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第1节 透镜 教学设计
课题 第1节 透镜 单元 第五章 透镜及其应用 学科 物理 年级 八年级上册
教材内容分析 本节是人教版（2024年版）物理八年级上册第五章第1节，也是整章的基础。第四章研究了光的直线传播、反射与折射，本章把折射用到一个具体的元件上——透镜。本节只解决三件事：透镜是什么、它对光有什么作用、怎么画它的光路；5.2 的照相机投影仪、5.3 的成像规律、5.4 的眼睛与眼镜、5.5 的望远镜，全都建立在这三件事上。 章首：望远镜被誉为“洞察宇宙的眼睛“——从伽利略自制望远镜观察月亮，到郭守敬望远镜探测遥远星系，许多望远镜里都有透镜。 问题引入：照相机（图5.1-1 镜头剖面）、投影仪、显微镜，这些仪器共同的主要光学元件是什么？它们对光有什么作用？ 凸透镜和凹透镜：远视镜片中间厚、边缘薄，是凸透镜；近视镜片中间薄、边缘厚，是凹透镜（图5.1-2）。一般透镜至少有一个表面是球面的一部分；厚度远小于球面半径的叫薄透镜。 主光轴和光心（图5.1-3）：通过两个球面球心的直线叫主光轴；主光轴上有个特殊的点，通过它的光传播方向不变，叫作光心；薄透镜的光心可以认为就在透镜中心。 透镜对光的作用：放大镜正对阳光，纸上会出现很小很亮的光斑，长时间照射纸会被烤焦（图5.1-4）。演示：让平行于主光轴的几束光分别射向凸透镜（图5.1-5）与凹透镜（图5.1-6）。结论：凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用；所以凸透镜又叫会聚透镜、凹透镜又叫发散透镜。 焦点和焦距（图5.1-7）：跟主光轴平行的光经凸透镜会聚在主光轴上的一点，叫焦点 F；焦点到光心的距离叫焦距 f。两侧各有一个焦点，两个焦距相等；焦距越小，会聚作用越强。 想想做做：阳光可看作平行光——怎样利用阳光测量凸透镜的焦距？
新课标要求 内容要求（《义务教育物理课程标准（2022年版）》“运动和相互作用”学习主题） 认识凸透镜和凹透镜；通过实验，了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用；知道凸透镜的焦点和焦距。 学业要求 能由镜片中间厚还是中间薄辨别凸透镜与凹透镜，能说出放大镜、远视镜片、照相机镜头是凸透镜，近视镜片是凹透镜；知道主光轴与光心，知道通过光心的光传播方向不改变；通过实验知道凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用，并理解“会聚”是指光比原来更靠拢、不一定会聚到一点；知道焦点 F 与焦距 f，知道凸透镜两侧各有一个焦点且焦距相等、焦距越小会聚作用越强；会用阳光测量凸透镜的焦距（光斑最小最亮，量光心到光屏的距离）；会画“平行于主光轴的光经凸透镜后过焦点”“过焦点的光经凸透镜后平行于主光轴”以及凹透镜的光路（反向延长线过虚焦点，画虚线）。 活动建议 用阳光测量放大镜的焦距，比较两个大小不同的凸透镜谁的会聚作用强；在虚线框内根据入射光与出射光画出合适的透镜。
学习 目标与核心素养 物理观念：知道凸透镜、凹透镜的形状特点；知道主光轴、光心、焦点、焦距；知道凸透镜会聚、凹透镜发散。 科学思维：能由“中间厚还是中间薄”判断透镜类型；能说明“会聚”与“发散”的准确含义；能解释焦距越小会聚作用越强。 科学探究：经历“平行光射向两种透镜”的观察过程；会用阳光测量凸透镜的焦距（光斑最小最亮，量光心到光屏的距离）。 科学态度与责任：从《淮南万毕术》“削冰令圆，举以向日”感受古人的智慧；由“瓶装水引发火灾”建立不随手丢弃瓶装水的环保与安全意识。
