[八年级物理上]第5节科学探究：凸透镜成像
[八年级物理上]第5节科学探究：凸透镜成像
第5节科学探究：凸透镜成像一、本节三维目标要求
1.知识与技能
·了解透镜的种类。
·了解透镜的焦点、焦距，认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。
·探究并知道凸透镜成像的规律。
·了解透镜在投影仪中的应用。
2.过程与方法
·能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。
·通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。
·学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
3.情感、态度与价值观
·具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和生活中的物理道理。
·初步建立将科学技术应用于实际的意识。
二、重点与难点
本节教学的重点是探究凸透镜成像的规律，这也是教学的难点。
三、教学实施建议
（一）教学过程
本节分为两个教学板块：（1
1.实验探究过程设计
（1）认识透镜
这部分教学需要1个课时。
教材从学生较为熟悉的凡尔纳小说入手，介绍了透镜的种类。并通过“博士”用冰取火的描述，引入了焦点和焦距的概念。需要强调，教材中将焦点定义为平行光能量的聚集点，突出了焦点的实质。如果阳光充足，应该组织学生到教室外，找一找透镜的焦点，实际测一测凸透镜的焦距，经历焦点和焦距概念的建立过程。
用冰取火的故事有很多版本，介绍中国古代的“冰燧取火”，有利于增强学生的民族自信心。
“透镜对光的作用”的演示实验设计很巧妙，特别是用手电筒产生平行光，通过烟雾来显示光路，把光束立体化，能够从前后左右不同方向，三维显示透镜对光束的作用。对实验进行总结，得出“凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用”的结论。
这个具体形象的全景演示实验，有利于培养学生的空间想象力，为学生认识凸透镜成像留下了形象思维与逻辑思维的实物基础。在这个实验的基础上，老师应引导学生将光束抽象成光线，用图4-5-5来描述透镜对光的作用。
对凸透镜成像的原理，教学中不要求深入介绍，对主光轴、光心等概念也无需定义。只要求通过对图4-5-6的分析，知道透镜成像是由透镜折射光线形成的。
（2）探究凸透镜成像的规律
完成这个探究需要1个课时。
关于凸透镜的成像规律，既有过程性要求，又有终结性要求，即学生要经历实验探究的学习过程，同时也要知道这个规律，并了解这个规律在实际中的应用。
这是一个有明确步骤的指导型探究，实验的步骤较详细，实验过程的指导较为具体，要让学生体验科学探究的全过程，在探究过程中培养科学研究方法，形成正确的结论。
图4-5-1明亮的窗户在纸上成的像
2.实验探究中应注意几点：
（1）对“凸透镜成像的规律”的探究课题是在一定情境中提出的.，教材中的情景只是其中的一个方案，老师亦可以在教室里让学生观察明亮的窗户在纸上成的像（图4-5-1），学生即席就可以做此实验，这是学生事先不容易想到的，会激起学生很大兴趣，适时引导学生讨论，提出问题，猜想和假设，经历提出问题和猜想的过程。
（2）实验前应使学生明白用什么实验装置和怎样去研究，做好探究计划。进行实验，探究规律的过程，是以旁批里的提示为路标的指导下进行的。在收集数据中，提示1指出，实验数据应分三个范围采集，每个范围至少有两组数据。提示2中，对实像、虚像从能量角度进行了诠释。对虚像的认识，可能有一定难度，老师可以结合平面镜所成的虚像来理解。完成实验数据的采集活动后，可引导学生作初步总结。因涉及像的虚实、大小和倒正，头绪较多，现象纷繁，学生不易梳理清楚。应允许学生的总结片面、不完整。
（3）在探究活动的最后，教材要求学生将蜡烛从很远的地方逐渐向凸透镜靠近，观察这个过程中像的变化。这个过程，不是对前面实验的简单重复，突出了从局部到整体、从静态到动态的认识过程，给学生一个动态的、全景式的图景。在此，老师要引导学生注意过程中像变化的两个分界点：蜡烛放在2倍焦距处和1倍焦距处。
图4-5-2
将蜡烛放在2倍焦距处，像是怎样的？老师要引导学生通过推理来分析，突出理性思维的作用。
（4）对透镜成像的应用，教材有意识地介绍了学生发明的手电筒投影仪。在“家庭实验室”，让学生制作了“有凸透镜的照相机”。要鼓励学生应用所学知识进行小发明、小制作，培养学生的创造能力。
（二）材料准备与实验设计
1.实验材料准备
本节教学需要准备的材料如下：凸透镜、凹透镜、蜡烛、光屏、烧杯、手电筒等。
2.实验设计
（1）演示透镜对光的作用：
在J2501型光具盘上分别悬挂凸透镜和凹透镜，调整平行光源发出的5条细光束，使中央一条光束和透镜的主光轴重合，可观察透镜对光束的作用。
（2）用光具座探究凸透镜的成像规律：
将光源、1字屏、凸透镜、毛玻璃屏依次固定在滑块上，用学生电源给平行光源供12伏电压。调整光源和光具的高度，使它们中心等高。分别移动光源和光屏，使屏上成清晰的像。
图4-5-3
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