资源简介

1 透镜
学情分析
经过上一章的学习，学生已经储备了光的折射的相关知识，并且经历了光的反射和平面镜成像特点的探究实验，初步具备了科学猜想与合作交流的能力，为本节课的学习奠定了知识基础。在生活中，学生已接触过很多透镜，比如眼镜、照相机、放大镜等，所以对透镜不会陌生，为本节课的学习奠定了经验基础。学生对透镜的认识较浅显且逻辑分析能力有限，但他们的思维活跃，求知欲旺盛，对实验有着浓厚的兴趣，能较好地完成本节课的学习任务。
教学建议
在本节课的教学中，可以先提供多种透镜，让学生自主体验，并进行分类，教师可以请学生来分享分类的方法，在分享的过程中学生就可以明确凸透镜和凹透镜的结构特征。对于凸透镜和凹透镜对光的作用，学生容易陷入对会聚和发散的表层理解中，认为会聚就是相交，发散就是不相交，所以教学这部分内容时，教师在实验环节中可以多给出几种不同入射角度的光线，让学生观察折射后的光路图，深刻理解凸透镜对光的会聚作用指的是折射光线与入射光线相比更偏向于主光轴，并且会聚作用并不意味着经过凸透镜的光线一定会聚于一点；凹透镜对光的发散作用指的是折射光线与入射光线相比更偏离主光轴，并且发散并不意味着经过凹透镜的光线一定不会聚于一点。学生在经历通过观察实验现象得出正确的结论的过程中，完善认知结构，突破重点难点，逐渐养成全面思考问题的科学方法。
教学目标
物理观念
1．能够区分凸透镜和凹透镜并理解它们的基本结构特点和功能。
2．知道透镜的主光轴、光心、焦点和焦距的概念。
3．深刻理解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用，并能通过实验进行验证。
科学思维
1．通过观察透镜的外形，明确凸透镜和凹透镜的区别，培养学生的观察能力和准确描述物体特征的能力。
2．经历比较不同入射方向的光通过凸透镜后的折射情况，加深学生对会聚作用和发散作用的理解，引导学生从不同的角度思考问题、分析事物的本质特征，提高学生质疑创新和分析论证的能力。
科学探究
通过实验和观察，让学生自主探究凸透镜和凹透镜对光的作用，了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用，培养学生的实验操作能力和观察分析能力。
科学态度与责任
1．在演示实验和学生实验中，培养爱护光学仪器的好习惯。
2．通过了解光的折射的相关知识在实际光学仪器中的应用，鼓励学生积极参与科学探究活动，激发学生探究物理规律的兴趣，初步形成将科学技术应用于实际的意识。
重点难点
重点
1．了解主光轴、光心、焦点、焦距的概念。
2．知道用平行光聚焦粗测凸透镜焦距的方法。
3．知道凸透镜对光有会聚作用和凹透镜对光有发散作用。
难点
理解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用的深刻含义。
课时建议
本节建议1课时。
教学设计
教学准备
教师准备：制作多媒体课件，准备各种形状的凸透镜和凹透镜、激光笔、平行光源、白纸、刻度尺、柔软干净的纸巾等。
学生准备；预习本节课的内容。
预习清单
1．如图所示，属于凸透镜的是 ；属于凹透镜的是 。
A B C D E F
2．凸透镜对光有 作用，凸透镜又叫 透镜；凹透镜对光有 作用，凹透镜又叫 透镜。
3．跟 的光经凸透镜折射后，会聚在主光轴上的一点，这个点叫作焦点。
答案
1.ABF CD
2．会聚 会聚 发散 发散
3．主光轴平行
课程导入
教师提问：去林区游玩的时候，林区管理人员通常会提醒游客，没有喝完的矿泉水瓶不能随处乱扔，否则可能会引起森林火灾。为什么没有喝完的矿泉水瓶能够引起森林火灾呢？
教师引导：这和透镜对光的作用有关。那么，透镜对光到底有什么作用呢？这节课我们一起来研究其中的奥秘。
新课教学
任务一：认识透镜
教师提问：如图所示是前面我们已经研究过的平面镜、凹面镜和凸面镜，观察这些面镜，它们的共同特点是什么呢？
