第三节凸透镜成像的规律.docx
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第三节凸透镜成像的规律
第五章透镜及其应用
第三节凸透镜成像的规律
1课时新授课
【教学目标】
知识与技能
1.理解凸透镜的成像规律。
2.知道凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件。
过程与方法
1.能在探究活动中,初步获得提出问题的能力。
2.通过探究活动,体验科学探究的全过程和方法。
3.学习从实验中归纳简单的科学规律,培养初步的分析概括能力,创新能力。
情感、态度与价值观
1.具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理。
2.乐于参与观察、试验、制作等科学试验。
3.善于与他人合作,具有合作精神。
【教学重难点】
重点:
1.凸透镜成像规律的探究过程。
2.理解凸透镜成像的规律。
难点:
引导学生设计实验方案,并从实验中得出凸透镜成像规律。
【教学准备】或【实验准备】
教师用:
螺纹透镜、凸透镜(焦距15厘米)、光具座、蜡烛、光屏、火柴、多媒体课件。
学生用:
(两人一组)凸透镜(焦距10厘米)、光具座、蜡烛、光屏、火柴。
【教学过程】
主要教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
一、创设情景,引入新课
创设情景:
同学们能看清楚老师的脸吗?
同学们再透过这个螺纹透镜看看老师的脸。
【出示螺纹透镜】教师把螺纹透镜放在脸前,改变螺纹透镜到脸的距离,让学生看到不同的像:
【揭示课题】由上节课我们知道,螺纹透镜的作用相当于一块凸透镜,同一块凸透镜为什么能让大家看到不同的像呢?
凸透镜成像有什么样的规律,这节课我们就来探究这个问题——5.3《凸透镜成像的规律》。
(板书)
(设计意图:
激发学生学习的兴趣和探究欲望。
)
透过这个螺纹透镜观察老师的脸:
先看到正立、放大的像,再看到倒立的像。
二、合作探究,建构知识
(一)尝试找像
1.回顾照相机、投影仪、放大镜的成像
2.学生尝试找像
实验器材
3.认识物距(u)、像距(v)
(一)尝试与交流
1.回顾照相机、投影仪、放大镜成什么样像
(板书)倒立缩小实像
倒立放大实像
正立放大虚像
2.学生尝试找像
接下来请同学们亲自利用桌面上的器材找一找这些像。
先检查桌面上的器材:
【检查器材】
介绍器材:
现在我们桌子上有光具座(上面的座可以插蜡烛、光屏、透镜,能来回移动,从刻度尺上能观察出它们之间的距离关系)、蜡烛(做物体用)、光屏、凸透镜(焦距10cm)。
【试一试】
下面请大家找像,找像时第一要清晰,什么时候叫最清晰的像?
这是实验中要注意的,其次找的又快又多。
指导学生找最清晰的像。
【展示成果】让学生展示找像过程和找到的像。
总结:
结合学生找到的实像,引导学生总结找清晰的实像的方法:
前后移动光屏比较,直到像最清晰。
3.认知概念
介绍:
结合找到的实像,介绍:
物距(u):
物体到透镜中心的距离;
像距(v):
像到透镜中心的距离。
(设计意图:
学生通过亲身实验,体验找像的过程与方法,培养学生的动手能力、合作能力,同时为后面的探究实验的提出问题、猜想作铺垫,为探究实验作准备。
)
学生回顾、回答:
照相机:
倒立、缩小的实像
投影仪:
倒立、放大的实像
放大镜:
正立、放大的虚像
检查器材:
凸透镜、蜡烛、光屏、光具座。
学生小组合作尝试找像。
小组上台展示找像过程和找到的实像和虚像。
明确找像的方法。
认识物距和像距。
(二)实验探究凸透镜成像规律
——提出问题
——猜想假设
——设计实验
实验方案
——进行实验与收集数据
——分析与论证
——评估
(二)实验探究、合作研讨
1.提出问题
根据刚才实验,像的性质是不是变了,你能提出什么问题?
像的虚实、大小、正倒跟什么有关?
