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第五章 透镜及其应用
世界有多大？宇宙是什么样的？这些恒古以来就吸引并困惑着人类的问题，一定也经常萦绕在你的心头。
人类怎样才能解开这些疑团呢？科学家们正在使用的一种方法就是利用巨大的天文望远镜来观察、接收来自宇宙的信息。通过分析这些信息，人们对宇宙了解的越来越多了。然而你知道吗？这项伟大的事业竟然与小小的透镜密切相关。
这一章我们就来学习透镜的知识。
第五章 透镜及其应用
单元内容解读
第五章 透镜及其应用
《课标》要求
2.3.5
了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。探究并了解凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像规律的应用。
1.3.3
了解人类探索太阳系及宇宙的大致历程，知道人类对宇宙的探索将不断深入，关注人类探索宇宙的一些重大活动。
学习目标
节次 学习目标
第1节 透镜
1. 认识凸透镜和凹透镜，了解透镜的焦点和焦距。
2. 通过观察，认识凸透镜对光起会聚作用和凹透镜对光起发散作用。
3. 能初步领略透镜对光的神奇作用，激发求知欲。
第五章 透镜及其应用
学习目标
节次 学习目标
第2节 生活中的 透镜
1. 了解透镜在日常生活中的应用。知道凸透镜在三种常见仪器上所成像的不同，能初步区分照相机、投影仪、放大镜的成像特点。
2. 经历制作简易模型照相机的过程，获得成功的愉悦，并初步了解照相机的成像原理。
3. 能简单描述凸透镜成实像和虚像的主要特征。
4. 通过了解生活中多种多样的透镜，培养乐于利用所学知识解释现象的习惯，初步形成将科学技术应用于实际的意识。
学习目标
节次 学习目标
第3节 凸透镜成像的规律
1. 通过实验探究，知道凸透镜成像的规律。
2. 经历探究过程，提升对证据的分析和论证能力。
3. 通过探究活动，体会实验探究活动对认识事物过程中的重要意义。
学习目标
节次 学习目标
第4节 眼睛和眼镜
1. 了解眼睛的构造，知道眼睛是怎样看见物体的。
2. 通过了解晶状体的调节过程，知道人眼观察远处和近处物体都能看清的原因。
3. 通过分析近视和远视形成的原因，了解眼镜是怎样矫正视力的，体会科学技术与日常生活的联系。
4. 知道用眼常识，并形成爱护眼睛的意识。
学习目标
节次 学习目标
第5节 显微镜和 望远镜
1. 了解显微镜，望远镜的基本结构。
2. 尝试运用已知的科学规律解释具体问题，获得初步分析概括能力。
3. 了解望远镜和显微镜的发展历程，体会科学技术对社会发展和生活的影响。
内容分析
本章概述
透镜是上一章“光的折射”知识的重要应用。光从空气进入透镜一侧以及从透镜的另一侧射出时各发生一次折射。对于一束平行入射光而言，光线越远离透镜主轴，出射光偏折程度越大，由此产生了会聚或发散的效果。通过本章和上一章的学习，学生将对经典物理学的古老分支——几何光学的基本概念和基本规律形成初步认识，能够解释生活中常见光学仪器的成像原理，了解近视眼和远视眼的成因及矫正方法，经历猜想与假设。分析与论证等探究过程并掌握相应的科学方法，为今后的学习奠定基础。
第五章 透镜及其应用
内容分析
本章概述