教师引导：面镜都是不透光的。
教师提问：生活中有没有可以透光的镜子呢？请举例说明。
学生结合生活经验和学习经历，能够说出眼镜、放大镜、照相机的镜头、显微镜、望远镜、投影仪等的镜头都是可以透光的镜子。
教师引导：由玻璃等透光材料制成的、表面为球面一部分的镜子，叫作透镜。
教师提问：观察如图所示的透镜，对比透镜之间有无差别。
学生通过观察，总结得出透镜可以分为两类，一类透镜中间厚、边缘薄，另一类透镜中间薄、边缘厚。
教师引导：物理学中把中间厚、边缘薄的透镜称为凸透镜；把中间薄、边缘厚的透镜称为凹透镜。
教师提供各种形状的透镜，学生隔着纸巾用手触摸这些透镜，并根据自己的感觉，给这些透镜分类。
教师提醒学生用手触摸光学仪器的时候需要垫着镜头纸或干净的纸巾，不能直接触摸透镜的光学面，培养学生爱护光学器材的好习惯。
教师引导：一般透镜的两个表面中至少有一个表面是球面的一部分，如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜就叫作薄透镜。
如图甲、乙所示，对于最简单的透镜，通过两个球面球心的直线叫作透镜的主光轴。主光轴上有个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫作透镜的光心，用字母O表示。薄透镜的光心可以认为就在透镜的中心。
甲 乙
【设计意图】学生通过观察和动手活动，真切感受凸透镜和凹透镜在结构上的本质区别，而不是采用传统讲授的方式，体现了以学生为本的理念，注重学生的真实体验，有利于物理观念的形成。
任务二；透镜对光的作用
教师提问：凸透镜对光有什么作用呢？一起来看看演示实验。
实验器材：光源、光具座、凸透镜等。
实验操作：将平行于主光轴的光射向凸透镜。
教师引导：观察平行于主光轴的光通过凸透镜的情景，可以发现折射光线会偏向于主光轴并会聚于一点，说明凸透镜对光有会聚作用。
教师提问：凸透镜对光有会聚作用，是否意味着所有的光线经过凸透镜后都会聚于一点呢？
学生基于前面的学习和生活经验，可能认为一定会聚于一点，也有部分同学认为不一定会聚于一点。
教师提问：如何通过实验证明到底哪种观点是正确的呢？
教师引导：前面的结论只是在平行入射光照射凸透镜的情况下得出的，为了得到准确的规律，应该改变入射光的方向进行多次实验，看看是否都能会聚于一点。
实验器材：光源、光具座、凸透镜等。
实验操作：多次改变入射光的方向，观察通过凸透镜后的折射光是否都能会聚于一点。
学生通过改变入射光的方向，发现并不是所有的光通过凸透镜后都能会聚于一点。例如，当人射的两束光以一定的张角射向凸透镜时，折射光并没有会聚于一点。
教师提问：你觉得凸透镜对光的会聚作用的本质是什么？
教师引导：画出入射光线与折射光线的传播方向，观察二者的不同。
通过观察折射光线和入射光线的传播方向，学生得出凸透镜对光的会聚作用指的是：折射光线与入射光线相比，更偏向于主光轴，并且会聚作用并不意味着通过凸透镜的所有光一定会埾干一占教师提问：凹透镜对光是不是也有会聚作用呢？
实验器材：光源、光具座、凹透镜等。
实验操作：观察平行光通过凹透镜后折射光的传播方向；改变平行光入射的方向，仔细观察折射光的传播方向。
学生总结得出凹透镜对光线的作用：平行于主光轴的光通过凹透镜折射后会偏离主光轴变得发散，说明凹透镜对光有发散作用。
教师提问：凹透镜对光有发散作用，是否意味着所有的光通过凹透镜后都不会聚于一点呢？
实验操作：多次改变人射光的方向，可以发现并不是所有的光通过凹透镜折射后都不能会聚于一点的。
教师提问：你觉得凹透镜对光的发散作用的本质是什么？
教师引导：画出入射光线与折射光线的传播方向，观察二者的不同。
通过观察折射光线和入射光线的传播方向，学生得出凹透镜对光的发散作用指的是：折射光线与入射光线相比，更偏离主光轴，并且发散作用并不意味着通过凹透镜的光一定不会聚于一点。
