2.6透鏡和視覺（第1課時）（教學(xué)設(shè)計）七年級科學(xué)下冊（浙教版）

2.6透鏡和視覺（第1課時）（教學(xué)設(shè)計）年級七年級授課時間課題2.6透鏡和視覺（第1課時）教學(xué)目標(biāo)科學(xué)觀念：了解透鏡的結(jié)構(gòu)及作用，能分辨凸透鏡和凹透鏡；知道凸透鏡的成像規(guī)律，能畫出光路圖；科學(xué)思維：能用凸透鏡成像規(guī)律解釋相關(guān)的實(shí)際問題，提升觀察、動手、交流合作能力；探究實(shí)踐：探究凸透鏡成像活動，體現(xiàn)科學(xué)探究的過程和基本的研究方法；態(tài)度責(zé)任：體驗(yàn)探究的樂趣和實(shí)驗(yàn)成功的喜悅；初步形成樂于探究的意識和習(xí)慣。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：探究凸透鏡成像規(guī)律難點(diǎn)：運(yùn)用凸透鏡成像規(guī)律解決實(shí)際問題學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容選自浙教版七下第二章第6節(jié)，本節(jié)內(nèi)容由兩部分構(gòu)成：透鏡和視覺，首先介紹透鏡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，然后實(shí)驗(yàn)探究凸透鏡的成像規(guī)律，之后介紹了凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用，如放大鏡和照相機(jī)等，最后介紹眼睛的結(jié)構(gòu)及成像原理，視力的缺陷和矯正等。使學(xué)生明白保護(hù)視力的重要性。學(xué)生通過探究的過程，不僅要了解凸透鏡的成像規(guī)律，而且也初步了解實(shí)驗(yàn)——分析——?dú)w納的科學(xué)探究方法。培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動手能力和交流合作能力。本節(jié)內(nèi)容擬用2課時完成教學(xué)，第1課時主要內(nèi)容為透鏡和凸透鏡成像規(guī)律；第2課時主要內(nèi)容為凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用、視覺及視力矯正。教學(xué)準(zhǔn)備課件、課本、實(shí)驗(yàn)活動器材等教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動新課導(dǎo)入令人流連忘返的自然風(fēng)光，我們喜歡用相機(jī)把它拍攝下來。你知道嗎？我們的眼睛也有這樣的成像功能。讓我們一起走入透鏡和視覺的世界吧！新知講授一、透鏡眼睛近視的同學(xué)需要配戴近視眼鏡，眼睛遠(yuǎn)視的老年人需要配戴遠(yuǎn)視眼鏡。近視眼鏡和遠(yuǎn)視眼鏡的鏡片都是透鏡。透鏡是由透明物質(zhì)（如玻璃、水晶等）制成的一種光學(xué)元件。透鏡也廣泛地應(yīng)用在放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等常見的光學(xué)儀器中。仔細(xì)觀察遠(yuǎn)視眼鏡和近視眼鏡的鏡片，我們會發(fā)現(xiàn)不同鏡片的中間和邊緣厚薄是不一樣的。遠(yuǎn)視眼鏡鏡片中間厚、邊緣薄，這類透鏡叫做凸透鏡。近視眼鏡鏡片中間薄、邊緣厚，這類透鏡叫做凹透鏡。如圖是常見的兩類透鏡：凸透鏡和凹透鏡。凸透鏡和凹透鏡常用的符號：透鏡要素：主光軸和光心主光軸：通過兩個球面球心O點(diǎn)的直線，簡稱主軸。光心：光心是主光軸上的一點(diǎn)（可以認(rèn)為在透鏡的中心）。探究透鏡對光的作用活動：1.讓凸透鏡正對著太陽光，拿一張白紙在它的另一側(cè)來回移動，直到紙上的光斑變得最小、最亮。測出這個光斑到凸透鏡的距離。2.換用凹透鏡再做上面的實(shí)驗(yàn)，紙上還能得到最小、最亮的光斑嗎？凸透鏡：移動凸透鏡，紙上會出現(xiàn)一個很小很亮的光斑。凹透鏡：無論怎樣移動，都沒有發(fā)亮的光斑，光屏離得越遠(yuǎn)，光斑越大。思考：凸透鏡和凹透鏡對光有什么作用？由上述活動現(xiàn)象可知，太陽光是平行光，通過凸透鏡后會聚到一點(diǎn)，故凸透鏡對光有會聚作用。凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫做凸透鏡的焦點(diǎn)（用字母F表示）（粗測焦距的方法），焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離叫做焦距（用字母f表示），凸透鏡有兩個實(shí)焦點(diǎn)。而凹透鏡對光有發(fā)散作用，平行光經(jīng)凹透鏡后的發(fā)散光線的反向延長線相交于一點(diǎn)，這一點(diǎn)可稱為凹透鏡的虛焦點(diǎn)，凹透鏡有兩個虛焦點(diǎn)，虛焦點(diǎn)到光心的距離即焦距。光心兩邊的焦距相等焦距越短，凸透鏡會聚能力越強(qiáng)，焦距越短凸透鏡的凸度越大；焦距越短，凹透鏡發(fā)散能力越強(qiáng)。透鏡的會聚與發(fā)散折射光線相對于入射光線更靠近主光軸；凸透鏡可看作兩個三棱鏡疊放在一起，太陽光折射后會聚在一起。