教材在内容安排上诠释了课程标准“注重科学探究”“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本理念。第3节“凸透镜成像的规律”是本章的核心内容。为了确保学生可以通过自主探究的方式得出科学规律，本章第1节首先介绍了透镜的基础知识，使学生对透镜的分类及其对光的作用有所认识；第2节通过介绍照相机、投影仪和放大镜的成像特点使学生获得具体、生动的感性认识，为提出探究问题埋下伏笔；第4节和第5节则是对透镜成像规律的实际应用，不仅帮助学生巩固了所学知识，而且使学生进一步体会到物理与生活的密切联系。
内容分析
本章概述
本章的章首图是遨游在广袤宇宙之中的哈勃太空望远镜。巨大的望远镜能够引起学生的思考：人类是怎么做到“望远”的？透镜其实是实现这个伟大目标的最基本器件，而透镜成像的规律正是本章所要学习的核心内容。
本章内容结构如下:
内容分析
凸透镜：会聚光线
凹透镜：发散光线
实像和虚像
透 镜
照相机、投影仪和
放大镜的成像特点
焦点和焦距
眼睛和眼镜
形成问题
感性认识
第五章 透镜及其应用
分类
关键概念
关键概念
实验：探究凸透镜成像的规律
显微镜和望远镜
应用
应用
第1节 透镜
内容分析
第五章 透镜及其应用
本节教学要从透镜的外形和透镜对光的作用两方面来认识凸透镜和凹透镜的区别，使学生学习观察和研究的基本方法，并能意识到把握事物本质的重要性。通过现象了解光路的可逆性，培养学生运用逆向思维解决简单问题的能力。
1. 认识凸透镜和凹透镜
通过学生观察近视镜片和远视镜片。然后出示各种透镜，总结出：无论哪种透镜，两个表面中至少一个表面是球面的一部分。通过教材上的图告诉学生，透镜是组成照相机、投影仪、显微镜、电影放映机等光学仪器的重要元件。依照教材中的图5.1-2简单介绍透镜的主光轴和光心的概念。
第1节 透镜
内容分析
第五章 透镜及其应用
2. 透镜对光的作用
教材中图5.1-4是演示实验，呈现凸透镜对光的会聚作用。如果学校有条件可让学生分组做。这个实验，可以在阳光下做，也可用平行光源做（用手电筒代替平行光源时应距凸透镜远些）。实验时，也可以指导学生测出凸透镜的焦距。用凹透镜代替凸透镜实验，可以观察到凹透镜不能使平行光会聚，对光有发散作用。
3. 凸透镜的焦点和焦距
根据实验现象画出光路图，得出焦点和焦距的概念。
第2节 生活中的透镜
内容分析
这一节介绍生活中常用的透镜，包括：照相机、投影仪和放大镜，使学生对透镜及其成像特点形成丰富、具体的感性认识，为探究凸透镜成像规律作准备。
课前可给学生安排任务，通过查找资料，对放大镜、照相机、投影仪的应用有初步的认识。课上通过组织学生制作水放大镜、制作模型照相机等活动，让他们体验放大镜、照相机、投影仪这三种光学仪器的成像特点，为介绍实像、虚像的概念创造条件。
第3节 凸透镜成像的规律
内容分析
探究凸透镜成像的规律是一个较完整的探究实验，也是本章的重点。通过学习，不仅要使学生了解凸透镜的成像规律，而且要使学生了解科学探究方法。在探究过程中，引导学生对凸透镜的成像规律进行猜想，初步设计方案，用实验探究的方法，找到凸透镜成像的规律。
探究过程：提出问题→初步猜想→设计实验→进行实验与收集证据→分析与论证。
内容分析
第4节 眼睛和眼镜
眼睛是人体最重要的器官之一，它是一个相当复杂的天然光学仪器，从结构上看，眼球非常类似于照相机。用“蒙眼取物”“蒙眼走路”“双目对视”等简单的游戏创设情景，引起学生的学习兴趣。通过本课的学习，学生应了解眼睛的结构，
知道晶状体的形状对观察景物的影响。
通过对近视眼、远视眼成因的研究和
矫正方法的讨论，提高学生探索知识
的能力。
内容分析
第5节 显微镜和望远镜
显微镜和望远镜是光学仪器研究和使用过程中的一个飞跃，它使人类对微观世界和广阔的宇宙空间有了更加深人的了解。
这一节内容在课程标准中没有具体要求，它是前面所学凸透镜成像知识的扩展。学习显微镜和
