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《科學(xué)探究:凸透鏡成像》教學(xué)設(shè)計
教 材: 滬科八年級物理第四章第五節(jié)
楊新儒
一、教材分析
本節(jié)是初中物理光學(xué)的重要內(nèi)容,凸透鏡成像又是初二物理知識的重點,本節(jié)既是學(xué)習(xí)凸透鏡成像原理基礎(chǔ),又是進(jìn)一步學(xué)習(xí)眼睛成像和照相機(jī)等儀器原理的基礎(chǔ),是一節(jié)集物理現(xiàn)象、物理概念、物理實驗、物理規(guī)律于一體的課。
二、學(xué)生分析
通過上節(jié)課的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)知道了光的折射規(guī)律。但由于初二的學(xué)生認(rèn)知能力還比較低,對知識的歸納概括以及遷移能力還不強(qiáng)。所以要把折射規(guī)律和凸透鏡成像聯(lián)系起來還比較困難。對于凸透鏡也僅僅知道它叫放大鏡,能把物體放大,
2、但對凸透鏡能成縮小實像和放大實像他們是知之甚少的。
三、設(shè)計思路
1、在凸透鏡成像規(guī)律的探究過程中,通過給學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題的情景,充分調(diào)動學(xué)生的積極性,使學(xué)生去討論、去猜想、設(shè)計實驗方案并動手做實驗,讓學(xué)生成為凸透鏡成像規(guī)律的“發(fā)現(xiàn)者”,課堂的主人,使本節(jié)課的教學(xué)過程如研究課題那樣去進(jìn)行。
2、在整個教學(xué)過程中,教師是學(xué)生的合作者、引導(dǎo)者和參與者。教學(xué)過程是師生交流、共同發(fā)展的互動過程。當(dāng)學(xué)生遇到困難時,教師要和學(xué)生一起猜想、分析,從中點撥其思維。
3、教學(xué)的真正目的是讓學(xué)生探索規(guī)律,獲得研究、思維的方法,然后通過方法的獲得以及運用方法探索、創(chuàng)造的過程,使學(xué)生形成對科學(xué)研究有親近熱愛、和諧
3、相融的情感,具有樂于探索物理現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)原理的科學(xué)精神。因此,本節(jié)課將把思維程序作為貫穿整個教學(xué)過程的主線,教給學(xué)生一種研究問題的思維方法,從而培養(yǎng)學(xué)生的多種能力,尤其是創(chuàng)造能力,達(dá)到教學(xué)的真正目的。
四、教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)全面提高學(xué)生素質(zhì)的總體目標(biāo)與課程標(biāo)準(zhǔn)的要求以及學(xué)生已有的認(rèn)識基礎(chǔ),我確定了本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)如下:
1、知識目標(biāo)
(1)知道什么是凸透鏡,以及凸透鏡對光線的會聚作用。
(2)知道凸透鏡的光心、焦點、焦距和主光軸
(3)通過探究性實驗得出凸透鏡成像的規(guī)律。
2、能力目標(biāo)
(1)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力
(2)通過學(xué)生自己制定實驗計劃,進(jìn)行實驗操作和總結(jié)實驗規(guī)律
4、,培養(yǎng)了學(xué)生實驗?zāi)芰头治鰡栴}解決問題的能力,以及組織協(xié)調(diào)能力。
3、情感與價值目標(biāo)
(1)通過探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗,有意識的滲透辯證唯物主義觀點。
(2)通過介紹我國古代勞動人民利用冰透鏡對準(zhǔn)太陽光取火的事例,對學(xué)生進(jìn)行愛國主義教育和民族自豪感的教育。
五、重點和難點
凸透鏡對光線有會聚作用和它的成像規(guī)律是本節(jié)的重點。
學(xué)生用實驗探究凸透鏡成像規(guī)律是本節(jié)教學(xué)的難點。
六、教具準(zhǔn)備
1、不同焦距的凸透鏡(f=5cm和f=10cm);光具座;蠟燭;光屏;火柴;激光手電
2、多媒體課件
七、教學(xué)流程
(一)、創(chuàng)設(shè)情景,引入新課
師:冰鏡能夠取火嗎?
