第三节：探究凸透镜成像的规律
中学 周总峰
教学目标:
1、知识与技能
(1)理解凸透镜成像规律。
(2)知道凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件。
2、过程与方法
(1)能在探究活动中，初步获得提出问题和作出有针对性的能力。
(2)通过探究凸透镜成像规律的过程，体验科学探究的主要过程与方法。
(3)学习从物理现象中归纳科学规律的方法。。
3、情感态度与价值观
(1)乐于参与观察、实验、制作等科学实践的态度。
(2)通过探究活动，激发学生的学习兴趣，培养学生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学道理，勇于探究日常生活中的物理学规律。
教学重点:
凸透镜成像的规律以及学生猜想能力与设计实验的能力，对实验数据的分析和论证的能力培养。
教学准备：
光具座及附件、蜡烛、火柴
教学过程：探究凸透镜成像的规律
一、复习导入：
老师直接提出：生活中用到的照相机、投影仪、放大镜这些光学仪器是利用那种透镜成像的？和成像各有什么特点？
让学生回答：
1、都是利用凸透镜成像的。
2、照相机照相时，成的是缩小，倒立的实像；投影仪投影胶片时，成的是缩小，倒立的实像；放大镜看物体时，成的是放大、正立的虚像。
二、新课教学：
1、提出问题：（教师启发：都是物体经凸透镜成像，而成像的特点却不同，对此你会有怎样的问题）
那么凸透镜成像的特点与什么因素有关？
2、做出猜想与假设：
（教师引导：通过上节学习及日常的认识，我们发现使用上述光学仪器成像时，物体到凸透镜的距离不同）
凸透镜所成的像可能与物体距凸透镜的距离有关。
3、设计实验
(1)教师指导学生要检验猜想是否正确需要进行探究实验，提出实验探究是物理知识学习最基本的一种方法。
教师给出试验器材，让学生根据猜想，指导学生阅读教材。学生阅读、讨论、设计实验方法，小组发言展示。其他组同学评估、改进实验方法。明确实验目的。并回顾凸透镜焦距测量的方法，（方法：平行光（太阳光）聚焦法，可用小手电筒代替平行光源。）并让两位学生测出本节课凸透镜的焦距．
(2)让学生明确实验的主要步骤及过程,实验中要观察什么、测量什么和记录哪些内容。小组展示回答，其他组进行补充。
教师演示：根据学生的实验方法补充说明实验操作步骤、注意事项。
指导学生将实验器材按如图所示摆放。
要求：将凸透镜、蜡烛、光屏放在同一直线上。为此调整凸透镜、蜡烛、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。
并指导学生，实验时先改变物距，使物距由大到小进行几次实验。
并提醒学生怎样观察像；怎样记录物距、像距；注意小组内的分工合作。
4、进行实验：
学生每4人一组按如下步骤进行实验探究：
(1)把蜡烛放在较远处，使物距u＞2f，使烛焰在光屏上成清晰的实像，观察实像的大小和正倒，测出物距和像距v（像到凸透镜的距离）。
(2)把蜡烛向凸透镜移近，使物距在2f和f之间，即2f＞u＞f，重复以上操作，进行观察和测量。
(3)继续移近蜡烛，使物距u＜f，在屏上还能得到蜡烛的像吗？怎样才能观察到蜡烛的像？是虚像还是实像？观察像的大小、正倒、测出物距，估测出像距。
按上述计划操作，把数据和观察结果填入下表中。
小组所用透镜焦距f=_____cm
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物距与焦距关系 |
物距u/cm |
像的性质 |
像距v/cm | ||
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实虚 |
大小 |
正倒 | |||
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u＞2f |
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u＞2f |
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2f＞u＞f |
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2f＞u＞f |
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u |
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u |
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5、分析和论证:
让各组学生分别对自己的数据进行处理，各小组送交自己的实验记录结果，进行投影仪展示，表述发现的现象和规律：
当u>2f时，成倒立、缩小的实验像；
当f<2F是时>
当u
成实像时，物距变小时，像距变大，像也变大。
6、交流评估
(1)引导学生相互交流，开展评估，各述己见。
(2)要求学生回顾探究活动过程，进行分析评估，总结经验，弥补不足。老师总结整个探究活动的完整过程，使学生掌握科学探究的方法。
三、小结：（让学生自己从知识内容、方法等方面总结）
（1）内容总结：
1．u＞f时成实像，u＜f成虚像，焦点是实像和虚像的分界点。
2．U＞2f时成缩小实像，u＜2f时成放大实像，二倍焦距点是成放大实像与缩小虚像的分界点。
3．成实像时，当物距减小，像距变大，像变大；物距增大时，像距变小，像变小。
4．成实像时，像与物在凸透镜异侧，成虚像时，像与物在凸透镜同侧。
5．实像是实际光线会聚而成的，可显示在光屏上，虚像是实际光线的反向延长线的交点，不显示在光屏上。
（2）方法归纳：
本节课运用科学探究的学习方法，探究活动的主要环节分别为提出问题、猜想或假想、设计实验、进行试验、分析和论证、评估、交流。
四、反馈练习：
1、如图4示，在研究凸透镜成像实验中，当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时，眼睛通过透镜观察到的虚像可能是图中的（ ）
2、摄影师给小明拍了一张全身照后，又想给小明拍一张半身照，摄影师应_____（靠近、远离）小明，同时“调焦”，使镜头_____。（向前伸、向后缩）
3、一物体沿凸透镜的主光轴移动，当物距为30厘米时，在凸透镜另一侧的光屏上得到一个放大的实像，当物体移至物距为15厘米时，它的像一定是（ ）
A．放大实像 B．缩小的实像 C．放大的虚像 D．缩小的虚像
4、在探究凸透镜成像规律的实验中：第1小组同学依次把点燃的蜡烛、透镜、光屏放在光具座上。但是，在实验中无论怎样移动光屏都找不到清晰的像，请你帮他们找出一个可能的原因：___________________。第1．2两个实验小组分别进行了若干次操作，并把实验数据准确记录在下面表格中。
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|
第1小组 |
第2小组 | ||||||
|
凸透镜焦距/cm |
14 |
14 |
14 |
14 |
16 |
16 |
16 |
16 |
|
物距/cm |
20 |
30 |
40 |
60 |
20 |
30 |
40 |
60 |
|
像距/cm |
47 |
26 |
22 |
18 |
80 |
34 |
27 |
22 |
|
像的正倒 |
倒立 |
倒立 |
倒立 |
倒立 |
倒立 |
倒立 |
倒立 |
倒立 |
请分析以上数据，你能得到什么结论？（写出两条即可）
（1）_______________________________________________________。
（2）________________________________________________________。
五、作业设计：
根据自己在课堂上的探究实验，完成探究报告。
教学反思：教师课后完成。
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