望远镜的知识，可让学生加深对凸透
镜成像原理的理解，了解科学知识的
应用，提高自身的科学素养。
教学难点
教学重点
本单元教学重点与难点
1. 探究凸透镜成像的规律。
2. 透镜对光的作用。
3. 照相机、投影仪和放大镜的成像原理以及成像特点。
4. 显微镜和望远镜的成像原理及特点。
1.学生进行探究时缺乏猜想的基础。
2. 探究凸透镜成像规律是一个相对比较完整的探究活动，而且有较大的难度。
3. 实像和虚像及其区别。
第五章 透镜及其应用
教学策略
传统教材在处理“凸透镜成像的规律”与“生活中的透镜”这两部分内容的关系时，一般是先学习凸透镜成像的规律，然后作为这一规律的应用，讲解放大镜、照相机等实际透镜的使用。这种处理方式与过去教学大纲重视知识结论的要求是一致的。
课程标准要求“探究并知道凸透镜成像的规律”。也就是说，既有过程性要求，又有终结性要求。即学生要通过自己的实验探究活动学习这个规律，同时也要知道这个规律的结论，并了解这个规律在实际中的应用。这种变化就会导致教学中出现两个难点，必须在教学中加以解决。
一、分散难点，合理安排探究活动
第五章 透镜及其应用
教学策略
1. 难点之一：学生进行探究时缺乏猜想的基础。
既然是探究，就必然要体现出学生学习的自主性。例如，学生应该对所研究问题的答案进行猜想，而猜想不能是“胡猜乱想”，应有猜想的基础。学生在生活中对透镜成像的认识，大部分限于放大镜能成正立的像（但不知道是实像还是虚像）。至于照相机、投影仪中透镜成像特点是什么，绝大部分学生是不清楚的。这就限制了学生的猜想。
一、分散难点，合理安排探究活动
教学策略
本章在探究凸透镜成像的规律之前，先用一节单独介绍生活中的凸透镜、以使学生对生活中常用的凸透镜及其成像的特点在头脑中获得初步的、具体的感性认识。例如、照相机都是成缩小、倒立的实像，投影仪成放大、倒立的实像、放大镜通常成放大、正立的虚像，等等。教材安排了“想想做做”和“演示”栏目、让学生感受不同的成像情况。这样做的目的，就是让学生以此为基础，提出与凸透镜成像相关的问题、并能对凸透镜的成像规律作一些初步的猜想。
一、分散难点，合理安排探究活动
教学策略
2. 难点之二：探究凸透镜成像规律是一个相对比较完整的探究活动，而且有较大的难度。
在知识与技能方面，它涉及实像和虚像的区别、如何得到清晰的实像等；在过程与方法方面、它肩负着提高学生“进行实验与收集证据”和“分析与论证”的科学探究能力的任务。如果把这些都放在一节中进行教学，会造成重、难点过于集中。教材的设计思路就是分散难点，把像的虚实、正倒、大小等不同现象放在探究活动的前面让学生了解。
一、分散难点，合理安排探究活动
教学策略
例如在学习第四章中“平面镜成像”一节时，学生已经初步接触了虚像的概念：“由于平面镜后并不存在光源S，进入眼睛的光并非真正来自S，所以把S叫做虚像”。在本章第2节，教材先说明观察实像和虚像时的不同特点，进而明确观察它们的办法，通过“虚像”和“实像”概念的对比，学生就能真正理解二者的实质。有了对于基本概念的铺垫，第3节的教学重点就可以放在过程与方法方面，让学生把主要的精力用于收集实验数据，并对其进行比较和分析，据此总结出科学规律。
一、分散难点，合理安排探究活动
教学策略