学情分析 学生对透镜并不陌生：放大镜、近视眼镜、照相机镜头、手机摄像头天天见，不少人还玩过“放大镜点纸”。第四章刚学完折射，也具备了“光进出介质会偏折”的基础。 但本节有三个容易出问题的地方： （1）把“会聚”理解成“一定会聚到一点”。学生看到“凸透镜使光会聚”，就以为任何光经过凸透镜都会交于一点。实际上会聚是指光比原来更靠拢（平行于主光轴的光才恰好会聚到焦点）；同样，发散是指比原来更张开。这个理解不到位，5.3 的成像规律就学不明白。 （2）分不清凸透镜的实焦点与凹透镜的虚焦点。凹透镜的焦点是出射光反向延长线的交点，作图时那条延长线必须画虚线——这是本节作图题最常见的扣分点。 （3）作图不规范：主光轴画成粗线、透镜符号的箭头画反（凸朝外、凹朝内）、忘了标 F 和 f、光线不标箭头。 此外，学生容易把凸透镜与凸面镜、凹透镜与凹面镜弄混——上一章刚学过面镜，这里要明确：面镜靠反射，透镜靠折射。
重点 1.凸透镜、凹透镜的辨别；凸透镜会聚、凹透镜发散； 2.焦点、焦距的含义与凸透镜光路的作图。
难点 1.“会聚”与“发散”的准确含义——比原来更靠拢／更张开，不一定交于一点； 2.凹透镜的虚焦点——出射光的反向延长线过焦点，作图时画虚线。
材料准备 教师：多媒体课件、凸透镜与凹透镜各若干、平行光源（或激光笔组、光具盘）、光屏、白纸、刻度尺、放大镜、近视镜片与远视镜片、水槽（演示水凸透镜）、烟雾盒（显示光路）。 学生：分组器材——凸透镜（放大镜）、凹透镜（近视镜片）各一，白纸、刻度尺、透明塑料片与滴管（做水滴放大镜）。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 （情景导入） 【从“洞察宇宙的眼睛”说起】 1.出示望远镜与星空照片：从伽利略用自制望远镜观察月亮，到郭守敬望远镜探测遥远星系，望远镜被称为“洞察宇宙的眼睛“。 2.提问：望远镜里最关键的光学元件是什么？（透镜） 【三件常见的东西】 3.出示照相机镜头剖面（教材图5.1-1）、投影仪、显微镜的图片，追问： 　　这三样东西天差地别，它们共同的主要光学元件是什么？（都是透镜） 4.再举几个身边的：放大镜、近视眼镜、远视眼镜、手机摄像头——全是透镜。 【一个小实验勾住注意力】 5.演示（或播放视频）：晴天把放大镜正对阳光，纸上出现一个很小很亮的光斑， 　　一会儿纸就冒烟了。提问：光被它怎么了？（会聚了） 6.再拿近视镜片做同样的事——怎么也点不着。为什么？ 【任务发布】 四步走：中间厚还是中间薄　→　它们把光怎么了　→　焦点在哪里　→　把光路画出来。 1.说出望远镜、照相机、投影仪、显微镜的共同元件是透镜； 2.举出身边的透镜； 3.观察放大镜点纸的现象，猜测两种镜片对光的作用不同。 本章开篇用“洞察宇宙的眼睛”起头，既呼应教材章首，也把一节课放进更大的图景里。 “放大镜能点着纸、近视镜片点不着”这一对反差，直接指向本节的核心问题——两种透镜对光的作用不同，学生带着问题进入任务一。
讲授新课 （任务式教学） 任务一 中间厚还是中间薄 ——认识两类透镜 【摸一摸、看一看】 1.发下远视镜片和近视镜片，让学生用手摸、对着光看，比较中间与边缘的厚薄。 2.归纳并板书： 　　中间厚、边缘薄 → 凸透镜（远视镜片、放大镜、照相机镜头都是）； 　　中间薄、边缘厚 → 凹透镜（近视镜片是）。 3.补充教材的两句话：一般透镜至少有一个表面是球面的一部分； 　　厚度远小于球面半径的透镜叫作薄透镜（本章研究的都是薄透镜）。 【和上一章的面镜分清楚】 4.追问：凸透镜与凸面镜是一回事吗？（不是） 　　面镜靠反射工作，透镜靠折射工作；面镜不透光，透镜是透明的。 【主光轴与光心】（教材图5.1-3） 5.画图讲解：通过两个球面球心的直线叫作主光轴（作图时画一条细直线）。 6.主光轴上有个特殊的点：通过这个点的光，传播方向不变——这个点叫光心 O； 　　薄透镜的光心可以认为就在透镜的中心。 7.演示验证：让一束光斜着射向透镜中心，光穿过后方向没变（可用烟雾盒显示）。 【透镜的符号】 8.约定作图用的符号：一条竖线两端加箭头——凸透镜箭头朝外，凹透镜箭头朝内。 1.通过摸和看，判断两种镜片属于哪类透镜； 2.说出凸透镜、凹透镜的形状特点并各举两例； 3.说出主光轴与光心，知道过光心的光方向不变； 4.正确画出两种透镜的符号。 先摸后讲：厚薄的差别用手比用眼更容易感知，“中间厚/中间薄”这条判据一次就记住。 透镜与面镜的区分必须当堂点破，否则第四章刚学的凸面镜、凹面镜会和本节混成一团。 光心的性质用演示验证一次，为任务四的第三条特殊光线埋下伏笔。
