资源简介

2.6 透镜和视觉（第1课时）（教学设计）
年级 七年级 授课时间
课题 2.6 透镜和视觉（第1课时）
教学 目标 科学观念：了解透镜的结构及作用，能分辨凸透镜和凹透镜；知道凸透镜的成像规律，能画出光路图； 科学思维：能用凸透镜成像规律解释相关的实际问题，提升观察、动手、交流合作能力； 探究实践：探究凸透镜成像活动，体现科学探究的过程和基本的研究方法； 态度责任：体验探究的乐趣和实验成功的喜悦；初步形成乐于探究的意识和习惯。
教学 重难点 重点：探究凸透镜成像规律 难点：运用凸透镜成像规律解决实际问题
学情 分析 本节内容选自浙教版七下第二章第6节，本节内容由两部分构成：透镜和视觉，首先介绍透镜的结构特点，然后实验探究凸透镜的成像规律，之后介绍了凸透镜成像规律的应用，如放大镜和照相机等，最后介绍眼睛的结构及成像原理，视力的缺陷和矫正等。使学生明白保护视力的重要性。学生通过探究的过程，不仅要了解凸透镜的成像规律，而且也初步了解实验——分析——归纳的科学探究方法。培养学生观察能力、动手能力和交流合作能力。 本节内容拟用2课时完成教学，第1课时主要内容为透镜和凸透镜成像规律；第2课时主要内容为凸透镜成像规律的应用、视觉及视力矫正。
教学 准备 课件、课本、实验活动器材等
教学过程
教师活动 学生活动
新 课 导 入 令人流连忘返的自然风光，我们喜欢用相机把它拍摄下来。你知道吗？我们的眼睛也有这样的成像功能。让我们一起走入透镜和视觉的世界吧！ 由生活中的照相机摄像头等思考透镜的结构。
新 知 讲 授 一、透镜 眼睛近视的同学需要配戴近视眼镜，眼睛远视的老年人需要配戴远视眼镜。近视眼镜和远视眼镜的镜片都是透镜。透镜是由透明物质（如玻璃、水晶等）制成的一种光学元件。透镜也广泛地应用在放大镜、显微镜、望远镜等常见的光学仪器中。仔细观察远视眼镜和近视眼镜的镜片，我们会发现不同镜片的中间和边缘厚薄是不一样的。 远视眼镜镜片中间厚、边缘薄，这类透镜叫做凸透镜。近视眼镜镜片中间薄、边缘厚，这类透镜叫做凹透镜。如图是常见的两类透镜：凸透镜和凹透镜。 凸透镜和凹透镜常用的符号： 透镜要素：主光轴和光心 主光轴：通过两个球面球心O点的直线，简称主轴。 光心：光心是主光轴上的一点（可以认为在透镜的中心）。 探究透镜对光的作用 活动：1.让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑变得最小、最亮。测出这个光斑到凸透镜的距离。 2.换用凹透镜再做上面的实验，纸上还能得到最小、最亮的光斑吗？ 凸透镜：移动凸透镜，纸上会出现一个很小很亮的光斑。 凹透镜：无论怎样移动，都没有发亮的光斑，光屏离得越远，光斑越大。 思考：凸透镜和凹透镜对光有什么作用？ 由上述活动现象可知，太阳光是平行光，通过凸透镜后会聚到一点，故凸透镜对光有会聚作用。凸透镜能使平行于主光轴的光会聚于一点，这一点叫做凸透镜的焦点（用字母F表示）（粗测焦距的方法），焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距（用字母f表示），凸透镜有两个实焦点。而凹透镜对光有发散作用，平行光经凹透镜后的发散光线的反向延长线相交于一点，这一点可称为凹透镜的虚焦点，凹透镜有两个虚焦点，虚焦点到光心的距离即焦距。 光心两边的焦距相等 焦距越短，凸透镜会聚能力越强，焦距越短凸透镜的凸度越大；焦距越短，凹透镜发散能力越强。 透镜的会聚与发散 折射光线相对于入射光线更靠近主光轴；凸透镜可看作两个三棱镜叠放在一起，太阳光折射后会聚在一起。 折射光线相对于入射光线更远离主光轴； 注意：会聚和发散要对比入射光线直线传播的轨迹分辨。 三条特殊光线： 凸透镜： 凹透镜： 二、凸透镜成像规律 活动： 在桌上放一块凸透镜，在凸透镜的一侧点燃一支蜡烛，调节蜡烛与凸透镜的距离，使蜡烛在光屏上得到倒立的像。 可见，凸透镜能使物体成像。这个像能呈现在光屏上，它是由实际光线会聚而成的，这样的像叫做实像。 我们把物体到凸透镜的距离叫做物距（u），像到凸透镜的距离叫做像距（v）。 活动：探究凸透镜成像规律 通过上面的活动，我们知道凸透镜能够成倒立的实像，并且这个像和蜡烛分别位于凸透镜的两侧。我们以前用放大镜观察过蜗牛，其实放大镜也是凸透镜。通过放大镜，我们能够看到一个正立、放大的像，而这个像与蜗牛都位于凸透镜的同一侧。那么，物体经凸透镜所成的像有什么规律可循？