人教版（2024新版）八年級上冊物理第五章第3節(jié)《凸透鏡成像的規(guī)律》教學設計

第第頁人教版（2024新版）八年級上冊物理第五章第3節(jié)《凸透鏡成像的規(guī)律》教學設計課程基本信息學科物理年級八年級學期秋季課題第3節(jié)凸透鏡成像的規(guī)律教學背景1．教學內容分析《凸透鏡成像的規(guī)律》是初中物理八年級上冊第五章第三節(jié)的核心內容。這一節(jié)不僅是對學生已學過的透鏡及其成像情況的深入理解和延伸，更是學習后續(xù)章節(jié)如《照相機與眼睛》、《望遠鏡與顯微鏡》的重要理論基礎。本節(jié)內容在教材中起到了承上啟下的作用，它不僅連接了光學基礎知識，還為學生后續(xù)探究光學現(xiàn)象及應用打下了堅實的基礎。2．學情分析從知識上看，通過前兩節(jié)的學習，學生已經(jīng)了解了凸透鏡的基本概念，如焦點、焦距、物距、像距等，知道了凸透鏡對光有會聚作用，并且知道了照相機、投影儀、放大鏡的成像特點，初步具備了借助光路圖理解成像原理的意識。但是，在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中，對于如何觀察虛像學生比較陌生。從思維方法上看，初二學生的思維能力正處于從具體形象思維向抽象思維發(fā)展的初始階段，他們分析問題和解決問題的能力正在逐漸提升，他們已經(jīng)具備了一定的探究思維和合作交流的意識，也具備了一定的實驗操作和基于現(xiàn)象與數(shù)據(jù)進行歸納推理的能力；但是，學生對于科學歸納出凸透鏡成像規(guī)律存在一定的障礙，尤其本節(jié)探究實驗與以往的探究實驗不同，在分析數(shù)據(jù)找規(guī)律時需要借助焦距這個參照距離來描述物距和像距的范圍，學生不容易想到跟焦距建立聯(lián)系，需要教師加以引導。教學目標物理觀念1．知道物距、像距的概念，能準確測量物距、像距。2．通過實驗，總結得出凸透鏡成像的規(guī)律及其對應的應用?？茖W思維1．在組裝器材尋找清晰的像的過程中，體會綜合分析法在解決實際問題中的廣泛應用。2．在經(jīng)歷探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗過程中，體會建立標準，以標準作為參照，對現(xiàn)象規(guī)律進行描述的思想。3．在經(jīng)歷探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗過程中，體會科學推理法和歸納法的在探索物理規(guī)律時的廣泛應用，提升科學推理、科學論證和質疑創(chuàng)新的能力?？茖W探究1．通過探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗，經(jīng)歷了探究的全過程，體驗了基于已知內容提出物理問題、形成猜想與假設、設計實驗、獲取與處理信息、基于證據(jù)得出結論并作出解釋等探究的全過程。2．通過對數(shù)據(jù)的分析過程，提升了基于事實和證據(jù)進行推理歸納、交流、評估、反思的能力?？茖W態(tài)度與責任1．通過經(jīng)歷自主探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗過程，增強對物理學的熱愛，體會收集證據(jù)的重要性，養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度，發(fā)展合作交流的能力，獲得成功的愉悅。2．在利用凸透鏡成像規(guī)律的知識解釋生活中凸透鏡的成像特點的過程中，感受到學習物理對于理解日常生活現(xiàn)象的指導意義，增強利用物理知識分析生活中的問題的意識。教學內容教學重點探究凸透鏡成像的規(guī)律。教學難點基于數(shù)據(jù)和利用焦距這個參照標準，歸納出凸透鏡成像的規(guī)律。