任务二 它们把光怎么了 ——会聚与发散 【演示·两种透镜对光的作用】（教材图5.1-5、5.1-6） 1.用平行光源（或几支并排的激光笔）射出平行于主光轴的几束光，先射向凸透镜： 　　观察光通过透镜后的偏折方向——向主光轴靠拢，最后交于一点。 2.换成凹透镜：光通过后向四周张开，越走越远离主光轴。 3.板书结论：凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用； 　　所以凸透镜又叫会聚透镜，凹透镜又叫发散透镜。 【本节最容易误解的一句话】 4.关键一问：“凸透镜使光会聚”是不是说任何光经过它都会交于一点？ 　　（不是）会聚的意思是：光比原来更靠拢。 5.举反例：如果射向凸透镜的本来就是发散得很厉害的光，经过它以后可能仍然是发散的， 　　只是没有原来那么散——这也是会聚作用。 6.同样，发散是指比原来更张开：平行光经凹透镜后张开，会聚光经它以后可能仍然会聚， 　　只是没有原来那么急。 【回收开课的实验】 7.现在能解释了：放大镜（凸透镜）把阳光会聚到很小的一点，那里温度很高，所以能点着纸； 　　近视镜片（凹透镜）把光发散开，当然点不着。 8.联系生活与安全：森林里的瓶装水灌了水就相当于一个凸透镜， 　　阳光经它会聚可能引燃枯枝落叶——喝剩的瓶装水一定要带走。 1.观察并描述平行光经两种透镜后的偏折方向； 2.说出凸透镜会聚、凹透镜发散，以及两个别名； 3.用“比原来更靠拢／更张开”解释会聚与发散； 4.解释放大镜能点纸、瓶装水可能引发火灾的原因。 演示时务必强调“平行于主光轴”这个前提，它是后面焦点定义的基础。 “会聚不等于会聚到一点”是本节的思维难点，用“更靠拢/更张开”的说法学生最容易接受， 也为 5.3 中“物距不同、成像不同”留下解释的余地。 瓶装水引发火灾是教材练习第6题，既是知识应用，也是一次安全与环保教育。
任务三 焦点在哪里 ——焦点、焦距与测量 【定义焦点与焦距】（教材图5.1-7） 1.回到凸透镜的演示图：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 F。 2.焦点到光心的距离叫作焦距 f。 3.强调两点：凸透镜两侧各有一个焦点；两侧的焦距相等。 【焦距越小，会聚越强】 4.对比两个凸透镜（一个鼓、一个扁）的演示光路： 　　鼓的那个偏折得急、焦距小；扁的那个偏折得缓、焦距大。 5.结论（教材原话）：凸透镜的焦距越小，对光的会聚作用越强。 　　（教材练习第4题：焦距 2 cm 的比 3 cm 的偏折更显著。） 【凹透镜的焦点是“虚”的】 6.画图讲解：平行光经凹透镜后发散，这些出射光本身不相交； 　　把它们反向延长，延长线交于主光轴上的一点——这就是凹透镜的虚焦点。 7.规范提醒：反向延长线必须画虚线，这是作图题最常见的扣分点。 【想想做做·用阳光测焦距】 8.提问：怎样利用阳光测出凸透镜的焦距？为什么可以用阳光？ 　　（太阳离我们非常远，射到地面的阳光可以看作平行光） 9.给出操作三步： 　　① 把凸透镜正对着太阳光； 　　② 前后移动下面的白纸，直到光斑最小最亮； 　　③ 量出光斑到透镜光心的距离——这就是焦距。 10.安全提醒：不能用眼睛透过透镜直视太阳，也不要把光斑长时间对着易燃物。 1.说出焦点与焦距的含义，在图上指出 F 和 f； 2.说明焦距越小会聚作用越强； 3.说出凹透镜的焦点是虚焦点，作图时画虚线； 4.复述用阳光测焦距的三步并说明为什么能用阳光。 焦点、焦距是本章最基础的两个量，5.3 的成像规律全靠它们分区（u 与 f、2f 的关系）。 “两侧各有一个焦点”常被忽略，作图题里经常要用到另一侧的焦点。 测焦距的三步要让学生复述，这是中考实验题的固定问法；安全提醒必须给到。
