北京课改版物理八年级下册86《学生实验探究凸透镜成像》word教案.docx
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北京课改版物理八年级下册86《学生实验探究凸透镜成像》word教案
第六节 学生实验:
探究凸透镜成像
一、指导思想与理论依据
本教学设计以学生终身发展为本,以提高全体学生科学素养为目标,为每个学生学习与发展提供机会,关注学生的个体差异,使每个学生都得到发展为教学理念。
将科学探究作为物理教学的主要教学方法,让学生经历探究过程,学习科学方法,培养其创新精神和实践能力。
二、教学背景分析
1.教学内容分析
探究凸透镜成像规律是初中光学部分的重中之重,呈现规律较多,变化相对复杂。
从能力要求来看,对学生的抽象思维能力、探究实验设计能力、动手能力以及测量能力、分析和归纳能力都是一个考验,是一个完整的探究题目。
从以往的教学经验来看,要想让学生自主探究,得到科学结论是一件很难的事情。
从知识结构上看,本节课是对光的折射现象的进一步延伸和细化。
通过凸透镜对光的作用,将折射“现象”顺利地过渡到实际“应用”,有承上启下的作用。
内容相对较多,如果成像规律呈现得不够清楚的话,会显得很繁杂。
2.学生情况分析
按照教科书章节顺序,本课应在八年级下学期进行学习。
本节是八年级课程的一个大探究,此时初中学生虽然有了一定的观察能力、实验能力和思维能力,但分析判断能力还不成熟,在短时间内还不能完全自主地设计实验,在探究学习中完全放手、束缚太多都不现实。
因此实际教学中还是需要采取以导为主的策略,及时向学生展示正确的操作规范,及时给予学生必要的指导。
鼓励学生参与设计实验方案,掌握解决问题的方法和途径。
3.教学方式
采用以实验和探究活动为主的教学方式。
4.教学手段
以小组实验探究为主,多媒体辅助教学。
5.前期教学状况、问题、对策等研究及技术准备
从以往教学经验来看,教学的主要困难有五个:
(1)本节需要完成的内容相对较多,同时要求充分体现探究精神。
倘若学生基础薄弱,那么设计教学方案时由于课堂时间有限而导致的问题就会很突出。
(2)蜡烛成像不够理想,火焰摇摆不定,成像模糊,不利于学生观察判断,同时桌面上很容易滴上蜡液,不容易清洁。
(3)现有成套的光具座在测量物距和像距时需要进行简单的计算,虽然不是非常困难,但对于后进生来说容易产生负面影响,对于新知识的学习制造了一定的障碍。
(4)物和像的大小全靠眼睛观察比较,无法量化,不利于科学地得到结论。
(5)由于时间有限,探究不够充分,成像规律呈现得不明显,结论的得出难免有些牵强。
如果学生基础薄弱,教学设计实效性不够的话,以上五点困难可能同时存在。
基于以上因素,首先考虑对器材进行改造,争取把器材对学生探究产生的不利影响降至最小,然后再设计合理的教学方案。
具体做法是:
(1)用发光二极管组成L型发光体,代替蜡烛,其优点是物体特征明显,成像清晰稳定,节能环保(见图一)。
(2)在发光二极管的载板和光屏上打上等大的小格,使物体和实像的大小可以量化,使探究更真实可信、更科学(见图一、二)。
(3)将光具座上的固定标尺拆下,两边安装钢卷尺,优点是零刻线可以随凸透镜的位置移动,物距和像距可直接测量,无须换算,同时,能移动的标尺也活化了学生的思维,能在近1m的范围内调整物距和像距(见图三)。
(4)探究实验时间有限,探究的范围难免不足,为体现整体结论的严谨,采用光路解析法辅助教学。
(5)制订合理的教学策略,将教学重点落在引导学生进行有效探究的过程上,不主张由学生完全自主地探究规律。
教学以导为主,以学生为主体,观察实验为基础,用实际图形展现成像规律,让学生容易从中总结规律,并能感受到规律的科学与严谨。
力图让学生在探究的全过程中受到启发和感悟,体会到一定的探究方法和探究精神,从而得到思维能力上的提升。
三、教学目标
1.知识与技能
