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八年级上册第一章第五节《透镜和视觉》（第三课时）教案
核心概念与跨学科概念
核心概念
物质的运动与相互作用——凸透镜利用光折射规律，将不同物距下的物体成像，实现“放大/缩小、实像/虚像、正立/倒立”的可控转换。
跨学科概念
物质与能量：光能在透镜焦点的集中与在成像面上的再分配；
工程与技术：照相机、投影仪、监控、VR、太阳能点火器等系统的设计与优化；
信息：用光路图与数据表对成像参数进行数字化表征。
二、教学目标
维度 目标内容
科学观念 ①说出放大镜、照相机、投影仪、监控、望远镜、显微镜等常见设备对应的物距区间及像的性质； ②用折射原理解释“为什么监控镜头能同时变焦与对焦”。
科学思维 ①建立“物距-像距-像性质”模型，能根据需求反向设计透镜位置； ②通过误差分析判断实验或产品中“像模糊”的原因（对焦不准、透镜遮挡等）。
探究实践 ①完成“自制照相机模型”与“手机投影仪”两项小制作，实测放大倍数与清晰度； ②用软件（GeoGebra）模拟监控镜头变焦过程并输出报告。
态度责任 ①认识凸透镜聚焦可能引发的火灾风险，树立安全使用与公共安全意识； ②在工程设计中养成节能、环保（太阳能点火代替一次性打火机）的社会责任。
三、教学重难点
重点：不同应用场景对应的物距区间及成像特点。
难点：变焦镜头的“调焦-对焦”综合调控原理。
四、教学资源
实验：光具座、凸透镜（f≈10 cm）、LED蜡烛、手机、硬纸板筒、半透明薄膜、美工刀、胶带。
信息化：PhET“透镜”中文包、GeoGebra成像模板。
安全：严禁用凸透镜直视太阳；实验完毕及时收纳透镜。
五、教学流程
1、情境短片：超市监控云台转动+手机放大拍照+露营太阳能点火三连播。提问：同一类透镜为何能实现“看远、放大、点火”三种功能？
学生弹幕回答“物距不同”等关键词。
真实情境激活前概念，引出“物距决定像”。
任务1：自制照相机模型——用纸筒+半透明膜在暗室对窗成像；任务2：手机投影仪——把手机屏幕当物体，透镜放大投墙。要求：记录 u、v、放大倍数。
分组制作→实测→填电子表→Padlet 实时上传照片。
双任务覆盖“缩小实像”与“放大实像”，数据即时可视化。
展示全班U-V散点图，引导学生发现：①相机u>2f；②投影仪2f>u>f；③放大镜u学生板演对应光路图，解释“像模糊”可能原因。
由数据升华为模型，突破变焦难点。
工程挑战：设计“太阳能安全点火棒”。给定材料：凸透镜（f=8 cm）、竹签、3D打印支架。要求：2 min 内点燃棉签且不烧手。
设计→测试→测温枪记录焦点温度→迭代。
将知识迁移到安全与环保场景，培养工程思维。
快问：①判断“监控夜视需把 u 调到哪个区间？”；②选择“放大镜应放在物体上方还是下方？”；③计算题“手机屏 6 cm，欲放大3倍，求 v”。
即时统计，错误>30% 推送微课。精准诊断，课后推送个性化补偿。
六、板书设计
1.5.3凸透镜成像应用
放大镜：u＜f，正立放大虚像
照相机：u＞2f，倒立缩小实像
投影仪：2f＞u＞f，倒立放大实像
监控镜头：变焦＝连续改变 u 区间
太阳能点火：u≈f，焦点能量集中
七、分层作业
A 基础（必做）：
（1）课本第 1～3 题；（2）用 50 字说明监控镜头如何实现“拉近-拉远”。
B 拓展（选做）：
拍摄 30 秒短视频，展示“放大镜+手机”组合拍微距，并标注 u、v 值。
C 创新（挑战）：
设计一款“纸壳 VR”眼镜，利用两片凸透镜把手机屏变成 3D 影院，计算最佳透镜间距并写 200 字报告。
八、教学反思
学生能否把不同设备与对应物距区间准确匹配？
自制投影仪是否出现“像倒”困扰？如何引导二次调试？
太阳能点火任务是否只追求“点火成功”而忽视安全距离？如何加强安全教育？(共17张PPT)
1.5透镜和视觉
【第一单元 对环境的察觉】
八年级上册
凸透镜成像的规律
物 距 像的性质 像 距 应 用
u > 2f
2f>u>f
u < f
u = 2f
2f>v>f
倒立 缩小 实像
v = 2f
v > 2f
倒立 放大 实像
倒立 等大 实像
正立 放大 虚像
照相机
幻灯机
放大镜
测焦距
v > u
温故知新
（一）放大镜