下面让我们通过实验来探究凸透镜成像的规律。 1.提出问题：物体经凸透镜所成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系？ 2.建立猜想：物体经凸透镜所成像的大小、正倒可能跟物体与凸透镜的距离有关。 3.设计实验和进行实验：①选择1块凸透镜，在阳光下或利用平行光源测出凸透镜的焦距f=10cm。用1支蜡烛作物体，研究蜡烛所成的像；用1块白色硬纸板做光屏，来承接蜡烛的像。 ②把蜡烛、凸透镜和光屏依次放在成像装置上，调节它们的高低使它们的中心大致处于同一高度。想一想，为什么要这样做？ 为了使蜡烛的像呈在光屏中央 ③点燃蜡烛，把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到凸透镜的距离，使蜡烛在屏上成一个清晰的像。然后将蜡烛逐次移近凸透镜，每次都需要调整光屏到凸透镜的距离，使蜡烛在屏上成一个清晰的像。观察像的大小、正倒是如何随物距的减小而变化的。 ④当烛焰在光屏上成倒立、缩小的像时，测量并记录物距和像距。当烛焰在光屏上成倒立、等大的像时，测量并记录物距和像距。当烛焰在光屏上成倒立、放大的像时，测量并记录物距和像距。 ⑤当通过凸透镜能观察到蜡烛正立、放大的像时，测量并记录这时的物距。试一试，这个像能成在光屏上吗？ 虚像无法用光屏承接 4.记录实验数据： 像的性质实验次数物距（厘米）像距（厘米）倒立、缩小的像1301422518倒立、等大的像12020倒立、放大的像1182521430正立、放大的像18/26/
5.分析与论证：分析上述实验数据，归纳凸透镜成像的规律。 6.实验结论： （1）当u＞2f时，在光屏上可得到倒立、缩小的实像。u＞v （2）当u=2f时，在光屏上可得到倒立、等大的实像。u=v （3）当2f＞u＞f时，在光屏上可得到倒立、放大的实像。u＜v （4）当u=f时，不成像； （5）当u＜f时，可透过凸透镜看到正立、放大的虚像。 u＜v 注意：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小；成虚像时，物近像近像变小，物远像远像变大。 凸透镜成像光路图： 实像和光源在不同侧，如图在凸透镜左侧观察可看到光屏上的实像 虚像和光源在同侧，如图在凸透镜右侧观察可看到虚像 实验注意事项： 1.摆放装置时要使蜡烛、凸透镜和光屏的中心处于同一高度。这样是为了使像呈在光屏中央，便于观察。若像偏上，则向下调节凸透镜或向上调节蜡烛或光屏，若像偏下，则向上调节凸透镜或向下调节蜡烛或光屏。 2.若遮挡凸透镜的一部分，像还是完整的，只是折射光线变少了，像变暗。 观察透镜结构，归纳凸透镜和凹透镜的结构特点。 进行活动，了解透镜对光的作用。 总结通过透镜的三条特殊光线。 活动探究凸透镜成像规律，观看教师演示实验。 思考蜡烛、凸透镜和光屏三者中心处于同一高度的原因。 回顾实像和虚像的特点。 分析实验现象和数据，总结归纳凸透镜成像规律。 画出凸透镜成像光路图。 总结实验注意事项。
课 堂 练 习 典例1 下面物体的镜片具有中央厚、边缘薄的特点的是（ ） A.近视眼镜 B.老花眼镜 C.普通窗玻璃 D.平面镜 【答案】B 【解析】中央厚、边缘薄的镜片是凸透镜，能够放大物体图像，老花眼镜的镜片就是利用凸透镜，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 典例2 将平行光射向某一个光学元件，光路如图所示。该元件是（ ） A.平面镜 B.凸透镜 C.凹透镜 D.反光镜 【答案】B 【解析】如图，将平行光射向某一个光学元件使得光线变会聚，所以，这个光学元件具有使得光线会聚的作用，那这个光学元件是凸透镜故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 典例3在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上恰能承接到烛焰清晰的像，下列判断正确的是（ ） A.实验用凸透镜的焦距可能为15.0cm B.光屏上的像是烛焰放大的实像 C.仅将凸透镜左移不能再次成像 D.仅将光屏右移可模拟近视眼成像 【答案】D 【解析】AB.由图可知，此时的物距为像距为u=50.0cm-20.0cm=30.0cm，v=65.0cm-50.0cm=15.0cm，即u＞v，根据凸透镜成像规律可知此时u＞2f，f＜v＜2f，则30.0cm＞2f，由上述式子可知，焦距范围为f＜15.0cm＜2f，7.5cm＜f＜15.0cm，成的是倒立缩小的实像，焦距不可能为15.0cm，故AB错误； C.