1、第三節(jié)凸透鏡的成像定律【教育目標(biāo)】一、知識(shí)和技能了解凸透鏡的成像規(guī)律。我們知道凸透鏡成像的正反、大小、虛實(shí)和物距的關(guān)系。學(xué)習(xí)使用凸透鏡的成像規(guī)則來(lái)說(shuō)明簡(jiǎn)單的現(xiàn)象。二、過(guò)程和方法在分組實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)科學(xué)探索的全過(guò)程。從物理現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)總結(jié)科學(xué)規(guī)則的方法。三、情感態(tài)度和價(jià)值觀通過(guò)探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，獲得成功的喜悅。掌握學(xué)生積極與他人交流、合作的學(xué)習(xí)習(xí)慣。培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的求知欲，初步確立實(shí)際應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的意識(shí)?！窘逃c(diǎn)】組織指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索凸透鏡成像規(guī)律?！窘逃y點(diǎn)】指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行修訂實(shí)驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)，總結(jié)，得出規(guī)則。利用凸透鏡的成像規(guī)律來(lái)說(shuō)明生活中的現(xiàn)象?！窘逃郎?zhǔn)備】人民教師用：凸透鏡(焦距長(zhǎng)度10

2、cm、5cm各1個(gè))、觸摸屏、蠟燭、光具座、火柴、玻璃球、多媒體ppt課件。學(xué)生用：凸透鏡(焦距長(zhǎng)度10cm個(gè))、觸摸屏、蠟燭、光具座、火柴?！窘逃^(guò)程】主要教育過(guò)程教育內(nèi)容人民教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)一、創(chuàng)設(shè)方案引進(jìn)新課程看到“蝴蝶杯現(xiàn)象”的不可思議現(xiàn)象，引起了興趣，引入了新的課程?！灸M】蝴蝶杯的顯影過(guò)程加酒蝴蝶杯、古代飲料之一，以杯中“酒滿蝴蝶顯、酒干蝴蝶隱”奇異的視覺(jué)感知效應(yīng)傳到千古，被世人評(píng)價(jià)為“千金之寶”。 倒了酒的蝴蝶杯為什么會(huì)顯示蝴蝶生動(dòng)的畫(huà)面呢？(設(shè)計(jì)意圖：用“蝴蝶杯顯影”這種不可思議的現(xiàn)象創(chuàng)造教室狀況，刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲)本發(fā)明提供一種板書(shū)課題，5-3凸透鏡的成像規(guī)律看著仿

3、真實(shí)驗(yàn)，感受蝴蝶杯的魔法，思考老師提出的問(wèn)題。二、合作探索建構(gòu)知識(shí)(一)提出問(wèn)題(2)預(yù)想和假設(shè)【復(fù)習(xí)的問(wèn)題】1 .通用相機(jī)、投影機(jī)、放大鏡影像分別有哪些特征？2 .拍攝這些個(gè)圖像時(shí)，從物體到凸透鏡的距離有什么不同？【導(dǎo)向分析】通用相機(jī)、投影儀、放大鏡都是在凸透鏡的生活中應(yīng)用，但使用時(shí)的條件不同，成像結(jié)果不同：通用相機(jī)拍攝遠(yuǎn)處的物體，將遠(yuǎn)處的物體縮小成膠片上的像的投影儀將物體放在附近，在遠(yuǎn)處的屏幕上形成大像的放大鏡將物體縮小成膠片上的像。 可知凸透鏡成像的正反、大小、虛實(shí)與物體到凸透鏡的距離有關(guān)。(設(shè)定修訂意圖：通過(guò)復(fù)習(xí)通用相機(jī)、投影儀和放大鏡的特征圖像與各物體到凸透鏡的距離關(guān)系，對(duì)學(xué)生提出問(wèn)

