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2012人教版八年级物理上册凸透镜成像的规律教案 |
第三节 凸透镜成像的规律
●教学目标
一、知识目标
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.
二、能力目标
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，体验科学的全过程和方法.
3.通过对凸透镜成像现象的观察分析，总结出凸透镜成像规律，并用列表的方法归纳出凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件.培养从物理现象中归纳科学规律的方法.
三、德育目标
1.通过研究凸透镜成像的实验，以及对其成像规律的分析有意识地渗透辨证唯物主义 观点.
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.
3.注意培养学生乐于参与观察、试验、制作的兴趣.
4.通过照相机的教学，使学生基本掌握照相机的使用，使学生会用照相机拍自然风景，培养学生的审美情趣.
●教学重点
对凸透镜成像规律的理解和认识.
●教学难点
指导学生在探究过程中，建立起实验与物理模型之间的必然联系.
●教学方法
实验法、观察法、探究法、讨论法.
●教学用具
凸透镜、蜡烛、火柴、光屏、刻度尺.
●课时安排
2课时
●教学过程
一、引入新课
［师］通过上节课的学习，我们知道照相机投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是凸透镜，并且照相机能使景物在相片上成倒立的像，所成的像比物体小，投影仪能把小的胶片上的画面放大到屏幕上，供大家观看，这就说明所成的像比物体大，是倒立的；放大镜能把小小的物体放大，使我们看清楚它们，所成的像是正立、放大的.你们想进一步了解它们吗？想了解什么？
［生甲］凸透镜在什么条件下成正立的像，什么情况下成倒立的像？
［生乙］什么情况下成放大的像，什么情况成缩小的像?
［生丙］什么情况下用光屏能收到像，什么情况下在光屏上不成像？
［生丁］什么条件下像与物在凸透镜两侧，什么条件下在同侧？
［师］同学们提出这么多问题，说明同学们认真思考了，这样非常好，既然提出问题，我们就要解决它.现在，我们就根据上节学的知识大胆猜测，通过实验和探究活动来解决.
二、新课教学
［探究］凸透镜成像的规律.
［生甲］照相时物体到凸透镜的距离比投影仪上胶片到凸透镜的距离大，看来像是放大还是缩小的与物体到凸透镜的距离有关.
［生乙］照相时底片到凸透镜的距离比投影仪的屏幕到凸透镜的距离小，看来像是放大还是缩小的与像到凸透镜的距离有关.
［生丁］照相机中镜头的凸透镜比投影仪镜头小，看来像是放大还是缩小的与凸透镜的大小有关.
［生戊］照相机和投影仪的物体和像在凸透镜的两侧，放大镜的像与物体在同侧.这说明像成倒立和正立与像和物在同侧还是两侧有关系.
［生己］放大镜要看清物体，离物体的距离一般要比照相机、投影仪中凸透镜离物体的距离小，说明物体成正立、倒立的像与物体到凸透镜的距离有关.
［师］同学们猜想得很好.现在逐一讨论看看有没有哪个能排除掉.
［生甲］像是放大还是缩小与凸透镜的大小有关，可以排除.因为有的放大镜直径比照相机镜头直径小，也能成放大像，再有摄影师拿大焦距的镜头比投影的镜头大，成的像还是缩小的，所以可以排除掉.
［师］他说的很好.我们鼓掌表示鼓励.现在我们设计实验来验证上面的猜想是否正确.
［学生们讨论，制定实验方案，教师巡回指导］
［师］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（白色的硬纸板作屏）、凸透镜（焦距在10~20 cm之间），先测出凸透镜的焦距.
［生甲］让凸透镜在阳光下来回移动，找着最小、最亮的点，用刻度尺量出亮点与凸透镜的距离，这就是这个凸透镜的焦距.
［生乙］也可以让凸透镜离灯光5 m以外，找亮点，测定出凸透镜的焦距.
［师］好，现在测凸透镜的焦距.
学生们测出焦距，开始进行探究实验.
方案一：
①把透镜放在光具座标尺中央，从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置.
②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.
③把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离.把数据记录成表.
④继续把蜡烛向凸透镜靠近，观察像的变化是放大还是缩小，是正立还是倒立，蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离测出，将数据记录成表.
⑤当蜡烛到一定位置上时，光屏没有像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像，把蜡烛与凸透镜、像与凸透镜的距离，像是放大还是缩小的，像的正倒，填入表格.
方案二：
①把透镜放在桌子中央，把蜡烛、光屏放在其两侧，刻度尺放在桌子上，如课本图3.3—2所示.
②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.
③移动蜡烛，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒、测出蜡烛与凸透镜、光屏与凸透镜的距离.把数据记入表格.
④继续把蜡烛向凸透镜靠近，观察像的变化，是放大、等大还是缩小，是正立还是倒立，将蜡烛与凸透镜的距离，光屏与凸透镜的距离数据记入表格.
⑤当蜡烛移到透镜的焦点时，在光屏上看不到蜡烛的像，继续把蜡烛向凸透镜靠近，这时在光屏上看不到蜡烛的像，拿去光屏，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像.把蜡烛与凸透镜的距离，像与凸透镜的距离，像是放大还是缩小、正立还是倒立的填入表格.
［师］同学们的方案都可行，现在用桌子上的仪器进行实验，并记下结果，总结凸透镜成像的规律.
［学生们在认真做实验，教师巡回并进行指导，实验结束，教师组织讨论、提问、进行总结］
［生甲］当把蜡烛放在2倍焦距以外的位置，像在凸透镜的另一侧，成倒立、缩小的像.像与凸透镜的距离在1倍焦距和2倍焦距之间.
［生乙］当把蜡烛放在2倍焦距的位置，像在凸透镜的另一侧，像的大小与物体大小相等.是倒立的，像与凸透镜的距离也等于2倍焦距.
