第五章第3節(jié) 凸透鏡成像的規(guī)律第1課時(shí) 探究凸透鏡成像的規(guī)律

1、.第3節(jié) 凸透鏡成像的規(guī)律第1課時(shí) 探究凸透鏡成像的規(guī)律y課題探究凸透鏡成像的規(guī)律課型新授課教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1.理解凸透鏡的成像規(guī)律.2.知道凸透鏡成放大、縮小、實(shí)像和虛像的條件.過(guò)程與方法1.能在探究活動(dòng)中，初步獲得提出問(wèn)題的才能.2.通過(guò)對(duì)凸透鏡成像現(xiàn)象的觀(guān)察分析，總結(jié)出凸透鏡成像規(guī)律，并用列表的方法歸納出凸透鏡成放大或縮小、正立或倒立、實(shí)像或虛像的條件.培養(yǎng)從物理現(xiàn)象中歸納科學(xué)規(guī)律的方法.情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)1.通過(guò)研究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)，以及對(duì)其成像規(guī)律的分析有意識(shí)地浸透辯證唯物主義觀(guān)點(diǎn).2.通過(guò)探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的求知欲，使他們樂(lè)于探究自然現(xiàn)象和日常生活中的物

2、理學(xué)道理，勇于探究日常生活中的物理學(xué)規(guī)律.3.注意培養(yǎng)學(xué)生樂(lè)于參與觀(guān)察、試驗(yàn)、制作的興趣.教學(xué)重點(diǎn)對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的理解和認(rèn)識(shí).教具準(zhǔn)備凸透鏡、蠟燭、火柴、光屏、刻度尺、多媒體課件.教學(xué)難點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生在探究過(guò)程中，建立起實(shí)驗(yàn)與物理模型之間的必然聯(lián)絡(luò).教學(xué)課時(shí)1課時(shí)課前預(yù)習(xí)1.物距是指 物體到透鏡 的間隔 ，用u表示；像距是指 像到透鏡 的間隔 ，用v表示. 2.當(dāng)凸透鏡成像時(shí)：1u>2f，成 倒立 、 縮小 的 實(shí) 像，此時(shí)像距v的范圍為 f<v<2f ；2當(dāng) f<u<2f 時(shí)，成 倒立 、 放大 的 實(shí) 像，此時(shí)像距v的范圍為 v>2f ；3當(dāng)u<f時(shí)

3、，成 正立 、 放大 的虛像.3.凸透鏡成的實(shí)像有 縮小 、等大、 放大 三種，而虛像只有 放大 的.實(shí)像與物體在透鏡的 兩 側(cè)，虛像與物體在透鏡的 同 側(cè).備課筆記穩(wěn)固復(fù)習(xí)老師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一節(jié)內(nèi)容，并講解布置的作業(yè)老師可針對(duì)性地挑選部分難題講解，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的穩(wěn)固.新課導(dǎo)入通過(guò)上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道照相機(jī)、投影儀里面都有凸透鏡，放大鏡本身就是凸透鏡，并且照相機(jī)能使景物在相片上成倒立的像，所成的像比物體小;投影儀能把小的膠片上的畫(huà)面放大到屏幕上，供大家觀(guān)看，這就說(shuō)明所成的像比物體大，是倒立的；放大鏡能把微小的物體放大，使我們看清楚它們，所成的像是正立、放大的.你們想進(jìn)一步理解它們嗎？想理解

4、什么？生1：凸透鏡在什么條件下成正立的像，什么情況下成倒立的像？生2：什么情況下成放大的像，什么情況下成縮小的像?生3：什么情況下用光屏能承接到像，什么情況下在光屏上不成像？生4：什么條件下像與物在凸透鏡兩側(cè)，什么條件下在凸透鏡同側(cè)？同學(xué)們提出這么多問(wèn)題，說(shuō)明同學(xué)們認(rèn)真考慮了，這樣非常好.如今，我們就根據(jù)上節(jié)學(xué)的知識(shí)大膽猜測(cè)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和探究活動(dòng)來(lái)解決.進(jìn)行新課 探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn) 老師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)上一節(jié)所學(xué)知識(shí)探究凸透鏡成像規(guī)律.生1：照相時(shí)物體到凸透鏡的間隔 比投影儀上膠片到凸透鏡的間隔 大，這說(shuō)明像是放大還是縮小的與物體到凸透鏡的間隔 有關(guān).生2：照相時(shí)底片到凸透鏡的間隔 比投影儀的

