作者簡(jiǎn)介：白玉琴（1976—），女，漢族，甘肅永登人，本科，副高，研究方向：初中物理。

“凸透鏡成像”是北師大版物理八年級(jí)下冊(cè)第六章第二節(jié)的內(nèi)容，既是對(duì)光的折射現(xiàn)象的延伸和細(xì)化，也是學(xué)習(xí)“眼鏡與眼睛”的理論基礎(chǔ)，這一章節(jié)本質(zhì)上起著承前啟后的重要作用。這一節(jié)是初中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)“光學(xué)”領(lǐng)域的內(nèi)容，要求學(xué)生探索并掌握凸透鏡的成像規(guī)律，了解實(shí)驗(yàn)—分析—?dú)w納的科學(xué)探究方法，能解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。教材中以探究凸透鏡成像規(guī)律為主要內(nèi)容，以學(xué)生動(dòng)手操作、觀察驗(yàn)證、交流合作為探究過(guò)程，注重新舊知識(shí)間的遷移與聯(lián)系。

一、教學(xué)目標(biāo)

物理觀念：通過(guò)課堂探究和實(shí)驗(yàn)操作，了解和掌握凸透鏡成像的規(guī)律，知道物距和像距的概念以及實(shí)像和虛像的區(qū)別，并會(huì)用凸透鏡成像的規(guī)律解釋生活中一些常見(jiàn)的現(xiàn)象，解決生活中一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。

科學(xué)思維與探究：通過(guò)探究凸透鏡成像的規(guī)律，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納，提高學(xué)生科學(xué)探究、團(tuán)隊(duì)合作的能力，發(fā)展直觀想象、推理能力及創(chuàng)新意識(shí)。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)在實(shí)驗(yàn)中探究凸透鏡的成像規(guī)律，提升學(xué)生探究與實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，并能夠養(yǎng)成與他人主動(dòng)交流和合作的習(xí)慣。

二、教學(xué)重點(diǎn)

凸透鏡的成像規(guī)律。

三、教學(xué)難點(diǎn)

探究凸透鏡成像規(guī)律的過(guò)程。

四、學(xué)情分析

八年級(jí)學(xué)生已經(jīng)掌握了光的折射規(guī)律，學(xué)習(xí)了透鏡，這些都是學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課的重要知識(shí)基礎(chǔ)，但是由于八年級(jí)的學(xué)生剛接觸物理這門(mén)新學(xué)科不久，對(duì)知識(shí)的理解能力及歸納和遷移能力還不強(qiáng)，要將凸透鏡的成像和折射規(guī)律聯(lián)系起來(lái)較難。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師要緊緊抓住學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)展學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力，對(duì)凸透鏡成縮小實(shí)像和放大實(shí)像進(jìn)行大膽猜想驗(yàn)證，積累學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，在小組合作過(guò)程中探索、發(fā)現(xiàn)、推理、總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生自主探索的能力，從而為后面更深入地學(xué)習(xí)物理奠定基礎(chǔ)。

五、教學(xué)過(guò)程

環(huán)節(jié)一：課堂導(dǎo)入，創(chuàng)設(shè)情境

師：生活中有各種各樣的水滴，有一些水滴看起來(lái)非常漂亮，透過(guò)水滴甚至能看到不一樣的世界。水滴中為什么會(huì)呈現(xiàn)出另一番風(fēng)景呢？

生：那是物體經(jīng)過(guò)水滴所成的像。

師：沒(méi)錯(cuò)！這位同學(xué)觀察得真仔細(xì)。水滴就像是一個(gè)凸透鏡，上一節(jié)課我們?cè)趯W(xué)習(xí)光的折射時(shí)也用到了凸透鏡。那么，請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真觀察圖1、圖2中的水滴。（圖1是落在文字上的水滴，圖2是植物枝葉上的水滴，將圖2中的水滴放大。）請(qǐng)同學(xué)們邊看邊想，圖1、圖2中，水滴成像的特點(diǎn)相同嗎？

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圖1? ? ? ? ? ?圖2

生：圖1、圖2中，水滴成像的特點(diǎn)明顯不一樣。

師：圖1中的水滴可以將文字放大，與放大鏡的作用相同，文字通過(guò)水滴成的是正立放大的像，而圖2中呢，花瓣經(jīng)過(guò)水滴呈現(xiàn)的是倒立縮小的像，與上節(jié)課中同學(xué)們看到的照相機(jī)底片出的像是相同的。