折射光線相對于入射光線更遠(yuǎn)離主光軸；注意：會聚和發(fā)散要對比入射光線直線傳播的軌跡分辨。三條特殊光線：凸透鏡：凹透鏡：二、凸透鏡成像規(guī)律活動：在桌上放一塊凸透鏡，在凸透鏡的一側(cè)點(diǎn)燃一支蠟燭，調(diào)節(jié)蠟燭與凸透鏡的距離，使蠟燭在光屏上得到倒立的像?？梢?，凸透鏡能使物體成像。這個像能呈現(xiàn)在光屏上，它是由實(shí)際光線會聚而成的，這樣的像叫做實(shí)像。我們把物體到凸透鏡的距離叫做物距（u），像到凸透鏡的距離叫做像距（v）?；顒樱禾骄客雇哥R成像規(guī)律通過上面的活動，我們知道凸透鏡能夠成倒立的實(shí)像，并且這個像和蠟燭分別位于凸透鏡的兩側(cè)。我們以前用放大鏡觀察過蝸牛，其實(shí)放大鏡也是凸透鏡。通過放大鏡，我們能夠看到一個正立、放大的像，而這個像與蝸牛都位于凸透鏡的同一側(cè)。那么，物體經(jīng)凸透鏡所成的像有什么規(guī)律可循？下面讓我們通過實(shí)驗(yàn)來探究凸透鏡成像的規(guī)律。1.提出問題：物體經(jīng)凸透鏡所成像的大小、正倒跟物體的位置有什么關(guān)系？2.建立猜想：物體經(jīng)凸透鏡所成像的大小、正倒可能跟物體與凸透鏡的距離有關(guān)。3.設(shè)計實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①選擇1塊凸透鏡，在陽光下或利用平行光源測出凸透鏡的焦距f=10cm。用1支蠟燭作物體，研究蠟燭所成的像；用1塊白色硬紙板做光屏，來承接蠟燭的像。②把蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在成像裝置上，調(diào)節(jié)它們的高低使它們的中心大致處于同一高度。想一想，為什么要這樣做？為了使蠟燭的像呈在光屏中央③點(diǎn)燃蠟燭，把蠟燭放在離凸透鏡盡量遠(yuǎn)的位置上，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使蠟燭在屏上成一個清晰的像。然后將蠟燭逐次移近凸透鏡，每次都需要調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使蠟燭在屏上成一個清晰的像。觀察像的大小、正倒是如何隨物距的減小而變化的。④當(dāng)燭焰在光屏上成倒立、縮小的像時，測量并記錄物距和像距。當(dāng)燭焰在光屏上成倒立、等大的像時，測量并記錄物距和像距。當(dāng)燭焰在光屏上成倒立、放大的像時，測量并記錄物距和像距。⑤當(dāng)通過凸透鏡能觀察到蠟燭正立、放大的像時，測量并記錄這時的物距。試一試，這個像能成在光屏上嗎？虛像無法用光屏承接4.記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：像的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距（厘米）像距（厘米）倒立、縮小的像1301422518倒立、等大的像12020倒立、放大的像1182521430正立、放大的像18/26/5.分析與論證：分析上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納凸透鏡成像的規(guī)律。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：（1）當(dāng)u＞2f時，在光屏上可得到倒立、縮小的實(shí)像。u＞v（2）當(dāng)u=2f時，在光屏上可得到倒立、等大的實(shí)像。u=v（3）當(dāng)2f＞u＞f時，在光屏上可得到倒立、放大的實(shí)像。u＜v（4）當(dāng)u=f時，不成像；（5）當(dāng)u＜f時，可透過凸透鏡看到正立、放大的虛像。u＜v注意：一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大??；成實(shí)像時，物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小；成虛像時，物近像近像變小，物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大。凸透鏡成像光路圖：實(shí)像和光源在不同側(cè)，如圖在凸透鏡左側(cè)觀察可看到光屏上的實(shí)像虛像和光源在同側(cè)，如圖在凸透鏡右側(cè)觀察可看到虛像實(shí)驗(yàn)注意事項：1.擺放裝置時要使蠟燭、凸透鏡和光屏的中心處于同一高度。這樣是為了使像呈在光屏中央，便于觀察。若像偏上，則向下調(diào)節(jié)凸透鏡或向上調(diào)節(jié)蠟燭或光屏，若像偏下，則向上調(diào)節(jié)凸透鏡或向下調(diào)節(jié)蠟燭或光屏。2.若遮擋凸透鏡的一部分，像還是完整的，只是折射光線變少了，像變暗。課堂練習(xí)典例1下面物體的鏡片具有中央厚、邊緣薄的特點(diǎn)的是（）A.近視眼鏡B.老花眼鏡C.普通窗玻璃D.平面鏡【答案】B【解析】中央厚、邊緣薄的鏡片是凸透鏡，能夠放大物體圖像，老花眼鏡的鏡片就是利用凸透鏡，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。