探究“凸透镜成像规律”教学设计

教学环节及时间安排

教师活动

学生活动（预测）

教学资源安排

视频激趣

引入新课

（3min）

师：先请大家观看一段视频。

播放完毕，师：江南四大才子之一的祝枝山手上拿了什么？

师：请大家拿起桌上的放大镜，用手触摸一下它的厚度，它一样厚吗？是什么光学器件？

师：原来放大镜就是凸透镜，请大家利用手上的凸透镜近距离看学案上的箭头，会看到什么现象？

师：箭头被放大了，是正立放大的像，所以人们称之为放大镜。那么凸透镜只能成正立放大的像吗？大家再用同一支凸透镜观看远处大屏幕上的图片和文字，看到什么？

师：将两次看到的现象进行对比，你发现了什么？

师：那么凸透镜成像有什么规律呢？今天我们就来学习《探究凸透镜成像规律》

学生观看视频；

学生：放大镜。

学生：不一样，中间厚边缘薄，是凸透镜。

学生：正立放大的箭头。

学生观看后答：倒立缩小的像。

学生：同一支凸透镜能够成各种不同的像。

课件播放视频《金装四大才子》第一集中片段：

江南四大才子之一的祝枝山与对手进行蹴鞠比赛，还忙里偷闲擦拭他的放大镜。

课件显示：

一张放大镜成像的图片。

观察对比

提出问题

（4min）

师：凸透镜不仅能成像，还能成各种不同情况的像。有正立的，倒立的；还有放大的和缩小的像。那么关于凸透镜成像大家想知道什么呢？

说明：师应给一定的时间让学生小组讨论思考，并将学生提出的各种问题写在黑板上。

师介绍物距和像距的概念。

学生讨论并可能提出各种问题：

1．什么情况成缩小的像？什么情况成放大的像？（或者：像的大小与哪些因素有关？）

2．什么情况成倒立的像？什么情况成正立的像？（或者：像的倒正与哪些因素有关？）

3．成不同像时物体到凸透镜的距离和像到凸透镜的距离有什么关系？

4．物和像在凸透镜的同侧还是异侧？等等。

猜想假设

（2min）

师组织学生对提出的第一个问题进行猜想。

提示：用同一只凸透镜近距离看课本上的字和远距离看屏幕上的字一样吗？

学生小组讨论并猜想：可能与物距有关，当物距大时，成缩小的像，当物距小时，成放大的像。

制定计划

设计实验

（9min）

师介绍光具座的作用以及用法。

师：在使用光具座时，像的位置和光屏的位置具有不同的含义。如果移动光屏使它得到清晰的像，这时光屏的位置就是像的位置。

师：请同学们用点燃的蜡烛作为成像的物体，自行选择其它器材，制定实验计划探究凸透镜成的像的大小情况与物距的关系。请同学们在小组内积极讨论，制定研究方案。

师巡视指导，参与学生讨论，并强调：

在设计实验时要明确目的，理清思路。目的是要探究成像的情况与物距是否有关，所以实验思路就是，让一发光物体通过凸透镜成像，然后改变物距，观察像的情况；或是让一发光物体通过凸透镜成不同的像，比较物距。

