第五節(jié) 科學探究：凸透鏡成像第2課時 【教學目標】知識與技能1知道當凸透鏡成實像時，像距、像的大小隨物距變化而改變的定性關系。2理解凸透鏡成像的條件。3初步學會利用光具座等器材探究凸透鏡成像規(guī)律的有關實驗技能。過程與方法 1初步學習根據(jù)探究目的制定探究計劃和選擇實驗需要的器材。2通過實驗培養(yǎng)學生的實驗操作能力和對實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)的初步分析能力。3初步培養(yǎng)學生實驗-分析-歸納的科學探究方法。情感、態(tài)度與價值觀通過觀察培養(yǎng)學生對凸透鏡成像的探究興趣?！窘虒W重點】1初步了解在科學探究中如何制定計劃與設計實驗。2凸透鏡的成像規(guī)律。【教學難點】1理解凸透鏡成像的條件。2當凸透鏡成實像時，像距、像的大小隨物距變化而改變的定性關系。導學學案教學流程我會自學1物體到透鏡中心的距離簡稱為 用符號 表示；像到透鏡中心的距離簡稱為 用符號 表示2通過對平面鏡的學習，我們知道平面鏡能成正立等大的虛像，前面我們學習了凸透鏡，試想一下凸透鏡能成什么樣的像？我能參與一：制定計劃和設計方案1教師引導學生手拿凸透鏡并伸直手臂，從透鏡中觀察窗外的景物，再通過凸透鏡看看近處的人和物，然后把凸透鏡貼近課本，觀察書上的字。有什么發(fā)現(xiàn)？由此推理影響凸透鏡成像情況的主要因素是什么？ 2在探究“凸透鏡成像規(guī)律”時，提出的探究問題應該是（ ）A凸透鏡對光是否有會聚作用 B凸透鏡對光是否有發(fā)散作用C像的虛實、大小、正倒跟物距有什么關系D凸透鏡是否能成像3探究凸透鏡成像規(guī)律需要的實驗器材有光具座、蠟燭、火柴、 、 等。二：進行實驗與收集證據(jù)4在實驗器材的安裝過程中，要將 和 安裝在凸透鏡的兩側，同時要調整燭焰、透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在 ，這樣做的目的是： 5列關于實像和虛像的說法，正確的是（ ）A虛像是人的幻覺，實像有實際光進入人眼B虛像就是影子，實像是由實際光線形成的光斑C實像能在光屏上呈現(xiàn)，虛像則不能D光經(jīng)過折射后總成實像，經(jīng)過平面鏡反射后總成虛像6在探究凸透鏡成像規(guī)律實驗中，當燭焰位于距離凸透鏡一倍焦距內時，人眼觀察到燭焰成像的情形是圖1中的（ ）圖1三：分析與論證7根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律完成如下表格中空缺的內容：物距u像距v像的性質像與物在凸透鏡同側或異側倒立或正立放大或縮小虛像或實像u>2fu 2ff<u <2fufu<f8在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實驗中（1）實驗時，應使燭焰凸透鏡光屏的中心大致在_（2）所用凸透鏡的焦距為10cm，某同學的實驗數(shù)據(jù)如下表次數(shù)物體到凸透鏡的距離像到凸透鏡的距離像的大?。ǚ糯蠡蚩s?。┫竦恼筶3015縮小倒22020等大倒31435放大倒410/不成像/58/放大正分析1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)可以得出的規(guī)律是 在第5次實驗中，從_一側透過透鏡看到在_一側放大的像你覺得該同學的探究實驗是否完整和全面？提出你的看法我能解決例1小周同學在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實驗過程中，在光屏上得到清晰且與燭焰等大的像（如圖2所示）若保持凸透鏡位置不變，為了在光屏上得到清晰的縮小的像，他必須（ ）A讓蠟燭遠離透鏡，同時讓光屏也遠離透鏡B讓蠟燭遠離透鏡同時讓光屏靠近透鏡C讓蠟燭靠近透鏡，同時讓光屏也靠近透鏡D讓蠟燭靠近透鏡，同時讓光屏遠離透鏡圖2例2小明在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗中，用裝有6個發(fā)光二極管的有方格的白紙板做發(fā)光物體，如圖甲所示又用這種有同樣大小方格的白紙板做光屏將發(fā)光物體、凸透鏡和光屏組裝到光具座上并調整好圖3（1）當發(fā)光物體在a點時，如圖乙所示，在光屏上成的像如圖丙所示則光屏上的像是倒立、_的實像將發(fā)光物體由a點移動到b點，要想找到像的位置，應移動光屏，直到_為止（2）用這種發(fā)光物體和光屏做實驗，最主要的一條優(yōu)點是：_ （3）如圖乙所示，當發(fā)光物體在a點時，凸透鏡與像之間的距離為S1；當發(fā)光物體在b點時，凸透鏡與像之間的距離為S2，則S1_S2(選填“>”、“=”或“<”)我會解決1同學們探究“凸透鏡成像規(guī)律”時，將蠟燭從遠處逐漸靠近凸透鏡的過程中，蠟燭經(jīng)過_位置以后，所成實像由縮小變成放大；經(jīng)過_位置以后由實像變成虛像2將一支點燃的蠟燭放在一個凸透鏡前某個位置，在凸透鏡另一側的光屏上得到了清晰放大的像，那么蠟燭位于此凸透鏡的（ ） A焦距以內 B焦距和二倍焦距之間 C二倍焦距處 D二倍焦距以外3在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，已知凸透鏡焦距為10cm，當光屏上成一縮小倒立的燭焰的像時，燭焰(蠟燭)與凸透鏡的距離可能是（ ）A大于20cm B等于20cm C大于10cm且小于20cm D小于10cm4燭焰通過凸透鏡后恰好在另一側的光屏上得到一個倒立的放大的像，若保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對調一下，則（）A光屏上仍能成一個倒立、放大的像B光屏上仍能成一個倒立、縮小的像C透過透鏡可以觀察到一個正立、放大的像D光屏上的像不清晰，需調節(jié)光屏的位置才能成像5在探究“凸透鏡成像”的實驗中，王明同學按計劃將蠟燭依次置于圖4中的abcde五點進行探究，在蠟燭置于 點時，光屏上能得到清晰放大的像，在將蠟燭置于 點時，光屏上能得到清晰倒立縮小的像，在將蠟燭置于 點時，燭焰不能通過透鏡成像，在將蠟燭置于 點時，觀察到的像最大在將蠟燭置于 點時光屏上能成倒立等大像圖4我會總結：我能遷移1第29屆奧運會于2008年8月8日在北京舉辦本次奧運會安全保衛(wèi)工作中采用人臉識別系統(tǒng)（如圖5所示），識別系統(tǒng)的攝像機可以自動將鏡頭前1m處的人臉拍攝成數(shù)碼照片傳遞給計算機識別此系統(tǒng)的攝像機的鏡頭相當于哪種透鏡嗎？圖52小紅在家中用紙屏、盛水的圓形魚缸、點燃的蠟燭組成了個實驗裝置，如圖6所示盛水的圓形魚缸相當于個_鏡，調節(jié)紙屏至圖示的位置時，她在紙屏上看到了一個清晰、倒立、_（填“放大、縮小、等大”）的燭燃焰的像圖6圖73如圖7所示是探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗裝置，將點燃的蠟燭放在離透鏡較遠處，移動光屏使燭焰在屏上成縮小實像，然后只將蠟燭向透鏡逐漸移近，那么（ ）A光屏上出現(xiàn)等大的實像B光屏上出現(xiàn)放大的實像C光屏上出現(xiàn)縮小的實像D透過凸透鏡可能會看到放大的像創(chuàng)設情景教師引導學生手拿凸透鏡并伸直手臂，從透鏡中觀察窗外的景物，再通過凸透鏡看看近處的人和物，然后把凸透鏡貼近課本，觀察書上的字。有什么發(fā)現(xiàn)？自主學習出示導學提綱，指導學生自主學習。合作共建一：制定計劃與設計實驗問題一：猜想：凸透鏡能成什么性質的像？1教師引導學生手拿凸透鏡并伸直手臂，從透鏡中觀察窗外的景物，再通過凸透鏡看看近處的人和物，然后把凸透鏡貼近課本，觀察書上的字。有什么發(fā)現(xiàn)？2引導學生根據(jù)剛才的發(fā)現(xiàn)并結合自己的生活經(jīng)驗猜想凸透鏡能成什么性質的像？小結：凸透鏡既能成縮小的像又能成放大的像，既能成倒立的像又能成正立的像等各種性質的像。問題二：凸透鏡成像的情況與什么因素有關？教師引導學生重做剛才的實驗即：手拿凸透鏡并伸直手臂，從透鏡中觀察窗外的景物，再通過凸透鏡看看近處的人和物，然后把凸透鏡貼近課本，觀察書上的字。引導學生分析凸透鏡成像的情況與什么因素有關？小結：凸透鏡成像的情況可能與物體到凸透鏡的距離的大小有關。問題三：什么是物距、像距？定義：物距：物體到凸透鏡的距離，叫物距，用u表示。像距：像到凸透鏡的距離叫像距，用v 表示。問題4：實像與虛像的區(qū)別？ 教師引導學生分析小孔所成的像與平面鏡所成的像有什么區(qū)別？小結：實像是由光實際會聚成的，可以用光屏承接；虛像是光的反向延長線的焦點“像”的位置并沒有光，不能用光屏承接。二：進行實驗與收集證據(jù)問題一：如何安裝和調整儀器？1演示：把實驗器材按蠟燭、凸透鏡、光屏的順序放置在光具座上。2點燃蠟燭，調整蠟燭、凸透鏡、光屏的高度，使燭焰、凸透鏡的中心及光屏的中心在同一條直線上。（目的是保證像能成在光屏的中心）問題二：如何找到“清晰”的像？ 