生:用冰做成
5、一個凸透鏡,對著陽光,就可以燒著干草
師:這位同學(xué)真聰明,能告訴大家你是怎么知道這種方法的嗎?
生:從書上看到的。
師:書籍是人類進(jìn)步的階梯,希望大家向這位同學(xué)學(xué)習(xí),請同學(xué)們看投影:
張華(232~300)在《博物志》中云:“削冰令圓,舉以向日,以艾于后承其影,則得火。清代鄭復(fù)光就做過這一實驗。1819年,他取透明度極好的冰,用手工削制成透鏡,因表面“甚難得圓”而招致失敗。后用凹底錫壺,充以熱水,放在冰塊上旋轉(zhuǎn),得到形狀很好的冰凸透鏡,用它對日聚焦,竟使“火煤”燃燒起來,可見冰鏡取火不是妄說。
師:這段文字說明了什么?
生:我國古代的勞動人民在很久以前就知道用冰磨成凸透鏡的樣子,來
6、取火。
師:從鄭復(fù)光的實驗過程中,我們能學(xué)到什么?
生:不怕失敗,勇于實驗的科學(xué)精神。
生:能夠改進(jìn)試驗方法的精神。
師:對,只有不怕失敗,勇于實驗,善于實驗的人才能與步步邁向科學(xué)的巔峰。
[本節(jié)設(shè)計意圖:貼近學(xué)生生活舉例,從生活走向物理,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。并不失時機(jī)地進(jìn)行民族自豪感教育]
(二)學(xué)法指導(dǎo),探究新知
師:請同學(xué)們觀察一下實驗桌上的凸透鏡。
(組織觀察、討論分析得出凸透鏡的形狀特征)
生:中間突起,邊緣薄一些
師板書:
1、 凸透鏡:中間厚,邊緣薄的透鏡。
師:我們知道了光的折射規(guī)律,那么光線穿過凸透鏡時會發(fā)生什么現(xiàn)象呢?
(1)按照課本圖4-40用
7、激光手電照射凸透鏡,記下觀察到的現(xiàn)象;
(2)光線經(jīng)凸透鏡后向主光軸 , 凸透鏡對光線有 作用。
學(xué)生通過手中的器材,可以教輕松的完成任務(wù)。在學(xué)生完成任務(wù)后,讓學(xué)生思考以下幾個問題:
(1)對照光路畫出光路圖,并在圖中標(biāo)出主光軸、光心、焦點、焦距。
本題的目的是讓學(xué)生對凸透鏡的有關(guān)概念進(jìn)一步熟悉和掌握。
(2)完成下列光路圖:
師:
利用多媒體投影儀演示凸透鏡對光線的會聚作用,從而介紹幾個相關(guān)名詞:光心、焦點、焦距和主光軸。讓學(xué)生對凸透鏡的作用有進(jìn)一步的認(rèn)識,并熟練掌握凸透鏡3條特殊光線的作圖方法。
[本節(jié)設(shè)計目的:通過學(xué)生觀察實物、動手實驗和多媒體
8、課件展示,使學(xué)生能直觀的、快速的認(rèn)識凸透鏡對光線的會聚作用。培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力,實驗?zāi)芰蜌w納概括能力,符合其認(rèn)知規(guī)律。]
1、.提出問題
師:請同學(xué)們先拿著凸透鏡近距離的觀察書上的字,再拿著凸透鏡慢慢的遠(yuǎn)離書上的字,或者觀察遠(yuǎn)處的物體,思考:通過凸透鏡看到的物體都是放大的嗎?
生:我看到一個清晰的放大、正立的像,當(dāng)我移到透鏡時像會變大,再移動像就模糊不清了師:很好,你的發(fā)現(xiàn)真不錯,其他同學(xué)這種感受嗎?(有)
師:用凸透鏡觀察遠(yuǎn)處的物體,同樣移動凸透鏡對比下像有何變化?
