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2014年秋八年级物理上册 第五章 第一节 透镜教学设计 (新版)新人教版


第1节

透镜

整体设计 《在全日制义务教育物理课程标准》 理念的指导下, 在本节课的教学设计上着重从以下 几个方面进行了考虑。 1.注意引导学生观察身边的现象,从生活走向物理。由这些现象激发学生学习兴趣, 引导学生进入本节课要探究的主要问题,通过讨论、分组探究,寻找物理规律,再将所学的 知识应用于生活当中,从物理走向生活。 2.让学生经历探究学习的过程,在注重科学探究的基础上,渗透物理学科的基本研究 手段,引导学生准确表达自己的观点,加强合作探究,在合作中,相互取长补短,不断改进 自己的方案,使学生在各自学习层面上取得进步。 3.落实新的学习评价机制,不仅注重结论的得出,还要兼顾过程的评价,鼓励学生积 极参与探究过程,激发学生思维。保持对学习、对科学的兴趣。 三维目标 知识与技能 1.知道什么是透镜、薄透镜,知道什么是凸透镜的主光轴、光心、焦点和焦距。 2.知道凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 3.知道利用凸透镜能产生平行光。 4.会用三条特殊光线的规律作图。 过程与方法 通过课堂演示实验,培养学生观察能力、语言表达能力,学习研究问题的常用方法。 情感、态度与价值观 1.培养学习物理的兴趣和发现探索问题的良好习惯。 2.培养学生实事求是的科学态度。 3.使学生保持对自然的好奇,初步领略自然现象的美好与和谐。 教学重点 凸透镜对光的会聚作用,凹透镜对光的发散作用。 教学难点 1.凸透镜光路作图。 2.指导学生对实验进行仔细观察、分析,最后通过概括得出结论。 课时安排 1 课时 课前准备 激光灯(自制教具)、凸透镜、凹透镜、烧杯、水槽、多媒体设备一套 教学过程 导入新课 故事导入 有一批旅行家乘船在海上漫游。不巧,在海上遇到了狂风,把船吹到一座孤岛旁,旅行 家们只好下船来到岛上。当时正是冬天,岛上冰天雪地,白茫茫的一片?? 旅行家们准备生火取暖,烧火煮饭。意外的问题来了,火柴被海水浸湿了,打火机也丢 了。怎么办?正在这时,一个叫克劳波尼的物理学博士想到了一个办法。同学们知道是什么 办法吗? 学生交流,教师引导学生说出解决办法。 扩展:早在我国西汉(公元前 206 年~公元 25 年)《淮南万毕术》中就有关于冰透镜的 记载: “削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。 ”

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说明:放大镜聚光的作用。 设计意图:能激发学生学习物理的兴趣,而且能有利于对学生进行科学方法的教育。 问题导入 问题:根据光的折射规律,你能画出一束光在三棱镜中的光路吗? 课件展示:利用光的折射规律作出光在空气与玻璃三棱镜交界面发生折射现象的光路 图,并找出偏折的共同点。

说明: 人们利用玻璃透光且形状不同时对光的偏折情况不同, 把玻璃磨制成各种镜子来 为人们服务。它们的表面都是球面的一部分,这种镜子叫透镜。它们对光都有什么作用呢? 我们今天就来研究这个问题。 情景导入 通过课件播放照相机、眼镜、放大镜、望远镜、幻灯机的实物图片,对学生提问。

问题:这些物品都有的共同的光学部件是什么? 引导学生观察、思考、回答。 设计意图:提高学生的学习兴趣,从身边日常生活现象引入,尽力发散学生的思维,同 时体现“从生活到物理”的新课程理念。 实验导入 演示:用凸透镜会聚投影仪的光线,使纸片冒烟。 学生体验: 为学生提前准备好凸透镜和凹透镜, 然后用凸透镜和凹透镜对着书本看字的 大小变化,激发学生兴趣,引导学生观察每个小组有两个透镜,它们在形状上有什么不同? 预测:同学们会感到无比惊奇,可以极大地调动学习的积极性。 陈述导入 同学们都见过放大镜, 利用放大镜我们可以看清用肉眼看不清的小字; 有些同学的视力 不好,配上合适的眼镜就可以看清本来看不清的物体;假日外出旅游,用照相机可以把美丽 的自然风光留为永恒的记忆;上课时,老师可以利用投影仪把教学内容打在幕布上,方便了 课堂教学;医院化验室的医生,在显微镜下可以看见血液中的各种细胞;科学家利用巨大的 天文望远镜来观察、 接收来自宇宙的信息, 通过对这些信息的分析, 人们对宇宙越来越了解。 前边所说的放大镜的镜片、眼镜的镜片、照相机的镜头、投影仪、显微镜、望远镜等仪器的 镜头,都是由透镜组成的。 今天, 我们就来研究透镜, 同学们想了解有关透镜的哪些问题?看来同学们对透镜很有 兴趣,提出这么多的问题,要想得出答案,我们就要通过探究和实验来获得。 推进新课 一、凸透镜和凹透镜 透镜的种类及几个概念 引导:同学们请观察透镜组,并借助于擦镜纸,摸一下透镜,根据透镜的厚薄程度给透 镜分类。讨论透镜能分几类? 点评:透镜有两类。中间厚、边缘薄的叫凸透镜。中间薄、边缘厚的叫凹透镜。 问题: 下列透镜哪些是凹透镜?哪些是凸透镜?戴眼镜的同学请判断: 近视镜是什么透