有什么关系呢?
2.猜想与假设
请学生根据刚才实验现象大胆猜想,并说明猜想的依据。
3.设计实验
同学们的猜想似乎都有道理,你们准备用什么样的实验来验证你们的猜想呢?
下面请同学们小组交流讨论设计实验方案。
其他小组有没有不同意见或补充?
(设计意图:
培养学生交流合作设计实验能力和语言表达能力。
)
【交流总结】与学生交流并探讨出实验的方案和注意事项如下:
1.将凸透镜固定在光具座的中央,蜡烛和光屏放在凸透镜的两侧。
使火焰、透镜、光屏的中心在同一高度;
2.将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置,点燃蜡烛;
3.移动光屏直到光屏上出现边缘清晰的蜡烛的像为止;
记录下蜡烛到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离、像的大小和倒正;
4.将蜡烛向凸透镜移近一段距离,重复上述操作,直到不能在屏上得到蜡烛的像;
5.继续把蜡烛向凸透镜靠近,试着用眼睛观察像在何处?
像是怎样的?
6.实验时注意分工合作,边实验边记录数据,并填入表格。
4.进行实验、收集数据
为了让大家做好实验,老师给同学们几点提示:
【温馨提示】
1.当物体和凸透镜的位置确定后,移动光屏,使光屏上呈现最亮、最清晰的像。
2.注意及时将收集的数据和实验现象填入表格中,并将其录入电脑。
3.注意分工合作。
教师巡视、指导学生分组实验。
鼓励学生动手实验,收集记录数据,鼓励学生间的交流和合作。
收集数据、现象像与物距的关系
物距与焦距的关系
物距u/cm
像的性质
像距v/cm
像距与焦距的关系
倒正
大小
虚实
……
(设计意图:
使学生在实验中培养了动手能力、观察能力、合作精神,初步养成学习中科学
求实的态度。
)
5.分析论证
教师组织学生分析实验现象和实验数据:
引导分析:
怎样处理这么多数据呢?
(1)利用电脑将其按成像性质分类,成像性质与物距有关吗?
请说出你的理由。
从分析看出成像性质与物距的范围有关。
根据大家的实验,找到这样三个范围:
(2)【课件展示】三个范围:
(3)确定像变化的两个分界点
二倍焦距处:
除了这三个区域,还有没有我们实验中没有找到的成像的区域?
还有两个区域没有研究,二倍焦距处成什么样的像?
你是怎么想到的?
根据其两边的成像推理出来的。
方法渗透:
推理法。
(引导学生通过推理来分析,突出理性思维的作用。
)
【做一做】请同学们做一做,有没有一个成等大实像的点。
物距是多少?
【演示】用焦距不同的凸透镜演示找出等大实像,让学生读出物距为30cm.,为什么和大家的物距不一样呢?
一倍焦距处:
还有一倍焦距这个区域没有研究,这个区域一定有一个转折点,是什么像与什么像的转折点?
(4)【整体感知】flash演示
(设计意图:
将蜡烛从很远的地方逐渐向凸透镜靠近,观察这个过程中像的变化。
这个过程,不是对前面实验的简单重复,突出了从局部到整体、从静态到动态的认识过程,给学生一个动态的、全景式的图景。
在此,教师要引导学生注意过程中像变化的两个分界点:
蜡烛放在2倍焦距处和1倍焦距处。
)
(5)【归纳总结】像与物距的关系
1、u>2f时,成倒立、缩小的实像
2、u=2f时,成倒立、等大的实像
3、f<u<2f时,成倒立、放大的实像
4、u<f时,成正立、放大的虚像
总结:
凸透镜成像的性质不仅与物距有关,还取决与物距与焦距的关系。
引申:
你还能得到哪些规律?
有没有新的发现?
