人教版（2024）八年級(jí)上冊(cè)物理第五章透鏡及其應(yīng)用第3

節(jié)凸透鏡成像的規(guī)律教案

《凸透鏡成像的規(guī)律》教案

年級(jí)八年級(jí)

學(xué)科初中物理共1課時(shí)

冊(cè)別上冊(cè)

人教版義務(wù)教育教科授課

教材新授課第1課時(shí)

書-物理八年級(jí)上冊(cè)類型

教材分析

教材分析

本節(jié)內(nèi)容是“透鏡及其應(yīng)用”章節(jié)的核心部分，承接前一節(jié)對(duì)凸透鏡基本性質(zhì)的探

究，聚焦于“成像規(guī)律”的系統(tǒng)性歸納。教材通過照相機(jī)、投影儀、放大鏡等生活

實(shí)例引入問題，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象出發(fā)提出科學(xué)探究問題一一“像的虛實(shí)、大小、正

倒與物距有何關(guān)系？”隨后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，明確實(shí)驗(yàn)思路與操作步驟，強(qiáng)調(diào)控制變

量法的應(yīng)用，并以表格形式記錄數(shù)據(jù)，最終得出成像規(guī)律。該內(nèi)容不僅體現(xiàn)了物理

學(xué)科“觀察現(xiàn)實(shí)世界，思考現(xiàn)實(shí)世界，表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界”的核心素養(yǎng)要求，還為后續(xù)

學(xué)習(xí)顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡原理奠定基礎(chǔ)，具有承上啟下的關(guān)鍵作用。

學(xué)情分析

八年級(jí)學(xué)生已掌握光的折射、凸透鏡對(duì)光的會(huì)聚作用等基礎(chǔ)知識(shí)，具備一定的實(shí)驗(yàn)

操作能力與觀察能力。但對(duì)“物距”“像距”等抽象概念理解尚淺，易混淆“實(shí)

像”與“虛像”的形成條件。同時(shí)，學(xué)生習(xí)慣于直觀感知，對(duì)通過數(shù)據(jù)推理總結(jié)規(guī)

律的能力較弱，尤其在處理“焦距作為參照標(biāo)準(zhǔn)”這一思維轉(zhuǎn)換時(shí)存在困難。此

外，部分學(xué)生缺乏科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，可能出現(xiàn)隨意移動(dòng)器材、不認(rèn)真讀數(shù)等問

題。因此，教學(xué)中需借助情境驅(qū)動(dòng)、任務(wù)引領(lǐng)，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)規(guī)范訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生從

“看現(xiàn)象”走向“析規(guī)律”，培養(yǎng)其科學(xué)思維與探究實(shí)踐能力。

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課時(shí)教學(xué)目標(biāo)

物理觀念

1.能準(zhǔn)確描述凸透鏡成像中物距、像距、焦距之間的定量關(guān)系，理解“二倍焦

距”“一倍焦距”作為分界點(diǎn)的意義。

2.能結(jié)合具體實(shí)例說明實(shí)像與虛像的本質(zhì)區(qū)別，理解實(shí)像可呈現(xiàn)在光屏上而虛像

不能。

科學(xué)思維

1.能通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，歸納出物距變化對(duì)成像性質(zhì)的影響規(guī)律，發(fā)展歸納

推理能力。

2.能運(yùn)用“以焦距為單位進(jìn)行比較”的思維方式，提升模型建構(gòu)與量化分析能

力。

科學(xué)探究

1.能獨(dú)立完成“調(diào)節(jié)光源、凸透鏡、光屏中心等高”等實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備步驟，確保實(shí)驗(yàn)

結(jié)果可靠性。

2.能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)記錄表，完整記錄物距、像距、像的虛實(shí)、大

小、正倒等信息。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

1.能在小組合作中主動(dòng)承擔(dān)角色，尊重他人意見，體現(xiàn)協(xié)作精神。

2.能如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不偽造數(shù)據(jù)，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

重^

1.掌握凸透鏡成像的四類情況及其對(duì)應(yīng)的物距范圍：u>2f、u=2f、f<u<

2f、u<fo

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2.理解并能用語言準(zhǔn)確表述“當(dāng)物距大于2倍焦距時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像”等規(guī)

律。

難點(diǎn)

