展探究的兴趣.4.能用凸透镜成像的规律解释生活中的相关现象.【教学重点】通过实验探究凸透镜成像规律，知道照相机成像原理.【教学难点】指导学生在探究过程中，归纳得出凸透镜成像的规律.【教具准备】光具座、凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、灯泡、刻度尺、多媒体课件.【教学课时】1课时.【教学过程】一、新课引入小水珠实验：把透明胶片放到课本上面，用手指在透明胶片上滴一个水珠，观察小水珠下面的字.揭秘“小水珠”并进行设问：你玩过这个游戏吗？能介绍一下你以前是怎么玩的吗？还有别的玩法吗？师我们现在用笔在纸上画一个箭头，就透过我们的小水珠先离得近一些来观察箭头，然后逐渐离开，注意你在移动过程中，看到的像发生了怎样的变化?学生：一开始我看到正立的、放大的箭头，后来我把小水珠向上移，看到箭头变小了，而且是倒像.师其实小水珠相当于一个放大镜，也就是凸透镜，成放大的像，但凸透镜总能成放大的像吗？二、进行新课1.凸透镜可以成像师我们通过刚才的小游戏知道凸透镜能成不同的像.有时成放大的像，有时成缩小的像，有时成倒立的像，有时成正立的像.多媒体展示1：（教师通过图讲解，或利用多媒体动画展示讲解）师凸透镜能够成像，是由于光的折射.如图，离凸透镜1倍焦距外的物体上某点射到凸透镜上的一束光，我们可以利用其中两条特殊光路来代表该束光的传播路径，第一条与主光轴平行的光线，通过凸透镜后穿过焦点；第二条通过凸透镜光心的光线，传播方向不变，最后我们发现这两条光线会聚于一点，即这束光线会聚于一点，通过凸透镜的折射后得到了该点的实像点（由实际光线会聚而成的像点叫实像点）.多媒体展示2：（教师通过图讲解，或利用多媒体动画展示讲解）6 师我们知道凸透镜对任何一束光都有会聚作用，但并不是任何一束光经凸透镜折射后都能会聚到一点.如图，离凸透镜1倍焦距内的物体上某点射到凸透镜上的一束光，我们可以利用其中三条特殊光路来代表该束光的传播路径.第一条过凸透镜焦点的光线，通过凸透镜后与主光轴平行；第二条与主光轴平行的光线，通过凸透镜后穿过焦点；第三条通过凸透镜光心的光线，传播方向不变.最后我们发现这三条光线不能会聚于一点，但人眼长期的视觉习惯觉得光沿直线传播，逆着这束光看过去，觉得这束光好像是由点光源S射过来的，通过凸透镜的折射后得到了物点的虚像点（由实际光线的反向延长线会聚而成的像点叫虚像点）.【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.2.凸透镜成像的规律（1）提出问题.师大家先进行分组实验：用一凸透镜在灯泡与墙壁之间移动，你们可观察到什么?学生动手实验：用一凸透镜在灯泡与墙之间移动.学生：可在墙上得到放大、缩小或等大的灯丝的像，也可能在墙上看不到像.师对于凸透镜成像，你想知道什么?(或你想提出什么问题?)学生甲：凸透镜成像有何规律?学生乙：物体与凸透镜之间的距离是否就是影响凸透镜成像情况的主要因素?（2）假设或猜想.师你们的猜想是什么?学生甲：凸透镜成像可能与物体到凸透镜的距离有关.学生乙：与焦距有关.学生丙：与物距和像距的大小有关.学生丁：与像距有关.（3）设计实验.师怎样验证你们的猜想是否正确?学生：实验.师很好，大家都想到了实验，实验是探究物理知识最基本的一种方法.你们准备设计一个什么样的实验方案来证实你们的猜想是正确的?学生：观察光源和凸透镜不同距离时成像的情况，以研究影响凸透镜成像的因素.演示实验：教师出示两个焦距相差较大的凸透镜做一次简单的演示，让蜡烛与两个凸透镜距离相同，所成的像不同.师你们观察到了什么现象？学生：蜡烛到两个凸透镜的距离相同，所成像不同.师这个现象说明了什么?学生：说明了物体通过凸透镜成像情况不仅与物体到凸透镜距离有关，还与凸透镜的焦距有关.师下面向大家介绍一个光学专用的实验器材——光具座.光具座上可以固定凸透镜、光屏，放置光源，还可以调节光源、凸透镜、光屏的位置和高度，并有刻度尺，可直接读出光源与凸透镜，光屏与凸透镜的距离，使用方便.