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透镜
第五章 透镜及其应用 第1节 透镜
课题 透镜 课型 新授课
课时 1课时（45分钟） 教材版本 人教版八年级上册
授课对象 八年级学生 授课时间 年 月 日
教学方法 实验探究法、讲授法、演示法、讨论法 教学用具 放大镜、近视眼镜、平行光源、光屏、不同焦距的凸透镜、凹透镜、白纸
一、核心素养目标
1. 物理观念
认识凸透镜和凹透镜，能根据镜片厚薄区分两种透镜。
了解透镜的主光轴、光心、焦点和焦距等基本概念。
知道凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用。
掌握透镜的三条特殊光线，能够正确作出光路图。
2. 科学思维
通过实验观察比较凸透镜和凹透镜对光的不同作用，培养对比分析的科学思维。
通过焦点和焦距的学习，建立物理模型（薄透镜模型）的思维方法。
运用光路可逆思想理解三条特殊光线的可逆性。
3. 科学探究
通过演示实验观察凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用，经历观察→分析→归纳的科学探究过程。
通过动手操作测量凸透镜的焦距，体验实验探究的基本方法。
通过三条特殊光线的作图分析，培养运用物理规律进行推理论证的能力。
4. 科学态度与责任
了解西汉时期冰透镜取火的历史记载，感受古人的科学智慧，增强民族自豪感。
通过透镜在投影仪、手机、眼镜等生活中的广泛应用，感悟物理与生活的紧密联系。
在合作探究中培养严谨细致的科学态度和乐于交流的学习习惯。
二、教学重点与难点
教学重点：1. 凸透镜和凹透镜的区分方法（中间厚/边缘薄→凸透镜，中间薄/边缘厚→凹透镜）。 2. 凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 3. 透镜三条特殊光线的作图方法。
教学难点：1. 理解凸透镜的焦点和焦距概念，明确焦点是实际光线的会聚点。 2. 理解凹透镜虚焦点的概念，明确虚焦点不是实际光线会聚点而是反向延长线的交点。 3. 正确运用三条特殊光线进行光路作图，区分凸透镜和凹透镜的不同折射规律。
三、教学过程
环节一：情境导入（3-5分钟）
【教师活动】早在西汉时期成书的《淮南万毕术》中就有记载：'削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。'古人用冰做成透镜来取火，可见透镜的应用历史悠久。投影仪、手机的镜头，眼镜的镜片，这些都是透镜。透镜是利用光的折射原理制成的光学器件。那么，什么是透镜呢？透镜有哪些种类？它们对光有什么作用？今天我们就来学习——透镜。
【学生活动】学生观看PPT上展示的冰透镜取火图片，思考古人如何用冰来取火，产生好奇心和探究欲望。
【过渡语】从冰透镜到我们身边的各种透镜，透镜在我们生活中无处不在。今天我们就来系统地学习透镜的知识。
冰透镜取火——古人利用透镜的智慧
环节二：新知探究（15-20分钟）
知识点一：凸透镜和凹透镜
【教师活动】请同学们观察老师手中的放大镜和近视眼镜片，用手摸一摸它们的中间和边缘，感受一下厚薄有什么不同？
【学生活动】学生轮流触摸放大镜和近视镜片，发现放大镜中间厚、边缘薄，近视镜片中间薄、边缘厚。
【讲授】1. 透镜的分类：（1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。放大镜的镜片就是凸透镜。（2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜。近视眼镜的镜片就是凹透镜。
【讲授】一般透镜的两个表面中至少有一个表面是球面的一部分，透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫作薄透镜。我们初中阶段研究的透镜均为薄透镜。
【讲授】2. 主光轴和光心：透镜上通过两个球心的直线CC'叫做主光轴。透镜主光轴上有一个特殊的点O，凡是通过该点的光，其传播方向不改变，这个点叫做光心。
