《凸透镜成像的规律》教学设计

江阴市长寿中学  张长胜

【摘要】 本节课讲述了怎样循序渐进的探究凸透镜成像的规律，通过教学课件和学生实验使学生理解并掌握凸透镜成像的规律。

【关键词】课件  实验

一、  教材分析

本节内容是苏科版八年级物理上册第四章第三节,它是学生在学习第2节“透镜”，对生活中常用的透镜及对其成像情况获得丰富、具体的感性认识的基础上，带着问题，用探究的方法研究本节的内容。让学生通过科学探究的活动，找出凸透镜成像的规律，使学生在全过程中自主探究，体验科学探究的全过程，从而激发学生探究成像规律的兴趣，使学生能够体验科学探究的过程与方法。以探究凸透镜成像情况与物距关系有关为主线，安排了学生“提出问题、猜想、设计实验、进行实验、分析与结论”等教学过程，让学生经历产生兴趣、发现问题、激发矛盾、进一步解决问题的过程。很好地体现了新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识的精神。教材这样处理，体现了课标“从生活走向物理，从物理走向社会”的思想。这样加深学生对凸透镜成像规律的理解，又让学生运用所学知识，分析生活中的透镜的成像原理。教材这样处理，体现了课标“从生活走向物理，从物理走向社会”的思想。

二、教案背景

初二学生，刚接触物理，对探究性实验的体会还停留在概念上，之前平面镜成像特点的实验，主要是在老师的帮助下完成的，体会并不深，因此如何完成一个的科学探究，还不太清楚，需要老师再次多加引导，降低难度。 关于透镜，学生刚学过第二节课《透镜》，初步认识透镜的焦点，焦距，光心，主光轴等一些基本概念，而对于物距，像距等本节需要用到的概念，学生在前面平面镜成像实验中也接触过，并不陌生，这个探究实验的实验方法和平面镜成像的实验方法有相似之处，学生可以借鉴。在生活经验方面，学生经常接触到放大镜、近视眼镜，对凸透镜知识已有了一定的了解；在知识储备方面，学生对分类讨论有了一定的基础；在研究方法上，对于控制变量法、探究性学习的过程与方法也有了一定的认识。同时对于与生活接触紧密的生活中的透镜，学生兴趣浓厚。所以，本节课的关键在于教师正确引导，充分调动学生学习的主动性与积极性，让学生充分讨论、探究、合作、交流，使学生真正成为学习的主人。

三、设计思想

这是一节实验课，课本安排是在这一章的第三节，初二学生对科学探究的认识还比较懵懂，本课希望学生亲自根据一些场景提出问题，做出猜想，设计实验，完成实验，根据实验数据得出凸透镜成像的初步结论，体验探究性实验的过程，让学生了解到一个科学探究，不一定要照本宣科，按部就班，过程的体会甚于形式，而在实验的过程中学生的观察能力和分析问题，解决问题的能力也得到提高。本节课很多环节都类比前面学生学习过的探究平面镜成像特点的实验过程，这在无形之中又降低了这个实验的难度，教学目标得以顺利完成。在新课程改革的今天，教师要改变从前陈旧的教学观点，用新的教学理念来武装自己，来适应新课改的需求，今后在教学中要注意作到：本着“以学生发展为本”的教学、设计理念，教师要精心设计好适用于学生学习，有利于学生发展的动态方案，以便凸现探究过程和探究方法，给学生一个充裕的思考问题（包括实验方案的设计，实验过程的探究）的时空。并在本节的教学过程中始终将学生置于研究者、探索者的位置，让学生通过自身的思考和合作学习来获取知识和技能、掌握过程与方法、学会交流与合作。从实际生活中物理现象出发，创设问题情景引入课题，再由学生在实验中利用观察法归纳出结论和规律，不仅提高学生学习物理的兴趣，又能提高学生解决问题、分析问题的能力。还有灵活运用观察、实验、分析、归纳等科学方法，这样有利于培养学生正确的科学思维方式和科学方法。