4、題，為學(xué)生的合理推測(cè)提供依據(jù)【前置補(bǔ)償】識(shí)別物體距離(u )和像距(v )物體距離(u ) :從物體到凸透鏡的距離。像距(v ) :到凸透鏡的距離。(設(shè)定修正意圖：前置補(bǔ)償物距離、像距、提出問(wèn)題時(shí)用于正確、簡(jiǎn)潔表現(xiàn)的鋪墊)凸透鏡圖像的正反、大小、虛實(shí)與物距有什么關(guān)系呢？【預(yù)想】聽(tīng)取學(xué)生的預(yù)想，做評(píng)估學(xué)生的預(yù)想。思考并分別回答：1 .通用相機(jī)為倒立、縮小的實(shí)像的投影儀為倒立、放大的實(shí)像的放大鏡為正立、放大的虛像。2 .拍攝通用相機(jī)時(shí)遠(yuǎn)離鏡頭，拍攝幻燈機(jī)時(shí)靠近鏡頭，拍攝放大鏡時(shí)靠近凸透鏡。識(shí)別物距和像距，修正物距和像距的大小?！绢A(yù)想】根據(jù)已有的知識(shí)提出預(yù)想：物距離大，倒立、縮小的實(shí)像的物距離小，倒

5、立、放大的實(shí)像的物距離更小，正立、放大的虛像。(3)設(shè)定修訂實(shí)驗(yàn)【過(guò)渡】預(yù)想是否正確需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明，以下共同設(shè)定實(shí)驗(yàn)來(lái)證明預(yù)想是否正確。實(shí)驗(yàn)器材如圖所示，器材主要有光具座、蠟燭、凸透鏡、觸摸屏等?！菊T導(dǎo)思考】利用給定的器材探尋凸透鏡畫(huà)像的正倒、大小、虛實(shí)與物距的關(guān)系，是怎么破嗎？請(qǐng)告訴我你的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。【導(dǎo)游點(diǎn)擊】這次，我們面臨的問(wèn)題是什么？ 請(qǐng)大家研究分析。1 .如何保證蠟燭像在燈屏的中央？【示范1】將蠟燭火焰、凸透鏡和光屏的中心調(diào)節(jié)到幾乎相同的高度，要求學(xué)生進(jìn)行調(diào)節(jié)。 2 .要找到像的位置是怎么破嗎？【示范2】(1)點(diǎn)燃蠟燭，移動(dòng)燈屏，蠟燭的燭焰清晰的圖像定位圖像，向?qū)W生求出圖像的位

6、置。(2)靠近蠟燭，摘下燈罩，直接用眼睛通過(guò)凸透鏡觀察虛像，要求學(xué)生觀察虛像。3 .如何更簡(jiǎn)單地測(cè)量物體距離和像距？【演示3】在光具座比例的50cm固定凸透鏡，調(diào)整蠟燭和觸摸屏，改變物體距離和像距離。 引導(dǎo)學(xué)生的嘴計(jì)算物距、像距的大小。4 .實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該記錄的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)是什么？ 學(xué)生們能修改桌子記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)嗎？【指導(dǎo)】對(duì)學(xué)生修改的實(shí)驗(yàn)記錄表格進(jìn)行刪除和補(bǔ)充，強(qiáng)調(diào)修改實(shí)驗(yàn)記錄表格時(shí)的注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)記錄表格需要標(biāo)題，能夠表現(xiàn)應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)、現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)次數(shù)。(2)實(shí)驗(yàn)記錄表格中有關(guān)測(cè)量的數(shù)據(jù)標(biāo)明單位。(修訂意圖：讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和應(yīng)記錄的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，解決實(shí)驗(yàn)中影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)和疑點(diǎn)，掃除學(xué)

7、生小組實(shí)驗(yàn)成功的障礙。 中所述)熟悉器材，明確作用和配置順序?！窘涣饔懻摗渴褂镁哂锌潭鹊挠|摸屏來(lái)接受實(shí)像，該觸摸屏將容易觀察物體距離和像距離的蠟燭作為發(fā)出火焰的物體?！緦?shí)驗(yàn)方案】改變物距的大小，觀察以不同物距成像的大小、正反、虛實(shí)?！窘涣饔懻摵筒僮鳌浚? .將蠟燭火焰、凸透鏡、光屏的中心設(shè)定為大致相同的高度。2 .點(diǎn)燃蠟燭，使蠟燭位于凸透鏡前面的某個(gè)位置，左右移動(dòng)燈屏，直到燈屏上出現(xiàn)清晰的圖像。 此時(shí)，光屏的位置是像的位置。 如何移動(dòng)光屏卻得不到圖像時(shí)，可以取下光屏，直接用凸透鏡進(jìn)行觀察。3 .將凸透鏡固定到光具座上，調(diào)節(jié)蠟燭和觸摸屏的位置來(lái)改變物體距離和焦距。4 .必須記錄像的正反、大小、