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镜?远视镜是什么透镜?

学生阅读教材,用自己的理解总结凸透镜和凹透镜的特点。 点评:透镜:至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件(要求会辨认)。 凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜,如:远视镜片、照相机的镜头、投影仪的镜头、放大 镜等等; 凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜,如:近视镜片。 如果透镜的厚度远小于球面的半径,这种透镜叫薄透镜。下面我们只研究薄透镜。 说明:此环节重点突出凸透镜、凹透镜的概念形成。 镜片的两个表面(或至少一个表面)是球面的一部分。 引导学生观察凸透镜和凹透镜的示意图,了解研究透镜时常用的两个科学术语。 主光轴:组成透镜的两个球面的球心连线叫主光轴。 光心: 在主光轴上有一个特殊的点, 通过它的光线传播方向不变, 这一点叫透镜的光心, 可以认为透镜的光心就在透镜的中心。

二、透镜对光的作用 方案一:把凸透镜放在光具座上,让光源正对照过去,移动光屏,有亮点。再换凹透镜 重做,怎么移动光屏都没亮点。 方案二:将无色透明饮料瓶放在水平桌面上,在瓶中放置点燃的香头,在上面要放凸透 镜或凹透镜,这就形成一个“烟室” ,用手电筒对准透镜照射,适当调节手电筒和透镜的距 离,观察透镜对光的作用,看到通过凸透镜的光线相互靠拢,通过凹透镜的光线相互远离。

结论:凸透镜对光线有会聚作用,所以也叫会聚透镜。凹透镜对光线有发散作用,所以 也叫发散透镜。 三、焦点和焦距 1.概念建立 射到地面的太阳光是相互平行的, 叫做平行光, 凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一 点, 这个点叫做焦点(focas), 用 “F” 字母表示; 焦点到光心的距离叫做焦距(focal length), 用“f”字母表示。

凹透镜使平行于主光轴的光线发散, 它没有实焦点, 但通过凹透镜的光反向延长也可以
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交在主光轴上一点,这点是凹透镜的虚焦点。 说明:实验证明,透镜两侧各有一个焦点,两侧焦距相等。 播放动画:凹透镜的焦点和焦距

2.透镜对光线的作用规律 问题:如果平行于主光轴的光线经过凸透镜或凹透镜后会出现什么现象? 演示:利用三个激光笔制成平行光借助硝酸银溶液实验。 现象:平行光经过凸透镜会聚于一点,这一点叫凸透镜的焦点。经过凹透镜后远离主光 轴发散,发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点,这一点叫凹透镜的虚焦点。 结论:平行于主光轴的光线,经凸透镜后经过焦点;经凹透镜后向外发散,但其反向延 长线必过虚焦点(所以凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用)。如下图:

扩展:过光心的光线经透镜后传播方向不改变,如下图:

据折射时光路可逆知, 经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴; 射向异侧焦点 的光线经凹透镜后平行于主光轴;如下图:

通过焦点的光线折射后平行于主光轴。 通过虚焦点的入射光线, 折射后平行于主光轴。 同步训练 1.近视眼和远视眼的镜片都是________。 答案:透镜 2.透镜分为________和________。凸透镜是中间________、边缘________的透镜。而 凹透镜是中间________、边缘________的透镜。 答案:凸透镜 凹透镜 厚 薄 薄 厚 3.薄透镜是透镜的厚度________球面的半径的透镜,常说的透镜都是薄透镜。 答案:远小于 4.对于透镜,如图所示,透镜上通过两个球面球心的直线 CC′(虚线)叫做________; 光线通过时方向都不会改变的 O 点称做________。