師：那么，都是水滴，為什么水滴成像的特點(diǎn)卻不同呢？引出課題“凸透鏡成像”。

（設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)學(xué)生的生活實(shí)際提出問(wèn)題，貼合學(xué)生的心理發(fā)展特點(diǎn)，讓學(xué)生感受到物理就在我們身邊，容易激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)熱情和探究欲望。）

環(huán)節(jié)二：新課講授

（多媒體展示。）

師：在這兩個(gè)情境當(dāng)中，水滴到物體的距離是不同的。圖1中水滴距離文字很近，圖2中水滴離花瓣較遠(yuǎn)。水滴就像是一個(gè)凸透鏡，由此我們產(chǎn)生了一個(gè)疑問(wèn)：凸透鏡成像的特點(diǎn)是不是和物體到凸透鏡的距離有關(guān)呢？我們來(lái)回顧一下：用自制照相機(jī)給物體照相，如果要讓物體的像大一點(diǎn)，應(yīng)該如何操作呢？（學(xué)生觀察多媒體動(dòng)畫(huà)演示）

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圖3? ? ? ? ? ?圖4

師：用照相機(jī)給蠟燭拍照時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，一開(kāi)始蠟燭的像非常小，接著讓照相機(jī)靠近蠟燭，使蠟燭與照相機(jī)鏡頭的距離逐漸變小，通過(guò)觀察可以看出：蠟燭的像逐漸變大，但是沒(méi)有那么清晰了；接著，我們拉動(dòng)直筒到適當(dāng)位置，此時(shí)，可以重新使像變得清晰，我們可以看到一個(gè)更大的、清晰的像。

生：這也太神奇了！

師：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)，讓物體離凸透鏡近一點(diǎn)，可以使照相機(jī)屏幕上的像變大，同時(shí)還要拉動(dòng)直筒，使像清晰，看來(lái)在這個(gè)過(guò)程中，像到凸透鏡的距離也發(fā)生了變化。

在這里我們要引入兩個(gè)概念：物距和像距。

我們將物體到凸透鏡光心的距離稱(chēng)之為物距（u），像到凸透鏡光心的距離稱(chēng)為像距（v）。那么，凸透鏡成像的正倒、大小、虛實(shí)和物距有什么關(guān)系呢？像距和物距又有什么關(guān)系呢？下面，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行探究。

（設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)這一環(huán)節(jié)，縮短學(xué)生與教材之間的距離，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。）

環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)探究，得出結(jié)論

探究點(diǎn)：凸透鏡成像的規(guī)律

師：下面介紹實(shí)驗(yàn)器材：發(fā)光物體f、凸透鏡、光屏、帶有刻度尺的光具座。

實(shí)驗(yàn)步驟：用一個(gè)發(fā)光字母f當(dāng)作物體，用一塊白色板子當(dāng)作光屏，實(shí)驗(yàn)中所用凸透鏡的焦距為10厘米，還需要帶有刻度尺的光具座，用來(lái)安裝物體f、凸透鏡和光屏，并測(cè)量物距和像距，將物體f、凸透鏡、光屏依次安裝在光具座上，調(diào)整三者的高度，使得物體f的中心、凸透鏡的光心、光屏的中心處于同一個(gè)高度。

1.在實(shí)驗(yàn)中首先把物體f放在距離凸透鏡較遠(yuǎn)處，調(diào)整光屏到凸透鏡光心的距離，使得物體f在光屏上呈現(xiàn)清晰的像。

2.觀察像的正倒、大小，用刻度尺測(cè)出物距u、像距v，記錄數(shù)據(jù)和像的性質(zhì)。

3.再把物體f向凸透鏡移近幾厘米，重復(fù)以上操作，再多次重復(fù)以上步驟。下面我們就來(lái)做實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們邊觀察邊記錄。

把凸透鏡固定在光具座30厘米刻度處，首先把發(fā)光物體f移動(dòng)到0刻度線位置，此時(shí)物距為30厘米，移動(dòng)光屏，直到光屏上呈現(xiàn)一個(gè)清晰的實(shí)像。記錄下發(fā)光物體到凸透鏡的距離、像到凸透鏡的距離，還有像的大小和倒正；將發(fā)光物體向凸透鏡移近一點(diǎn)距離，重復(fù)前面的操作，直到不能在屏幕上得到清晰的像；接著再把發(fā)光物體向凸透鏡靠近，觀察像在哪里？是怎樣的一個(gè)像？