5、屏幕到凸透鏡的間隔 小，這說(shuō)明像是放大還是縮小的與像到凸透鏡的間隔 有關(guān).生3：照相機(jī)中鏡頭的凸透鏡比投影儀鏡頭小，這說(shuō)明像是放大還是縮小的與凸透鏡的大小有關(guān).生4：照相機(jī)和投影儀的物體和像在凸透鏡的兩側(cè)，放大鏡的像與物體在同側(cè).這說(shuō)明成倒立還是正立的像和物體在同側(cè)還是兩側(cè)有關(guān).生5：放大鏡要看清物體，離物體的間隔 一般要比照相機(jī)、投影儀中凸透鏡離物體的間隔 小，這說(shuō)明物體成正立、倒立的像與物體到凸透鏡的間隔 有關(guān).同學(xué)們猜測(cè)得很好.如今逐一討論看看有沒(méi)有哪個(gè)能排除掉.生：像是放大還是縮小與凸透鏡的大小有關(guān)，可以排除.因?yàn)橛械姆糯箸R直徑比照相機(jī)鏡頭直徑小，也能成放大的像，有的攝影師拿的大焦距的

6、鏡頭比投影儀的鏡頭大，成的像還是縮小的，所以可以排除掉.這個(gè)同學(xué)說(shuō)得很好，我們鼓掌表示鼓勵(lì).如今我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證上面的猜測(cè)是否正確.學(xué)生分組討論，制定實(shí)驗(yàn)方案，老師巡回指導(dǎo).如今我們桌子上有光具座上面的滑座可以插蠟燭、光屏、透鏡，能來(lái)回挪動(dòng)，從刻度尺上能觀(guān)察出它們之間的間隔 關(guān)系、蠟燭做物體用、光屏白色的硬紙板作屏、凸透鏡焦距在1020 cm之間，我們先測(cè)出凸透鏡的焦距.生1：讓凸透鏡在陽(yáng)光下來(lái)回挪動(dòng)，找到最小、最亮的點(diǎn)，用刻度尺量出亮點(diǎn)與凸透鏡光心之間的間隔 ，這就是凸透鏡的焦距.生2：也可以讓凸透鏡離燈光5 m以外，找亮點(diǎn)，測(cè)定出凸透鏡的焦距.老師引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手測(cè)出凸透鏡的焦距，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

7、方案：把透鏡放在光具座標(biāo)尺中央，從透鏡的位置開(kāi)場(chǎng)在左右兩邊的標(biāo)尺上用粉筆標(biāo)出等于焦距和2倍焦距的位置.特別提醒：在挪動(dòng)光屏尋找最明晰的像時(shí)要注意要將光屏移過(guò)那個(gè)位置，發(fā)現(xiàn)像又逐漸模糊后，再往回挪動(dòng)，可重復(fù)兩次，直到感覺(jué)像最明晰為止.因?yàn)榧偃绮灰七^(guò)那個(gè)位置，就無(wú)法判斷下一個(gè)位置像是不是會(huì)更明晰.知識(shí)拓展：隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展，蠟燭不斷燃燒會(huì)使?fàn)T焰的像越來(lái)越靠近光屏的上端，這時(shí)的調(diào)節(jié)方法有三種：1將光屏向上挪動(dòng)；2將蠟燭向上挪動(dòng)；3將凸透鏡向下挪動(dòng).進(jìn)行新課點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整它們的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度.注意：此操作的目的是使?fàn)T焰通過(guò)凸透鏡所得的像呈如今光屏中央，便于觀(guān)察與比較像與物