再请同学们小组讨论一下。
(6)【交流总结】----新发现
1.实像都是倒立的,虚像都是正立的。
2.成实像时,像物在透镜异侧;成虚像时,像物在透镜同侧。
3.一倍焦距分虚实(正倒),二倍焦距分大小。
没有缩小的虚像。
4.成实像时,物近像远像变大;成虚像时,物近像变小。
【想想议议】查看实验数据和回顾实验现象,凸透镜成放大的像时,物距跟像距相比,哪个较大?
成缩小的像时,物距跟像距相比,哪个较大?
由此你可以得出什么结论?
(设计意图:
对数据首先进行分类可以降低分析论证的难度,分析论证由学生讨论交流得出既体现了学生的主体地位,又培养了学生的归纳、分析和概括的能力。
)
6.评估
组织学生交流与评估,反思实验中出现的问题:
1、实验设计有不合理、不完善之处吗?
2、操作中出现过什么失误或故障吗?
你是怎么解决的?
3、有没有新的发现或疑问?
新的疑问:
1、如果实验时手指不当心遮住了一部分凸透镜,光屏上像有什么变化?
2、物体或透镜向上移时,光屏上的像向哪移?
3、将物体和光屏对调后,光屏上还有清晰的像吗?
做一做
1、用纸遮住一部分凸透镜,观察光屏上像有什么变化。
2、物体或透镜向上移时,观察光屏上的像向哪移。
3、将物体和光屏对调后,观察光屏上还有清晰的像吗?
情感渗透:
首先肯定大家的实验完成得比较充分,虽然在实验中也遇到了一些困难,但是经过了大家的努力,我们成功得到了凸透镜成像的规律。
尝试提出问题。
猜想像的性质与物距有关,并猜想它们的关系。
学生小组合作交流讨论设计方案,并展示。
(说明:
设计实验是探究过程中较难的环节,教师在此环节应给学生以提示和帮助,使学生对实验的器材和方法有较全面和深入的认识,从而使实验较顺利地进行。
)
学生小组分工协作,积极做实验,合作完成实验并记录数据,将实验测得的数据、观察的现象填入表格中、并录入电脑。
(说明:
让学生将实验数据、现象录入电脑,收集学生的实验数据。
数据尽量多些以便于分析。
实现小组共享测量的数据。
)
学生分析实验现象和实验数据:
将其分类
方法渗透:
分类法
有关,分析成像性质与物距的关系。
观察课件:
蓝色区域是物体离透镜较远成倒立缩小的实像;红色区域是物体离透镜较近成倒立放大的实像;黄色区域是物体离透镜很近成正立放大的虚像。
等大的实像,物距等于像距。
(根据其两边的成像推理出来的)
实验找出等大的实像。
(认识到二倍焦距处是放大、缩小像的分界点);20cm,在二倍焦距处,物距等于像距。
观察实验,认识到是凸透镜焦距不同的原因。
实像与虚像(根据其两边的成像推理出来的)
观看课件,整体感知蜡烛从很远的地方逐渐向凸透镜靠近这个过程中像的变化,对成像规律有完整的认识。
注意过程中像变化的两个分界点:
蜡烛放在2倍焦距处和1倍焦距处。
认识到一倍焦距处是实像、虚像的分界点。
交流总结实验结论。
小组交流讨论并汇报。
(说明:
完成实验数据的采集活动后,可引导学生逐步作出总结。
因涉及像的虚实、大小和倒正,头绪较多,现象纷繁,学生不易梳理清楚。
应允许学生的总结片面、不完整。
)
学生思考、讨论,得出:
5.不论成实像还是虚像,成放大的像时必定像距大于物距,成缩小的像时必定像距小于物距。
交流评估:
总结小组实验情况,在实验过程中有没有失误,有没有新的发现或疑问。
亲自做一做,观察释疑:
1、像还是完整的,只是变暗一些。
2、物体向上移时,像向下移;透镜向上移时,像向上移。
3、对调后光屏上还有清晰的像,由缩小变为放大或由放大变为缩小。
(三)应用
(三)交流与讨论
回归生活:
想想议议:
凸透镜成像的这些规律在实际生活中分别有什么应用呢?
