第五節(jié) 科學(xué)探究：凸透鏡成像(第2課時(shí))

第五節(jié) 科學(xué)探究：凸透鏡成像第2課時(shí) 【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能1知道當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，像距、像的大小隨物距變化而改變的定性關(guān)系。2理解凸透鏡成像的條件。3初步學(xué)會(huì)利用光具座等器材探究凸透鏡成像規(guī)律的有關(guān)實(shí)驗(yàn)技能。過程與方法 1初步學(xué)習(xí)根據(jù)探究目的制定探究計(jì)劃和選擇實(shí)驗(yàn)需要的器材。2通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)的初步分析能力。3初步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)-分析-歸納的科學(xué)探究方法。情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過觀察培養(yǎng)學(xué)生對(duì)凸透鏡成像的探究興趣?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1初步了解在科學(xué)探究中如何制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。2凸透鏡的成像規(guī)律?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1理解凸透鏡成像的條件。2當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，像距、像的大小隨物距變化而改變的定性關(guān)系。導(dǎo)學(xué)學(xué)案教學(xué)流程我會(huì)自學(xué)1物體到透鏡中心的距離簡稱為 用符號(hào) 表示；像到透鏡中心的距離簡稱為 用符號(hào) 表示2通過對(duì)平面鏡的學(xué)習(xí)，我們知道平面鏡能成正立等大的虛像，前面我們學(xué)習(xí)了凸透鏡，試想一下凸透鏡能成什么樣的像？我能參與一：制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)方案1教師引導(dǎo)學(xué)生手拿凸透鏡并伸直手臂，從透鏡中觀察窗外的景物，再通過凸透鏡看看近處的人和物，然后把凸透鏡貼近課本，觀察書上的字。有什么發(fā)現(xiàn)？由此推理影響凸透鏡成像情況的主要因素是什么？ 2在探究“凸透鏡成像規(guī)律”時(shí)，提出的探究問題應(yīng)該是（ ）A凸透鏡對(duì)光是否有會(huì)聚作用 B凸透鏡對(duì)光是否有發(fā)散作用C像的虛實(shí)、大小、正倒跟物距有什么關(guān)系D凸透鏡是否能成像3探究凸透鏡成像規(guī)律需要的實(shí)驗(yàn)器材有光具座、蠟燭、火柴、 、 等。二：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)4在實(shí)驗(yàn)器材的安裝過程中，要將 和 安裝在凸透鏡的兩側(cè)，同時(shí)要調(diào)整燭焰、透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在 ，這樣做的目的是： 5列關(guān)于實(shí)像和虛像的說法，正確的是（ ）A虛像是人的幻覺，實(shí)像有實(shí)際光進(jìn)入人眼B虛像就是影子，實(shí)像是由實(shí)際光線形成的光斑C實(shí)像能在光屏上呈現(xiàn)，虛像則不能D光經(jīng)過折射后總成實(shí)像，經(jīng)過平面鏡反射后總成虛像6在探究凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)燭焰位于距離凸透鏡一倍焦距內(nèi)時(shí)，人眼觀察到燭焰成像的情形是圖1中的（ ）圖1三：分析與論證7根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律完成如下表格中空缺的內(nèi)容：物距u像距v像的性質(zhì)像與物在凸透鏡同側(cè)或異側(cè)倒立或正立放大或縮小虛像或?qū)嵪駏>2fu 2ff<u <2fufu<f8在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使?fàn)T焰凸透鏡光屏的中心大致在_（2）所用凸透鏡的焦距為10cm，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表次數(shù)物體到凸透鏡的距離像到凸透鏡的距離像的大?。ǚ糯蠡蚩s?。┫竦恼筶3015縮小倒22020等大倒31435放大倒410/不成像/58/放大正分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以得出的規(guī)律是 在第5次實(shí)驗(yàn)中，從_一側(cè)透過透鏡看到在_一側(cè)放大的像你覺得該同學(xué)的探究實(shí)驗(yàn)是否完整和全面？