8、虛實(shí)、物距和像距、像和物的位置關(guān)系。表見(jiàn)附件一(4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)收集【溫暖的提示】1 .改變物距時(shí)，可以使蠟燭從遠(yuǎn)到近靠近凸透鏡來(lái)改變物距。2 .為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更全面、更普遍，請(qǐng)學(xué)生們?cè)谝?guī)定的時(shí)間內(nèi)，盡可能觀察物距不同時(shí)的圖像，并使蠟燭凸透鏡前的位置分布均勻。觀察u=10cm、u=20cm時(shí)的成像狀況，將物體距離、像距及成像特性記錄在表中。(設(shè)定修訂意圖：為了能順利得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)給予適當(dāng)?shù)奶崾竞鸵?【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】將蠟燭放置在凸透鏡前面的不同位置，調(diào)整光屏分別找到像，觀察像的性質(zhì)，將對(duì)應(yīng)的物距、像距及像的正倒、大小、虛實(shí)分別記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格中?！境晒故尽繉W(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將部

9、分小組的實(shí)驗(yàn)資料用實(shí)物進(jìn)行心理投射展示?！緮?shù)據(jù)收集】1 .在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，觀察到了怎樣的正反、大小、虛實(shí)的像？2 .作為像的正反、大小、虛實(shí)不同時(shí)，對(duì)應(yīng)的物距、像距分別是多少將學(xué)生名單圖像的正反、大小、虛實(shí)以及對(duì)應(yīng)的物距、像距的大小輸入電腦，在大畫(huà)面上展示。 (收集數(shù)據(jù)表見(jiàn)附件二)(修訂意圖：通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)合作探索意識(shí)多組實(shí)驗(yàn)將圖像性質(zhì)匯總，用多媒體展示對(duì)應(yīng)的物距、像距，收集的數(shù)據(jù)多，數(shù)據(jù)分析更有說(shuō)服力明確實(shí)驗(yàn)中需要注意的問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)操作的小技巧，順利完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生兩人一組，共同觀察、記錄蠟燭在凸透鏡前不同位置時(shí)的物距、攝像距離及圖像性質(zhì)，并填寫(xiě)表格。【分析歸納】分析實(shí)驗(yàn)記錄表，歸納圖像形成的

10、性質(zhì)差異倒立、縮小的實(shí)像倒立，大實(shí)像倒立、放大的實(shí)像圓形斑點(diǎn)正立、放大的虛像(5)分析與論證從收集到的數(shù)據(jù)可知，物體距離的大小在一定范圍內(nèi)成像的性質(zhì)相同，在不同范圍內(nèi)成像的性質(zhì)不同，如何確定物體距離的大小范圍。 物理學(xué)通常將凸透鏡的焦距長(zhǎng)度(f )設(shè)為參考標(biāo)準(zhǔn)，比較物體距離和焦距長(zhǎng)度的大小關(guān)系，決定物體距離的范圍。(設(shè)定修改意圖：引導(dǎo)學(xué)生考慮物理距離大小的定義，以焦距長(zhǎng)度為基準(zhǔn)，引導(dǎo)學(xué)生比較物理距離和焦距長(zhǎng)度的大小關(guān)系【數(shù)據(jù)分析】學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)中使用的凸透鏡的焦距長(zhǎng)度請(qǐng)學(xué)生分析收集了10cm(f=10cm )的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較了物理距離(u )和焦距長(zhǎng)度(f )的大小關(guān)系，回答了以下問(wèn)題。1 .分