教师边介绍边示范，并指出实验时仅供选用.师实验时需哪些器材?学生：蜡烛、火柴、凸透镜、光具座、白板.师还需要知道什么数据?学生：凸透镜的焦距.师你想通过什么办法得知凸透镜的焦距?学生甲：用实验测得.学生乙：查阅说明书.学生丙：问老师.6 师你们想的这几种方法都可以，不同组的桌面上的凸透镜焦距不同，由于时间有限请你们查阅桌面上的说明书，弄清凸透镜的焦距.学生查阅并交流凸透镜的焦距.师实验时你们准备的蜡烛、凸透镜、光具座和白板，它们起什么作用?学生：凸透镜用来成像，蜡烛点燃后作为光源，白板作为光屏，光具座起到支架作用，还可直接读出物距u和像距v.师请同学们分组讨论，制定出实验步骤，并写在纸上准备全班交流.学生：讨论、制定实验步骤.师下面请同学们打开课本P91页，注意观察表格中的各个项目，做到对实验中要测量的数据、观察的现象心中有数.实验中还需要注意几点，现在请同学们看投影.教师调节实物投影，演示实验中的注意事项，边演示边讲解.教师引导学生设计实验方案：①把透镜放在光具座标尺中央，从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于1倍焦距和2倍焦距的位置.②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.（注意：此操作的目的是使烛焰通过凸透镜所成的像呈现在光屏中央，便于观察与比较像与物体的关系.③把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在光屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离.把数据记录在表.④继续把蜡烛向凸透镜靠近，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在光屏上成一个清晰的像，观察像的变化是放大还是缩小，是正立还是倒立，测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离，将数据记录在表.⑤当蜡烛移到一定位置上时，光屏上不能成像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像，把蜡烛与凸透镜的距离、像与凸透镜的距离、像的大小、像的正倒，填入表格.（4）进行实验.师好，我们来比一比，哪个小组做得最快、最好，注意分工合作.学生分组实验探究，教师巡回检查，答题，指导.表扬做得快、做得好的学生，同时也鼓励做得慢和做错的学生，对不会做的个别学生当场指导.（5）分析论证.师现在同学们完成了实验，根据实验数据，结合前面的猜想，你们能得到什么结论?分组讨论后回答.教师投影一组较标准数据，让学生讨论.教师总结并板书.板书：凸透镜成像规律：当物体位于凸透镜2倍焦距之外时，成缩小、倒立的实像.当物体位于凸透镜2倍焦距处时，成等大、倒立的实像.当物体位于凸透镜1倍焦距与2倍焦距之间时，成放大、倒立的实像.当物体位于凸透镜的1倍焦距处时，不能成像.当物体位于凸透镜的1倍焦距以内时，成放大、正立的虚像.（6）交流评估.老师引导学生对实验中应该注意哪些问题进行交流，并进一步认识实像和虚像.（多媒体展示）6 例题1在探究凸透镜成像规律时，小捷用了9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色的板上代替蜡烛作光源，实验装置如图所示：（1）为了确定凸透镜的焦距，小捷将凸透镜正对太阳光，再把光屏放在另一侧，改变凸透镜与光屏的距离，直到光屏上出现一个（选填“亮点”或“亮环”）为止，测得它与凸透镜中心的距离为10cm，确定出焦距f＝（选填“5cm”或“10cm”）.（2）凸透镜固定在光具座的零刻度线处，小捷将光源移至光具座30cm处后，再移动光屏，至如图所示位置，光屏上会出现清晰的（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像；如果她将光源再远离凸透镜一些，这时光屏应向（选填“左”或“右”）移动，以获得清晰的实像.