任务四 把光路画出来 ——三条特殊光线 【为什么要专门记三条】 1.说明：任意一条光经过透镜后往哪儿走并不好算，但有三条光线的走向是确定的， 　　把它们记住，下一节画成像光路就够用了。 【凸透镜的三条特殊光线】 2.边画边讲（学生同步在学案上画）： 　　① 平行于主光轴的光 → 经透镜后过焦点 F； 　　② 过焦点 F 的光 → 经透镜后平行于主光轴射出； 　　③ 过光心 O 的光 → 传播方向不变。 3.点明①和②的关系：它们正好是光路可逆的两种走法（第四章学过）。 【凹透镜的两条】 4.① 平行于主光轴的光 → 发散射出，其反向延长线过虚焦点（虚线）； 　　② 过光心的光 → 方向不变。 【作图规范：五条硬要求】 5.逐条示范并板书： 　　主光轴画细实线；透镜符号的箭头凸朝外、凹朝内； 　　光线要标箭头；焦点标 F、必要时标 f； 　　反向延长线和虚焦点一律画虚线。 【反过来用】 6.进阶一问（教材练习第3题）：给出入射光线与折射光线，怎么判断虚线框里该画哪种透镜？ 　　（光变得更靠拢→凸透镜；更张开→凹透镜） 1.画出凸透镜的三条特殊光线； 2.画出凹透镜的两条特殊光线，反向延长线画虚线； 3.按五条规范自查自己的作图； 4.由入射光与折射光的“靠拢/张开”判断透镜类型。 三条特殊光线是 5.3 的直接工具，本节必须画到熟练，否则下一节的成像作图寸步难行。 “更靠拢→凸、更张开→凹”这句判据，把任务二的“会聚/发散”变成了可操作的作图依据。 五条作图规范做成板书清单，学生每次作图后照着自查，比事后纠错有效。
课堂练习 选用配套分层练习“基础巩固”中的第 1、5、9、12 题，四个知识点各一题，当堂完成并讲评。 第1题（哪个是凸透镜）——考透镜的辨别。讲评要点：中间厚、边缘薄就是凸透镜。 第5题（手电筒前端的凸透镜）——考透镜对光的作用。讲评要点：凸透镜会聚，能减小光的发散。 第9题（水凸透镜正对阳光）——考焦点与焦距。讲评要点：光斑最小最亮处就是焦点。 第12题（画出折射光线）——考三条特殊光线。讲评要点：平行主光轴的光过焦点，注意标箭头。 讲评时把四道题与四个任务一一对应，帮助学生回看本节的知识结构。 1.独立完成四道练习； 2.对照讲评订正，说出每题对应本节的哪个知识点。 四道题分别落在辨别、作用、焦距、作图上，正好覆盖本节的四个任务。 第12题当堂作图，能立刻暴露“忘标箭头”“光线不过焦点”这两个通病。
课堂小结 一、两类透镜——中间厚边缘薄＝凸透镜（远视镜、放大镜、照相机镜头）； 　　中间薄边缘厚＝凹透镜（近视镜）。★ 面镜靠反射，透镜靠折射。 二、主光轴与光心——过两球心的直线是主光轴；过光心的光方向不变。 三、对光的作用——凸透镜会聚（会聚透镜）、凹透镜发散（发散透镜）。 　　★ 会聚＝比原来更靠拢，发散＝比原来更张开，不一定交于一点。 四、焦点与焦距——平行主光轴的光会聚于焦点 F；F 到光心的距离是焦距 f； 　　两侧各一个焦点、焦距相等；焦距越小，会聚作用越强。 　　★ 凹透镜的焦点是虚焦点，反向延长线才过它（画虚线）。 五、测焦距——正对阳光 → 光斑最小最亮 → 量光心到白纸的距离。 ★ 三条特殊光线：平行→过焦点；过焦点→平行；过光心→不改变方向。 1.随教师梳理知识结构； 2.复述三条特殊光线与测焦距的三步。 小结按四个任务的顺序排列，与板书一致。 两处★是本节最容易错的地方，也是下一节的前提。