11、析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)10、11、12，物理距離(u )和焦距長(zhǎng)度(f )有怎樣的大小關(guān)系，得到怎樣的法則？2 .分析實(shí)驗(yàn)資料13、14、15，物體距離(u )和焦距長(zhǎng)度(f )有怎樣的大小關(guān)系，得到怎樣的規(guī)則？ 像和物在凸透鏡的同一側(cè)還是不同側(cè)？3 .分析實(shí)驗(yàn)資料4、5、6，物距(u )和焦距長(zhǎng)度(f )有怎樣的大小關(guān)系，能得到怎樣的規(guī)則？ 像和物體在凸透鏡的同一側(cè)還是不同一側(cè)？4 .分析實(shí)驗(yàn)資料1、2、3，物理距離(u )和焦距長(zhǎng)度(f )有怎樣的大小關(guān)系，能得到怎樣的規(guī)則？ 像和物體在凸透鏡的同一側(cè)還是不同一側(cè)？分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)7、8、9，物距(u )和焦距長(zhǎng)度(f )有怎樣的大小關(guān)系，能得到怎樣的規(guī)則

12、？ 像和物與凸透鏡在同一側(cè)還是在不同側(cè)？6 .分析物距離在不同焦距長(zhǎng)度范圍內(nèi)的像距離(v )與焦距長(zhǎng)度的大小有什么關(guān)系？【板書(shū)】完成凸透鏡成像的規(guī)則表(表參照附件3 )。(設(shè)定修改意圖：指導(dǎo)學(xué)生容易分析物理距離和焦距長(zhǎng)度的大小關(guān)系，全面分析凸透鏡的成像規(guī)則)【疑問(wèn)】焦距長(zhǎng)度不同的凸透鏡的成像規(guī)律相同嗎？【演示實(shí)驗(yàn)】取焦距長(zhǎng)度為5cm的凸透鏡，演示了u2f、u=2f、fu2f、u=f、uf時(shí)的成像特性和像距與焦距長(zhǎng)度的關(guān)系。(設(shè)定修正意圖： f=5cm時(shí)，演示被攝體距離在不同焦距長(zhǎng)度范圍內(nèi)的圖像，與f=10cm時(shí)的現(xiàn)象對(duì)比，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠性)【請(qǐng)考慮一下】根據(jù)凸透鏡的影像學(xué)規(guī)則的分析進(jìn)行總結(jié)

13、，交流討論回答了以下問(wèn)題1 .像的正反：凸透鏡在什么條件下成為正立的像，在什么條件下成為倒立的像2 .像的虛實(shí)：凸透鏡在什么條件下成為實(shí)像？ 在什么樣的條件下會(huì)成為虛像呢？ 變成實(shí)像的時(shí)候，實(shí)像有什么共同的特征變成虛像的時(shí)候，虛像有什么共同的特征？3 .像的大?。和雇哥R在什么條件下成為放大像？在什么條件下成為縮小像？4 .變化規(guī)則：(1)當(dāng)1)uf成為實(shí)像時(shí)，物體接近凸透鏡，像的大小和像距離的大小如何變化？(2)當(dāng)2)uf成為虛像時(shí)，物體接近凸透鏡，像的大小和像距的大小如何變化【實(shí)驗(yàn)演示】演示uf時(shí)，物體接近凸透鏡，表示像的大小和像距離的大小的變化。5 .應(yīng)用：根據(jù)通用相機(jī)、投影儀、放大鏡各自

14、的圖像特征，分別分析它們是根據(jù)怎樣的原理工作的【板書(shū)】補(bǔ)充凸透鏡的成像規(guī)則表(參照板書(shū))【提高節(jié)奏】使用PPT課件播放了凸透鏡影像學(xué)的閃存漫動(dòng)畫(huà)，模擬了被攝體距離不同時(shí)的影像學(xué)狀況和凸透鏡影像學(xué)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)則。巧學(xué)妙記一倍焦距長(zhǎng)度量虛實(shí)，二倍焦距長(zhǎng)度量的大小，實(shí)像總是倒在不同的一側(cè)，虛像總是在相同的一側(cè)為正，物近像遠(yuǎn)像變大，焦點(diǎn)內(nèi)反而變化。(設(shè)定意圖：根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)論深入分析凸透鏡的成像規(guī)律，利用閃存漫動(dòng)畫(huà)模擬實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有助于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的進(jìn)一步理解，通過(guò)妙記降低學(xué)生的記憶難度明確的物理距離的大小是以焦距長(zhǎng)度的大小為基準(zhǔn)所規(guī)定的?！痉治鰵w納】分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納成像規(guī)則1 .不創(chuàng)建1

