《科學(xué)探究：凸透鏡成像》

課題：科學(xué)探究 凸透鏡成像 授課教師：四川省內(nèi)江市資中縣球溪高級(jí)中學(xué)     黃  璜 教    材： 八年級(jí)物理第四章第五節(jié) 一、教材分析 本節(jié)選自義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《物理》八年級(jí)上冊(cè)，是初中物理光學(xué)的重要內(nèi)容，凸透鏡成像又是初二物理知識(shí)的重點(diǎn)，本節(jié)既是學(xué)習(xí)凸透鏡成像原理，又是進(jìn)一步學(xué)習(xí)眼睛成像和照相機(jī)等儀器原理的基礎(chǔ)，是一節(jié)集物理現(xiàn)象、物理概念、物理規(guī)律于一體的課。 二、學(xué)生分析 通過(guò)上節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了光的折射規(guī)律。但由于初二的學(xué)生認(rèn)知能力還比較低，對(duì)知識(shí)的歸納概括以及遷移能力還不強(qiáng)。所以要把折射規(guī)律和凸透鏡成像聯(lián)系起來(lái)還比較困難。對(duì)于凸透鏡也僅僅知道它叫放大鏡，能把物體放大，但對(duì)凸透鏡能成縮小實(shí)像和放大實(shí)像他們是知之甚少的。 三、教學(xué)目標(biāo) 根據(jù)全面提高學(xué)生素質(zhì)的總體目標(biāo)與課程標(biāo)準(zhǔn)的要求以及學(xué)生已有的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)，我確定了本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)如下： 1、知識(shí)目標(biāo) （1）知道什么是凸透鏡，以及凸透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用。 （2）知道凸透鏡的光心、焦點(diǎn)、焦距和主光軸 （3）通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)得出凸透鏡成像的規(guī)律。 2、能力目標(biāo) （1）培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力 （2）通過(guò)學(xué)生自己制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和分析�?wèn)題解決問(wèn)題的能力，以及組織協(xié)調(diào)能力。 3、情感與價(jià)值目標(biāo) （1）通過(guò)探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，有意識(shí)的滲透辯證唯物主義觀點(diǎn)。 （2）通過(guò)介紹我國(guó)古代勞動(dòng)人民利用冰透鏡對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)光取火的事例，對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育和民族自豪感的教育。 四、重點(diǎn)和難點(diǎn) 凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用和它的成像規(guī)律是本節(jié)的重點(diǎn)。 學(xué)生用實(shí)驗(yàn)探究凸透鏡成像規(guī)律是本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)。 五、教具準(zhǔn)備 1、不同焦距的凸透鏡（f=5cm和f=10cm)；光具座；蠟燭；光屏；平行光源。 2、多媒體課件 六、設(shè)計(jì)理念 1、在凸透鏡成像規(guī)律的探究過(guò)程中，通過(guò)給學(xué)生創(chuàng)設(shè)問(wèn)題的情景，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生去討論、去猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生成為凸透鏡成像規(guī)律的“發(fā)現(xiàn)者”，課堂的主人翁，使本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程如研究課題那樣去進(jìn)行。 2、在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師是學(xué)生的合作者、引導(dǎo)者和參與者。教學(xué)過(guò)程是師生交流、共同發(fā)展的互動(dòng)過(guò)程。當(dāng)學(xué)生遇到困難時(shí)，教師要和學(xué)生一起猜想、分析，從中點(diǎn)撥其思維。 3、教學(xué)的真正目的是讓學(xué)生探索規(guī)律，獲得研究、思維的方法，然后通過(guò)方法的獲得以及運(yùn)用方法探索、創(chuàng)造的過(guò)程，使學(xué)生形成對(duì)科學(xué)研究有親近熱愛(ài)、和諧相融的情感，具有樂(lè)于探索物理現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)原理的科學(xué)精神。因此，本節(jié)課將把思維程序作為貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程的主線，教給學(xué)生一種研究問(wèn)題的思維方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的多種能力，尤其是創(chuàng)造能力，達(dá)到教學(xué)的真正目的。 七、教學(xué)流程 （一）、創(chuàng)設(shè)情景，引入新課 1、出示手中的凸透鏡問(wèn)學(xué)生？它是什么？