【交流总结】展示
(设计意图:
培养学生对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的情感,建立将科学技术应用于实际的意识。
)
学生讨论交流展示应用。
(四)探究拓展
(四)理论探究:
凸透镜成像规律
介绍:
三条特
殊光线
(设计意图:
利用画图加以理解,可以避免死记硬背。
)
(此环节也可以作为课下作业进行探究。
)
利用三条特殊光线画出凸透镜成像的光路图。
三、反馈练习
见附件1
师巡视检查
完成反馈练习
四、课堂小结:
回顾本节课的学习内容
颗粒归仓学生讨论梳理知识,交流收获和疑惑。
五、课堂检测
教师巡视、讲评
学以致用
完成检测题、解答
见附件2
六、布置作业
出示思考题题目见附件3
课后完成
【板书设计】
第三节凸透镜成像的规律
物距与焦距关系
像的性质
像距与焦距关系
应用
u>2f
倒立、缩小的实像
F<v<2f
照相机
F<u<2f
倒立、放大的实像
v>2f
投影仪
u<f
正立、放大的虚像
放大镜
【教学反思】
一、教案的“亮点”
1、较好地体现了新课程标准的理念。
通过探究,在使学生在学习知识的同时培养了其提出问题的能力,增强对物理知识的探究精神。
让学生猜想——讨论——合作设计方案——合作实验——得出结论,使学生像科学家发现、研究问题那样学习,极大地激发了学生学习的主动性。
2、培养学生的科学的、严谨的作风。
根据实验数据,总结规律,得出结论,较好地培养了学生的交流与合作能力。
使学生逐步养成实事求是、尊重自然规律的科学态度。
3、本节课充分注重了激发学生的发散思维,对学生正确的猜想、设计方案给予肯定、鼓励,让学生获得成功的喜悦;对不甚合理、不甚完善的方案也不否定,而是让学生自己通过实际找到不足,让学生从失败不足之中也能学到知识,学到方法。
二、教学中易出现的问题
1、学生的动手能力一般较差,确定像的位置比较慢,物距、像距易读错。
探究实验前可让学生尝试找像,交流出确定最清晰像位置的方法,注意让学生明确几个概念:
物距、像距、焦距、2倍焦距等。
2、分析论证时数据尽量多些以便于分析。
让学生将实验数据、现象录入电脑,实现小组共享测量的数据。
3、因涉及像的虚实、大小和倒正,头绪较多,现象纷繁,学生不易梳理清楚。
完成实验数据的收集活动后,可引导学生逐步作出总结。
应允许学生的总结片面、不完整。
附件1
【反馈练习】
1、某小区楼道设有多功能电子门铃,此装置可以通过其内置摄像镜头来识别来访者,该摄像镜头相当于凸透镜,经摄像镜头所成的是(选填“正立”或“倒立”)、(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像;若镜头的焦距为l0cm,为了能成清晰的像,人到镜头的距离应大于cm.
