资源简介 第1节 透镜(教学设计)年级 八年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 飞哥物理课题 第1节 透镜教学 目标 物理观念 理解透镜的概念、分类及特点,知道凸透镜和凹透镜对光线的作用,能运用透镜的知识解释生活中的相关现象科学思维 通过分析透镜对光线的作用,培养逻辑推理和归纳总结能力,学会运用科学的方法研究物理问题,提高科学思维水平科学探究 经历探究透镜成像规律的实验过程,学会提出问题、设计实验、收集数据、分析论证等科学探究的基本环节,提高动手实践和解决实际问题的能力科学态度 与责任 培养对科学的好奇心和求知欲,养成尊重事实、勇于探索、善于合作的科学态度,增强将科学技术应用于日常生活和社会的责任感教材 分析 本节内容是光学基础,在初中物理知识体系中很重要。教材先展示常见透镜引入概念,让学生直观认识,接着介绍凸、凹透镜特点,如形状、对光线的作用,为探究成像规律奠基。教材注重理论实践结合,安排透镜对光作用的演示实验,培养学生动手与科学思维。但内容呈现上,部分学生理解有难度,如光线作用原理较抽象,教学中教师需用更直观形象的方法。此外,实验虽有指导意义,但实际操作可能受条件限制,教师要适当调整改进。学情分析 八年级学生正从形象思维向抽象思维过渡,对新事物好奇,求知欲和探索精神强,但抽象和逻辑推理能力不成熟。学习本节内容前,学生已有光的直线传播、反射、折射等光学基础,为学透镜知识奠定基础。不过,透镜概念和对光线的作用抽象,学生理解有困难;探究透镜成像规律实验,需较强动手和分析归纳能力,部分学生有挑战;学习中还可能受生活经验干扰,如对透镜区分不准、成像特点有误解。此外,学生学习能力和水平有差异,教学要关注个体差异,采用分层教学满足不同需求,确保学生发展。教师可用直观演示、小组合作、多媒体辅助等多样化教学手段,激发兴趣,助学生掌握透镜知识。教学重点 1.识别凸透镜和凹透镜,掌握它们的结构特点和基本概念(主光轴、光心、焦点、焦距)。 2.理解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用,能通过实验进行验证。教学难点 1.理解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用的本质,即折射光线与入射光线相比更偏向或偏离主光轴,而不是简单地理解为光线是否会聚或发散。 2.认识到会聚作用不意味着经过凸透镜的光线一定会聚于一点,发散作用也不意味着经过凹透镜的光线一定不会聚于一点。教学器材 凸透镜、凹透镜、激光笔、光屏、光具座、手电筒、火柴、纸片、近视镜、老花镜、试验记录表和记录笔。教学过程教师活动 学生活动导入新课 播放一段有趣的视频,内容为古人利用冰块制成凸透镜,将太阳光会聚在易燃物上取火;接着展示现代生活中人们使用放大镜点燃物品的场景;然后播放一段关于投影仪工作的视频,展示投影仪将图像投射到屏幕上的过程;最后展示一些用相机拍摄的美丽风景照片,以及人们使用望远镜观察远处景物的画面。 【教师提问】“同学们,在这些奇妙的场景中,都用到了一种神奇的光学元件——透镜。为什么冰块制成的凸透镜能生火?投影仪是如何把图像放大投射出来的?相机又是怎样记录下美丽的瞬间?让我们一起走进今天的课堂,探索透镜的奥秘。”激发学生的好奇心和探索欲,自然引出本节课主题——透镜。 观看老师播放的视频或展示的图片,并思考老师提出的问题学习新课 一、凸透镜和凹透镜 1.回顾光的折射: 通过提问,引导学生回顾之前学过的光的折射知识,如光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向会发生改变,折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分居法线两侧,以及光的折射定律的内容。请学生举例说明生活中光折射的现象,如筷子在水中弯折、从岸上看水中的鱼位置变浅等。 2.