《探究凸透鏡成像的規律》的課堂教學實錄

本節課的設計思想是:先拋開課本，引導學生進行自主探究，讓學生在“玩”的過程中探究凸透鏡成像的規律，在“玩”中獲取知識，品嘗成功的喜悅，激發學生探究的熱情，最后當學生自己探究出凸透鏡成像的規律后，再回歸課本，給學生以驚喜——物理原來可以這么學!

一、教學目標

1.通過實驗，探究并知道凸透鏡成像的規律。

2.在探究過程中，培養學生分析實驗現象并歸納出規律的能力，初步學習和運用理論探究，體驗科學探究的過程與方法。

3.培養學生的交流、合作意識。

二、重點、難點

本節課的教學重點:引導學生實驗，并從實驗中得出凸透鏡成像規律。

本節課的教學難點:對科學探究中實驗數據的處理和分析，并運用理論推導進行探究。

三、教具準備

火柴、光具坐及附件、凸透鏡(焦距f1=10cm)、蠟燭、課件等

四、教學程序

(一)課堂活動

1.學生匯報課前的活動情況(投影)。

課前活動:

(1)用爺爺或奶奶的老花鏡近距離看字和觀察遠景，將你觀察到的現象記錄下來?

(2)怎樣粗測一個凸透鏡的焦距?請說出你設想的方法(器材自選)。

學生1:用爺爺的老花鏡看字，字變大了

學生2:用爺爺的老花鏡看字，字變大了;看遠處的樹是倒立的、縮小的。

學生3:將凸透鏡放在太陽光下，在凸透鏡的另一側找最亮最小的光斑，用刻度尺量出光斑到透鏡的距離，即為凸透鏡的焦距。

(設計意圖:期望學生具有凸透鏡成像的生活經驗，對凸透鏡成像有初步認識，拉近物理與生活的距離，從而使探究能有序順利地開展。)

2.觀察與思考

(1)學生活動1:透過盛水的玻璃杯看書本上的字。

①將書本緊靠玻璃杯，發現___________。

②慢慢增大書本和杯子間的距離，又發現______________。

(此環節的設計意圖是:讓學生在老師創設的情景中進行自主探究，感受到凸透鏡成放大的像還是縮小的像與物距有關，引發對凸透鏡成像規律的猜想。)

(2)學生活動2:學生用凸透鏡觀察圖片，思考并回答:“觀察到什么性質的像，是在什么情況下觀察到的?”。

(通過以上體驗活動，學生從中感悟到凸透鏡成像是有規律的，物距和焦距都會影響到所成的像，由此完成猜想。)

學生:看到像有的變大了，有的變小了，有的是正立的，有的是倒立的。

學生:凸透鏡成不同的像有什么規律呢?

引入課題:(板書)探究凸透鏡成像的規律

教師:同學們，根據你們的生活體驗和已經學過的知識，大膽進行猜想假設，凸透鏡成像情況可能與什么因素有關?

學生1:課前用老花眼鏡觀察遠近不同的物體時，看到的像大小不同，我猜想凸透鏡成像情況可能與物體到凸透鏡的距離有關。

學生2:我用凸透鏡觀察圖片時，眼睛到透鏡的距離不同，我猜想凸透鏡成像情況可能與人眼到凸透鏡的距離有關。

教師: 怎么才能知道猜想是否正確呢?

學生:實驗。

教師: 對，下面我們就用實驗來探究.在實驗前，我們還需要知道一些相關知識。

(1)實驗預備知識

教師: 光具座簡單的介紹，并調節透鏡和光屏的高度，使它們的中心與燭焰中心大致在同一高度，在光屏上找到像。

(多媒體顯示)

物距(u)、像距(v)的定義;

物距(u):物體到透鏡的距離;

像距(v):我們常用光屏接收像，可用光屏到透鏡的距離來表示像距。

(設計意圖:這節課的重點是讓學生探究凸透鏡的成像的規律，重心應該在學生進行實驗、收集數據、對實驗數據的分析、論證上，而不在這些地方耗費寶貴的時間。)

(2)在學生實驗前，教師用投影提示學生

①凸透鏡的焦距f=10cm。

②凸透鏡成實像時，移動光屏，使光屏上得到最清晰的像時，光屏的位置才是像的位置。

③實驗時，把蠟燭放在距透鏡較遠處逐次靠近透鏡，每次調整光屏，使燭焰在光屏上成清晰的像，應注意收集凸透鏡成不同性質的像時，物距、像距和焦距的相關實驗數據并做好記錄。

像的性質序號物距u/cm像距v/cm

(設計意圖:期望學生能在實驗過程中，觀察到成倒立縮小像和倒立放大像。)

學生進行分組實驗，教師巡回指導，督促他們及時記下各種數據，給有困難的學生適當的幫助與提示。

(3)師生共同分析實驗數據

教師:我們先來探究凸透鏡成縮小的實像的情形。當在光屏上成清晰的縮小像時，光屏離凸透鏡最近，即像距最小是多少?

學生1:我最小的像距是12.3cm。

學生2:我最小的像距是10.8cm。

教師:有沒有更小的啦?(沒有學生回答。)

教師: 那么10.8cm的像距所對應的物距是多少?

學生2:物距是44cm。

教師:板圖，物距是44cm，像距是10.8cm。

教師:當凸透鏡成縮小的像時，光屏離凸透鏡最遠，即最大像距是多少?