提出你的看法我能解決例1小周同學(xué)在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)過程中，在光屏上得到清晰且與燭焰等大的像（如圖2所示）若保持凸透鏡位置不變，為了在光屏上得到清晰的縮小的像，他必須（ ）A讓蠟燭遠(yuǎn)離透鏡，同時(shí)讓光屏也遠(yuǎn)離透鏡B讓蠟燭遠(yuǎn)離透鏡同時(shí)讓光屏靠近透鏡C讓蠟燭靠近透鏡，同時(shí)讓光屏也靠近透鏡D讓蠟燭靠近透鏡，同時(shí)讓光屏遠(yuǎn)離透鏡圖2例2小明在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，用裝有6個(gè)發(fā)光二極管的有方格的白紙板做發(fā)光物體，如圖甲所示又用這種有同樣大小方格的白紙板做光屏將發(fā)光物體、凸透鏡和光屏組裝到光具座上并調(diào)整好圖3（1）當(dāng)發(fā)光物體在a點(diǎn)時(shí)，如圖乙所示，在光屏上成的像如圖丙所示則光屏上的像是倒立、_的實(shí)像將發(fā)光物體由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，要想找到像的位置，應(yīng)移動(dòng)光屏，直到_為止（2）用這種發(fā)光物體和光屏做實(shí)驗(yàn)，最主要的一條優(yōu)點(diǎn)是：_ （3）如圖乙所示，當(dāng)發(fā)光物體在a點(diǎn)時(shí)，凸透鏡與像之間的距離為S1；當(dāng)發(fā)光物體在b點(diǎn)時(shí)，凸透鏡與像之間的距離為S2，則S1_S2(選填“>”、“=”或“<”)我會(huì)解決1同學(xué)們探究“凸透鏡成像規(guī)律”時(shí)，將蠟燭從遠(yuǎn)處逐漸靠近凸透鏡的過程中，蠟燭經(jīng)過_位置以后，所成實(shí)像由縮小變成放大；經(jīng)過_位置以后由實(shí)像變成虛像2將一支點(diǎn)燃的蠟燭放在一個(gè)凸透鏡前某個(gè)位置，在凸透鏡另一側(cè)的光屏上得到了清晰放大的像，那么蠟燭位于此凸透鏡的（ ） A焦距以內(nèi) B焦距和二倍焦距之間 C二倍焦距處 D二倍焦距以外3在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，已知凸透鏡焦距為10cm，當(dāng)光屏上成一縮小倒立的燭焰的像時(shí)，燭焰(蠟燭)與凸透鏡的距離可能是（ ）A大于20cm B等于20cm C大于10cm且小于20cm D小于10cm4燭焰通過凸透鏡后恰好在另一側(cè)的光屏上得到一個(gè)倒立的放大的像，若保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)一下，則（）A光屏上仍能成一個(gè)倒立、放大的像B光屏上仍能成一個(gè)倒立、縮小的像C透過透鏡可以觀察到一個(gè)正立、放大的像D光屏上的像不清晰，需調(diào)節(jié)光屏的位置才能成像5在探究“凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)中，王明同學(xué)按計(jì)劃將蠟燭依次置于圖4中的abcde五點(diǎn)進(jìn)行探究，在蠟燭置于 點(diǎn)時(shí)，光屏上能得到清晰放大的像，在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí)，光屏上能得到清晰倒立縮小的像，在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí)，燭焰不能通過透鏡成像，在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí)，觀察到的像最大在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí)光屏上能成倒立等大像圖4我會(huì)總結(jié)：我能遷移1第29屆奧運(yùn)會(huì)于2008年8月8日在北京舉辦本次奧運(yùn)會(huì)安全保衛(wèi)工作中采用人臉識(shí)別系統(tǒng)（如圖5所示），識(shí)別系統(tǒng)的攝像機(jī)可以自動(dòng)將鏡頭前1m處的人臉拍攝成數(shù)碼照片傳遞給計(jì)算機(jī)識(shí)別此系統(tǒng)的攝像機(jī)的鏡頭相當(dāng)于哪種透鏡嗎？圖52小紅在家中用紙屏、盛水的圓形魚缸、點(diǎn)燃的蠟燭組成了個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，如圖6所示盛水的圓形魚缸相當(dāng)于個(gè)_鏡，調(diào)節(jié)紙屏至圖示的位置時(shí)，她在紙屏上看到了一個(gè)清晰、倒立、_（填“放大、縮小、等大”）的燭燃焰的像圖6圖73如圖7所示是探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置，將點(diǎn)燃的蠟燭放在離透鏡較遠(yuǎn)處，移動(dòng)光屏使?fàn)T焰在屏上成縮小實(shí)像，然后只將蠟燭向透鏡逐漸移近，那么（ ）A光屏上出現(xiàn)等大的實(shí)像B光屏上出現(xiàn)放大的實(shí)像C光屏上出現(xiàn)縮小的實(shí)像D透過凸透鏡可能會(huì)看到放大的像創(chuàng)設(shè)情景教師引導(dǎo)學(xué)生手拿凸透鏡并伸直手臂，從透鏡中觀察窗外的景物，再通過凸透鏡看看近處的人和物，然后把凸透鏡貼近課本，觀察書上的字。