8、體的關(guān)系把蠟燭放在離凸透鏡盡量遠(yuǎn)的位置上，調(diào)整光屏到透鏡的間隔 ，使?fàn)T焰在光屏上成一個(gè)明晰的像，觀(guān)察像的大小、正倒，測(cè)出蠟燭與凸透鏡、凸透鏡與光屏間的間隔 .把數(shù)據(jù)記錄成表.繼續(xù)把蠟燭向凸透鏡靠近，調(diào)整光屏到透鏡的間隔 ，使?fàn)T焰在光屏上成一個(gè)明晰的像，觀(guān)察像的變化是放大還是縮小，是正立還是倒立，測(cè)出蠟燭與凸透鏡、凸透鏡與光屏的間隔 ，將數(shù)據(jù)記錄成表.當(dāng)蠟燭移到一定位置上時(shí)，光屏上不能成像，用眼睛直接對(duì)著凸透鏡觀(guān)察蠟燭的像，把蠟燭與凸透鏡的間隔 、像與凸透鏡的間隔 ，像的大小，像的正倒，填入表格.值得注意的是：在同一個(gè)物距范圍內(nèi)要取兩組以上的物距探究凸透鏡成像的規(guī)律，此操作的目的是為了排除偶爾因

9、素，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具有一般性.學(xué)生們認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)，老師巡視并進(jìn)展指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)完畢，老師組織討論、提問(wèn)、進(jìn)展總結(jié).生1：當(dāng)把蠟燭放在2倍焦距以外的位置，像在凸透鏡的另一側(cè)，成倒立、縮小的像.像與凸透鏡的間隔 在1倍焦距和2倍焦距之間.如圖甲生2：當(dāng)把蠟燭放在2倍焦距的位置，像在凸透鏡的另一側(cè)，像的大小與物體大小相等，是倒立的，像與凸透鏡的間隔 也等于2倍焦距.如圖乙生3：當(dāng)把蠟燭放在1倍焦距和2倍焦距之間的位置時(shí)，像在凸透鏡的另一側(cè)，成倒立、放大的像，像與凸透鏡的間隔 大于2倍焦距.如圖丙生4：當(dāng)把蠟燭放在1倍焦距的位置時(shí)，光屏不成像.生5：當(dāng)把蠟燭放在1倍焦距之內(nèi)，光屏上不成像，像與蠟燭在凸透鏡同側(cè)

10、，成正立、放大的像.如圖丁生6：當(dāng)把蠟燭放在大于凸透鏡焦距的位置時(shí)，物體成倒立的像.當(dāng)物體從較遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)像逐漸變大，像到透鏡的間隔 也逐漸變大.生7：當(dāng)物體與透鏡的間隔 小于焦距時(shí)，物體成正立、放大的像.這個(gè)像光屏上得不到. 備課筆記進(jìn)行新課 凸透鏡成像的規(guī)律同學(xué)們總結(jié)得非常好.物體與凸透鏡的間隔 叫物距，用u表示，像與凸透鏡的間隔 叫像距，用v表示.板書(shū)：凸透鏡成像的規(guī)律：1.當(dāng)u>2f時(shí),成倒立、縮小的實(shí)像；2.當(dāng)2f>u>f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像；3.當(dāng)u<f時(shí)，成正立、放大的虛像.老師用多媒體播放課件“探究凸透鏡成像的規(guī)律，并進(jìn)展講解：探究凸透鏡成像的規(guī)律

11、多媒體課件1凸透鏡成像規(guī)律可以總結(jié)如下表所示： 2凸透鏡成像規(guī)律的巧記方法：一焦分虛實(shí)，二焦分大小.實(shí)像異側(cè)倒，物近像遠(yuǎn)像變大，虛像同側(cè)正，物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大.根據(jù)上面探究所得的資料進(jìn)展分析,凸透鏡成放大的實(shí)像時(shí)，物距跟像距相比，哪個(gè)比較大？成縮小的實(shí)像時(shí)，物距跟像距相比，哪個(gè)比較大？由此你還可以得出什么結(jié)論？生1：凸透鏡成放大實(shí)像時(shí)，像距比物距大.生2：凸透鏡成縮小實(shí)像時(shí)，物距比像距大.生3：當(dāng)物距大于像距時(shí)，凸透鏡成縮小的實(shí)像；當(dāng)物距小于像距時(shí)，凸透鏡成放大的實(shí)像.同學(xué)們分析得很好，我們又從另一個(gè)角度：物距與像距的關(guān)系分析了凸透鏡成像的條件.板書(shū)：1當(dāng)u>v時(shí), 成倒立、縮小的實(shí)像；2當(dāng)