（3）如果将光源移至7cm处，凸透镜此时成的是放大的（选填“虚像”或“实像”）.6 解析：（1）平行光线经凸透镜折射后会聚于焦点，利用这个原理常用来测量凸透镜的焦距，在操作时注意使光斑达到最小、最亮.（2）当物距u＝30cm时，u＞2f，成的是倒立、缩小的实像；当光源远离凸透镜时，物距变大，则像距变小，像变小，所以应将光屏向左移动，靠近凸透镜.（3）当u＝7cm时，物距小于焦距，此时成的是正立、放大的虚像.答案：(1)亮点；10cm；(2)缩小；左；(3)虚像.【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.3.照相机师下面我们来看一个凸透镜成像的实际应用.教师出示照相机实物，让学生观察照相机的构造.师你能说说照相机的构造吗?学生：镜头、机壳、调焦装置、取景窗、快门按钮……师照相机的“像”是怎么形成的?学生：照相机的镜头就相当于一个凸透镜，来自物体的光经过照相机镜头后会聚在胶卷上，形成一个缩小的像.胶卷上涂着一层对光敏感的物质，它在曝光后发生化学变化，物体的像就被记录在胶卷上，经过显影、定影后成为底片，再用底片洗印就可以得到相片.师讲得很好，下面请看课件演示.课件演示照相机的构造、成像过程.多媒体展示1：照相机的构造如图，照相机的主要构造有：镜头、胶片、调焦环、取景窗、光圈环和快门.（1）镜头：一般由一组透镜组成，相当于一个凸透镜，起成像作用；（2）胶片：相当于光屏，用来记录物体经镜头所成的像；（3）调焦环：用来调节胶片和镜头的距离（即像距），以便物体经镜头所成的像清晰地呈现在胶片上；（4）取景窗：为了确定拍摄景物的范围和便于进行拍摄构图；（5）光圈环和快门：用光圈控制进入镜头光的多少；用快门控制曝光的时间，这两点是为了控制曝光量.多媒体展示2：照相机的成像原理照相机照相时，被拍照的物体到镜头的距离要远大于镜头的焦距，才能在胶卷上得到倒立缩小的实像.当物距改变时，则成像的大小和胶片距镜头的远近都要随着变化.为了拍出清晰的照片，需要一个装置来改变凸透镜到胶片间的距离，调焦环就是起这个作用.其规律是：“物近像远像变大”，即物距变小，像距会增大，同时像也会变大.若要使像变大些，则物与镜头应近一些，同时把镜头拉出来一些，增大像距，使胶片上的像变清晰.所以拍摄近的景物时，镜头往前伸，离胶卷远些；拍摄远的景物时，镜头往后缩，离胶卷近一些.平时看到照相机成的像是正立的，这是为了取景方便，经过相机内部器材把镜头第一次成的倒立的像变成正立的，因此切记照相机所成的像是倒立、缩小的实像.师照相机的成像是凸透镜成像规律中的哪一条?学生：当u>2f，成倒立、缩小的实像，像与物在透镜的异侧.师除此之外，摄影机、监控摄像头其实都是一个可以连续拍照的照相机.例题2如图所示是小华用相机拍摄的桂林市杉湖上的双塔相片.下列说法正确的是（）6 A.双塔在湖中的倒影是实像B.要使塔的像更大些，小华或相机镜头应向塔靠近些C.要使塔的像更大些，小华或相机镜头应离塔更远些D.要使塔的像更小些，小华或相机镜头应离塔更近些解析：要解决此题，需要掌握平面镜成像的原理，知道平面镜成的像是虚像.掌握凸透镜成像的原理及应用，知道照相机是根据当物距大于2f时，成倒立、缩小实像的原理制成的.并且物距越大，像越小，像距也越小；物距越小，像越大，像距也越大.双塔在湖中的倒影属于平面镜成像，成的是虚像.所以A说法错误.要使塔的像更大些，应减小镜头与塔之间的距离.所以B说法正确，C说法错误.要使塔的像更小些，应增大镜头与塔的距离，所以D说法错误.答案：B.【课堂训练】完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.【课堂小结】同学们，今天这节课我们通过实验探究了凸透镜在不同条件下成像的规律以及凸透镜成像规律的实验中出现的状况，还学习了照相机的成像原理.这节课的知识还需要大家多联系实际理解运用.【课后作业】完成练习册中本课时对应课后作业部分练习.【板书设计】6