有什么發(fā)現(xiàn)？自主學(xué)習(xí)出示導(dǎo)學(xué)提綱，指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。合作共建一：制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題一：猜想：凸透鏡能成什么性質(zhì)的像？1教師引導(dǎo)學(xué)生手拿凸透鏡并伸直手臂，從透鏡中觀察窗外的景物，再通過凸透鏡看看近處的人和物，然后把凸透鏡貼近課本，觀察書上的字。有什么發(fā)現(xiàn)？2引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)剛才的發(fā)現(xiàn)并結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)猜想凸透鏡能成什么性質(zhì)的像？小結(jié)：凸透鏡既能成縮小的像又能成放大的像，既能成倒立的像又能成正立的像等各種性質(zhì)的像。問題二：凸透鏡成像的情況與什么因素有關(guān)？教師引導(dǎo)學(xué)生重做剛才的實(shí)驗(yàn)即：手拿凸透鏡并伸直手臂，從透鏡中觀察窗外的景物，再通過凸透鏡看看近處的人和物，然后把凸透鏡貼近課本，觀察書上的字。引導(dǎo)學(xué)生分析凸透鏡成像的情況與什么因素有關(guān)？小結(jié)：凸透鏡成像的情況可能與物體到凸透鏡的距離的大小有關(guān)。問題三：什么是物距、像距？定義：物距：物體到凸透鏡的距離，叫物距，用u表示。像距：像到凸透鏡的距離叫像距，用v 表示。問題4：實(shí)像與虛像的區(qū)別？ 教師引導(dǎo)學(xué)生分析小孔所成的像與平面鏡所成的像有什么區(qū)別？小結(jié)：實(shí)像是由光實(shí)際會(huì)聚成的，可以用光屏承接；虛像是光的反向延長線的焦點(diǎn)“像”的位置并沒有光，不能用光屏承接。二：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)問題一：如何安裝和調(diào)整儀器？1演示：把實(shí)驗(yàn)器材按蠟燭、凸透鏡、光屏的順序放置在光具座上。2點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡的中心及光屏的中心在同一條直線上。（目的是保證像能成在光屏的中心）問題二：如何找到“清晰”的像？ 教師演示并讓學(xué)生明確：只有慢慢地來回移動(dòng)光屏，通過多次比較才能找到“清晰”的像。引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)找“像”的方法。問題三：如何確定物距和像距？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)光具座上的刻度讀出物距和像距。物距的大小可以按照下列順序進(jìn)行設(shè)計(jì)（f=10cm）：35cm、25cm、20cm、17cm、14cm、10cm、7cm、4cm。問題四：如何觀察凸透鏡所成的虛像？教師先提示學(xué)生虛像能否用光屏承接，然后引導(dǎo)學(xué)生模仿“放大鏡的使用方法”來觀察燭焰通過凸透鏡所成的虛像小結(jié)：當(dāng)燭焰在焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，通過凸透鏡看后面的燭焰，就會(huì)看到正立、放大的虛像。問題五：可以補(bǔ)充的兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1燭焰通過凸透鏡后恰好在另一側(cè)的光屏上得到一個(gè)倒立的放大的像，保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)一下，光屏上是否會(huì)有清晰的像？如果有，會(huì)是什么性質(zhì)的像？結(jié)論：把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)后，光屏上會(huì)有一個(gè)清晰的倒立、縮小的實(shí)像。實(shí)驗(yàn)2用不透明的物體擋住凸透鏡的一部分，觀察光屏上的像有什么變化？結(jié)論：像的大小、形狀都不變，但是像的亮度變暗。三：分析與論證問題一凸透鏡成像的兩個(gè)分界點(diǎn)是什么？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找出凸透鏡成實(shí)像與虛像的分界點(diǎn)、放大實(shí)像與縮小實(shí)像的分界點(diǎn)。