教師演示并讓學生明確：只有慢慢地來回移動光屏，通過多次比較才能找到“清晰”的像。引導學生練習找“像”的方法。問題三：如何確定物距和像距？引導學生根據(jù)光具座上的刻度讀出物距和像距。物距的大小可以按照下列順序進行設計（f=10cm）：35cm、25cm、20cm、17cm、14cm、10cm、7cm、4cm。問題四：如何觀察凸透鏡所成的虛像？教師先提示學生虛像能否用光屏承接，然后引導學生模仿“放大鏡的使用方法”來觀察燭焰通過凸透鏡所成的虛像小結：當燭焰在焦點以內時，通過凸透鏡看后面的燭焰，就會看到正立、放大的虛像。問題五：可以補充的兩個小實驗實驗1燭焰通過凸透鏡后恰好在另一側的光屏上得到一個倒立的放大的像，保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對調一下，光屏上是否會有清晰的像？如果有，會是什么性質的像？結論：把燭焰和光屏的位置對調后，光屏上會有一個清晰的倒立、縮小的實像。實驗2用不透明的物體擋住凸透鏡的一部分，觀察光屏上的像有什么變化？結論：像的大小、形狀都不變，但是像的亮度變暗。三：分析與論證問題一凸透鏡成像的兩個分界點是什么？引導學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)找出凸透鏡成實像與虛像的分界點、放大實像與縮小實像的分界點。小結：凸透鏡的焦點處是成實像與虛像的分界點。燭焰在焦點以外時成實像，燭焰在焦點以內時成虛像，燭焰在焦點處時不成像。 凸透鏡的二倍焦距處是成放大實像與縮小實像的分界點。燭焰在二倍焦距以外時成縮小的實像，燭焰在二倍焦距以內時成放大的實像，燭焰在二倍焦距處時成等大的實像。問題二凸透鏡成實像時，有什么變化規(guī)律？引導學生根據(jù)前五次實驗數(shù)據(jù)分析其變化規(guī)律。小結：凸透鏡成實像的規(guī)律可以用下列七個字來總結：“物近像遠像變大”即物體距凸透鏡越近，像距凸透鏡就越遠，同時像越來越大。知識應用出示題目，學生討論、交流，尋找方法。1教師講解時要滲透“逆向向維”的思想。利用光的可逆性分析：燭焰通過凸透鏡后恰好在另一側的光屏上得到一個倒立的放大的像，若保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對調，此時光屏上會有一個清晰的倒立、縮小的實像。2交流與評估時，注意引導學生重點討論以下幾個問題：如何提出問題、如何設計實驗、如何分析實驗數(shù)據(jù)等。診斷評價出示評價試題，學生獨立完成，同時根據(jù)反饋的情況進行補償。教學反思答案：我會自學1物距 u 像距 v 2本題為開放性習題，重在培養(yǎng)學生的猜想能力（只要猜想內容合理即可）我能參與1用同一個凸透鏡觀察遠近不同的物體時，看到的像是不一樣的，由此推理影響凸透鏡成像情況的主要因素可能是物體到凸透鏡的距離。2C 點撥：該實驗的主要目的就是研究凸透鏡成像的性質與物距的關系3凸透鏡 光屏 4蠟燭 光屏 同一高度 使燭焰的像能成在光屏上 5C 6C 7成像情況如下：物距u像距v像的性質像與物在凸透鏡同側或異側倒立正立放大縮小虛像實像u>2ff<v<2f倒立縮小實同u 2fV=2f倒立等大實同f<u <2fv>2f倒立放大實同uf不 成 像u<f正立放大虛異8（1）同一高度處（2）成實像時，物距越小像越大；成實像時，物距越小像距越大；實像都是倒立的（合理即可）光屏，蠟燭不全面，本實驗對于成虛像的情況探究次數(shù)較少，同時只是探究了同一塊透鏡的成像情況，沒有改換不同的透鏡進行探究我能解決例1 B 解析：使像變小，則物距必須增大，同時像距也變小，所以蠟燭應遠離透鏡，同時光屏要靠近透鏡例2（1）縮小 光屏上的像清晰 （2）容易比較像與物體的大小關系 （3）>我會解決1二倍焦距 焦點 2 B 點撥：能用光屏承接的像一定是實像，所以此時蠟燭的像是倒立、放大的實像，因此蠟燭應位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間3A 4B 5c a d e b 我能遷移1相當于凸透鏡，它利用了凸透鏡成像的原理2凸透 縮小 點撥：由圖示可以看出蠟燭到魚缸的距離遠大于紙屏到魚缸的距離即物距遠大于像距，所以物距應大于2倍焦距，像距應介于1倍與2倍焦距之間；因此她在紙屏上看到的是倒立、縮小的實像3D 點撥：將蠟燭向透鏡逐漸移近時，要想在光屏上得到清晰的像，就必須移動光屏的位置；所以只移動蠟燭時，在光屏上無法得到清晰的實像；故ABC均不正確當蠟燭移至焦點以內時，通過凸透鏡可以看到正立、放大的虛像故應選D