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《探究凸透镜成像的规律》教学设计


2013 江苏省教研室初中物理专项论坛

类别:专题论文(实验教学设计类) 题目: 《探究凸透镜成像的规律》教学设计 学校:常州金坛市华罗庚实验学校 姓名:顾雪松 电话:18961209699

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《探究凸透镜成像的规律》教学设计
常州金坛市华罗庚实验学校 【教学目标】 1、初步学会用刻度尺、烛焰、凸

透镜等器材探究凸透镜成像规律。 2、尝试用“实验--分析--归纳”的科学探究方法去探究科学规律。 【重点难点】 重点:凸透镜的成像规律。 难点:凸透镜成像性质的描述。 顾雪松

一、创设情境

导入新课

1、老师向学生展示右图“自制照相机模型” (先把镜头拿下) 2、问学生:这是什么? 3、再告诉学生,这是“照相机模型” ,学生不解,再问学生:为什么看不 到像,还差点什么? 4、老师把镜头——凸透镜拿出来,装上去,让学生观察。 5、问学生:你们想自己做一台“照相机”吗? 6、问学生:怎样才能做出一台“照相机模型”呢?我们就要知道镜头——凸透镜的有关成像 的规律。下面让我们一起来探究吧! 二、进行新授 1、提问:探究凸透镜镜成像规律时需要哪些器材?经学生思考和老师疏导得:

说明: (1)用 F 形 LED 光源(替代蜡烛) 。 ①在本学生实验中, 该光源的位置始终固定在透镜的主光轴上, 而且该光源也不会受风 的影响而晃动或改变大小, 因而避免了由于蜡烛燃烧变短、 烛焰晃动等因素给实验带来的不 利影响,使光屏上所形成的像更加清晰、稳定,从而减小了实验误差; ②使用蜡烛时, 烛焰所成的像可以使学生非常直观地得出蜡烛成上下倒立的实像, 但却
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不能观察所成的像也是左右倒立的特点。由于该光源为 F 形,从光屏上所成的像可以直观 地观察到,像的左右也是倒立的,这样在实验的过程中就能纠正学生那种片面地认识,即凸 透镜成实像时只是上下倒立的错误观点。 ③该光源还具有安全可靠、可重复使用的特点。 (2)外加刻度尺一把,便于测量像的大小。 2、提问:怎样安装才能让 LED 板上 F 像能成在光屏的中心?经学生思考和老师疏导得: 调整透镜、光屏的高度,使凸透镜、光屏和 LED 板上 F 的中心大致在同一高度。 3、设计实验与收集证据 (1)选用探究凸透镜成像规律所需的器材。 (2)测定所选凸透镜的焦距 f= cm. 实验一:探究倒立、缩小的实像规律 (1)使 LED 板从距凸透镜较远处逐次靠近透镜,每次都调节光屏到凸透镜的距离, 使烛焰在光屏上成清晰的像。注意观察像的大小、正倒是如何随物距的减小而变化的。 (2)当 LED 板在屏上成清晰、倒立、缩小的像时,测量并记录这时的物距和像距。 (3)当 LED 板在屏上成清晰、倒立、放大的像时,测量并记录这时的物距和像距。 像的性质 倒立、缩小的像 实验次数 1 2 3 学生做完实验后,让学生根据实验数据,总结实验规律: 当 u>2f 时,f<v<2f ,凸透镜成成倒立缩小的实像 学生做完实验后,让学生根据实验数据,总结实验规律,然后再让学生验证一下,因 为学生在探究时可能目的性不是很强,验证时目的性更强。 实验二:倒立、放大的实像的规律 像的性质 倒立、放大的像 实验次数 1 2 3 学生做完实验后,让学生根据实验数据,总结实验规律: 当 f<u<2f 时 v>2f,凸透镜成倒立放大的实像 学生做完实验后, (1)让学生根据实验数据,总结实验规律后再让学生验证一下。 (2) 让学生把 LED 板从距凸透镜较远处逐次靠近透镜,连续地观察一下凸透镜成实像的动态变 化情况,以便总结出以下规律: 凸透镜成实像时,当物体到凸透镜的距离变小时,则像到透镜的距离变大,像也变在。 即成实像时:物近像远像变大。 老师进一步问学生: (1)根据上述规律你能否在光屏上找到清晰倒立、等大的实像? (2)怎样确定你找的像就是倒立、等大的实像? 物距 u/cm 像距 v/cm 物距 u/cm 像距 v/cm