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答案:主光轴 光心 5.凸透镜能使平行于主光轴的光线于主轴上会聚在一点,这点叫做________。这一点 到光心的距离叫做________。 凹透镜使平行主光轴的光线的折射光线的反向延长线在主轴上 会聚的点,通常叫做________。都常用字母 F 表示。 答案:焦点 焦距 虚焦点 6.凸透镜对光线有________作用,即使折射光线在原来的基础上偏向主轴,也叫会聚 透镜;凹透镜对光线有________作用,即在原来的基础上偏离主轴,也叫发散透镜。 答案:会聚 发散 7.关于三条典型光路,以下说法不正确的是( )。 A.通过光心的光线,折射光线方向不变 B.平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线经过(会聚在)焦点,经凹透镜折射后 折射光线的反向延长线经过焦点 C.过凸透镜焦点的发散光线经折射后折射光线与主光轴平行;入射光线的延长线经过 (会聚在)凹透镜焦点的会聚光线经过凹透镜折射后折射光线与主轴平行 D.凸透镜对光线具有会聚作用,折射光线一定与主轴相交 答案:D 8.以下光路图不全对的是( )。

答案:C 9.如图所示,一玻璃砖内有一凸形气泡,一束平行光垂直射向玻璃砖的侧面,通过玻 璃砖后,折射光线将( )。 A.仍然平行 B.会聚 C.发散 D.无法确定 答案:C 10.一束光在空气中经凸透镜折射后,下列说法中正确的是( )。 A.一定是平行光束 B.一定是会聚光束 C.折射光束比原来的光束会聚一些 D.一定是发散光束 答案:C 规律总结: 1.透镜的原理:光的折射。 2.两种透镜 凸透镜 凹透镜 定义 中间厚、边缘薄的透镜叫做凸透镜 中间薄、边缘厚的透镜叫做凹透镜 实物形状

主光轴和

透镜上通过球心的直线 CC′叫做主光轴, 简称主轴。 每个透镜主轴上都有一个
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光心

点,凡是通过该点的光,其传播方向不变,这个点叫光心 凸透镜对光有会聚作用 凹透镜对光有发散作用

对光线作 用及光路 图

特殊光线 凹透镜能使平行于主光轴的光发散, 这些发散光线的反向延长线相交于主 凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在 光轴上的一点,这一点不是实际光线 一点,这个点叫做焦点,用 F 表示 会聚而成的,叫做虚焦点,也用 F 表 焦点和焦 示 距, 凹透镜焦点到光心的距离叫做焦距, 焦点到光心的距离叫做焦距, 用 f 表示 用 f 表示 凸透镜有两个相互对称的实焦点, 同一 凹透镜有两个相互对称的虚焦点,同 透镜两侧的焦距相等 一透镜两侧的焦距相等 3.平行光:射到地面的太阳光可以看做是互相平行的,叫做平行光。 用凸透镜正对太阳,调整凸透镜到纸的距离,使纸上形成最小、最亮的光斑,那么这个 光斑在凸透镜的焦点上。 板书设计 第 1 节 透镜 一、透镜的分类 中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜。中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜。 二、透镜对光的作用 1.凸透镜对光线有会聚作用。 2.凹透镜对光线有发散作用。 三、关于透镜的几个重要名词 主光轴 焦点 焦距 活动与探究 测量凸透镜的焦距 (1)小丽的方案如图所示。移动凸透镜直到白纸上的光斑最小时,凸透镜到白纸的距离 为 10 cm,则凸透镜的焦距为__________cm。

(2)对用太阳光测量凸透镜焦距的具体操作提出一条注意事项:___________________。 (3)小丽发现:将凸透镜正对着太阳光,再把一张白纸放在它的另一侧,无论怎样调节 白纸的位置,都不能使太阳光在白纸上会聚成一点,而是一个光斑,这个光斑的直径有两三 毫米。这是为什么呢 小丽猜想:太阳光不能会聚成一点是由于光的色散引起的。