12、u<v時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像.課堂延展：分析探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的狀況1分析光屏上不能得到燭焰像的原因在做“探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有時(shí)不能在光屏上得到燭焰的像，是什么原因？學(xué)生認(rèn)真考慮，并積極發(fā)言，提出各種猜測(cè).老師總結(jié)：光屏上不能得到燭焰像的原因大致有4種：假設(shè)燭焰中心、透鏡中心、光屏中心不在同一高度上，像會(huì)呈如今光屏的上或下方. 假設(shè)2fuf，但很靠近1倍焦距時(shí)，成的像很大，像距也很大，光屏挪動(dòng)的間隔 不夠，可能承接不到像.備課筆記知識(shí)拓展：1.“一焦分虛實(shí),二焦分大小這句話(huà)的意思是:在凸透鏡成像規(guī)律中,主光軸上有兩個(gè)分界點(diǎn),第一個(gè)是焦點(diǎn),第二個(gè)是2倍焦距點(diǎn).以焦點(diǎn)為

13、界,物在焦點(diǎn)外成實(shí)像,物在焦點(diǎn)以?xún)?nèi)成虛像.以2倍焦距點(diǎn)為界,物在2倍焦距以外成縮小的像,在2倍焦距點(diǎn)以?xún)?nèi)焦點(diǎn)到2倍焦距點(diǎn)間成放大的實(shí)像.2.“物近像遠(yuǎn)像變大,物遠(yuǎn)像近像變小這句話(huà)的意思是:在凸透鏡成實(shí)像時(shí),隨著物距減小,所成像變大,像距也跟著變大.反之,隨著物距增大,所成像變小,像距也跟著變小.3.在凸透鏡成實(shí)像時(shí),當(dāng)物在2倍焦距外,成像在焦點(diǎn)到2倍焦距之間;當(dāng)物在焦點(diǎn)至2倍焦距之間,成像在2倍焦距以外.進(jìn)行新課假設(shè)uf,燭焰成虛像時(shí)，只能透過(guò)透鏡用眼睛直接觀(guān)察，光屏上不能承接到像.假設(shè)u=f，燭焰在焦點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡折射成平行光，不成像，在光屏上也不可能承接到像.2探究不完好凸透鏡的成像情

14、況 探究名稱(chēng)：探究不完好凸透鏡的成像情況.提出問(wèn)題：凸透鏡不完好時(shí)，成像情況怎么樣？猜測(cè)與假設(shè)：可能只能得到部分像，也可能得到仍完好的像，但亮度減弱.制定方案與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：選一焦距為1020cm的凸透鏡，研究蠟燭成的像，用一塊白色的硬紙板作屏，承接燭焰的像，如下圖.把蠟燭放在離凸透鏡間隔 適當(dāng)?shù)奈恢蒙希?調(diào)整光屏到凸透鏡的間隔 ，使蠟燭焰在屏上成一個(gè)明晰的像；然后用一紙板擋住凸透鏡的一部分模擬不完好的凸透鏡，觀(guān)察像的情況.進(jìn)展實(shí)驗(yàn)：1把蠟燭放在離凸透鏡二倍焦距的位置上，調(diào)整光屏到凸透鏡的間隔 為二倍焦距，使?fàn)T焰在屏上成一個(gè)明晰的像；2用一紙板擋住凸透鏡的上半部，觀(guān)察屏上成像的情況；3反復(fù)遮住與不

15、遮，比照觀(guān)察兩種情況下的成像情況.分析論證：看到的現(xiàn)象是：凸透鏡不完好時(shí)，仍得到完好的像，但亮度減弱.本實(shí)驗(yàn)中，用紙板遮住凸透鏡的一部分，被遮住的部分便沒(méi)有光線(xiàn)通過(guò)，相當(dāng)于將凸透鏡打去一半，其效果是一樣的.因此得出的結(jié)論比較有說(shuō)服力.得出結(jié)論：當(dāng)凸透鏡不完好時(shí)，仍能成完好的像，所成的像亮度減弱不如原來(lái)的明晰.教學(xué)板書(shū)課堂小結(jié)同學(xué)們，今天這節(jié)課我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了凸透鏡在不同條件下成像的規(guī)律以及凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的狀況.這節(jié)課的知識(shí)還需要大家多聯(lián)絡(luò)實(shí)際理解運(yùn)用.好，這節(jié)課就學(xué)到這，謝謝！教材習(xí)題解答【教材P98“想想議議】查看實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，凸透鏡成放大的像時(shí)，物距跟像距相比，哪個(gè)比較大？成縮小