四、设计策略

    本节课按照指导学生怎么样找到清晰的像→找缩小的像→找放大的像→找等大的像→找放大的虚像，一步一步循序渐进的完成探究实验，在实验前设置指导学生怎样找到最清晰的像（近点或者远点像都会开始模糊）；通过学生实验发现光屏上烛焰的像偏上或者偏下，进而启发学生得出要调整烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心在同一高度；为了使学生更好地理解并掌握等大的像，启发学生用尺子量一量烛焰和它的像的大小；为了便于学生找到u>2f，倒立，缩小，实像， f<v<2f，利用数轴完成，课前在黑板上画好一倍焦距和两倍焦距，结果发现呈缩小像的物距要在两倍焦距之外，而成像在一倍焦距和两倍焦距之间，帮助学生归纳和总结。总体上采用 “生活物理”、“观察思考”、“实验探究”、“联系生活”、“课堂梳理”和“知识拓展”等六大板块进行教学,充分体现“注重科学探究” 和“从生活走向物理，从物理走向社会”等的基本理念，教师边演示、边导控、学生边观察、边思考，并通过学生亲自动手实验来归纳总结，最大限度地调动学生积极参与教学活动。充分体现“教师主导、学生主体”的教学原则。

五、教学目标、重点难点

1、知识与技能：①通过实验探究，理解凸透镜成像规律；②知道凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件。

2、过程与方法：①能在探究活动中，初步获得提出问题的能力；②通过探究凸透镜成像规律的过程，体验科学探究的主要过程与方法；③会使用相关的实验仪器，能收集凸透镜成像的有关数据和资料，学习从物理现象中归纳科学规律的方法。

    3、情感态度和价值观： ①乐于参与观察、实验、制作等科学实践；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学道理，勇于探究日常生活中的物理学规律。

4、行为与创新：本教学设计四个活动 (一个实验多次说明问题)。

5、重点：①对凸透镜成像规律的理解和认识；②组织指导学生完成探究凸透镜成像规律的实验。

6、难点：①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；②组织、指导学生完成探究凸透镜规律的实验。

六、教学方法

演示讲解、任务驱动、自主探究、生生互助

七、教学过程

    引入新课：意外的发现——神奇的魔镜

1.提出问题：根据观察到的现象，你们能不能提出一个值得研究的物理问题？

2.猜想假设：凸透镜成像的性质可能与＿＿＿有关。给学生几分钟时间和提示，做出尽量合理的猜测。教师将有价值的猜测记录在黑板上，便于分析整理。（我们今天的实验是控制焦距f=10cm不变，体现控制变量法的理念）

3.设计实验：同学们猜想得很好，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。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）。

4.进行实验、收集证据：比一比：各小组动手组装器材，固定烛焰、凸透镜的位置，移动光屏，在光屏上找到一个像，看哪组最快！

信息快递：什么是最清晰的像，简单介绍，最清晰的就是近点或者远点像都会开始模糊。

通过学生实验发现光屏上烛焰的像偏上或者偏下，得出要调整烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心在同一高度。