師：光具座可以調(diào)節(jié)發(fā)光物體的位置、凸透鏡和光屏的位置和高度，還可以測(cè)量物距和像距。

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圖5

探究一：在光屏上找到完整清晰的像

教師巡回指導(dǎo)學(xué)生，點(diǎn)撥和啟發(fā)學(xué)生大膽猜想和驗(yàn)證。

師：哪位學(xué)生可以給大家說(shuō)一下你找到清晰、完整的像的方法。

生：當(dāng)物體、凸透鏡、光屏共處于同一高度，可以在光屏上找到倒立、縮小和倒立、放大的實(shí)像。而且光屏上的像最亮也最清晰時(shí)，光屏所在位置就是像的位置。

師：總結(jié)得非常棒！

探究二：探究凸透鏡成像的規(guī)律，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

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圖6

1.u=2f處是成倒立等大的實(shí)像，此時(shí)v=2f。

2.u=f處是成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)，也是成正立像和倒立像的分界點(diǎn)。

3.u>2f時(shí)，倒立縮小的實(shí)像。

4.當(dāng)f2f。

5.當(dāng)u

師：要想研究凸透鏡成像的正倒、大小、虛實(shí)、與物距的關(guān)系，以及像距和物距的關(guān)系，我們可以改變物距，觀察記錄像的正倒、大小、虛實(shí)以及像距。那除了物距，還有哪些因素可能會(huì)對(duì)成像有影響呢？

生：凸透鏡的焦距。有的照相機(jī)可以通過(guò)光學(xué)變焦的方法來(lái)改變像的大小。

師：這位同學(xué)回答得非常好！焦距就是焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離，字母f表示。因此，為保持凸透鏡焦距不變，在實(shí)驗(yàn)中，我們可以使用同一個(gè)凸透鏡，改變物距，觀察記錄像的正倒、大小、虛實(shí)以及像距，請(qǐng)同學(xué)們將你得到的規(guī)律填入表格中（表略）。

分析論證：

根據(jù)成像的規(guī)律，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)：

1.u=2f處是成放大和縮小像的一個(gè)分界點(diǎn)，u<2f處無(wú)論是實(shí)像還是虛像都是放大的；

2.u=f處是成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)，也是成正立像和倒立像的分界點(diǎn)；

3.u>f處是倒立的實(shí)像，u

4.凸透鏡成像時(shí)，實(shí)像總是倒立的，虛像是正立的；

5.成實(shí)像時(shí)，像和物分別位于透鏡兩側(cè)，成虛像時(shí)像和物位于透鏡同一側(cè)；

6.當(dāng)成實(shí)像（u>f）時(shí)，物距減小，像距增大，像也變大；反之，物距增大，像距減小，像變小。

（設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、大膽探究，從而鍛煉學(xué)生的物理觀察能力、分析能力和實(shí)驗(yàn)歸納能力。）

六、板書(shū)設(shè)計(jì)

第二節(jié) 凸透鏡成像

1.成像規(guī)律及應(yīng)用。

表1

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2.物近像遠(yuǎn)像變大，離焦點(diǎn)越近像越大。

3.一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小。

七、教學(xué)反思

本節(jié)課通過(guò)生活化問(wèn)題導(dǎo)入、圖片展示、多媒體課件演示、實(shí)驗(yàn)觀察、公式計(jì)算等物理教學(xué)方法，幫助學(xué)生更好地理解凸透鏡成像的規(guī)律，整節(jié)課學(xué)生整體參與積極、認(rèn)真思考、與同伴交流與合作，從而達(dá)到了預(yù)期的效果。

首先，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，我通過(guò)多媒體課件播放生活中常見(jiàn)的水滴現(xiàn)象，從而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到什么是凸透鏡，在學(xué)習(xí)凸透鏡的基本概念時(shí)，我通過(guò)展示實(shí)物和圖片，從而讓學(xué)生感知到生活處處有物理，進(jìn)而也激發(fā)了學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣。

其次，在學(xué)習(xí)凸透鏡成像的規(guī)律時(shí)，我通過(guò)帶領(lǐng)大家做實(shí)驗(yàn)，讓他們觀察和思考討論，從而進(jìn)一步理解凸透鏡成像的規(guī)律。在總結(jié)物體成像的位置和大小時(shí)，我通過(guò)具體的例題，讓學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)，從而進(jìn)一步提升他們的學(xué)習(xí)能力。

最后，在課堂鞏固和提高環(huán)節(jié)，學(xué)生親自動(dòng)手觀察和實(shí)踐，從而幫助學(xué)生更好地鞏固本節(jié)課所學(xué)知識(shí)，同時(shí)也能通過(guò)小組合作提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)熱情以及團(tuán)隊(duì)合作能力和探究能力，讓學(xué)生也能進(jìn)一步體會(huì)物理知識(shí)的魅力。

（作者單位：甘肅省永登縣紅城鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué)）

編輯：李琴芳