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①小丽猜想的理由或依据是______________________________________________。 ②为了验证小丽的猜想,简要的做法是____________________________________。 ③如果小丽的猜想正确,实验中观察到的现象是_____________________________。 解析:(1)移动凸透镜直到白纸上的光斑最小,这个光斑是凸透镜的焦点,凸透镜到焦 点的距离为 10 cm,则凸透镜的焦距为 10 cm。 (2)阳光聚焦法, 一定要注意使凸透镜正对太阳光, 移动白纸在白纸上得到最小的光斑, 这个光斑才是凸透镜的焦点。 (3)①凸透镜正对着太阳光,白纸上会聚成一个直径有两三毫米的光斑,是由于不同色 光通过三棱镜的折射能力不同,不能在白纸上会聚成一点。 ②为了验证太阳光不能会聚成一点是由于光的色散引起的, 把一片红色透明胶片放置在 凸透镜的前方,调节白纸的位置,观察光斑的大小变化;或用单色光照射凸透镜,调节白纸 的位置,观察光斑的大小变化。如果光斑变小,猜想正确。 ③如果小丽的猜想正确,把一片红色透明胶片放置在凸透镜的前方,调节白纸的位置, 会看到光斑变小。 答案:(1)10 (2)凸透镜正对太阳光,在白纸上得到最小的光斑 (3)①不同色光通过三棱镜的折射程度不同(凸透镜可以看成多个三棱镜组合而成的) ②把一片红色透明胶片放置在凸透镜的前方, 调节白纸的位置, 观察光斑的大小变化(或 用单色光照射凸透镜,调节白纸的位置,观察光斑的大小变化) ③光斑变小 备课资料 透镜在水底下 把双凸透镜(放大镜)浸在水里,然后隔着它看水里的物体。这个简单的实验你做过没 有?在做的时候你一定会吃惊: 放大镜在水里几乎不起放大作用了! 你也可以把一块 “缩小” 镜(双凹透镜)放在水里, 这时候它好像也几乎失掉了缩小的能力。 如果你用来做实验的不是 水,而是一种折射率比玻璃大的液体,那么双凸透镜反而会缩小物体,双凹透镜反而会放大 物体。 可是如果你回想一下光线折射的原理, 那你就不会对这些现象而吃惊了。 双凸透镜在空 气里能够放大, 是因为玻璃的折射率比周围空气的折射率大。 然而玻璃和水的折射率相差不 多,所以如果你把玻璃透镜放在水里,光线从水里进入玻璃的时候,就不会偏折得很厉害。 由于这个缘故,放大透镜到了水里,它的放大能力就要比它在空气里的时候小得多,而缩小 透镜的缩小能力同样也要小得多。

潜水员用的眼镜是空心的平凹透镜。光线 MN 折射以后,就沿 着 MNOP 这条路线行进,在透镜里面,它远离法线,在透镜外面, 它靠近法线(也就是靠近 OR)。因此这种透镜起着会聚透镜的作用 有一些液体,折射率比玻璃大,所以“放大”镜在这种液体里会缩小物体, “缩小”镜 会放大物体。空心透镜(说得准确些就是空气透镜)在水里也起着同样的作用:凹的会放大, 凸的会缩小。潜水员用的眼镜正是这种空心透镜。

随堂练习 1.在如图 1 所示的透镜中,属于凸透镜的是 于凹透镜的是 ,它们的共同特点是

,它们的共同特点是 .

;属

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图1 2.同一束平行光线射到不同的镜上变成不同的光束,如图 2 所示.其中 A 是 镜,C 是 镜,D 是 镜.其中对光线起发散作用的是 . 图2

镜,B 是

3.在森林里游客如果随地丢弃装水的透明圆形饮料瓶, 可能会引起森林火灾, 这是因为饮料 瓶相当于 镜,它使太阳光 . 4.关于透镜,下列说法正确的是( ) A.凸透镜只有一个焦点 B.凹透镜有两个实焦点 C.光线通过凸透镜后一定会聚在焦点上 D.凹透镜对光线有发散作用 5.在图 3 上完成光路图.

图3 达标练习 6.一个阳光明媚的中午,小红用喷壶给阳台上的绿色植物浇水,下午放学回来后,她发现部 分植物叶片上出现了枯点, 出现这种情况的原因是 . 7.把一个透明且均匀的玻璃球切成 a、b、c、d、e 五块,其截面如图 4 所示,其中能够使 平行光发散的是 . 8.如图5,夜晚,把桌子放在电 灯下面,在桌面放一张白纸,然后再把凹透 镜放在白纸上.当逐渐向上移动凹透镜时,可以观察到:通过凹透镜的光束在白纸上所形 成的光斑的面积会随着凹透镜移动而逐渐变 ,光斑的亮度则逐渐变 (全 部选填“大”、“小”). 9.用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光,把小灯泡放在凸透镜的 处.

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10.在利用光具座进行凸透镜成像的实验中,如下图所示,一束平行于凸透镜主光的光线通 过凸透镜后,在光屏上 形成了一个最小、最亮的光斑.该凸透镜的焦距是 cm.