说明:对于等大的像学生难以判断,此时要用刻度尺来测量像与物的大小。
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实验三:探究倒立、等大的实像的规律 当 LED 板在屏上成清晰、 倒立、 等大的像时, 测量并记录这时的物距和像距。 像的性质 倒立、等大的像 实验次数 1 2 学生做完实验后,让学生根据实验数据,总结实验规律: 当 u=2f 时,凸透镜成倒立、等大的实像,u=2f 是成放大实像和缩小实像的分界点; 实验四:探究正立、放大的虚像的规律 老师:同学们猜想一下,你可能在什么位置可以找到正立、放大的像? 当学生猜想出可能是物距小于焦距时, 先让他们实验, 可是谁也没能在光屏上找到像 时,老师适当引导,这个像可能是不能呈现在光屏上,可能要透过透镜能观察。学生继续实 验,并记录相关实验现象与数据在下表中。 像的性质 正立、放大的像 实验次数 1 2 物距 u/cm 焦距 f/cm 物距 u/cm 像距 v/cm

实验五:当 u=f 时,凸透镜的成像情况 (1)老师问:当 u>f 时,凸透镜成实像,当 u<f 时,凸透镜成虚像,那么当 u=f 时,凸透 镜的成像情况又怎样呢? (2)学生再次实验 (3)师生共同总结规律:当 u=f 时,凸透镜既不能成实像,也不能成虚像。即 u=f 是成实 像和虚像的分界点。 4、总结规律:凸透镜的成像规律 像的性质 物距 u>2f u=2f 2f>u>f u=f f>u 像距 2f>v>f v=2f v>2f / / 放大 放大或缩 小 缩小 等大 放大 不 倒立或正 立 倒立 倒立 倒立 能 成 像 正立 虚像 实像或虚 像 实像 实像 实像

(1)二倍焦距处(即 2f 点) :是实像和虚像的分界点; (2)一倍焦距处(即焦点) :是放大像和缩小像、正立像和倒立像的分界点。 (3)凸透镜成实像时,当物体到凸透镜的距离变小时,则像到透镜的距离变大,像也变在。 即成实像时:物近像远像变大。 5、提问: (1)通过今天的探究你知道照相机是利用的凸透镜成像的哪个规律吗? (2)你还能利用凸透镜成像的规律做出哪些光学器件来为我们大家服务吗?

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三、课的结尾 1、如图A、B、C、D、E中成实像的点是( ) ,成虚像的点是( ) ,成放大像的 点是( ) ,成缩小像的点是( ) ,所成实像像距最远的点是( ) 。

2、小明同学在实验时,无论他怎么移动光屏,他都不能在光屏上看到烛焰的像,你知道这 是为什么吗?

3、一凸透镜的焦距为 10cm,把一物体放在其主光轴上,它离焦点的距离为 5cm,则物体的 像是什么样的? 4、思考: (1)在实验过程中,调出一个清晰的像,如果用不透明物体将凸透镜遮盖做一部分,屏上 的像有什么变化? (2)在实验过程中,调出一个清晰的像,如果把物体在与主光轴垂直的平面内上、下或前 后移动,屏上的像会怎样移动? 说明:这两个思考属于本实验的延伸与拓展,可先让学生思考、讨论后再用实验观察。

活动六:根据实验现象和上述各表中的信息,归纳总结凸透镜成像的规律,完成 P93 页“小 结与交流”: 1、物体通过凸透镜成像的性质与凸透镜的 有关,并随 的变化而改变; 2、 焦距处, 是物体成缩小实像还是放大实像的分界点; 焦距处, 则是物体成倒立实像还是正立虚像的分界点。 3、凸透镜成实像时,当物体到凸透镜的距离变大,则像到透镜的距离 ,像也变 ,反之,当物体到凸透镜的距离变小,则像到透镜的距离 ,即物近像远 像变大。

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