利用 u ＜ f 时，物体经过凸透镜成正立、放大的虚像的原理。
是一种焦距较小的凸透镜
2、原理：
3、使用：
1、实质：
凸透镜的应用
使用放大镜时，放大镜位于被观察物体的上方，使物体位于凸透镜的焦点以内，并通过调节放大镜与物体的距离来改变放大倍数。
凸透镜的应用
日常生活常见的放大镜
（1）水滴
（2）盛水的瓶装水
（3）体温计中的
玻璃外壳
凸透镜的应用
（二）投影仪、幻灯机
投影仪
原理：
利用 f< u < 2f 时，物体经过凸透镜成倒立、放大的实像的原理。
2f
F
F
2F
2F
幻灯机
凸透镜的应用
凸透镜的应用
（三）照相机
数码照相机的镜头——凸透镜
1、实质：
影像传感器——光屏。
2、原理：
u ＞ 2f，成倒立、缩小的实像。
凸透镜的应用
按下快门后，来自景物的光线经过镜头聚集到影像传感器上，影像传感器将这些光信号转换为电信号，再将电信号转变成数字信号，数字信号经过处理器处理，形成特定的图像文件，保存到存储器中。
凸透镜的应用
用硬纸板做两个直径相差很小的纸筒，使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内，并能前后滑动。在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为5~10cm的凸透镜，另一个纸筒一端蒙上一层半透明薄膜。这样就做成了照相机模型。在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，拉动纸筒，改变透镜和薄膜间的距离，就可以在薄膜上看到室外景物清晰的像。如果把薄膜换成感光胶片，就可以得到照相底片了。观察时，薄膜上的景物是不是倒立的？
显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜，靠近眼晴的一组凸透镜叫作目镜，靠近被观察物体的一组凸透镜叫作物镜。来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像。目镜的作用则像一个普通的放大镜，被物镜放大后的像再由目镜放大一次，这样，经过两次放大，我们就能看见肉眼看不见的小物体。
望远镜和显微镜
望远镜和显微镜
如图所示为折射望远镜，它由两组凸透镜（目镜和物镜）组成。物镜的作用是使远处的物体在焦点附件成实像，目镜的作用是把这个实像再放大。望远镜物镜的口径比我们眼睛的瞳孔大得多，它可以会聚更多的光。这样的结构在天文观测中非常重要。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，以便观测到更暗的天体。
光学仪器的发展
光学仪器的发展已经改变了我们观察周围世界的方式，导致了一系列重大的科学发现。
举例说明在生活中凸透镜还有哪些用处。
1、近视眼镜（远视/老花镜）
爷爷奶奶看书时，镜片把光线会聚到视网膜上，字立刻清晰。
2、太阳灶/太阳能点火器
露营时将凸透镜对准阳光，5 秒点燃枯叶，户外求生神器。
3、VR 头显透镜组
屏幕离眼睛仅 5 cm，凸透镜把画面放大并拉远到 2 米外，避免眩晕。
3.图1.5-29示的电子监控器主要由两部分组成，一部分为光学系统，另一部分为光电转换系统。光学系统收集监控区域内的景物信息。说说其光学系统的工作原理。
广角收集：最外层是凸透镜组（多片透镜组合），把监控区域
大范围景物光线收集进来，在内部形成一个缩小、倒立的实像。
调焦变焦：通过改变透镜组间距，实现“拉近/拉远”和“清晰对焦”，让不同距离的物体都能在感光芯片上成像。
光圈控制：镜头内的光圈可调节进光量，白天缩小防过曝，夜间放大获取更多光线。
成像面：最终把处理后的光线聚焦在CMOS/CCD 感光芯片上，完成光学系统使命；芯片再把光信号转为电信号，交给后端处理。
4.将一支蜡烛放在装有水的烧瓶前，调整蜡烛和烧瓶至如图位置在墙壁上得到清晰的像。该像的性质是（ ）
A.缩小的虚像
B.放大的虚像
C.缩小的实像
D.放大的实像
5.某同学将点燃的蜡烛放在凸透镜前20cm处，在凸透镜另一侧的光屏上观察到缩小的像。他又把点燃的蜡烛置于原来的光屏处，则成什么特点的像？

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