引入透镜概念 展示一个凸透镜和一个凹透镜,提问学生:“大家看这两个透明的物体,它们和我们之前学过的平面镜有什么不同呢?”引发学生的思考和讨论,从而引入透镜的概念,即由玻璃、塑料等透明材料制成的,表面为球面一部分的光学元件,叫作透镜。 3.认识凸透镜和凹透镜 (1)观察与分类:给每个小组发放几个不同形状的凸透镜和凹透镜,让学生观察它们的外形特点。引导学生讨论并总结出凸透镜中间厚、边缘薄,凹透镜中间薄、边缘厚的结构特征。然后让学生将手中的透镜按照凸透镜和凹透镜进行分类。 (2)概念讲解:讲解薄透镜的概念,即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。接着介绍主光轴和光心的概念,通过两个球面球心的直线叫作主光轴,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 。 (3)生活中的透镜:引导学生思考生活中还有哪些常见的透镜,如眼镜(近视镜是凹透镜,老花镜是凸透镜)、照相机镜头、投影仪镜头、放大镜等,并让学生说一说这些透镜在生活中的作用。 【典例1】凸透镜的中央较 、两边较 ;例如: 的镜头。凹透镜的中央较 、两边较 ;例如: 的镜片。下列镜子中,属于凸透镜的有 ;属于凹透镜的有 。 【答案】 厚 薄 照相机 薄 厚 近视镜 ACD BEF 【详解】[1][2][3]中央比边缘厚的叫凸透镜,对光起会聚作用,照相机、投影仪的镜头都是凸透镜。 [4][5][6]中央比边缘薄的叫凹透镜,对光有发散作用,近视镜的镜片是凹透镜。 [7][8] ACD中央比边缘厚,属于凸透镜;BEF中央比边缘薄,属于凹透镜。 回顾前面学习过的知识,加深对学过知识的印象 知道了透镜是一种透明的光学元件 知道了透镜的种类,并从外形上认识和区分了凸透镜和凹透镜 知道了透镜的主光轴和光心 了解了生活中常见的透镜 通过例题练习,进一步掌握凸透镜和凹透镜学习新课 二、透镜对光的作用 1.探究凸透镜对光的作用 提出问题:展示一个凸透镜,提问学生:“凸透镜对光会有怎样的作用呢?”引发学生的猜想。 实验设计:介绍实验器材,包括激光笔、凸透镜、光屏、光具座。将凸透镜固定在光具座上,让激光笔发出平行于主光轴的光线射向凸透镜,在光屏上观察折射光线的位置。 进行实验:学生分组进行实验,观察并记录平行于主光轴的光线通过凸透镜后的传播路径,发现折射光线会聚在光屏上的一点。 分析结论:引导学生分析实验现象,得出凸透镜对光有会聚作用的结论。进一步提问:“是不是所有经过凸透镜的光线都会聚于一点呢?”激发学生的思考。改变激光笔的入射角度,让光线以不同方向射向凸透镜,观察折射光线的情况,发现并不是所有光线都能会聚于一点。引导学生理解凸透镜对光的会聚作用是指折射光线与入射光线相比更偏向于主光轴。 2.探究凹透镜对光的作用 (1)提出问题:展示一个凹透镜,提问学生:“凹透镜对光又会有怎样的作用呢?”引导学生猜想。 (2)实验设计:同样使用激光笔、凹透镜、光屏、光具座,让激光笔发出平行于主光轴的光线射向凹透镜,观察折射光线的传播方向。 (3)进行实验:学生分组实验,观察并记录平行于主光轴的光线通过凹透镜后的传播路径,发现折射光线变得发散,折射光线的反向延长线相交于一点。 (4)分析结论:引导学生分析实验现象,得出凹透镜对光有发散作用的结论。进一步提问:“凹透镜对光有发散作用,是不是所有经过凹透镜的光线都不会聚于一点呢?”改变激光笔的入射角度,进行多次实验,发现并不是所有光线都不能会聚于一点。引导学生理解凹透镜对光的发散作用是指折射光线与入射光线相比更偏离主光轴。 3.透镜对光作用的原理 (1)理论分析:展示凸透镜和凹透镜的剖面图,将它们分割成多个小部分,每个小部分类似三棱镜。引导学生回忆光通过三棱镜时的折射情况,根据光的折射原理,分析得出凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用的本质原因。 (2)光路图解释:在黑板上画出光线通过凸透镜和凹透镜的光路图,标注出入射光线、折射光线、法线等,结合光路图进一步解释透镜对光的会聚和发散作用,帮助学生从理论层面理解这一现象。 【典例2】如图所示,某玻璃砖内有一个凸形气泡,该玻璃砖可以看作 (选填“一块凸透镜”、“两块凹透镜”),一束平行光垂直射向玻璃砖的侧面,通过玻璃砖后,光线将会 (选填“平行”“会聚”或“发散”)。 【答案】 两块凹透镜 发散 【详解】[1][2]玻璃砖内有一个凸形气泡,把它从气泡中间处分成左右两部分,则左右两部分都看作一个凹透镜,所以,该玻璃砖可以看作两块凹透镜。凹透镜对光起发散作用,一束平行光垂直射向玻璃砖的侧面,通过玻璃砖后,相当于经过了两块凹透镜,两块凹透镜对光线进行了两次发散,所以,最终,光线将会发散。 通过实验探究,知道了凸透镜对光线有会聚的作用 通过实验探究,知道了凹透镜对光线有发散的作用 通过光路图,理解了凸透镜对光像的会聚作用以及凹透镜对光线的发散作用 通过例题练习,加深理解透镜的光线的作用学习新课 三、焦点和焦虑 (1)焦点和焦距:讲解焦点和焦距的概念,凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点,这个点叫作焦点,用字母F表示;焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距,用字母f表示。可以通过实验测量凸透镜的焦距,如让太阳光平行于主光轴射向凸透镜,在光屏上找到最小最亮的光斑,该光斑到凸透镜光心的距离就是焦距。 (2)虚焦点:讲解凹透镜的虚焦点概念,平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线相交于主光轴上的一点,这个点叫作凹透镜的虚焦点。 【典例3】作图题: 请在图中画出入射光线经透镜后的折射光线。 【答案】 【详解】凸透镜和凹透镜分别有三条特殊光线,对凸透镜来说分别是:过光心的光线传播方向不发生改变;平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点;过焦点的光线经凸透镜折射后,平行于主光轴射出。 对凹透镜来说分别是:过光心的光线传播方向不发生改变;平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线过焦点;延长线过焦点的光线折射后平行于主光轴射出。根据以上知识,作图如下: 知道了凸透镜焦点和焦距,以及粗侧凸透镜焦距的方法 知道了凹透镜的虚焦点 通过作图练习,进一步掌握透镜的三条特殊光线的画法课 堂 练 习 1.下列光学元件对光有会聚作用的是( ) A.凸面镜 B.凸透镜 C.凹透镜 D.三棱镜 【答案】B 【详解】A.凸面镜可以反射光,并使光发散,故A不符合题意; B.凸透镜可以透过光,对光有会聚作用,故B符合题意; C.凹透镜可以透过光,对光有发散作用,故C不符合题意; D.三棱镜可以使光发生色散现象,对光没有会聚作用,故D不符合题意。 故选B。 2.许多家庭的门上都装有防盗门镜(俗称“猫眼”),其原理如下图所示。这样从室内透过防盗门镜向外看,可以看到来客的正立、缩小的像,同时扩大了视野。由此可以推测,此时防盗门镜的作用相当于一个( ) A.凸透镜 B.凹透镜 C.三棱镜 D.玻璃砖 【答案】B 【详解】从扩大视野和图中光路图可以看出防盗门镜对光线有发散作用,所以相当于一个凹透镜,故B符合题意,ACD不符合题意。 故选B。 3.在虚线框内放置的是透镜,让一(两)束光线通过透镜折射后出射光线分别如图所示,其中虚线框内放置的一定是凸透镜的是( ) A. B. C. D. 【答案】B 【详解】A.过光心的光线其传播方向不变,可能是凸透镜,也可能是凹透镜,故A不符合题意; B.图中平行于主光轴的光线经透镜折射后会聚,折射光线通过焦点,所以虚线框内放置的一定是凸透镜,故B符合题意; C.图中两条光线经过虚线框内透镜折射后,两条光线变得发散,所以虚线框内放置的一定是凹透镜,故C不符合题意; D.