教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖新課導入【溫故知新】請同學們回顧并回答上節(jié)課學習過的照相機、投影儀、放大鏡的成像特點(PPT展示)。過渡：通過上節(jié)課的學習和剛才的回顧，我們已經(jīng)看到了形形色色的凸透鏡成像情況。凸透鏡成像究竟有什么規(guī)律呢？我們這節(jié)課就來學習下凸透鏡成像的規(guī)律。思考回答照相機、投影儀、放大鏡的成像特點，并落實在表格中。為猜想影響凸透鏡成像的大小、虛實、正倒的因素作鋪墊。為后面得到凸透鏡成像規(guī)律后鏈接相應的應用作鋪墊。新知探究探究：凸透鏡所成像的虛實、大小、正倒與物距的關系一、提出問題：通過前面的學習，我們發(fā)現(xiàn)照相機、投影儀、放大鏡成像特點各不相同。請你根據(jù)它們的特點思考：凸透鏡所成像的虛實、大小、正倒可能與什么因素有關系？物距。過渡：像的虛實、大小、正倒與物距有怎樣的關系？我們一起來探究。二、設計實驗：1．介紹并認識實驗器材：F形發(fā)光物體(4.5cm)、凸透鏡(f＝10cm)、光屏、帶有刻度的光具座、刻度尺。2．組裝器材：(1)請你按照下圖所示組裝器材，不斷調整器材的位置和高度，直至在光屏中央找到F形發(fā)光物體清晰的像；(2)根據(jù)實驗操作，回答以下問題：①怎么使完整的像呈現(xiàn)在光屏的中央？總結：三者的中心在同一水平高度，使發(fā)光物體完整的像呈現(xiàn)在光屏中央。②如何找到清晰的像？④如何測量物距和像距？3．實驗思路：根據(jù)探究標題思考實驗思路：改變誰？觀察或者測量誰？4．實驗過程：(1)將凸透鏡固定在40cm刻度線處，將F形發(fā)光物體固定在距離凸透鏡32cm(或30cm)處，移動光屏，使光屏上呈現(xiàn)清晰的像，觀察像的虛實和正倒，測出像的高度、物距和像距，記錄在表格中。(2)移動F形發(fā)光物體向凸透鏡靠近4cm，移動光屏，使光屏上呈現(xiàn)清晰的像，觀察像的虛實和正倒，測出像的高度、物距和像距，記錄在表格中。(4)繼續(xù)向凸透鏡移動并調整光屏的位置，看看是否總能在屏上得到蠟燭的像。撤去光屏，變換觀察的位置，看看是否能觀察到蠟燭的像，像在什么位置。進行實驗，收集證據(jù)解決課堂生成問題：討論分析：當物距u≤10cm時，光屏上接收不到像了，同學們討論下可能是什么原因？觀察虛像——取走光屏，從光屏一側透過凸透鏡觀察虛像的特點。繼續(xù)進行實驗。分析數(shù)據(jù)，歸納結論(教師收集數(shù)據(jù)，并利用Excel進行排序，方便學生發(fā)現(xiàn)規(guī)律。)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，思考下列問題：1．像的虛實：凸透鏡在什么條件下成實像？在什么條件下成虛像？實像和虛像的分界點在哪里？2．像的大?。和雇哥R在什么條件下成縮小的實像？在什么條件下成放大的實像？有沒有縮小的虛像？放大的像和縮小的像的分界點在哪里？3．像的正倒：凸透鏡在什么條件下成正立的像？在什么條件下成倒立的像？正立的像和倒立的像的分界點在哪里？4．觀察分界點，能跟哪個物理量建立聯(lián)系呢？前面學過凸透鏡對光的偏折程度與凸透鏡的焦距有關。5．學生代表發(fā)言?？偨Y：將成像規(guī)律記錄在的表格中。總結：一倍焦距分虛實；二倍焦距分大小。過渡：請同學們通過繼續(xù)分析表格中的信息，你能進一步發(fā)現(xiàn)凸透鏡成像的規(guī)律嗎？通過動畫模擬凸透鏡成像的動態(tài)過程?？偨Y：當凸透鏡成實像時，物體離凸透鏡越近，所成的像離凸透鏡越遠，像越大。五、凸透鏡成像規(guī)律的應用1．對比凸透鏡成像規(guī)律和照相機、投影儀、放大鏡的成像特點，完成想想議議中的問題：2．將凸透鏡成像規(guī)律的應用完善在表格中。拓展研究1．教師利用特殊光線，演示物體在一倍焦點處和二倍焦點處成像的原理圖。思考：經(jīng)凸透鏡后的折射光能會聚成實像嗎？折射光的反向延長線能會聚成虛像嗎？