［生丙］当把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间的位置时，像在凸透镜的另一侧，成倒立放大的像，像与凸透镜的距离大于2倍焦距.
［生丁］当把蜡烛放在1倍焦距的位置时，光屏不成像.
［生戊］当把蜡烛放在1倍焦距之内，光屏上不成像，像与蜡烛在凸透镜同侧，成正立、放大的像.
［生己］当把蜡烛放在大于凸透镜焦距的位置时，物体成倒立的像.当物体从较远处向透镜靠近时像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变大.
［生庚］当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立、放大的像.这个像光屏上得 不到.
［师］同学们把规律都总结出来，总结得非常好，物体与凸透镜的距离叫物距，用u表示，像与凸透镜的距离叫像距，用v表示.
一、 凸透镜成像的规律（板书）
［生甲］什么叫实像？什么叫虚像？
［师］同学们能不能从我们实验中得出呢？
［生甲］光屏上得到的是实像，得不到的是虚像.
［生乙］光屏上承接的像是实际光线的会聚点.
［生丙］虚像不能用光屏收到，只能用眼睛看到，它不是实际光线会聚点，而是它们的反向延长线的交点.
［师］同学们总结得很好，看投影.
二、虚像和实像（板书）
由实际光线会聚成的像叫做实像.
像不是由实际光线会聚成的，而是它们的反向延长线的交点成的像叫虚像.
［想想议议］
［师］我们知道什么是实像、什么是虚像之后，请你们进一步猜测并根据上面探究所得的资料进行分析,什么情况下凸透镜成实像、什么情况下成虚像.
学生们仔细分析、思考、相互讨论.
［生甲］物体在1倍 焦距以外时，成倒立的实像.
［生乙］物体在1倍焦距内时，成正立的虚像.
［生丙］照相机和投影仪能在光屏上成实像，放大镜成的像在光屏上得不到，但眼睛能看到成虚像.
［生丁］像与物在凸透镜同侧成虚像，像与物在凸透镜两侧成实像.
［师］我们的照相机、投影仪、放大镜都是根据凸透镜成像规律成像的，能说出它们的原理吗？
［生甲］照相机的原理是物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像.
［生乙］投影仪的原理是物体到凸透镜的距离在2倍焦距和焦距之间时，成倒立、放大的实像.
［生丙］放大镜的原理是物体到凸透镜的距离小于焦距时，成正立、放大的虚像.
［师］我们知道了照相机、投影仪、放大镜的原理.想进一步了解它们吗？我们从上节课知道照相机的镜头相当于凸透镜.胶卷相当于光屏.机壳相当于暗室.我们今天又知道，被拍照的景物到镜头的距离远远大于焦距才能在胶卷上得到倒立、缩小的实像.那么照相机中的调焦环、光圈、快门，它们有什么用处？
下面看挂图和实物，还有你们的资料说出它们的作用.
［生甲］照相机中调焦环是调节镜头到胶片的距离，拍摄近的景物时，镜头往前伸，离胶片远一些，拍摄远的景物时，镜头往后缩，离胶片近一些，调焦环上刻着数字，表示拍摄的景物到镜头的距离.
［生乙］光圈是用来控制进入镜头的光的多少，光圈可以开大或缩小，光圈环上刻有光圈数.
［生戊］快门是用来控制曝光时间的，曝光时间可以从快门上的数字知道.
［生丁］现代的照相机可以根据光的强弱来自动调节光圈和快门，得到曝光适度的相片，还能自动测量景物到相机的距离，进行自动调焦.这样高度自动化的相机用起来很方便，即使缺乏摄影经验的人也能照出清晰的相片.所以人们戏称为“傻瓜相机”.
［师］同学们讲得很好.看来在下面做了不少工作，我很高兴，那么投影仪的构造呢？看挂图，根据你们收集的资料说出它的构造及作用.
［生甲］投影仪的构造主要有：镜头（相当于一个凸透镜）、投影片（相当于物体）、屏幕（相当于光屏）、聚光镜、光源和反光镜等部分.
［生乙］光源是用来照亮投影片的.
［生丙］聚光镜是由两块螺纹透镜组成，这两块螺纹透镜是用来增大聚光面积，增加投影片的亮度.
［生丁］反光镜是平面镜，作用是把射向投影片的光反射到屏幕上.
［师］同学们回答的非常好.现在我们分组亲自动手来使用照相机拍照和使用投影仪放大胶片.
［学生们很活跃，积极主动的做，教师巡回指导］
三、小结
本节课我们知道了以下内容；
1.照相机的原理
u＞2f f＜v＜2f 成倒立、缩小的实像
2.投影仪的原理
f＜u＜2f u＞2f 成倒立、放大的实像
3.放大镜的原理
u＜f 成正立、放大的虚像
四、布置作业
P62 动手动脑学物理.
［动手动脑学物理参考答案］
1.玻璃瓶相当于一个柱面透镜，根据物体与凸透镜距离小于一倍焦距,成正立、放大的虚像，离凸透镜越远，像越大.当铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动时，透过玻璃瓶会看到铅笔头逐渐变大，而形状不变.到某一位置时，根据物体与凸透镜距离大于一倍焦距，成倒立的像，铅笔尖也会突然改变方向.
相同：都能反映出凸透镜成的像与物距有关.
不同：玻璃瓶是一个柱面凸透镜，它的焦距比较短.
2.“傻瓜相机”也有快门和光圈，只不过它们都安装在机身里面.傻瓜相机内部增加了一些电子、机械设备，可以根据光线的明暗程度自动调整光圈、快门，不需要人工调节，傻瓜相机也能自动聚焦，不需要手动调焦.
五、板书设计
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