图中两条光线经过虚线框内透镜折射后,折射光线偏离主光轴,说明该透镜对光具有发散作用,所以虚线框内放置的一定是凹透镜,故D不符合题意。 故选B。 4.如图所示的软件光学仪器中,对光有会聚作用的有 。对光有发散作用的有 【答案】 ②③⑤⑦ ①④⑥ 【详解】[1][2]凸面镜和凹面镜利用光的反射,凸面镜对光线起发散作用,凹面镜对光线起会聚作用;凸透镜和凹透镜利用光的折射,凸透镜对光线起会聚作用,凹透镜对光线起发散作用。由此可知,图中对光有会聚作用的有②③⑤⑦;对光有发散作用的有①④⑥。 5.公元前2世纪,西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生”,其描述的现象如图所示,“削冰令圆”是将冰块制作成为一个 镜,“举以向日,以艾承其影,则火生”是利用了冰镜对光的 作用。 【答案】 凸透 会聚 【详解】[1][2]“削冰令圆”是将冰块磨制成为一个凸透镜,利用凸透镜对太阳光有会聚作用,焦点处温度高,能将置于焦点(影)处的“艾”点燃。 6.利用太阳光测凸透镜焦距,操作时需前后移动白纸得到 最亮的光斑,如图甲A和B是两名同学的操作示意图,分别测得该光斑到光心的距离为10.1cm和9.9cm,则凸透镜的焦距是 cm。如图乙所示,两束光线原本相交于B点,在框内放一个透镜后相交于A点,则该透镜是 透镜。 【答案】 最小 9.9 凹 【详解】[1]利用太阳光测凸透镜焦距,操作时需前后移动白纸得到最小最亮的光斑,即为焦点,焦点到光心的距离为焦距。 [2]如图甲A和B是两名同学的操作示意图,分别测得该光斑到光心的距离为10.1cm和9.9cm,该实验中太阳光应该垂直射向凸透镜,B同学的测量方法正确,则凸透镜的焦距是9.9cm。 [3]如图乙所示,两束光线原本相交于B点,在框内放一个透镜后相交于A点,说明光线通过该透镜后比以前发散了一些,则该透镜是凹透镜。 7.在图中画出与入射光线对应的折射光线。 【答案】 【详解】根据凹透镜的光学性质,有特殊光线的传播规律:平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点。延长线过焦点入射的光线经凹透镜折射后,其折射光线平行于主光轴。按照这两者规律,反向延长线要通过凹透镜左侧的焦点和平行于主光轴的两条折射光线。光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变,故还有一条沿原方向继续传播的折射光线。如图所示: 8.如图,请作出三条入射光线经凸透镜折射后的三条折射光线。 【答案】 【详解】凸透镜对光线有会聚作用,其三条特殊光线的经凸透镜折射后的折射光线规律为:平行于主光轴的入射光线,经过凸透镜折射后,折射光线过焦点;过焦点的入射光线,经过凸透镜折射后,平行于主光轴;过凸透镜光心的入射光线传播方向不变。如图所示: 9.在图中完成光线从左边射向凸透镜折射后,再射向凹透镜折射的光路。 【答案】 【详解】对于凸透镜,入射光线过焦点则折射光线与主光轴平行。该折射光线又平行于主光轴射入凹透镜上,则折射光线的反向延长线过凹透镜左边的焦点,如图所示:板 书 设 计 第1节 透镜 一、透镜分类 凸透镜:中间厚、边缘薄(例:放大镜) 凹透镜:中间薄、边缘厚(例:近视镜) 二、基本概念 主光轴:过透镜两球面球心的直线 光心(O):光线过此点方向不变 焦点(F):凸透镜有实焦点,凹透镜有虚焦点 焦距(f):焦点到光心的距离三、对光的作用 凸透镜:会聚光线 凹透镜:发散光线 四、特殊光线(3类) 过光心:方向不变 平行主光轴:凸透镜→过实焦点;凹透镜→反向延长过虚焦点 过焦点(或延长线过虚焦点):折射后平行主光轴课 堂 小 结 第1节 透镜作业 1. 完成课后作业:“练习与应用” 2. 配套同步分层作业 3. 自制一个简易的透镜,可以利用透明塑料片、水等材料,观察自制透镜对光线的作用,并记录下实验现象和自己的发现,下节课分享交流 。 展开更多...... 收起↑ 资源预览