【重点辨析】凸透镜：中间厚、边缘薄，用符号↑表示；凹透镜：中间薄、边缘厚，用符号↓表示（示意）。光心是透镜的中心点。
凸透镜：中间厚、边缘薄
凹透镜：中间薄、边缘厚
易错提示：区分凸透镜和凹透镜的唯一标准是中间和边缘的厚薄关系，与透镜的大小、材质无关。中间厚边缘薄→凸透镜；中间薄边缘厚→凹透镜。不要被形状迷惑，有些透镜表面形状看起来"凸"但实际可能是凹透镜。
【过渡语】知道了透镜的分类和基本概念后，接下来我们要探究一个更深入的问题：不同透镜对光线有什么不同的作用呢？让我们通过实验来观察。
知识点二：透镜对光的作用
【教师活动】[演示实验一] 凸透镜对光的作用：把放大镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，调整放大镜与纸的距离，观察纸上的现象。
【学生活动】学生观察实验：纸上出现一个很小、很亮的光斑。光斑处的温度很高，如果长时间照射，纸会被烤焦。
【讲授】实验结论：凸透镜对光线有会聚作用，因此凸透镜又叫会聚透镜。
【讲授】焦点（F）：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。焦距（f）：焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距。凸透镜两侧各有一个焦点，两侧的两个焦距相等。
【教师活动】展示甲、乙两个凸透镜，焦距分别是3cm和5cm。让平行光分别经过它们，请同学们观察哪个透镜使光偏折得更显著。
【讲授】观察结论：甲透镜（焦距3cm）使光偏折得更显著。由此可知：凸透镜的焦距越小，透镜对光的会聚作用越强。
【互动提问】讨论：不平行于主光轴的光透过凸透镜是否也会聚？——实验表明，凸透镜对所有光都起会聚作用，不只是平行于主光轴的光线。
【教师活动】[演示实验二] 凹透镜对光的作用：让平行光通过凹透镜，观察折射光线的传播情况。
【学生活动】学生观察：平行光通过凹透镜后向外发散开来。
【讲授】实验结论：凹透镜对光线有发散作用，因此凹透镜也叫做发散透镜。
【讲授】虚焦点（F）：平行于主光轴的光线通过凹透镜后发散，发散光线的反向延长线相交于主光轴上一点，它不是实际光线的会聚点，叫虚焦点。凹透镜有两个虚焦点。
【互动提问】讨论：不平行于主光轴的光透过凹透镜是否也发散？——实验表明，凹透镜对所有光线都起发散作用。
【教师活动】想一想：怎样利用阳光测量凸透镜的焦距？请同学们分组实验，找几个不同的凸透镜，试着测量它们的焦距。
【讲授】测量方法：将凸透镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，调整凸透镜与纸的距离，纸上出现一个最小最亮的光斑。这一点就是凸透镜的焦点，光斑到凸透镜光心的距离即为焦距。
凸透镜对光的会聚作用实验
理解要点：1. 会聚与发散是相对入射光而言的——折射光的方向不一定朝向主光轴才算"会聚"，关键是折射光比入射光更靠近主光轴。2. 焦距的大小只与透镜的弯曲程度（曲率半径）有关，与透镜大小无关。3. 凸透镜的焦点是实际光线会聚而成的（实焦点），凹透镜的焦点是折射光线反向延长线的交点（虚焦点）。
知识点三：三条特殊的光线
【讲授】透镜中有三条特殊的光线，掌握它们可以帮助我们快速作图和解题：
【讲授】1. 通过光心的光线：传播方向不改变。（对凸透镜和凹透镜均适用）
【讲授】2. 平行于主光轴的光线：经凸透镜折射后通过焦点；经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点。
【讲授】3. 经过凸透镜焦点的光线（或延长线过凹透镜虚焦点的光线）：折射后平行于主光轴射出。（根据光路可逆原理，第2条和第3条互为可逆光路）
【重点辨析】记忆口诀：过心不变向，平行过焦点（凸）/反向过虚焦（凹），过焦平行出。光路可逆是关键。