生:我看到一個倒立的、縮小的像,移動透鏡時像會變大
師:很好!同學(xué)們剛剛我們用同一個凸透鏡觀察物體看到不同的像
9、,請你樣回顧剛才的操作想一想:像為什么會不同呢?可能與什么因素有關(guān)系呢?
2、提出猜想
生:與物體到凸透鏡的距離有關(guān)系,也可能與像到凸透鏡的距離有關(guān)系。
師:你猜想的真好,猜想是否正確呢?
生:需要驗證才知道
3、設(shè)計實驗:
師:好,下面請同學(xué)們閱讀教材67-68頁,并思考老師提供的問題:
投影導(dǎo)學(xué)思考題:
(1). 實驗需要哪些器材?有何作用?如何組裝?
(2). 需要測哪幾種像?
(3). 怎樣找到這些像?
(4). 記錄哪些數(shù)據(jù)?
(5). 小組成員如何分工?
生:以小組為單位開始合作討論,或者用器材進(jìn)行操作,解決以上問題。
生:蠟燭、光屏、火柴
10、、底座、凸透鏡,把它們都放在底座上調(diào)整高度就可
師:糾正“底座”名叫光具座,
生:上臺展示其實驗方案。
師:點撥實驗方案。
(哪是物距呢?哪是像距呢?是不是在光屏上得到像后,記錄下物距、像距和成像情況,做完這一次實驗就行了呢?為了使得出的結(jié)論更加準(zhǔn)確,可以取不同的物距多做幾次,具體情況可參照你們報告單上的實驗記錄表格進(jìn)行。)
4、進(jìn)行試驗與收集證據(jù)
?。ㄕn件出示實驗注意事項:⑴調(diào)整燭焰焰心、透鏡光心、光屏中心在同一高度;⑵必須在光屏上成清晰的像。)
師:這是實驗時大家必須注意的。第一條,為什么要求在同一高度呢?這樣可以保證像能成在光屏上。第二條,只有光屏上成清晰像時,光屏所
11、在的位置才是像的位置。
生:學(xué)生進(jìn)行實驗,教師巡視指導(dǎo)。
經(jīng)過一段時間的實驗,學(xué)生中大致會出現(xiàn)三種情況:A 、沒有找到像;B、找到了放大或縮小的像;C、光屏上燭焰的輪廓不清晰,本不是像。對A種情況,老師稍加提示,使之轉(zhuǎn)變成第二種情況。針對部分學(xué)生可能會對像產(chǎn)生的誤解,教師要明確的指出:有的同學(xué)找到的不是像,同學(xué)們也許會感覺疑惑,急于想知道自己找到的是不是像,老師這時再通過演示實驗強(qiáng)調(diào)如何找像,什么是像。
師:指導(dǎo)實驗:蠟燭放在距凸透鏡兩倍焦距(2f)處,你猜會觀察到什么樣的像。(試試看)
把凸透鏡恰好放在距物體一倍焦距(f)處,又會出現(xiàn)什么
12、情況?(先猜,后試試)
請學(xué)生把實驗中得出的數(shù)據(jù)填入學(xué)案的表格內(nèi)。
凸透鏡焦距f=10cm
次數(shù)
物距范圍
物距u(cm)
像的性質(zhì)
像距v(cm)
正倒
大小
實虛
1
u>2f
2
3
2f>u>f
4
5
u<f
6
5、數(shù)據(jù)分析與論證
師:請同學(xué)們以小組為單位,分析討論凸透鏡成不同的像時,物距和焦距之間有什么規(guī)律。
課件出示:
?、磐雇哥R的成像情況與哪個因素有關(guān)?
?、葡竦奶搶崳?/p>
13、凸透鏡在什么條件下成實像?在什么條件下成虛像?
⑶像的大?。和雇哥R在什么條件下成縮小實像?在什么條件下成放大實像?有沒有縮小的虛像?
?、认竦恼梗和雇哥R所成的像有沒有正立的實像?有沒有倒立的虛像?
生:討論分析總結(jié),并展示。
學(xué)生在討論后可以得出成各種不同像時的規(guī)律,在綜合結(jié)論時學(xué)生對于大于1倍還是2倍焦距可能存在疑問和不足,在這里可設(shè)計兩個問題:
①讓學(xué)生將成倒立放大像時的物距和成倒立縮小像時的物距比較,都大于焦距,但大的程度是否相同?