學生1: 我實驗時成縮小的像時，最大的像距是18.7cm。

教師:有沒有更大的像距?

學生2:凸透鏡成縮小的像時，我的最大的像距是19.3cm。

教師:有沒有更大的啦?(沒有學生回答。)

教師: 那么19.3cm的像距所對應的物距是多少?

學生2:物距是21cm。

教師:板圖，物距是21cm，像距是19.3cm。

教師:根據你的實驗，結合圖形，大家有什么發現?(教室里一片沉默)

教師:凸透鏡的焦距f =10cm，從圖中你有什么發現?

學生:圖中像在10cm與20cm之間，物體在20cm以外。

教師:(大聲，贊賞的口氣)對!10cm是焦點處，20cm是兩倍焦距處。即物體在兩倍焦距以外成倒立縮小的實像。

教師:我們再來探究凸透鏡成放大的實像的情形。當在光屏上成清晰的放大像時，像距最小是多少?物距是多少?

學生1:成放大像時，我發現實驗的像距最小21.4cm，物距是18cm。

學生2:我的更小，我發現實驗的像距最小20.7cm，物距是19cm。

教師:有沒有更小的啦?(沒有學生回答。)

教師:板圖，物距是19cm，像距是20.7cm。

教師:當凸透鏡成放大的實像時，光屏離凸透鏡最遠，即最大像距是多少?物距是多少?

學生1: 我實驗時成放大的實像時，最大的像距是41.7cm，物距是12cm。

學生2:成放大的實像時，最大的像距超過光具坐最大刻度。

教師:大約是多少?

學生2:我測量了，約為49cm，物距是11cm。

教師:板圖

教師:從圖中，你能得出凸透鏡成像有怎樣的規律?

學生1:我發現，成倒立縮小像時，物距大于兩倍焦距;成倒立放大的像時，物距在焦點和兩倍焦距之間。

學生2:我發現，成倒立縮小像時，像距在焦點和兩倍焦距之間;成倒立放大的像時，像距大于兩倍焦距。

教師:請你根據圖像推測，假如物距為兩倍焦距，像應該具有什么性質，像的位置在哪兒?并說明你推測的理由。

學生沉默一會兒，忽然有學生說，成倒立、等大的像。

教師:(大聲的說)對，你這樣推測的依據是什么?

學生:物體在兩倍焦距外成的像是縮小的，兩倍焦距內成的像是放大的，兩倍焦距的位置只能是等大的;成倒立縮小像時，像距在焦點和兩倍焦距之間;成倒立放大的像時，像距大于兩倍焦距。因此，我推測物體在兩倍焦距時，是倒立等大的像，且像距等于物距。(學生鼓掌)

教師:(大聲的說)對，理論推導出的結論，我們應該怎么辦呢?

學生:用實驗來檢驗。

學生進行實驗。

板書結論:(填寫表格中)

(設計意圖:理論探究是一種重要的科學方法，讓學生初識理論探究。這樣設計的另一個原因，實驗過程中，雖然物體位于兩倍焦距時，是等大的像，由于視覺原因，學生往往認為像比物體小。理論推導，可以巧妙地突破這個難點。)

教師:讓學生，把燭焰調到焦點以內，并用光屏尋找燭焰的像。

學生:找不到像。

教師:我們透過透鏡來進行觀察，你有什么發現?

學生進行實驗觀察。

教師:思考成虛像的條件是什么?凸透鏡所成虛像有哪些性質?

學生:物體在焦點內成正立放大的虛像。

板書結論:(填寫表格中)

(設計意圖:用極短的時間讓學生體驗，物體所成的虛像。使學生對凸透鏡成像的情況有系統的認識。)

u像的性質v

u>2f倒立、縮小的實像f

U=2f倒立、等大的實像v=2f

2f>u>f倒立、放大的實像v>2f

u

3.回歸教材，學生自主學習:閱讀教材(P.93)并完成填空。

(設計意圖:讓學生回歸教材，訓練學生自學教材的能力，以多變的教學活動，吸引學生的注意力。)

教師:通過同學們的探究活動，我們歸納出凸透鏡的成像規律了。現在請同學們運用規律解釋用凸透鏡觀看圖片時的現象。

學生:用凸透鏡觀看圖片時，物體在焦點內時，看到正立放大的像時;物體在焦點與兩倍焦距之間時，看到倒立放大的像;物體在兩倍焦距外時，看到倒立縮小的像。

4.課堂小結:

(學生進行課堂小結，談談自己的收獲)

(1)實像與物體在透鏡兩側且倒立;虛像與物體在透鏡同側且正立。當物距減小時，象距增大，像也增大。

(2)物距減小，像距增大，像變大;物距增大，像距減小，像變小。

(3)當成虛像時，物、像的左右一致，上下一致;當成實像時，物、像的左右相反，上下相反。當物距增大時，像也增大。

(4)一倍焦距分虛實，兩倍焦距分大小。

……

五 教學后記

在凸透鏡成像規律的教學中，本文采用了理論探究和實驗探究相結合的方法。通過實驗探究讓學生對物在凸透鏡1倍焦距到2倍焦距之間、2倍焦距之外所成像有深刻的理解，對于物在凸透鏡二倍焦距時所成像先采用理論探究的方法接著再進行實驗探究。通過實驗探究和理論探究的結合，學生對凸透鏡成像規律有一個更加系統、全面的理解。

(欄目編輯張正嚴)