判断技巧：判断透镜类型时，看光路图的关键是：折射光线比入射光线更靠近主光轴→会聚→凸透镜；折射光线比入射光线更远离主光轴→发散→凹透镜。判断时要把入射光线和折射光线作比较，不要只看折射光线的走向。
环节三：例题精讲（10-15分钟）
例题1：某同学发现爷爷的老花镜片中间厚、边缘薄，而自己的近视镜片中间薄、边缘厚。下列说法正确的是（ ）
A. 老花镜是凹透镜，对光有发散作用
B. 近视镜是凸透镜，对光有会聚作用
C. 老花镜是凸透镜，对光有会聚作用
D. 近视镜是凸透镜，对光有发散作用
【思路分析】老花镜片中间厚、边缘薄，符合凸透镜的定义，凸透镜对光有会聚作用；近视镜片中间薄、边缘厚，符合凹透镜的定义，凹透镜对光有发散作用。因此A、B、D均错误，正确答案为C。
答案：C
【变式训练】如果把老花镜正对太阳光，在镜片后放一张纸，不断调整距离，纸上会出现一个最小最亮的光斑。这个光斑是什么？说明什么？
解析：这个光斑是焦点。说明老花镜是凸透镜，对光有会聚作用，能将平行光会聚于焦点。
例题2：关于凸透镜的焦点和焦距，下列说法正确的是（ ）
A. 凸透镜两侧各有一个焦点，且两个焦距不相等
B. 凸透镜的焦距越小，对光的会聚作用越弱
C. 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点
D. 通过凸透镜光心的光线传播方向会发生改变
【思路分析】A错误：凸透镜两侧各有一个焦点，且两个焦点到光心的距离相等，即两个焦距相等。B错误：凸透镜的焦距越小，对光的偏折能力越强，即会聚作用越强（焦距3cm的透镜比焦距5cm的透镜对光的偏折更显著）。C正确：这是焦点的定义。D错误：通过光心的光线传播方向不改变，这是光心的基本性质。
答案：C
【变式训练】甲凸透镜焦距为4cm，乙凸透镜焦距为7cm，让平行光分别通过两个透镜。哪个透镜使光线偏折得更显著？说明理由。
解析：甲透镜（4cm焦距）使光线偏折得更显著。因为凸透镜的焦距越小，对光的会聚作用越强，光线偏折越显著。
环节四：课堂练习（5-10分钟）
A组·基础巩固
练习1：小红把透镜正对太阳光贴在纸面上，纸面呈现一个与透镜大小相当的光斑。若透镜远离纸的过程中光斑变大变暗，则该透镜（ ）
A. 是凸透镜，对光有会聚作用
B. 是凹透镜，对光有发散作用
C. 是凸透镜，对光有发散作用
D. 是凹透镜，对光有会聚作用
练习2：如图是平行于主光轴的光线经过两个不同凸透镜后会聚成的光路图，下列说法正确的是（ ）
A. 凸透镜表面越凸，焦距越长
B. 凸透镜的焦距长短与表面凸起的程度无关
C. 凸透镜对光的会聚作用与表面的凸起程度无关
D. 凸透镜表面越凸，对光的会聚作用越明显
平行光经过两个不同凸透镜的光路图
环节五：课堂小结（2-3分钟）
【教师引导】今天我们学习了透镜的基础知识。请同学们回顾：透镜有哪两大类？它们对光分别有什么作用？什么是焦点、焦距？透镜的三条特殊光线是什么？
【课堂互动】请学生口头回顾本节课的核心知识框架，教师补充完善，形成系统的知识体系。
四、板书设计
第1节 透镜
一、凸透镜和凹透镜
1. 凸透镜：中间厚、边缘薄
→ 对光有会聚作用（会聚透镜）
→ 焦点F（实焦点）、焦距f
2. 凹透镜：中间薄、边缘厚
→ 对光有发散作用（发散透镜）
→ 虚焦点F
二、基本概念
主光轴 | 光心O | 焦点F | 焦距f
三、三条特殊光线
① 过光心 → 方向不变
② 平行主光轴 → 过焦点（凸）/ 反向延长线过虚焦点（凹）
③ 过焦点（凸）/延长线过虚焦点（凹） → 平行射出
五、教学反思
1. 本节课的教学目标是否达成？学生能否正确区分凸透镜和凹透镜？
2. 演示实验的效果如何？学生是否都能观察到会聚和发散的现象？
3. 学生对焦点和焦距（特别是虚焦点）的理解是否存在困难？哪些环节需要加强？
4. 三条特殊光线的作图教学是否清晰？学生能否独立完成光路作图？
5. 课堂练习的完成情况如何？哪些题目学生错误率较高？
6. 本节课的时间分配是否合理？是否需要调整各环节的时间？

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