(1)知道凸透镜成倒立缩小实像、倒立放大实像、正立放大虚像的条件。
(2)能使用光具座进行研究,进一步认识实像、虚像的异同。
2.过程与方法
(1)经历探究凸透镜成像规律的过程,逐步提高分析问题的能力,提高收集、处理数据的能力,初步提高分析证据、概括规律的能力。
(2)在探究过程中能对实验方案进行评价,对不正确或有疑问的结果能产生质疑,使探究计划和步骤能有序科学地进行。
3.情感、态度与价值观
在探究过程中,体会到学习透镜成像带来的乐趣,领略到科学规律美、现象与内在原理的统一美。
四、教学重点和难点
1.教学重点
凸透镜成像规律的实验探究。
2.教学难点
(1)制订合理的探究计划。
(2)分析实验数据,并总结出凸透镜成像的条件。
五、学习资源和教学流程图
1.教学资源准备
改进后的二极管发光体、大光屏,光具座(标尺已改造)、f=10cm凸透镜一只、f=5cm凸透镜一只。
2.教学流程图
创设情境,提出问题
引入:
昨天的任务是玩凸透镜
模型化再现
学生描述玩耍过程中的发现关系
收心启思
情境模型化
抛出探究问题
明确虚像、实像,规范仪器使用
探究:
实像的大小与物距距离的关系
探究环节
第二次探究
第一次探究
通过图形分析,实验补充和光路图分析,呈现凸透镜成像规律,同时体现科学的严谨态度
用图形分析和评价,找到不足
验证总结
探求规律的普遍性
f=10cm
该图是学生实验结果的记录图形
形象直观,规律易成像。
六、教学过程
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
引入
新知
1.提问学生在家玩凸透镜都发现了什么?
2.让学生用实验桌上的器材重现在家玩耍的情况。
1.讲述自己在家玩凸透镜时的发现。
2.利用教师提供的器材重现自己的发现。
1.提前给学生每人一只凸透镜回家玩耍,给学生游戏和发现的机会。
2.将具体情境转化为实验模型,体现物理研究方法。
明确虚像与实像,规范仪器操作。
情境再现过程能够发现学生认识不足和操作问题,方便教师进行明确和矫正。
1.教师检查学生重现在光屏上的“像”,提出如何确定像的办法。
明确实像概念。
2.矫正学生使用光具座时的不当之处。
明确:
发光体的中心、凸透镜的光心和光屏的中心,应在同一高度的一条直线上。
强调在光具座上如何找到清晰实像的办法。
明确物距和像距的概念。
3.让学生再找找看。
认识与矫正
1.明确什么是实像,怎么去承接。
2.知道如何正确使用光具座上的组合,较快较准确地找到实像。
3.找到真正的实像。
1.培养学生严谨的探究态度,树立遵守探究规则的意识。
2.明确虚像与实像,纠正学生认为不清楚的像就是虚像的错误认识。
3.示范仪器操作要点及规范。
4.学生实际情况决定了实验前的充分准备的必要性。
探究:
10cm焦距凸透镜成实像的大小与物距的关系
第一次探究
探究:
10cm焦距凸透镜成实像的大小与物距的关系
第一次探究
从学生光屏上呈现大大小小的实像,自然引发问题:
大家观察一下自己得到的像有什么特点?
1.让学生将调整后的像保留,让大家互相交流。
2.教师提出,为什么大家用的都是10cm焦距的相同规格的凸透镜,却在光屏上得到大小不同的像呢?
3.引出探究题目:
在光屏上能够接到的像(实像)的大小与物距有什么关系。
让学生猜想。
4.向学生征集探究方案,提出物距的测量和像的大小测量问题。
5.进一步明确改变物距时的选“点”问题。
6.提供物距和像距的测量方法(介绍标尺的使用)和对实像大小的测量方法。
7.向学生明确附加测量项目,明示与题目没有必要的关联,是教师的附加项目。
8.学生实验。
9.教师在代表研究凸透镜成像的图形上画出物体的位置和大小。
学生汇报实验结果,教师记录在图形上,并同时向学生询问数据是否有大的出入。
解释小的差异是由于仪器自身原因和人对像的判定差异引起,可以允许。
学生相互看看彼此成的实像有什么不同?