仅将凸透镜左移，根据光路可逆可知，当移动后物距等于原像距时，像距将等于原物距，光屏上能得到倒立、放大的实像，即仅将凸透镜左移可再次成像，故C错误； D.近视眼成像时，像成在视网膜的前方，将光屏右移可模拟近视眼成像，故D正确。 故选D。 典例4在探究凸透镜成像规律的实验中。 （1）如图甲，甲行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距为 cm；实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心，使它们在 上； （2）实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，为使像仍成在光屏的中央，以下操作可达到目的的是 ； A.将凸透镜往上移 B.将光屏往下移 C.将蜡烛往上移 D.将蜡烛化下移 （3）保持图乙中的凸透镜与光屏位置不变，将蜡烛向左调节一段距离后，要想在光屏上成清晰的像，应将乙中凸透镜换成焦距更 的； （4）如图乙，若通过移动透镜，使光屏上再次成清晰的像 厘米刻度处。 【答案】（1）10.0；同一高度（2）C（3）大（4）40 【解析】（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，此处为焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，即20.0cm-10.0cm=10.0cm；实验中为了使像成在光屏的中央，要求烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上。 （2）实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，根据过光心的光线传播方向不变可知，为了使像回到光屏的正中央，可以将透镜向下调节或者光屏向上移，或者将蜡烛向上移动。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 （3）根据凸透镜成像规律“物远像近，像变小”可知，物距增大，像距会减小，图乙中，保持凸透镜与光屏位置不变时，成清晰的像，则需要换一个焦距更大的凸透镜。 （4）由图乙知，物距的大小为u=25.0cm-10.0cm=15.0cm，像距大小为v=55.0cm-25.0cm=30.0cm，此时光屏上成的是清晰的像，根据光路可逆，当物距为30.0cm，光屏上还能再次成清晰的像，像距为15.0cm，则凸透镜应移至40cm刻度线处。
课 堂 小 结 1.透镜 （1）凸透镜：中间厚、边缘薄。对光有会聚作用。凸透镜能使平行于主光轴的光会聚于一点，这一点叫做凸透镜的焦点，焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距。焦距越短，会聚能力越强。凹透镜：中间薄、边缘厚。对光有发散作用。平行光通过凹透镜其光线的反向延长线汇聚到虚焦点上。焦距越短，发散能力越强。 （2）三条特殊光线： 2.凸透镜成像规律 （1）物距u：透镜到物体的距离。像距v：透镜到像的距离。 （2）①当u＞2f时，在光屏上可得到倒立、缩小的实像。u＞v ②当u=2f时，在光屏上可得到倒立、等大的实像。u=v ③当2f＞u＞f时，在光屏上可得到倒立、放大的实像。u＜v ④当u=f时，不成像； ⑤当u＜f时，可透过凸透镜看到正立、放大的虚像。 u＜v 注意：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小；成虚像时，物近像近像变小，物远像远像变大。 （3）凸透镜成像规律探究实验 ①调整烛焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度（这样做的目的是让凸透镜所成的实像呈现在光屏中央，若像偏上，则向上调节蜡烛或光屏，或向下调节凸透镜，若像偏下，则向下调节蜡烛或光屏，或向上调节凸透镜）。 ②遮挡凸透镜一部分，像的完整性不变，但折射光线变少，像变暗。
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