②將蠟燭在略小于2倍焦距處經(jīng)過2倍焦距向略大于2倍焦距處移動,讓學(xué)生觀察像的變化。
師:根據(jù)學(xué)生的分析,板書凸透鏡成像規(guī)律
6、拓展
14、與交流
師:在學(xué)生完成成像規(guī)律的總結(jié)后,讓學(xué)生動手研究以下問題:
①把蠟燭分別放在焦點和2倍焦距處,觀察所成的像,并思考蠟燭放在1倍焦點處為什么不成像?
②將凸透鏡1半遮住,觀察成像有何變化。
③將蠟燭逐漸向凸透鏡靠近,觀察成像大小及光屏的位置有何變化。
生:小組探究,討論交流
第一個問題讓學(xué)生認(rèn)識在焦點上不成像、在2倍焦距處成等大的像,并引導(dǎo)學(xué)生并討論這兩個點作為分界點的作用,認(rèn)識“一倍焦距分虛實,二倍焦距分大小”,加深學(xué)生對成像規(guī)律的理解。第二個問題將凸透鏡1半遮住,透過光線變少,所成的像會變暗,并不像學(xué)生想象的變成一半,讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識凸透鏡成像原理;中考中要求學(xué)生理解像距和
15、物距的定性關(guān)系,第三個問題將蠟燭逐漸向凸透鏡靠近,可讓學(xué)生讓學(xué)生進(jìn)一步明確“物近像變大變遠(yuǎn)、物遠(yuǎn)像變小變近”的道理。
(三)、模擬演示,再現(xiàn)規(guī)律
多媒體動畫再現(xiàn)凸透鏡成像規(guī)律,可以加強(qiáng)對實驗規(guī)律的理解。
師:我們一起回顧一下整個探究過程,看經(jīng)歷了哪些環(huán)節(jié)?
(四)歸納小結(jié),深化目標(biāo),布置作業(yè)。
1、小結(jié)本課的知識點。
(1)凸透鏡的定義。(2)凸透鏡對光線的會聚作用。什么是焦點、光心、焦距和主光軸。
2、告訴學(xué)生:大家實驗做得很好,得到了許多有用的數(shù)據(jù)。科學(xué)家也是這樣經(jīng)過實驗探究、分析數(shù)據(jù)從而找出規(guī)律的。從而激發(fā)學(xué)生的探索熱情。
3、課后練習(xí)以及閱讀信息窗的內(nèi)容。了解凹透鏡
16、有哪些特點?
八、課后反思
本設(shè)計用一個非常有趣的問題導(dǎo)入,激起了學(xué)生強(qiáng)烈的好奇;然后讓學(xué)生用凸透鏡觀察四周景物和書本上的字,從而發(fā)現(xiàn)和提出問題;提出問題后接著猜想,然后用嘗試進(jìn)行科學(xué)探討。整個設(shè)計指導(dǎo)學(xué)生積極介入并自主探究,讓經(jīng)歷完整的探討過程,充實浮現(xiàn)了課改的理念和要求。
回首整個教學(xué)過程發(fā)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計放置得較緊湊,留有的自由時間較少,所以一節(jié)課內(nèi)的節(jié)奏就快,學(xué)生的知識儲備、探討、思慮、鞏固就不太充實,要全數(shù)完成教學(xué)設(shè)計也會很緊張。此外,本節(jié)課中涉及到的物理概念多:物距、像距、焦距、光屏、燭心、成像性質(zhì)、實像、虛像、正立、倒立、放大、縮小、成像規(guī)律等,故探討過程中反映出的問題很多,學(xué)生在一節(jié)課內(nèi)完有些難度。所以,設(shè)計時可以充分參考學(xué)情,按照所教班級學(xué)生的具體情形進(jìn)行科學(xué)的詳略調(diào)整,還應(yīng)分利用多媒體提高效率,這樣教學(xué)效果會更好。
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