1.理解“像距隨物距減小而增大”的動(dòng)態(tài)變化過程，建立物距-像距-成像性質(zhì)的

三維聯(lián)系。

2.區(qū)分“虛像無法在光屏上呈現(xiàn)”與“光屏上有影子”的本質(zhì)差異，避免認(rèn)知誤

區(qū)。

教學(xué)方法與準(zhǔn)備

教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)探究法、合作學(xué)習(xí)法、情境教學(xué)法、講授法

教具準(zhǔn)備

發(fā)光二極管光源、凸透鏡（焦距20cm）、光屏、刻度尺、鐵架臺(tái)、導(dǎo)軌、多媒體

課件

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)

一、創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，提出驅(qū)動(dòng)性問題

1.觀看視頻，感受不同

（一）、展示生活場(chǎng)景視頻片段：

成像現(xiàn)象。

.播放一段短視頻：一位攝影師在天安門

情境導(dǎo)12.回憶相關(guān)生活經(jīng)驗(yàn)，

廣場(chǎng)用相機(jī)拍攝城樓全景，鏡頭拉近后發(fā)

入，激發(fā)嘗試解釋現(xiàn)象差異。

現(xiàn)畫面只包含部分建筑；接著切換到教室

探究欲望3.思考教師提出的三個(gè)

【5分投影儀投射PPT,畫面清晰但偏??；最后展問題，積極發(fā)言分享想

鐘】示老人用放大鏡閱讀報(bào)紙，字跡被放大得法。

非常清楚。

4.明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)目

2.提問引導(dǎo)：同學(xué)們，你們注意到這些設(shè)標(biāo)與實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

備雖然都用了凸透鏡，但成像效果卻完全

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影響成像清晰度和準(zhǔn)確性。

問題回應(yīng)：☆☆☆

評(píng)價(jià)任務(wù)知識(shí)遷移：☆☆☆

目標(biāo)明確：☆☆☆

通過真實(shí)生活情境導(dǎo)入，將抽象的物理規(guī)律與學(xué)生的日常經(jīng)驗(yàn)緊密連

接，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。利用視覺沖擊和提問引發(fā)認(rèn)知沖突，激活學(xué)生己

設(shè)計(jì)意圖

有知識(shí)，為后續(xù)探究做好鋪墊。明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)，強(qiáng)調(diào)操作規(guī)范，培養(yǎng)

學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

一、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與裝置搭建

（一）、分組指導(dǎo)，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作

1.將全班分為6個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，每組4人，

1.分工合作，完成實(shí)驗(yàn)

指定組長(zhǎng)、記錄員、操作員、觀察員，明裝置搭建，確保三者等

確分工。

局0

2.教師演示安裝步驟：

2.按照教師指導(dǎo)，依次

-將凸透鏡固定在鐵架臺(tái)上，調(diào)整高度使

實(shí)驗(yàn)探改變物距，反復(fù)移動(dòng)光

其位于中間位置。

究,合作屏尋找清晰像，認(rèn)真記

-將發(fā)光二極管光源置于凸透鏡左側(cè)，距

驗(yàn)證規(guī)律錄每組數(shù)據(jù)。

離約30cm處。

【25分3.在u<f時(shí)，撤去光

鐘】-將光屏放置在凸透鏡右側(cè)，初始距度約屏，從透鏡后方觀察虛

為。

40cm像，記錄特征。

強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵點(diǎn)：必須使用刻度尺測(cè)量物距

3.4.小組討論數(shù)據(jù)，嘗試

和像距，且每次測(cè)量均需從凸透鏡光心開

歸納成像規(guī)律，并與其

始量起。

他組交流驗(yàn)證。

4.指導(dǎo)學(xué)生檢查三者是否“等高共軸”：

用手電筒照射光源，觀察其光束是否穿過

透鏡中心并落在光屏中央，若偏離則重新

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調(diào)整。

（二）、分步實(shí)施實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)

L指導(dǎo)學(xué)生按照教材圖5.3-2裝置進(jìn)行實(shí)