我們?cè)谌粘Ｉ�活中那些設(shè)備上還見(jiàn)過(guò)它？引導(dǎo)學(xué)生回答出在照相機(jī)、投影儀上見(jiàn)過(guò)它。并告訴學(xué)生：“我國(guó)古代的勞動(dòng)人民在很久以前就知道用冰磨成它的樣子，來(lái)取火�！彼�的名字叫什么呢？叫凸透鏡。今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)它。 [本節(jié)設(shè)計(jì)意圖：貼近學(xué)生生活舉例，從生活走向物理，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。并不失時(shí)機(jī)地進(jìn)行民族自豪感教育] （二）學(xué)法指導(dǎo)，探究新知 請(qǐng)同學(xué)們觀察一下實(shí)驗(yàn)桌上的凸透鏡。組織觀察、討論分析得出凸透鏡的形狀特征。 并板書(shū)： 1、凸透鏡：中間厚，邊緣薄的透鏡。提問(wèn)：我們知道了光的折射規(guī)律，那么光線穿過(guò)凸透鏡時(shí)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？ 在光具座上演示：平行光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)凸透鏡折射后會(huì)聚于一點(diǎn)。得出：凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，所以它又叫會(huì)聚透鏡。  利用多媒體投影儀演示凸透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用，從而介紹幾個(gè)相關(guān)名詞：光心、焦點(diǎn)、焦距和主光軸。 [本節(jié)設(shè)計(jì)目的：通過(guò)學(xué)生觀察實(shí)物、演示實(shí)驗(yàn)和多媒體課件展示，使學(xué)生能直觀的、快速的認(rèn)識(shí)凸透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用。培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力和歸納概括能力，符合其認(rèn)知規(guī)律。] 2. 提出問(wèn)題
    先讓學(xué)生拿著凸透鏡近距離的觀察書(shū)上的字，學(xué)生會(huì)看到字被放大了，提問(wèn)：通過(guò)凸透鏡看到的物體都是放大的嗎？ 然后讓學(xué)生拿著凸透鏡慢慢的遠(yuǎn)離書(shū)上的字，或者觀察遠(yuǎn)處的物體。 通過(guò)以上觀察得知：物體通過(guò)凸透鏡發(fā)生了變化，遠(yuǎn)處的物體變小了，而且倒著。近處的物體只是被放大了，正倒沒(méi)有發(fā)生變化。引導(dǎo)學(xué)生思考：用同一個(gè)凸透鏡觀察不同的物體時(shí)，為什么有的大，有的小，有時(shí)倒，有時(shí)正呢？
    使學(xué)生進(jìn)入探索的物理情景當(dāng)中。 3. 提出猜想
    猜猜看：這些現(xiàn)象與哪些因素有關(guān)？下面我們用實(shí)驗(yàn)去探究這一規(guī)律。 4. 制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃
    介紹光具座，物體到透鏡中心的距離簡(jiǎn)稱(chēng)物距(u)，像到透鏡中心的距離簡(jiǎn)稱(chēng)像距(v) 提示：在使用光具座時(shí)，像的位置和光屏的位置是不同含義。只有當(dāng)光屏上得到特別清晰的像，這時(shí)光屏的位置就是像的位置。
    讓學(xué)生匯報(bào)設(shè)計(jì)的方案計(jì)劃
    學(xué)生可能有各種各樣的計(jì)劃，讓他們自己小組內(nèi)討論決定使用哪一種方案。
    5. 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)   要求： (1) 不管用何種方案都要做好記錄：像的大小、像的正倒、物距、像距、物距與像距的關(guān)系。 請(qǐng)學(xué)生開(kāi)始自由實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)。
    經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生中大致會(huì)出現(xiàn)三種情況：A 、沒(méi)有找到像；B、找到了放大或縮小的像；C、光屏上燭焰的輪廓不清晰，本不是像。對(duì)A種情況，老師稍加提示，使之轉(zhuǎn)變成第二種情況。針對(duì)部分學(xué)生可能會(huì)對(duì)像產(chǎn)生的誤解，教師要明確的指出：有的同學(xué)找到的不是像，同學(xué)們也許會(huì)感覺(jué)疑惑，急于想知道自己找到的是不是像，老師這時(shí)再通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)如何找像，什么是像。                        指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)：蠟燭放在距凸透鏡兩倍焦距(2f)處，你猜會(huì)觀察到什么樣的像。(試試看)
    把凸透鏡恰好放在距物體一倍焦距(f)處，又會(huì)出現(xiàn)什么情況？
    (先猜，后試試) 請(qǐng)學(xué)生把實(shí)驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)填入學(xué)案的表格內(nèi)。