教师提问：为什么凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用呢？
教师引导：如图所示，将凸透镜和凹透镜分成若干小份后，可以把每一份看作三棱镜或梯形玻璃砖，任意选取三小份，画出光线经过这三部分的折射光线，可以得出凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。
【设计惠圈】透镜对光的作用既是本节课的重点，也是本节课的难点。学生对于会聚和发散容易停留在表层，认为发散一定不相交，会聚一定会相交。在这一部分，先从简单情景开始，搭建台阶，引导学生自己动手操作，逐步打破学生对于发散和会聚的片面理解，有助于培养学生的科学探究能力。最后，从理论的角度对会聚和发散进一步进行解释，既复习了折射的相关知识，也培养了学生利用所学知识解决问题的能力，完善了学生的认知结构。
任务三：焦点和焦距
教师提问：光从左到右，可以会聚于凸透镜右边的一点，那从右到左是否也可以会聚于一点呢？
实验器材：四个光源、两个相同的凸透镜、光具座等。
实验操作：将透镜固定在光具座中央，先用两个光源平行于主光轴从左往右入射；再用两个光源平行于主光轴从右往左入射。
学生观察实验，可以总结得出：不管平行光是从左向右还是从右向左射入，最后都会在凸透镜的另一侧会聚于一点。
教师引导：凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫作凸透镜的焦点。焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距。
如图所示，凸透镜两侧各有一个焦点，焦点用符号F表示。图中f表示焦距。
教师总结：凸透镜对光有会聚作用，所以也叫会聚透镜。
教师提问：在折射中光路是可逆的，那么从焦点发出的光射向凸透镜后将怎样传播？
学生猜想并得出结论：从焦点发出的光射向凸透镜后变为平行光。
教师演示焦点处发出的光射向凸透镜后变为平行光。演示前让学生观察铁盒内凸透镜、溴钨灯等的放置情况，说明溴钨灯放在凸透镜的焦点位置。演示时最好施放烟雾以便学生清楚地观察到从铁盒狭缝射出的平行光，开灯时间应较短。
实验结论：从凸透镜焦点射向凸透镜的光，通过凸透镜后变为平行光。
教师提问：不同厚度的凸透镜对光的会聚能力是否相同？
实验器材：平行光源，四个不同厚度的凸透镜，光具座等。
实验操作：将平行光源固定在光具座上相同的位置，发出平行光并分别射向放在光具座上同一位置处的厚薄不同的凸透镜。
学生通过观察，可以发现折射光并没有会聚于相同的位置，并且厚凸透镜对光的会聚能力要强一些。
教师引导：厚凸透镜的聚光能力强，那么对应的焦距就应该小些。所以焦距的长短可以反映凸透镜会聚作用的强弱，焦距短的凸透镜对光的会聚能力强。
教师提问：凹透镜也会像凸透镜一样存在焦点吗？
教师引导：如图所示，当一束平行光射向凹透镜时，折射光是发散的。折射光线的反向延长线会交于主光轴上的某一点，这一点称为凹透镜的虚焦点。虚焦点到凹透镜光心的距离称为凹透镜的焦距。和凸透镜一样，凹透镜也有一左一右两个虚焦点。
任务四：认识通过透镜的三条特殊光线
教师在黑板上引导学生画出通过凸透镜的三条特殊光线。
（1）平行于主光轴的光折射后通过焦点。（对凹透镜来说，是折射光线的反向延长线经过虚焦点）
（2）通过焦点的光折射后与主光轴平行。（对凹透镜而言，是指入射光线的延长线通过凹透镜另一侧的焦点）
3．通过光心的光不改变传播方向。（对凹透镜也成立）
核心总结
类别 凸透镜 凹透镜
概念 中间厚、边缘薄的透镜 中间薄、边缘厚的透镜
图例
性质 对光有会聚作用 对光有发散作用
特点 有两个实焦点 没有实焦点，有两个虚焦点

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