2、在做“探究凸透镜成像实验”时,将焦距为10cm的凸透镜和蜡烛放在光具座上,位置如图所示。
则在光屏上
A.成倒立放大的实像
B.成倒立缩小的实像
C.光屏上不会得到像
D.像距大于10cm小于20cm
3、如图所示,在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上。
(1)要使像成在光屏的中心,实验前,调节凸透镜、光屏和烛焰三者中心大致在_____________________;
(2)蜡烛在凸透镜2倍焦距外的位置时,在凸透镜另一侧移动光屏,会在光屏上得到一个______________的像;
(3)如果凸透镜焦距为10cm,蜡烛到凸透镜距离为8cm,从光屏的一侧透过凸透镜可以看到一个______________的像;
(4)实验中若在光屏上得到一清晰的实像,当用黑色硬纸片遮住透镜的上半部分,则所成的像将会怎样变化:
_________________。
附件2
【课堂检测】
1、如图所示是某实验小组合作探究“凸透镜成像规律”的实验装置(足够长).实验时应先调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一直线上,并且大致在____________;当烛焰离凸透镜20cm时,在另一侧光屏上得到一个清晰、倒立、缩小的烛焰的像,随着蜡烛的燃烧,可观察到光屏上的像向____________(上/下)移动;移动蜡烛,使烛焰离凸透镜10cm,再移动光屏,____________(能/不能)在光屏上得到一个清晰的烛焰的像。
2、如图是小伟通过实验得到的凸透镜的像距v和物距u关系的图像。
由图可知凸透镜的焦距是__________cm;当物距为30cm时的成像特点可应用于_________(填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)。
3、如图所示是利用航空摄影拍摄到的铜仁市碧江区一角,如果拍摄时所用照像机的镜头焦距是50mm,则胶片到镜头的距离应( )
A.大于100mm
B.大于50mm小于100mm
C.小于50mm
D.等于50mm
4、在探究凸透镜成像规律的实验中,当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时,烛焰在光屏上呈现一个清晰放大的像。
要使烛焰在光屏上呈现一个清晰缩小的像,调节的方法是
A.透镜不动,蜡烛远离透镜移动,光屏靠近透镜移动
B.透镜不动,蜡烛远离透镜移动,光屏远离透镜移动
C.透镜不动,蜡烛靠近透镜移动,光屏远离透镜移动
D.透镜不动,蜡烛靠近透镜移动,光屏靠近透镜移动
5、一个物体在凸透镜前20cm处时,在透镜另一侧的光屏上成一个倒立、缩小的实像,则该凸透镜的焦距f符合
A.10cm<f<20cmB.f>10cmC.f<10cmD.f>20cm
6、如图所示,MN为凸透镜的主光轴,A为蜡烛,A’为蜡烛在光屏上所成的像,根据凸透镜成像原理确定凸透镜的位置及其焦点,并将它们画出来。
7、下
面是小明探究凸透镜成像规律的实验过程,请你和他一起完成这项探究:
(1)小明将透镜正对太阳光,在透镜的另一侧得到一个最小的亮点F(如图所示);该凸透镜的焦距f=cm;
(2)他将蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上依次摆放,点燃蜡烛后,发现无论如何移动光屏总找不到像,其原因可能是______________
。
(3)调整好后,当蜡烛与凸透镜的距离为36cm时,可在光屏上得到倒立_____
___的实像;再将蜡烛向凸透镜靠近一些,要获得清晰的实像.光屏应_________(选填“靠近”或“远离”)凸透镜。
发光放在凸透镜前30cm处,移动光屏可以得到一个、的实像。
(4)将一支高1.5cm发光棒立于凸
透镜前,在光屏上成了3cm高的像,物体离凸透镜的距离可能是()
A.9cmB.12cmC.18cmD.27cm
附件3
【作业思考题】
1、如图所示,a、b、c、d是距凸透镜不同距离的四个点,F为焦点。
下列几种光学仪器的成像原理与物体在不同点时的成像情况相对应,下列说法正确的是
A.照相机是根据物体放在d点时的成像特点制成的
B.幻灯机是根据物体放在c点时的成像特点制成的
C.使用放大镜时的成像情况与物体放在a点时的成像情况相似
D.人眼看物体时的成像情况与物体放在F点时的成像情况相似
2、某同学在探究凸透镜成像规律时,用如图所示的装置在光屏上得到一个清晰的像A,接着他保持蜡烛的位置不变,用另一个焦距为f/的凸透镜代替原来焦距为f的凸透镜并保持透镜的位置不变,移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像B,观察实验现象,他发现像B比像A变大了。
(1)根据上述实验可以判断f/与f大小关系是。
(2)在光屏上得到清晰的像B之后,保持透镜的位置不变将光屏向右移动一小段距离,为在光屏上得到清晰的像,蜡烛应向移动。
(3)由实验可知:
当用变焦照相机拍照时,如果想使被拍摄景物的像变大些,应调节相机的焦距变些。
3、凸透镜可以成不同的像,凹透镜能成什么样的像呢?
(1)实验探究:
学生用近视镜片观察物体;
(2)网络探究:
凹透镜成
像及原理。
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