板书 第1节　透镜 一、两类透镜（配图：剖面与符号） 　　凸透镜：中间厚、边缘薄　符号箭头朝外　—— 远视镜、放大镜 　　凹透镜：中间薄、边缘厚　符号箭头朝内　—— 近视镜 　　★ 透镜靠折射，面镜靠反射 二、主光轴　光心 O　过光心的光方向不变 三、对光的作用　凸透镜会聚／凹透镜发散 　　★ 会聚＝更靠拢，发散＝更张开（不一定交于一点） 四、焦点 F　焦距 f　平行主光轴 → 会聚于 F；f ＝ F 到光心的距离 　　两侧各一个 F，f 相等；f 越小会聚越强；凹透镜是虚焦点（虚线） 五、测 f　正对阳光 → 光斑最小最亮 → 量距离 ★ 三条特殊光线：平行→过 F　过 F→平行　过 O→不变 —— 板书按四个任务分块，最后一行的三条特殊光线要留在黑板上到下课。 “透镜靠折射、面镜靠反射”写在第一块的末尾，随时提醒。
课外拓展 /课外阅读内容 一、削冰令圆，举以向日（教材练习第1题） 西汉《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生“。 把冰削成中间厚、边缘薄的形状，就成了一个冰凸透镜；正对太阳， 把艾绒放在焦点处，会聚的阳光就能点燃它——这是世界上关于凸透镜聚焦取火的最早记载之一。 2025 年第九届亚冬会的火种，用的也是冰透镜。 二、瓶装水为什么能引发火灾（教材练习第6题） 装了水的透明瓶子，中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜。放在车里的仪表盘上或森林的落叶上， 阳光经它会聚成很小很亮的光斑，那里温度很高，时间一长就可能引燃座椅、枯枝。 所以：车里不要放瓶装水，野外喝剩的瓶装水要带走。 三、怎样让小灯泡发出平行光（教材练习第5题） 把小灯泡放在凸透镜的焦点上，它发出的光经过透镜后就平行射出—— 这正是“平行光过焦点”的逆过程（光路可逆）。汽车前灯、探照灯都用这个道理。 四、水滴、露珠也是透镜 叶子上的露珠、玻璃上的小水珠，都是中间厚边缘薄的凸透镜，透过它看东西会放大； 这也是为什么烈日下车窗上的小水珠要尽快擦干。 1.解释冰透镜取火的原理； 2.说明瓶装水引发火灾的过程并给出处理办法； 3.说明把小灯泡放在焦点上能得到平行光的道理。 四则拓展分别对应教材练习第1、5、6题与学生最爱问的“露珠为什么放大”，都是中考情境题的常见素材。 《淮南万毕术》与亚冬会冰透镜火种一古一今，传统文化与时事各占一头。
特色资源分析和技术手段说明 1.平行光源是本节实验的关键：没有专用光具盘时，可用几支并排固定的激光笔， 　或用手电筒加一块开了几条细缝的挡板；在暗室里往空气中喷一点水雾，光路立刻看得见。 2.水凸透镜：把两块表面玻璃中间灌水（或用装满水的圆形玻璃瓶）当凸透镜， 　既便宜又直观，还能顺带说明“中间厚就会聚”。 3.测焦距人手一份：放大镜＋白纸＋刻度尺，成本极低，晴天下课前十分钟就能做完； 　务必强调不能用眼睛透过放大镜看太阳。 4.作图分步投影：先画主光轴与透镜符号 → 标焦点 → 画入射光 → 画折射光， 　学生同步画，比一次性给出整张图有效得多。 5.凹透镜的虚焦点建议用不同颜色投影：实线光路一种颜色、反向延长线另一种颜色，一眼看清。 —— 平行光源和水雾显影是演示成败的关键，也是新教师最容易准备不足的两处。 作图分步投影与颜色区分，直接针对本节作图的两个高频错误。
教学反思 成功之处： 用“放大镜点得着纸、近视镜片点不着”开场，学生立刻抓住了两种透镜的差别； 先摸镜片再下定义，“中间厚/中间薄”这条判据几乎没有人记错； 测焦距放在课尾、人手一个放大镜，课堂气氛很好，也把“平行光”这个前提落到了实处。 不足之处： 1.仍有学生认为“经过凸透镜的光一定会聚到一点”； 2.凹透镜作图时反向延长线画成实线的比较多； 3.部分学生把凸透镜与凸面镜混淆。 改进设想： “会聚”讲完后立刻给一道反例判断题（发散光经凸透镜后仍发散，算不算会聚作用），当堂纠正； 把“虚焦点用虚线”写进作图五条规范，作图后同桌互查一次； 在板书第一块末尾固定写上“透镜靠折射、面镜靠反射“，每次作图前齐读一遍。 —— 反思聚焦具体的学生表现与可操作的改进措施，便于同课教师直接借鉴。
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