驗(yàn)，按以下順序逐步推進(jìn)：

-第一步：將物體（發(fā)光二極管）放在距

離凸透鏡約30cm處（即u>2f）,移動(dòng)光

屏直至出現(xiàn)最清啦的像。

-第二步：觀察并記錄像的性質(zhì)：是否能

在光屏上呈現(xiàn)？是放大還是縮小？正立還

是倒立？

-第三步：用刻度尺測(cè)量物距u和像距V,

并填入表格。

-第四步：將物體向凸透鏡移動(dòng)5cm,再次

移動(dòng)光屏找清晰像，重復(fù)上述步驟。

-第五步：繼續(xù)移動(dòng)物體至ux2f（如

u=20cm）、u弋f（如u=10cm）u<f

（如u=5cm）等關(guān)鍵點(diǎn)，每步都記錄數(shù)據(jù)。

2.特別提醒：當(dāng)u<f時(shí)，光屏上無法得

到像，此時(shí)應(yīng)撤去光屏，從透鏡另一側(cè)直

接觀察，注意此時(shí)像為正立、放大，且為

虛像。

3.教師巡視各組，及時(shí)糾正錯(cuò)誤操作，如

未等高、讀數(shù)不準(zhǔn)、誤判虛像等情況。

4.鼓勵(lì)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)規(guī)律：例如，隨著物

體靠近透鏡，像逐漸變大，像距也逐漸變

大；當(dāng)物體移到焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，像變?yōu)檎?/p>

且無法在光屏上呈現(xiàn)。

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二、數(shù)據(jù)分析與規(guī)律提煉

（一）、引導(dǎo)學(xué)生匯總數(shù)據(jù)，形成初步結(jié)

論

1.各小組匯報(bào)數(shù)據(jù)，教師將典型數(shù)據(jù)匯總

干黑板或PPT卜0

2.提問：從數(shù)據(jù)中你能看出哪些規(guī)律？比

如，像的大小與物距的關(guān)系？像的正倒與

物距的關(guān)系？

3.引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：當(dāng)物距大于2倍焦距

時(shí)，像總是倒立、縮小的實(shí)像；當(dāng)物距等

于2倍焦距時(shí)，像等大；當(dāng)物距小于2倍

焦距但大于焦距時(shí)，像倒立、放大；生物

距小于焦距時(shí)，像正立、放大，且為虛

像。

4.教師補(bǔ)充：為了更清晰地揭示規(guī)律，建

議以焦距f為單位來劃分區(qū)域，如u>

2f、u=2f、f<u<2f、u<fo

（二）、總結(jié)成像規(guī)律，建立模型

1.教師帶領(lǐng)學(xué)生逐條朗讀并記憶成像規(guī)

律：

-當(dāng)u>2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，像

距滿足f<v<2fo

-當(dāng)u=2f時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像，像

距v=2fo

-當(dāng)f<u<2f時(shí)二成倒立、放大的實(shí)

像，像距v>2fo

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當(dāng)U<f時(shí)，成正立、放大的虛像，像

與物同側(cè)。

2.強(qiáng)調(diào)“二倍焦距”和“一倍焦距”是兩

個(gè)重要分界點(diǎn)，是判斷成像性質(zhì)的關(guān)鍵依

據(jù)。

3.展示動(dòng)態(tài)模擬動(dòng)畫：用一個(gè)移動(dòng)的物體

在不同位置成像，直觀展示四種情況的變

化過程，幫助學(xué)生建立空間想象。

操作規(guī)范：☆☆☆

評(píng)價(jià)任務(wù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確：☆☆☆

規(guī)律歸納：☆☆☆

通過小組合作實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身經(jīng)歷“提出假設(shè)一設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一收集數(shù)

據(jù)一分析論證”的完整科學(xué)探究過程，培養(yǎng)動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意

設(shè)計(jì)意圖識(shí)。強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)與數(shù)據(jù)真實(shí)性，提升科學(xué)素養(yǎng)。利用多媒體動(dòng)畫輔