活动1：使烛焰在光屏上成倒立、缩小的像     f=10cm   

像的性质	实验序号	物距u/ cm	像距v/ cm	像的大小 （1、2对比）
倒立、缩小的像	1
	2

活动2：使烛焰在光屏上成倒立、放大的像     f=10cm   

像的性质	实验序号	物距u/ cm	像距v/ cm	像的大小 （1、2对比）
倒立、放大的像	1
	2

5.分析论证：请归纳出成像时，物距u与焦距f、像距v与焦距f的大小关系：当＿＿＿＿、＿＿＿＿时，成倒立、缩小的像；

当＿＿＿＿、＿＿＿＿时，成倒立、放大的像。

活动3：猜测：什么情况下载光屏上可成倒立、等大的像？（提示学生用尺子量一量像和物的大小）

像的性质	凸透镜的焦距f/cm	物距u/ cm	像距v/ cm
倒立、等大 的像	10cm
	5cm

当＿＿＿＿、＿＿＿＿时，成倒立、等大的像。

    活动4：当u<f时，可成怎么样的像？

把烛焰移至焦点以内，发现移动光屏，光屏上能不能得到像？

用眼睛通过凸透镜观察烛焰，发现：当物距小于焦距时，成＿＿＿＿、＿＿＿＿像。将光屏放在像的位置，能不能直接在光屏上看到像？

活动4中的是＿＿＿像，活动1、2、3中能像用光屏呈现，所以是＿＿＿像。

    6.评估、交流与合作：在探究过程中，你发现了什么规律？你还有什么新问题？（1）凸透镜成实像与虚像的分界点在哪儿？（2）凸透镜成放大像于缩小像的分界点那儿？（3）实像与虚像的区别是什么？（4）当凸透镜成实像时，随着物距的减少，像距是怎样变化的？像的大小怎么变化？

当堂训练：找学生上黑板找像的位置

1、用凸透镜成像时，下面说法正确的是（）

A.实像是倒立的，虚像是正立的；B.实像和虚像都可能是放大或缩小；

C.实像看得见，虚像看不见； D.实像与虚像都能在屏上成清晰的像。

2、如图，F是凸透镜的焦点，将点燃的蜡烛依次放在a、b、c、d 等位置，则在光屏上生成最大的像时，蜡烛的位置是（　　）

A．a点     B．b点     C．c点     D．d点

3、在探究凸透镜成像规律时，调节光具座上依次排列的烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度，当物距为18cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、等大的实像。（1）该凸透镜的焦距是＿＿＿＿cm；（2）当物距为15cm时，移动光屏，可得到一个清晰的倒立、＿＿＿的实像。

4、在探究凸透镜成像规律实验中，当烛焰位于距离凸透镜一倍焦距内时，人眼观察到烛焰成像的情形是图中的：（  ）

A      B    C   D 

（五）、布置作业

①完成同步相关的练习。②预习照相机与眼球的知识。

（六）、板书设计。      

1.u>2f，倒立，缩小，实像， f<v<2f

2.u=2f，倒立，等大，实像 ,v=2f

3.f<u<2f，倒立，放大，实像， v>2f

4.u=f ，不成像

5.u<f ，正立，放大，虚像

   八、教学反思   

    1、设计实验，可以培养学生的创造思维，本节课力图通过实验探究与学生动手实践活动相结合的手段，引导学生完成这个设计，让学生初步体会到“创新”的喜悦，加深学生对物理这门学科的感情。本节课是初中学生在物理学习过程中第一次进行全过程探究，本节课需要两个课时，第1课时重点在于培养学生猜想能力与设计实验的能力，学生猜想时一般不懂怎样去猜想，有时猜想与提出的问题毫无关联，所以我们关键应该引导学生怎样去猜想，在教学中创设合理猜想情景，并且引导学生知道猜想要有猜想的理由，不能胡乱猜想。设计实验是探究的一个重要环节，所以我们要引导学生进行设计实验，让学生明白实验研究什么和怎样去研究，实验时应该观察什么、测量什么、记录什么？第二课时的重点放在培养学生对实验数据的分析和论证的能力方面，教师引导学生分析表格数据进行简单的比较，分析它们的相同点与不同点，让学生进行简单的因果推理，让学生以书面或口头表述自己的观点，最后教师归纳总结，这样让学生经历从物理现象和实验归纳科学规律的过程，培养了学生的处理信息的能力、分析概括的能力，从而提高了学生的科学素养。

2、本节课的教学活动给学生一个全新的体验，学生活动进行热热闹闹，但一定要注意，要达成本节课的教学目标，结合凸透镜成像规律的特点探究，通过培养学生对实验数据的分析和论证的能力，使学生得到从感性认识到理性认识的飞跃。学生亲身体验在不断发现问题和提出问题的过程中逐步完善和升华，深化对凸透镜成像规律的认识，从而用实验探究的方法来得出凸透镜成像规律的特点，使学生进一步理解照相机、投影仪和放大镜的原理。

 

【参考文献】

[1] 初中物理师教学用书．江苏科学技术出版社，2010．

[2] 江苏省义务教育物理课程指导纲要（试行）．