    5、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論——凸透鏡成像規(guī)律，并板書(shū)。    [本節(jié)設(shè)計(jì)意圖：1、傳統(tǒng)教學(xué)在“研究凸透鏡成像規(guī)律”時(shí)，教師一般先列舉出各種成像的條件，然后再讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證各種情況下的像，通過(guò)這樣的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律，學(xué)生學(xué)得非常被動(dòng)。我認(rèn)為探究教學(xué)關(guān)鍵是讓學(xué)生成為自己學(xué)習(xí)的主人，于是我在設(shè)計(jì)教學(xué)中，先讓學(xué)生列舉生活中放大鏡、照相機(jī)、投影儀的實(shí)例，然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)具體的實(shí)例提出質(zhì)疑——“放大鏡”為什么還能成正倒、大小甚至虛實(shí)不同的像?接著由學(xué)生自行制定計(jì)劃、進(jìn)行探索性的實(shí)驗(yàn)、分析得出成像的規(guī)律，即物距、焦距、像距的關(guān)系。使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，親身體會(huì)這種科學(xué)探究的過(guò)程。本課時(shí)主要是培養(yǎng)學(xué)生制定計(jì)劃、收集數(shù)據(jù)、初步分析等能力。
    2. 針對(duì)學(xué)生在平時(shí)課堂探究活動(dòng)中表現(xiàn)出的一定程度的無(wú)序性，采取印發(fā)學(xué)案(見(jiàn)附件)的措施：讓學(xué)生了解自己在探究活動(dòng)中應(yīng)該要干什么事，明確自己的目的；教師也在學(xué)生探究過(guò)程中給學(xué)生一些方向性的提示，但這些提示應(yīng)區(qū)別于我們傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課中的“實(shí)驗(yàn)步驟”；在盡量給學(xué)生更加寬松的思維空間和活動(dòng)空間的同時(shí)，避免探究活動(dòng)中盲目性。在寬松的思維空間里，學(xué)生肯定會(huì)提出許多獨(dú)特的問(wèn)題，會(huì)迸發(fā)出更多的思想火花。
   （三）歸納小結(jié)，深化目標(biāo)，布置作業(yè)。 1、小結(jié)本課的知識(shí)點(diǎn)。 （1）凸透鏡的定義。（2）凸透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用。什么是焦點(diǎn)、光心、焦距和主光軸。（3）用課件演示成像規(guī)律。 2、告訴學(xué)生：大家實(shí)驗(yàn)做得很好，得到了許多有用的數(shù)據(jù)。科學(xué)家也是這樣經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、分析數(shù)據(jù)從而找出規(guī)律的。從而激發(fā)學(xué)生的探索熱情。 3、課后練習(xí)以及閱讀信息窗的內(nèi)容。了解凹透鏡有哪些特點(diǎn)？ 七、板書(shū)設(shè)計(jì) 五、科學(xué)探究  ：凸透鏡成像 1、凸透鏡——中間厚，邊緣薄的透鏡。      2、凸透鏡成像規(guī)律： 因?yàn)閷?duì)光線有會(huì)聚作用，也叫會(huì)聚透鏡。 u＞2f    成倒立、縮小、實(shí)像 焦點(diǎn)（F）                            u = 2f   成倒立、等大、實(shí)像 光心（O）                            f＜u＜2f 成倒立、放大、實(shí)像 焦距(f)                              u=f       不成像 主光軸                               u＜f      成正立、放大、虛像     附件：           學(xué)      案
    1. 活動(dòng)：你透過(guò)凸透鏡看遠(yuǎn)處的物體時(shí)，你會(huì)看到怎樣的像，提出問(wèn)題。   
    2. 猜想：這些結(jié)果與哪些因素有關(guān)?
    3. 制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃：    
    4. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
    (1) 你認(rèn)為你組同學(xué)有哪些與探究活動(dòng)無(wú)關(guān)的活動(dòng)?
    (2) 你組同學(xué)是否得到了蠟燭的像?
    (3) 你組同學(xué)光具座上物體排列的順序是怎樣的?
    (4) 你組同學(xué)在活動(dòng)中，為了得到清晰的像，移動(dòng)了哪些器件?有哪些沒(méi)移動(dòng)?你認(rèn)為他們?nèi)绱艘苿?dòng)可行嗎?如果移動(dòng)顯得混亂，不益于研究問(wèn)題，你認(rèn)為該怎么固定、移動(dòng)?
    (5) 你組同學(xué)得到了哪些像?(放大、縮小、等大的)
    (6) 你組同學(xué)測(cè)出了各種情況時(shí)的物距和像距?
    5. 探究實(shí)驗(yàn)記錄表 物距u （cm） 像的性質(zhì)【凸透鏡焦距（f=5cm或f=10cm）】 倒立 正立 縮小 放大 實(shí)像 虛像 30             20             15             10             8             5             3            
   (試試看)蠟燭放在距凸透鏡兩倍焦距(2f)處，你猜，你會(huì)觀察到。
  先猜，后試)把凸透鏡恰好放在距物體一倍焦距(f)處，又會(huì)怎樣?

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