观察:
焦距相同时,实像的大小与什么因素有关。
就教师的问题提出自己的猜想。
设计探究方案。
教师引导学生说出自己的探究方法。
看看物距取多少合适。
听听教师介绍测量物距和像距的方法和测量像的大小的方法。
明确教师附加的测量项目。
开始实验。
向教师汇报实验结果。
自然引发问题。
这样设计探究问题的意图是:
针对性强,能够有效降低学生设计探究实验的思维强度。
与学生直接对话讨论,能有效地向全体学生传达探究的意义、程序和方法。
学生还会形成其他的方案,可根据器材准备情况取舍,但应该及时予以表扬和鼓励,增进师生情感交流。
明确附加项目,是要增强学生对测量要求和题目的对应意识。
巡视时及时指导,及时作图,可以节省录入时间。
层进式的分析数据,可以让学生思路更清晰,数理能力弱的学生容易跟上。
数据差异不要有意回避,是教育的机会。
探究10cm焦距凸透镜成实像的大小与物距的关系
第二次探究
1.如果数据合理,就组织学生分析数据分布的问题,提出现象变化较明显的位置应该增加选“点”的密度,与学生协商插入合理的补充“点”。
展开第二次探究。
2.再次实验,补充数据。
学生分析数据点的分布是否还需要补充。
讨论,插入补充的数据点。
再实验。
二次探究,和学生分析数据补充的必要性,是提高学生认识的好机会。
成实像时:
物距的最小值是否可以小于或等于焦距
1.针对数据和图形提出问题:
我们发现u趋于f时,找不到实像了,是器材和空间的限制,还是确实没有实像?
2.教师协助检验。
成实像时物距的最小值是否可以小于或等于焦距。
成实像时物距的最小值收到器材和实验的空间限制(需要很长的像距),由教师协助推理。
探究:
10cm焦距凸透镜成实像的大小与物距关系结论
1.提示一定要针对探究问题得到相应的结论。
2.实验结论:
成实像时,物距越小,像距越大,像越大。
观察图形呈现的规律,得到结论。
1.数据的观察和分析,主要培养学生的归纳能力。
2.向学生传递结论的高针对性和严谨性。
探究过程中能发现的探究题目外的新规律
能否发现新规律?
1.成实像时,u>f。
2.实像皆倒立。
3.2f大致是实像大小的分界点,u>2f成缩小的像,u<2f成放大的像。
4.u>2f时,2f>v>f。
2f>u>f时,v>2f(可略)。
题外的新发现
1.成实像时,物距越小,像距越大。
2.成实像时,u>f。
3.实像皆倒立。
4.2f大致是实像大小的分界点。
u>2f成缩小的像,u<2f成放大的像。
题目外的发现是新发现,学生要清楚。
这也是对完整成像规律的补充。
利用光路图做的
几何补充
简易实验的几何补充。
再次明确成实像的规律。
看教师的补充,体会知识的严谨和科学的规律美、统一美。
几何补充是对结论严谨负责的表现。
同时可以加强学生对特殊光线作用的理解和对规律的记忆。
但不强求学生完全理解,是一种科学态度的传递。
物距小于焦距时什么都得不到吗?
1.引导学生到物的另一侧去观察。
2.明确u<f时成正立放大的虚像。
3.光路解释。
1.物体同侧观察物体,看到放大、正立的虚像
2.看光路图辅助说明。
总结成虚像时,
u<f成正立、放大的虚像。
规律完整呈现
用动画演示物距由较远处(远大于2f)向凸透镜光心靠近过程中的成像特点。
观看动画。
对三个区域和两个特殊点做全景式小结。
规律是否具有普遍性?
1.用f=5cm凸透镜验证:
选物距为16cm,应该成什么样的像,验证一下。
2.有普遍性(大量事实证明结论是普遍适用)。
1.验证:
u>2f成倒立、缩小的实像
2.明确前面的规律有普遍性。
f=5cm与f=10cm同时进行实验,由于学生学习物理时间短,能力有限,只能用不同焦距的凸透镜来验证规律,来突出规律的普遍性。
f
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