师组织学生对各小组的方案进行评估，兼顾研究其它问题，确定最佳方案

　　学生认真听讲

　　学生小组讨论。

　　小组代表交流所选器材和实验方案。

　　出示光具座

　　课件显示：

　　实验目的和实验思路。

　　课件显示：

　　实验方案的具体内容。

进行实验

收集证据

　　（5min）

师要求学生完成实验前的准备工作：

①将f=10cm的凸透镜固定在光具座的中间位置，在光具座的刻度尺上的一倍焦距处和二倍焦距处贴上小红点标记。

②将蜡烛和光屏分别放在凸透镜的两侧，点燃蜡烛，调节烛焰的中心、透镜的光心、光屏的中心大致在一条直线上。

师：下面我要求第一至第七组的同学移动蜡烛和光屏直至光屏上出现清晰的缩小的像，第八至第十五组的同学移动蜡烛和光屏直至光屏上出现清晰的放大的像。

教师巡视指导，强调实验中应注意的事项。

学生按教师要求动手进行操作；

学生按要求进行实验。

课件模拟显示在光具座的刻度尺上的一倍焦距处和二倍焦距处贴上小红点标记，并调节三者高度。

分析论证

评估交流

（12min）

师让小组代表上前将物、像的位置在屏幕上用不同颜色的点标出来。

师引出实像的概念。

师由图象引导学生分析成倒立缩小实像时的条件并板书：

U>2f  倒立缩小实像，物像异侧f<v<2f

师由图象引导学生分析成倒立放大实像时的条件并板书：

f<u<2f  倒立放大实像，物像异侧v>2f

师要求学生将蜡烛移到u<f处，观察成的像的情况。

师：不能呈现在光屏上的像是虚像，怎样才能看到此时的虚像呢？

师板书：u<f正立放大的虚像，物像同侧。

师要求学生将蜡烛移到u=2f和u=f处，观察成的像的情况。

师板书：u=2f倒立等大的实像，物像异侧 v=2f；u=f时不成像

师：我们的猜想得到验证吗？与焦距是否有关？同学们的问题都得到答案吗？在实验中你还发现了什么新的问题？

师：大家今天都很出色，像科学家一样成功完成探究任务。（掌声鼓励）

多位学生代表上前将物、像的位置在屏幕上用不同颜色的点标出来。

小组分析讨论，得出结论。

　　学生实验并汇报：在光屏上观察不到像的情况。

学生尝试观察后发现：从光屏这一侧透过透镜就能观察到正立的放大的虚像。

　生实验并汇报观察到的情况，

学生思考并回答。

课件显示：两幅图片，图中不同颜色的点可以用鼠标拖放。

规律再现

总结提高

（5min）

师：接下来我用多媒体动画再现凸透镜成像规律。

师演示“三段两点”成像的规律。

师：请同学们再认真观察，能不能发现新的规律呢？

师移动动画中点燃的蜡烛从左向右逐渐靠近凸透镜。

师：同学们总结得很好，说明同学们认真做了实验，还动脑思考了，这是非常好的，学习的重点是学会思考，如果养成习惯，相信同学们学习会越来越好的。

学生观察将知识内化。

学生再次观察后总结出新的规律：一倍焦距处是成虚像和实像的分界点，二倍焦距处是成放大和缩小像的分界点；成实像时，物近像远像变大成虚像时，物近像近像变小。

课件显示：Flash动画演示凸透镜成像规律

知识应用

解决问题

（5min）

师：现在请同学们解释一下，为什么用凸透镜近距离看课本上的图片和文字是正立、放大的？

师：这时凸透镜对物体起放大作用，所以我们叫它放大镜。凸透镜大小相同时，透镜越厚，焦距越小，折光本领越强，放大倍数越大。所以通常选用焦距比较短的厚凸透镜作为放大镜。

师：有一天边喝水边看书，不小心一滴水滴到课本上，看到如屏幕所示的现象，请大家用提供的玻璃片、水和滴管动手操作并观察解释。

师：在日常生活中我们经常用照相机将美丽的瞬间保留下来，如果别人给你照了一张这样的相片，你满意吗？

师：那怎样才能使相片中的人像大一点如第二张相片一样。

师：为什么呢？

学生回答：因为这时书上的字位于一倍焦距以内成正立放大的虚像。

学生小组实验，用滴管将一滴水滴到玻璃片上，然后观察玻璃片下的字。

学生回答：水滴相当于凸透镜，当字位于它的一倍焦距以内时就能起到放大的作用。

学生：不满意，像太小了。

学生：人向前走一点。

学生：因为成实像时，物近像远像变大。

课件显示：

水滴放大镜

课件显示：

两张背景相同但人像大小不同的相片。

课堂小结

布置作业

师引导学生从三个维度回顾这节课的收获。

师布置课外作业。

学生代表积极发言，畅谈这节课的收获。