11.一透镜正对着太阳光, 在离透镜中心 3cm 处形成一个极小亮点.该透镜是_________透镜, 它的焦距为__________.凸透镜焦距的大小反映了凸透镜会聚作用的强 弱,表面越凸,焦距越____________,对光的会聚作用越_______. 12.如图 6 所示,一玻璃砖内有一凸形气泡,一束 平行光垂直射向玻璃砖 的侧面,通过玻璃砖后,光线将会( ) A.仍然平行 B.会聚 C.发散 D.无法确定 13.如图 7 所示,一塑 料薄膜 组成的棚顶下堆放着一 堆干草,夏天的雨后,阳光穿过膜上的积水,照射到干草上,对于下 列讨论,正确的是( ) A.薄膜上的积水形成一个大的 平凸透镜,如果其焦点恰好在干草处, 干草有可能燃烧 B.透镜都是固体物体组成的,液体不能起凸透镜作用 C.起凸透镜作用的应是塑 料薄膜 D.水和塑料薄膜共同起凸透镜作用 14.一束光在空气中经凸透镜折射后,下列说法中正确的是( ) A.一定是平行光束 B.一定是会聚光束 C.折射光束比原来的光束会聚一些 D.一定是发散光束 15.下列说法正确的是( ) A.不论是凸透镜还是凹透镜,经过光心的光线方向不改变 B.不论是凸透镜还是凹透镜, 他们的光学性质都是有光线透过时, 在两侧表面发生了两次 折射形成的 C.凸透镜对光线有会聚作用,所以通过凸透镜的光线一定相交于一点 D.凹透镜对光线有发散作用,所以通过凹透镜的光线一定是发散开的 16.一凸透镜的焦点为 F1,一凹透镜的焦点为 F2,让两透镜同时正对着太阳光,经过同样长 的一段时间,在透镜另一侧的焦点处( ) A.F1 点比 F2 点的温度高 B.F1 点比 F2 点的温度低 C.都是焦点处,温度一样高 D.无法确定 F1 与 F2 哪一点温度高 17.小星同学利用太阳光测 量凸透镜的焦距,方法如图 8 所示.他注意到 让凸透镜正对阳光,但没有仔细调节纸片与透镜的距离,在纸片上的光斑并不是最小时, 就测出了光斑到凸透镜中心的距离 L 则,凸透镜的实际焦距( ) A.一定小于 L B.一定大 L C.可能小于 L,也可能大 L

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D.可能等于 L 18. 如图 9 所示, 一束光线射向 O 处的光学元件后会聚于主光轴上点 S 处, 去掉光学元件后, 1 光线会聚在点 S 处,则该透镜应该是( ) A.凸面镜 B.凹面镜 C.凸透镜 D.凹透镜 19.根据下图中光的传播方向,在虚线框内画上适当类型的透镜.

20.如图 10 所示,冬冬在探究光的色散现象时,看到白光经三棱镜后,光屏上自上而下出现 了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带,冬冬对产生的原因进行了思考.受此启发,在测 量凸透镜的焦距时,冬冬想:如果分别用红光和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入, 红光、紫光对凸透镜的焦距是否不同呢? 请写出你的推断: ___________色光对凸透镜的焦距大,你推断的理由是: ___________ ___________________ .

21.拿一个凹透镜(或近视镜)正对着太阳光,再把一张纸放在它的另一侧来回移动,你在 白纸上看到什么?_________________________ 这个现象说明了什么? . 小组讨论交流:你们能说出两种判断一个透镜是凸透镜或是凹透镜的方法吗? (1)___ _________________________________ (2)_______________________________

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第 1 节透镜 随堂练习 1.ABD 中间厚边 缘薄 CD 中间薄中间 厚 2.平面镜 凹透镜 凸面镜 凸透镜 BC 3.凸透 会聚于一点 4.D 5.略 达标练习 6.叶子上的水滴相当于小凸透镜,使太阳光会聚,灼伤了植物叶片,于是出现了枯点. 7.e 8.大 小 9.焦点 10.11.00 11.凸 3 厘米 短 强 12.C 13.A 14.C 15.A 16.A 17.C 18.D 19.略 20.红 三棱镜(凸透镜 )对光的偏折程度最小 21.中间暗四周亮的 圆形光斑 凹透镜对光线有发散作用 (1)用手摸,中间厚边缘薄的是凸透镜,边缘厚中 间薄的是凹透镜 (2)拿一透镜 至于太阳和地面之间,调整透镜到地面间的距离,地面上 出现亮斑,若亮斑中间亮四周暗,则是凸透镜;若中间暗四周亮,则是凹透镜.

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