15、.u=f圖像2. uf成為正立、放大的虛像，像位于同一側(cè)3.u=2f倒立，成為大的實(shí)像，像的不同側(cè)4.u2f為倒立、放大的實(shí)像，成為像的不同側(cè)成為5. fu2f倒立、放大的實(shí)像，像的不同側(cè)在v=2f的情況下，v=2f在fu2f在u2f的情況下，fv2f在uu觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并與f=10cm時(shí)的凸透鏡影像學(xué)進(jìn)行對(duì)比，確定了實(shí)驗(yàn)結(jié)論的精準(zhǔn)性?！境晒故尽?. uf時(shí)為倒立像，uf時(shí)為正立像，因此焦點(diǎn)是正立像和倒立像的邊界點(diǎn)。2.uf時(shí)為實(shí)像，uf為虛像，因此焦點(diǎn)是實(shí)像和虛像的邊界點(diǎn)，實(shí)像倒立位于不同側(cè)，虛像全部站在同一側(cè)。由于在3. u2f的情況下成為縮小圖像，在u2f的情況下成為放大圖像，所以2f

16、成為放大圖像與縮小圖像的邊界點(diǎn)。(1) u f成為實(shí)像時(shí)，物體距離變小，像距離變大，像變大；(2)uf成為虛像時(shí)，物體距離變小，像距離變小，像變小。5. u2f，通用相機(jī)fu2f、投射器uf，放大鏡觀察漫動(dòng)畫(huà)位置，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解凸透鏡的成像規(guī)律。記錄凸透鏡成像規(guī)則的口戰(zhàn)術(shù)，理解其意義。(6)交流評(píng)價(jià)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)了什么樣的問(wèn)題影響了實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行，還是影響了實(shí)驗(yàn)的結(jié)論的正確得出方法，對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)還有什么樣的疑問(wèn)，請(qǐng)?jiān)谛〗M內(nèi)交流自己的實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行反省?！居邢胱龅氖隆?.u=f時(shí)，為什么凸透鏡不成像？ 有什么樣的應(yīng)用程序？u=2f時(shí)，倒立，成為大的實(shí)像，可以利用該法則測(cè)量未知凸透鏡的焦距長(zhǎng)度嗎

17、【板書(shū)】補(bǔ)充凸透鏡的成像規(guī)則表(參照板書(shū))3 .有同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)用白紙遮住一部分鏡頭，還能成為完整的像嗎？ 有什么樣的變化呢？4 .一位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)看起來(lái)像是在燈屏上，如何移動(dòng)蠟燭，使其成為燈屏的中心？(設(shè)修意圖：提出學(xué)生可能存在的疑問(wèn)，讓學(xué)生通過(guò)分析和實(shí)驗(yàn)解決，學(xué)習(xí)理論聯(lián)系實(shí)際。 中所述)【蝴蝶杯顯影解釋】1 .結(jié)構(gòu)2 .顯影原理(a )沒(méi)有飲用水時(shí)，蝴蝶的攝影圖片位于凸透鏡的焦點(diǎn)。(b )注入飲用水后，飲用水與凸透鏡的共同作用相當(dāng)于增大凸透鏡的焦距長(zhǎng)度，使蝴蝶的攝影圖片在凸透鏡的焦點(diǎn)以內(nèi)，形成正立、放大的虛像。(c )蝴蝶杯顯影光路圖。(修訂意圖：配合創(chuàng)設(shè)情況，讓學(xué)生了解蝴蝶杯顯影的原因，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用的認(rèn)識(shí))小組內(nèi)反思實(shí)驗(yàn)過(guò)程，探討和改善實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題?！境晒故尽拷涣饔懻?、實(shí)驗(yàn)：1 .物體處于焦點(diǎn)，發(fā)出的光經(jīng)由凸透鏡與主光軸平行，因此不