助理解復(fù)雜動(dòng)態(tài)過程，突破空間想象難點(diǎn)，使抽象規(guī)律可視化、形象

化。

1.回答“想想議議”問

一、解決實(shí)際問題，活用規(guī)律

題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)規(guī)律進(jìn)行

（一）、分析教材“想想議議”問題

推理。

1.出示問題：在照相機(jī)中，凸透鏡成倒

應(yīng)用拓2.分析練習(xí)題③④，說

立、縮小的實(shí)像，像的位置在哪個(gè)范隹

展，深化出操作策略及理由。

內(nèi)？物距與像距相比，哪個(gè)比較大？

理解3.參與討論“指尖觸

2.引導(dǎo)學(xué)生回憶實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)u>2f

【10分碰”問題，發(fā)表觀點(diǎn)并

時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像，且九

鐘】f<v<2說明依據(jù)。

3.因此，像的位置應(yīng)在焦點(diǎn)與兩倍焦距之

4.思考“拍攝全景”方

間，即。

f<v<2f案，提出可行建議并解

比較物距與像距：由于

4.u>2f,v<釋原理。

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2f,顯然物距大于像距。

5.同理分析投影儀：當(dāng)f<u<2f時(shí)，

v>2f,故像距大于物距。

（二）、解決練習(xí)題③與④

1.問題③：某同學(xué)用放大鏡觀賞郵票，想

讓像變得更大一些，他應(yīng)該怎樣做？

-引導(dǎo)思考：放大鏡成的是正立放大的虛

像，其放大程度取決于物距越接近焦距時(shí)

越大。

-結(jié)論：應(yīng)將郵票向凸透鏡靠近，但不能

超過焦距，直到看到最大最清晰的像。

2.問題④：改用焦距更短的透鏡乙

（10cm）,不改變光源和光屏位置，仍想

在光屏上得到縮小的實(shí)像，透鏡乙應(yīng)放在

透鏡甲的左側(cè)還是右側(cè)？

-分析：原透鏡甲焦距20cm,現(xiàn)要成維小

實(shí)像，需滿足u>2f=20cm,即物距大于

20cm。

-但若換為f=10cni的透鏡乙，要滿足」>

20cm,則物體必須離新透鏡更遠(yuǎn)。

-因此，必須將透鏡乙放在原來透鏡甲的

左側(cè)，才能使物距增大，從而滿足u>

20cm的條件。

二、辨析常見誤區(qū)，澄清概念

（一）、討論“指尖觸碰透鏡”問題

1.出示問題：某同學(xué)不小心用手指尖觸碰

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凸透鏡，光屏上會(huì)出現(xiàn)什么？有人說是指

尖的像，有人說是有影子。

2.引導(dǎo)學(xué)生思考：凸透鏡成像是由物體發(fā)

出的光經(jīng)折射形成的。手指不是光源，不

會(huì)發(fā)出光，因此不可能形成“像”。

3.但手指遮擋了部分光線，導(dǎo)致到達(dá)光屏

的光線減少，所以光屏上的像會(huì)變暗，出

現(xiàn)一個(gè)模糊的陰影。

4.結(jié)論：光屏上不會(huì)有指尖的像，只會(huì)有

一個(gè)因遮擋造成的暗區(qū)（影子）。

（二）、解決“拍攝天安門全景”難題

1.出示問題：某同學(xué)在某處無論如何調(diào)

節(jié)，都只能看到城樓一部分，如何才能拍

到全景？

2.引導(dǎo)分析：這是因?yàn)槲锞嗵?，成像過

大，視野受限。

3.根據(jù)規(guī)律：要拍下更大的景物，需要減

小像的大小，即增大物距。

4.因此，應(yīng)往后退，增加物距，使像變

小，從而容納更多景物。

5.同時(shí)，可能還需更換焦距更長(zhǎng)的鏡頭

（長(zhǎng)焦鏡頭）來進(jìn)一步壓縮視角。

應(yīng)用能力：☆☆☆

評(píng)價(jià)任務(wù)辨析能力：☆☆☆

解釋能力：☆☆☆

將課堂所學(xué)應(yīng)用于真實(shí)問題情境，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)規(guī)律的理解深度與遷移

設(shè)計(jì)意圖

能力。通過辨析常見誤解，深化對(duì)“實(shí)像”“虛像”“影子”等概念

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的本質(zhì)認(rèn)識(shí)。鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決生活難題，體現(xiàn)“從生活中