小結(jié)：凸透鏡的焦點(diǎn)處是成實(shí)像與虛像的分界點(diǎn)。燭焰在焦點(diǎn)以外時(shí)成實(shí)像，燭焰在焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)成虛像，燭焰在焦點(diǎn)處時(shí)不成像。 凸透鏡的二倍焦距處是成放大實(shí)像與縮小實(shí)像的分界點(diǎn)。燭焰在二倍焦距以外時(shí)成縮小的實(shí)像，燭焰在二倍焦距以內(nèi)時(shí)成放大的實(shí)像，燭焰在二倍焦距處時(shí)成等大的實(shí)像。問題二凸透鏡成實(shí)像時(shí)，有什么變化規(guī)律？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)前五次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析其變化規(guī)律。小結(jié)：凸透鏡成實(shí)像的規(guī)律可以用下列七個(gè)字來總結(jié)：“物近像遠(yuǎn)像變大”即物體距凸透鏡越近，像距凸透鏡就越遠(yuǎn)，同時(shí)像越來越大。知識(shí)應(yīng)用出示題目，學(xué)生討論、交流，尋找方法。1教師講解時(shí)要滲透“逆向向維”的思想。利用光的可逆性分析：燭焰通過凸透鏡后恰好在另一側(cè)的光屏上得到一個(gè)倒立的放大的像，若保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)，此時(shí)光屏上會(huì)有一個(gè)清晰的倒立、縮小的實(shí)像。2交流與評(píng)估時(shí)，注意引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)討論以下幾個(gè)問題：如何提出問題、如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、如何分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。診斷評(píng)價(jià)出示評(píng)價(jià)試題，學(xué)生獨(dú)立完成，同時(shí)根據(jù)反饋的情況進(jìn)行補(bǔ)償。教學(xué)反思答案：我會(huì)自學(xué)1物距 u 像距 v 2本題為開放性習(xí)題，重在培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力（只要猜想內(nèi)容合理即可）我能參與1用同一個(gè)凸透鏡觀察遠(yuǎn)近不同的物體時(shí)，看到的像是不一樣的，由此推理影響凸透鏡成像情況的主要因素可能是物體到凸透鏡的距離。2C 點(diǎn)撥：該實(shí)驗(yàn)的主要目的就是研究凸透鏡成像的性質(zhì)與物距的關(guān)系3凸透鏡 光屏 4蠟燭 光屏 同一高度 使?fàn)T焰的像能成在光屏上 5C 6C 7成像情況如下：物距u像距v像的性質(zhì)像與物在凸透鏡同側(cè)或異側(cè)倒立正立放大縮小虛像實(shí)像u>2ff<v<2f倒立縮小實(shí)同u 2fV=2f倒立等大實(shí)同f<u <2fv>2f倒立放大實(shí)同uf不 成 像u<f正立放大虛異8（1）同一高度處（2）成實(shí)像時(shí)，物距越小像越大；成實(shí)像時(shí)，物距越小像距越大；實(shí)像都是倒立的（合理即可）光屏，蠟燭不全面，本實(shí)驗(yàn)對(duì)于成虛像的情況探究次數(shù)較少，同時(shí)只是探究了同一塊透鏡的成像情況，沒有改換不同的透鏡進(jìn)行探究我能解決例1 B 解析：使像變小，則物距必須增大，同時(shí)像距也變小，所以蠟燭應(yīng)遠(yuǎn)離透鏡，同時(shí)光屏要靠近透鏡例2（1）縮小 光屏上的像清晰 （2）容易比較像與物體的大小關(guān)系 （3）>我會(huì)解決1二倍焦距 焦點(diǎn) 2 B 點(diǎn)撥：能用光屏承接的像一定是實(shí)像，所以此時(shí)蠟燭的像是倒立、放大的實(shí)像，因此蠟燭應(yīng)位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間3A 4B 5c a d e b 我能遷移1相當(dāng)于凸透鏡，它利用了凸透鏡成像的原理2凸透 縮小 點(diǎn)撥：由圖示可以看出蠟燭到魚缸的距離遠(yuǎn)大于紙屏到魚缸的距離即物距遠(yuǎn)大于像距，所以物距應(yīng)大于2倍焦距，像距應(yīng)介于1倍與2倍焦距之間；因此她在紙屏上看到的是倒立、縮小的實(shí)像3D 點(diǎn)撥：將蠟燭向透鏡逐漸移近時(shí)，要想在光屏上得到清晰的像，就必須移動(dòng)光屏的位置；所以只移動(dòng)蠟燭時(shí)，在光屏上無法得到清晰的實(shí)像；故ABC均不正確當(dāng)蠟燭移至焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，通過凸透鏡可以看到正立、放大的虛像故應(yīng)選D