[八年級物理上]第5節(jié)科學(xué)探究：凸透鏡成像

第5節(jié)科學(xué)探究：凸透鏡成像

 

一、本節(jié)三維目標(biāo)要求

1.知識與技能

·   了解透鏡的種類。

·   了解透鏡的焦點(diǎn)、焦距，認(rèn)識凸透鏡的會聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用。

·   探究并知道凸透鏡成像的規(guī)律。

·   了解透鏡在投影儀中的應(yīng)用。

2.過程與方法

·   能在探究活動中，初步獲得提出問題的能力。 

·   通過探究活動，體驗(yàn)科學(xué)探究的全過程和方法。

·   學(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象中歸納科學(xué)規(guī)律的方法。

3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀

·   具有對科學(xué)的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和生活中的物理道理。

·   初步建立將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的意識。

 

二、重點(diǎn)與難點(diǎn)

本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是探究凸透鏡成像的規(guī)律，這也是教學(xué)的難點(diǎn)。

 

三、教學(xué)實(shí)施建議

（一）教學(xué)過程

本節(jié)分為兩個(gè)教學(xué)板塊：（1）了解透鏡的種類，認(rèn)識凸透鏡的會聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用。（2）探究凸透鏡成像的規(guī)律，了解凸透鏡的一些應(yīng)用。本節(jié)內(nèi)容較多，分兩個(gè)課時(shí)完成。

1.實(shí)驗(yàn)探究過程設(shè)計(jì)

（1）認(rèn)識透鏡

這部分教學(xué)需要1個(gè)課時(shí)。

教材從學(xué)生較為熟悉的凡爾納小說入手，介紹了透鏡的種類。并通過“博士”用冰取火的描述，引入了焦點(diǎn)和焦距的概念。需要強(qiáng)調(diào)，教材中將焦點(diǎn)定義為平行光能量的聚集點(diǎn)，突出了焦點(diǎn)的實(shí)質(zhì)。如果陽光充足，應(yīng)該組織學(xué)生到教室外，找一找透鏡的焦點(diǎn)，實(shí)際測一測凸透鏡的焦距，經(jīng)歷焦點(diǎn)和焦距概念的建立過程。

用冰取火的故事有很多版本，介紹中國古代的“冰燧取火”，有利于增強(qiáng)學(xué)生的民族自信心。

“透鏡對光的作用”的演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)很巧妙，特別是用手電筒產(chǎn)生平行光，通過煙霧來顯示光路，把光束立體化，能夠從前后左右不同方向，三維顯示透鏡對光束的作用。對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，得出“凸透鏡對光有會聚作用；凹透鏡對光有發(fā)散作用”的結(jié)論。

這個(gè)具體形象的全景演示實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，為學(xué)生認(rèn)識凸透鏡成像留下了形象思維與邏輯思維的實(shí)物基礎(chǔ)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，老師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將光束抽象成光線，用圖4-5-5來描述透鏡對光的作用。

對凸透鏡成像的原理，教學(xué)中不要求深入介紹，對主光軸、光心等概念也無需定義。只要求通過對圖4-5-6的分析，知道透鏡成像是由透鏡折射光線形成的。

（2）探究凸透鏡成像的規(guī)律

完成這個(gè)探究需要1個(gè)課時(shí)。

關(guān)于凸透鏡的成像規(guī)律，既有過程性要求，又有終結(jié)性要求，即學(xué)生要經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)過程，同時(shí)也要知道這個(gè)規(guī)律，并了解這個(gè)規(guī)律在實(shí)際中的應(yīng)用。

這是一個(gè)有明確步驟的指導(dǎo)型探究，實(shí)驗(yàn)的步驟較詳細(xì)，實(shí)驗(yàn)過程的指導(dǎo)較為具體，要讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的全過程，在探究過程中培養(yǎng)科學(xué)研究方法，形成正確的結(jié)論。

圖4-5-1 明亮的窗戶在紙上成的像 

2.實(shí)驗(yàn)探究中應(yīng)注意幾點(diǎn)：

（1）對“凸透鏡成像的規(guī)律”的探究課題是在一定情境中提出的，教材中的情景只是其中的一個(gè)方案，老師亦可以在教室里讓學(xué)生觀察明亮的窗戶在紙上成的像（圖4-5-1），學(xué)生即席就可以做此實(shí)驗(yàn)，這是學(xué)生事先不容易想到的，會激起學(xué)生很大興趣，適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生討論，提出問題，猜想和假設(shè)，經(jīng)歷提出問題和猜想的過程。

（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)使學(xué)生明白用什么實(shí)驗(yàn)裝置和怎樣去研究，做好探究計(jì)劃。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究規(guī)律的過程，是以旁批里的提示為路標(biāo)的指導(dǎo)下進(jìn)行的。在收集數(shù)據(jù)中，提示1指出，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)分三個(gè)范圍采集，每個(gè)范圍至少有兩組數(shù)據(jù)。提示2中，對實(shí)像、虛像從能量角度進(jìn)行了詮釋。對虛像的認(rèn)識，可能有一定難度，老師可以結(jié)合平面鏡所成的虛像來理解。完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集活動后，可引導(dǎo)學(xué)生作初步總結(jié)。因涉及像的虛實(shí)、大小和倒正，頭緒較多，現(xiàn)象紛繁，學(xué)生不易梳理清楚。應(yīng)允許學(xué)生的總結(jié)片面、不完整。

（3）在探究活動的最后，教材要求學(xué)生將蠟燭從很遠(yuǎn)的地方逐漸向凸透鏡靠近，觀察這個(gè)過程中像的變化。這個(gè)過程，不是對前面實(shí)驗(yàn)的簡單重復(fù)，突出了從局部到整體、從靜態(tài)到動態(tài)的認(rèn)識過程，給學(xué)生一個(gè)動態(tài)的、全景式的圖景。在此，老師要引導(dǎo)學(xué)生注意過程中像變化的兩個(gè)分界點(diǎn)：蠟燭放在2倍焦距處和1倍焦距處。

圖4-5-2

將蠟燭放在2倍焦距處，像是怎樣的？老師要引導(dǎo)學(xué)生通過推理來分析，突出理性思維的作用。

（4）對透鏡成像的應(yīng)用，教材有意識地介紹了學(xué)生發(fā)明的手電筒投影儀。在“家庭實(shí)驗(yàn)室”，讓學(xué)生制作了“有凸透鏡的照相機(jī)”。要鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行小發(fā)明、小制作，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

（二）材料準(zhǔn)備與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備

本節(jié)教學(xué)需要準(zhǔn)備的材料如下：凸透鏡、凹透鏡、蠟燭、光屏、燒杯、手電筒等。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）演示透鏡對光的作用：

在J2501型光具盤上分別懸掛凸透鏡和凹透鏡，調(diào)整平行光源發(fā)出的5條細(xì)光束，使中央一條光束和透鏡的主光軸重合，可觀察透鏡對光束的作用。

（2）用光具座探究凸透鏡的成像規(guī)律：

將光源、1字屏、凸透鏡、毛玻璃屏依次固定在滑塊上，用學(xué)生電源給平行光源供12伏電壓。調(diào)整光源和光具的高度，使它們中心等高。分別移動光源和光屏，使屏上成清晰的像。

 

 

 

 

 

 

圖4-5-3

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