演示二倍焦距處的成像原理圖：思考：描述此時像的位置和成像特點。物體在二倍焦距處，成倒立、等大的實像，此時像也在二倍焦距處。通過分析照相機、投影儀、放大鏡成像特點，猜想出凸透鏡所成像的虛實、大小、正倒可能與物距有關。觀察實驗桌上的器材。按照要求以小組合作的方式組裝實驗器材，不斷調整器材的位置和高度，在光屏上找到F形發(fā)光物體清晰的像，并使像呈現(xiàn)在光屏的中央。根據(jù)實驗操作回答問題：①將發(fā)光物體、凸透鏡、光屏三者的中心調至同一水平高度；②并請學生代表進行展示；其余學生觀看展示過程——不斷前后移動光屏，找到像的邊緣最清晰，像最小最亮的位置；③邊緣清晰，光點最小最亮；④分別借助光具座上的刻度尺測量像到凸透鏡的距離為像距υ，發(fā)光物體到凸透鏡的距離為物距u。思考回答：不斷改變物距，觀察像的虛實、大小、正倒等情況。聆聽，了解實驗操作過程。在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)當物距u≤10cm時，光屏上接收不到像。討論分析可能的原因，回答問題。。嘗試討論觀察虛像的解決方法。繼續(xù)進行實驗，收集并記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)思考討論，回答問題。物距大于10cm時成實像，物距小于10cm時成虛像；實像和虛像的分界點是u10cm。物距大于20cm時成縮小的實像，物距大于10cm小于20cm時成放大的實像；沒有縮小的虛像；放大的像和縮小的像的分界點是u20cm。思考回答：焦距f10cm。小組之間將數(shù)據(jù)與焦距比較，得出凸透鏡在不同范圍內的成像特點：u＞2f時，成倒立縮小的實像；u2f時，成倒立等大的實像；2f＞u＞f時，成倒立放大的實像；uf時，不成像；u＜f時成正立放大的虛像。觀察表格中的信息，進一步歸納規(guī)律，當凸透鏡成實像時，物體離凸透鏡越近，所成的像離凸透鏡越遠，像越大。觀看演示視頻，進一步體會實像的位置和大小隨物距變化的規(guī)律。思考回答：照相機：像在2倍焦距外，像距比物距大；投影儀：像在1倍焦距和2倍焦距之間，像距比物距?。粚⑼雇哥R成像規(guī)律對應的應用完善在表格中。觀看教師的演示過程，并思考回答問題。觀看教師的演示過程，并總結出物體在二倍焦距處的成像特點，成倒立、等大的實像，此時像也在二倍焦距處。通過遷移上節(jié)課所學，引導學生更加容易猜想到影響成像特點的因素。培養(yǎng)科學探究的思維。通過這個過程讓學生明確實驗過程如何操作。通過這個過程，培養(yǎng)學生的自主學習和閱讀理解的能力。為了收集更多的數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)點能涵蓋所有范圍，使不同組的同學分別能測到2f和f處的成像特點。從而得到完整的成像規(guī)律作鋪墊。解決學生在實驗過程中遇到的障礙。整合問題鏈，引發(fā)深度思考，形成完整的思維鏈條。提升學生基于證據(jù)進行推理和分析歸納的能力。找到分界點，為與焦距建立聯(lián)系作鋪墊。遷移舊知：凸透鏡對光的偏折程度與凸透鏡的焦距有關，完成知識的建構。得到以焦距作為參照距離概括的完整的凸透鏡成像規(guī)律。提升學生的概括歸納的能力。讓學生體會到焦距作為一個參照標準來描述物距、像距和成像特點的便利，建立與標準比對的思想。凸透鏡的成像過程是一個動態(tài)的過程，因此，在教學中借助計算機動畫模擬輔助教學，將這個過程模型化、形象化，以便學生更好地理解。將所學知識與第二節(jié)所學生活中的透鏡的內容進行遷移聯(lián)系，打通知識間的壁壘，加深對凸透鏡成像規(guī)律和照相機、投影儀、放大鏡成像原理的理解，將所學知識融會貫通起來。課堂小結1．一倍焦距分虛實，二倍焦距分大??；2．當凸透鏡成實像時，物體離凸透鏡越近，所成的像離凸透鏡越遠，像越大。對本節(jié)課所學內容進行回顧總結。課后任務完成教材“練習與應用”的第2題。找一個圓柱形的玻璃瓶，里面裝入水。把一支筆放在玻璃瓶的一側