16、的像時(shí)，物距跟像距相比，哪個(gè)比較大？由此你可以得出什么結(jié)論？凸透鏡所成的像有沒(méi)有正立的實(shí)像？有沒(méi)有倒立的虛像？解：凸透鏡成放大的像時(shí)，物距小于像距；成縮小的像時(shí)，物距大于像距.由此可以得出結(jié)論：物距越大，像距越小，像也越小；物距越小，像距越大，像也越大.凸透鏡所成的像中沒(méi)有正立的實(shí)像，也沒(méi)有倒立的虛像.【教材P99“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理】規(guī)律總結(jié)：不管成實(shí)像還是虛像，成放大的像時(shí)必定像距大于物距，成縮小像時(shí)必定像距小于物距.教材習(xí)題解答2.找一個(gè)圓柱形的玻璃瓶，里面裝滿(mǎn)水.把一支鉛筆放在玻璃瓶的一側(cè)，透過(guò)玻璃瓶，可以看到那支筆如圖.假如把筆由靠近玻璃瓶的位置向遠(yuǎn)處漸漸地挪動(dòng)，你會(huì)看到什么現(xiàn)象？實(shí)際做

17、一做，驗(yàn)證你的猜測(cè).與前面用凸透鏡所做的實(shí)驗(yàn)相比，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)有什么共同之處？有什么不同？解：裝水的玻璃瓶相當(dāng)于一個(gè)柱面透鏡.當(dāng)鉛筆由靠近玻璃瓶的位置向遠(yuǎn)處漸漸挪動(dòng)時(shí)，透過(guò)玻璃瓶會(huì)看到鉛筆尖逐漸變長(zhǎng)，到某一位置時(shí)，鉛筆尖突然改變方向.假如用凸透鏡做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)鉛筆由靠近凸透鏡的位置向遠(yuǎn)處漸漸挪動(dòng)時(shí)，透過(guò)凸透鏡會(huì)看到鉛筆逐漸變大，而形狀保持不變，到某一位置時(shí)，鉛筆尖也會(huì)突然改變方向.實(shí)驗(yàn)中開(kāi)場(chǎng)看到的是虛像，而“改變方向后的像為實(shí)像.沒(méi)有光屏的情況下，光線(xiàn)透過(guò)凸透鏡會(huì)聚成實(shí)像，繼續(xù)向前傳播射入眼中，光是從實(shí)像的位置發(fā)出的，就如同看實(shí)際物體一樣.實(shí)像不用光屏也能看到.4. 一位同學(xué)利用類(lèi)似如下圖的器材做實(shí)

18、驗(yàn)，先用焦距為20cm的透鏡甲進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，在屏上得到了明晰的縮小實(shí)像.接下來(lái)他想改用焦距為10cm的透鏡乙繼續(xù)進(jìn)展實(shí)驗(yàn).假如不改變發(fā)光體和凸透鏡的位置，要在光屏上成明晰的像，光屏應(yīng)該向哪個(gè)方向挪動(dòng)？解：向左挪動(dòng).提示：假設(shè)改用焦距為10cm的透鏡，此時(shí)物距是大于二倍焦距，那么其所成的像的像距應(yīng)在一倍焦距到二倍焦距之間，故應(yīng)向左挪動(dòng)光屏5.小明同學(xué)做探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，光屏上得到發(fā)光體明晰的像，但他不小心用手指指尖觸摸到了凸透鏡，這光陰屏上會(huì)出現(xiàn)怎樣的情況？小勇說(shuō)，光屏上會(huì)有指尖的像；小強(qiáng)說(shuō)，光屏上會(huì)出現(xiàn)指尖的影子.你說(shuō)呢？解：沒(méi)有手指的像也沒(méi)有手指的影子.因?yàn)槭种刚趽趿送雇哥R的一部分，但是折射光線(xiàn)仍可以到達(dá)光屏上，只是這時(shí)所成的像會(huì)暗一點(diǎn).難題解答【例】某物理實(shí)驗(yàn)小組用蠟燭、凸透鏡和光屏在光具座上研究凸透鏡成像規(guī)律.1假如凸透鏡焦距為10cm，當(dāng)透鏡到蠟燭的間隔 為15cm時(shí)，挪動(dòng)