通过第2节的学习，学生已经知道了照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是一个凸透镜，它们都利用凸透镜可以成像的特点。照相机所成的像比物体小，而投影仪所成的像比物体大；照相机、投影仪所成的像是倒立的，面放大镜所成的像是正立的。那么，凸透镜所成的像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系 这样就很自然地引出了第3节“凸透镜成像的规律”。通过学习，不仅要使学生了解凸透镜成像的规律，而且要使学生了解：在科学研究中，常常要通过实验收集数据（或证据），并对数据进行分析，最后归纳出科学规律。在探究过程中，引导学生对凸透镜的成像规律进行猜想，并初步设计方案，最后用实验探究的方法，得出凸透镜成像的规律。
二、通过探究凸透镜成像规律，学习科学探究的方法
教学策略
由于凸透镜成像的特点与物距和焦距密切相关，而学生在一两节的时间内难以认识到这一点，因此，教材对于这个问题给出了提示：让学生把物体放到2倍焦距以外的较远位置，然后把物体向透镜移动，使物距小于2倍焦距但大于焦距，最后使物距小于焦距。如此让学生试做几次后，再引导学生设计实验和进行实验。由于本实验的“分析和论证”部分对于学习物理不久的初中学生来说还有一定的难度，因此，教材从像的虚实、大小和正倒三个方面提出了问题，引导学生对实验数据进行分析，得出结论。在实际教学中，可采用分工合作的方式收集实验数据，不仅让学生获得一次合作探究的体验，也节约了时间，保证了本次探究任务能在有限的课堂教学时间内完成。
二、通过探究凸透镜成像规律，学习科学探究的方法
教学策略
眼睛和眼镜、显微镜和望远镜是凸透镜成像规律的应用，课程标准中对此并没有具体的要求。增加这些内容的目的，是想让学生通过这些内容的学习，加深对凸透镜成像规律的认识，开阔眼界，同时让学生认识到物理知识与日常生活实际的联系是非常紧密的。物理知识是很有用的，以激发学生学习物理的兴趣。眼睛是人体的重要器官，本章把眼睛作为一种像照相机那样的光学仪器，深人浅出地向学生介绍了眼睛的成像原理、近视眼和远视眼的成因及其矫正的方法，使学生获得一些实际知识，以体验大自然的美妙与和谐。
三、强化透镜跟学生生活的联系
教学策略
显微镜和望远镜都是利用两个透镜的组合看物体。它们的成像原理比较抽象，学生在理解上有些困难。本章采用模拟的方法，如让学生利用两块凸透镜的简单组合，自制显微镜和望远镜，通过这一活动，使学生了解其中的物理道理，并体验成功的喜悦。
三、强化透镜跟学生生活的联系
教学策略
课程标准要求：“了解人类探索太阳系及宇宙的历程，知道对宇宙的探索将不断深人，关注探索宇宙的一些重大活动。”本书没有专辟一章，用大量的篇幅对此进行介绍，而是选择了望远镜这部分知识作为编写的切入点。望远镜的使用，使人类得以超越普通目力所及，更为细致地观察月球及太阳系内的其他行星，并且能够观察到更遥远的星球，这就为人类打开了一扇观察宇宙的窗口。由此出发，人类的探月以及将要进行的登陆火星等深空探测活动，就是自然而然的了。
四、落实课程标准对于“探索宇宙”相关内容的要求
教学策略
本章教材就从伽利略、牛顿等科学前辈利用望远镜来观测天空人手，选取人类探索宇宙的一些重大活动，简述了人类探索太阳系和宇宙的历程。这样的处理，起到了“以点带面”的作用。至于探索宇宙的更多的事例，教学中可以让学生通过报刊、网络等进行查阅，以培养他们通过各种公共信息资源收集资料的能力。
四、落实课程标准对于“探索宇宙”相关内容的要求
课时安排
节次 课时
第1节 透镜 1课时
第2节 生活中的透镜 1课时
第3节 凸透镜成像的规律 1课时
第4节 眼睛和眼镜 1课时
第5节 显微镜和望远镜 1课时
单元复习 1课时
第五章 透镜及其应用

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