典例2將平行光射向某一個光學(xué)元件，光路如圖所示。該元件是（）A.平面鏡B.凸透鏡C.凹透鏡D.反光鏡【答案】B【解析】如圖，將平行光射向某一個光學(xué)元件使得光線變會聚，所以，這個光學(xué)元件具有使得光線會聚的作用，那這個光學(xué)元件是凸透鏡故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。典例3在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示時，光屏上恰能承接到燭焰清晰的像，下列判斷正確的是（）A.實(shí)驗(yàn)用凸透鏡的焦距可能為15.0cmB.光屏上的像是燭焰放大的實(shí)像C.僅將凸透鏡左移不能再次成像D.僅將光屏右移可模擬近視眼成像【答案】D【解析】AB.由圖可知，此時的物距為像距為u=50.0cm20.0cm=30.0cm，v=65.0cm50.0cm=15.0cm，即u＞v，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知此時u＞2f，f＜v＜2f，則30.0cm＞2f，由上述式子可知，焦距范圍為f＜15.0cm＜2f，7.5cm＜f＜15.0cm，成的是倒立縮小的實(shí)像，焦距不可能為15.0cm，故AB錯誤；C.僅將凸透鏡左移，根據(jù)光路可逆可知，當(dāng)移動后物距等于原像距時，像距將等于原物距，光屏上能得到倒立、放大的實(shí)像，即僅將凸透鏡左移可再次成像，故C錯誤；D.近視眼成像時，像成在視網(wǎng)膜的前方，將光屏右移可模擬近視眼成像，故D正確。故選D。典例4在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中。（1）如圖甲，甲行光正對凸透鏡照射，光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，則凸透鏡的焦距為cm；實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心，使它們在上；（2）實(shí)驗(yàn)時，由于實(shí)驗(yàn)時間較長，蠟燭變短，為使像仍成在光屏的中央，以下操作可達(dá)到目的的是；A.將凸透鏡往上移B.將光屏往下移C.將蠟燭往上移D.將蠟燭化下移（3）保持圖乙中的凸透鏡與光屏位置不變，將蠟燭向左調(diào)節(jié)一段距離后，要想在光屏上成清晰的像，應(yīng)將乙中凸透鏡換成焦距更的；（4）如圖乙，若通過移動透鏡，使光屏上再次成清晰的像厘米刻度處?！敬鸢浮浚?）10.0；同一高度（2）C（3）大（4）40【解析】（1）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，會聚在主光軸上一點(diǎn)，此處為焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距，即20.0cm10.0cm=10.0cm；實(shí)驗(yàn)中為了使像成在光屏的中央，要求燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度上。（2）實(shí)驗(yàn)時，由于實(shí)驗(yàn)時間較長，蠟燭變短，根據(jù)過光心的光線傳播方向不變可知，為了使像回到光屏的正中央，可以將透鏡向下調(diào)節(jié)或者光屏向上移，或者將蠟燭向上移動。故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。（3）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律“物遠(yuǎn)像近，像變小”可知，物距增大，像距會減小，圖乙中，保持凸透鏡與光屏位置不變時，成清晰的像，則需要換一個焦距更大的凸透鏡。（4）由圖乙知，物距的大小為u=25.0cm10.0cm=15.0cm，像距大小為v=55.0cm25.0cm=30.0cm，此時光屏上成的是清晰的像，根據(jù)光路可逆，當(dāng)物距為30.0cm，光屏上還能再次成清晰的像，像距為15.0cm，則凸透鏡應(yīng)移至40cm刻度線處。課堂小結(jié)1.透鏡（1）凸透鏡：中間厚、邊緣薄。對光有會聚作用。凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫做凸透鏡的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離叫做焦距。焦距越短，會聚能力越強(qiáng)。凹透鏡：中間薄、邊緣厚。對光有發(fā)散作用。平行光通過凹透鏡其光線的反向延長線匯聚到虛焦點(diǎn)上。焦距越短，發(fā)散能力越強(qiáng)。（2）三條特殊光線：2.凸透鏡成像規(guī)律（1）物距u：透鏡到物體的距離。像距v：透鏡到像的距離。（2）①當(dāng)u＞2f時，在光屏上可得到倒立、縮小的實(shí)像。u＞v②當(dāng)u=2f時，在光屏上可得到倒立、等大的實(shí)像。u=v③當(dāng)2f＞u＞f時，在光屏上可得到倒立、放大的實(shí)像。u＜v④當(dāng)u=f時，不成像；⑤當(dāng)u＜f