來，到生活中去”的課程理念，增強(qiáng)學(xué)習(xí)價(jià)值感。

一、回顧知識(shí)脈絡(luò)，梳理規(guī)律框架

（一）、引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建思維導(dǎo)圖

1.教師在黑板上繪制一個(gè)以“凸透鏡成像

規(guī)律”為中心的知識(shí)樹：

-主干：物距u與成像性質(zhì)的關(guān)系

-分支1：U>2f->倒立縮小實(shí)像（照相

機(jī)原理）

-分支2：u=2ff倒立等大實(shí)像（測(cè)焦

距方法）

-分支3f<11<2f->倒立放大實(shí)像L跟隨教師一起構(gòu)建知

總結(jié)反

（投影儀原理）識(shí)結(jié)構(gòu)圖，加深印象。

思，構(gòu)建

-分支4：u<f―正立放大虛像（放大2.記錄作業(yè)要求，明確

體系

鏡原理）完成任務(wù)。

【5分

2.強(qiáng)調(diào)“一倍焦距”分虛實(shí)，“二倍焦3.思考課后實(shí)踐任務(wù)，

鐘】

距”分大小。準(zhǔn)備材料。

3.提醒學(xué)生：所有規(guī)律均基于“平行光過

焦點(diǎn)”“過焦點(diǎn)的光平行射出”等基本原

理推導(dǎo)而來。

二、布置作業(yè)，延伸探究

（一）、完成課本練習(xí)與應(yīng)用題①?⑦

1.要求學(xué)生獨(dú)立完成，其中⑤題需計(jì)算焦

距，⑥題需寫出邏輯推理過程。

2.提示：⑤題可通過“當(dāng)u=20cm時(shí)，

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v=20cm”判斷f=10cm；當(dāng)u<10cm時(shí)，成虛

像。

（二）、課后實(shí)踐任務(wù)

1.請(qǐng)學(xué)生回家用玻璃瓶裝水做成簡(jiǎn)易凸透

鏡，觀察筆的成像變化，記錄物距與像的

變化。

2.思考：為什么水瓶的焦距會(huì)隨水量變

化？

知識(shí)整合：☆☆☆

評(píng)價(jià)任務(wù)作業(yè)完成：☆☆☆

探究延伸：☆☆☆

通過思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生系統(tǒng)化梳理本節(jié)課核心內(nèi)容，形成完整的知識(shí)

設(shè)計(jì)意圖網(wǎng)絡(luò)。布置分層作業(yè)，兼顧基礎(chǔ)鞏固與拓展探究，滿足不同層次學(xué)生

需求。鼓勵(lì)課外實(shí)踐，延續(xù)科學(xué)探究熱情，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)外無縫銜接。

作業(yè)設(shè)計(jì)

一、基礎(chǔ)鞏固

1.請(qǐng)寫出凸透鏡成像的四種情況，并分別說明其對(duì)應(yīng)的物距范圍。

2.判斷下列說法是否正確，正確的打“，錯(cuò)誤的打“X”。

（1）當(dāng)物體位于凸透鏡焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，成正立、放大的實(shí)像。（）

（2）照相機(jī)成像時(shí)，物距大于像距。（）

（3）投影儀成像時(shí)，像距大于物距。（）

（4）放大鏡成的像可以在光屏上接收到。（）

3.一個(gè)凸透鏡的焦距為15cm,當(dāng)物體距離透鏡20cm時(shí)，所成的像是______［選

填“實(shí)”或“虛”）、______（選填“放大”或“縮小”）、______（選填“正

立”或“倒立”）O

4.畫出物體在以下三種情況下凸透鏡成像的光路圖：

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(1)u>2f；(2)f<u<2f；(3)u<fo

二、能力提升

5.某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)得如下數(shù)據(jù)：

I物距/cm|像距/cm像的正倒|像的大小|

I30|15|倒|縮小|

I20|20|倒|等大|

I15|30|倒|放大|

I10I—I正I放大|

(1)根據(jù)數(shù)據(jù)判斷該凸透鏡的焦距是多少？

(2)當(dāng)物距為12cm時(shí)，你預(yù)測(cè)像的性質(zhì)是什么？為什么？

(3)當(dāng)物距為8cm時(shí)，能否在光屏上得到像？為什么？

三、實(shí)踐探窕

6.請(qǐng)你利用家中透明塑料瓶、水、筆等物品，制伶一個(gè)簡(jiǎn)易凸透鏡，觀察筆的成

像情況。

(1)記錄不同物距下所成像的特點(diǎn)(正倒、大小、虛實(shí))。

(2)思考：當(dāng)你逐漸向瓶口靠近