第五節(jié) 科學(xué)探究:凸透鏡成像(第2課時(shí))
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1、第五節(jié) 科學(xué)探究:凸透鏡成像 第2課時(shí) 【教學(xué)目標(biāo)】 知識(shí)與技能 1.知道當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí),像距、像的大小隨物距變化而改變的定性關(guān)系。 2.理解凸透鏡成像的條件。 3.初步學(xué)會(huì)利用光具座等器材探究凸透鏡成像規(guī)律的有關(guān)實(shí)驗(yàn)技能。 過程與方法 1.初步學(xué)習(xí)根據(jù)探究目的制定探究計(jì)劃和選擇實(shí)驗(yàn)需要的器材。 2.通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)的初步分析能力。。 3.初步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)---分析---歸納的科學(xué)探究方法。 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過觀察培養(yǎng)學(xué)生對(duì)凸透鏡成像的探究興趣。 【教學(xué)重點(diǎn)】 1.初步了解在科學(xué)探究中如何制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 2
2、.凸透鏡的成像規(guī)律。 【教學(xué)難點(diǎn)】 1.理解凸透鏡成像的條件。 2.當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí),像距、像的大小隨物距變化而改變的定性關(guān)系。 導(dǎo)學(xué)學(xué)案 教學(xué)流程 我會(huì)自學(xué) 1.物體到透鏡中心的距離簡稱為 用符號(hào) 表示;像到透鏡中心的距離簡稱為 用符號(hào) 表示. 2.通過對(duì)平面鏡的學(xué)習(xí),我們知道平面鏡能成正立.等大的虛像,前面我們學(xué)習(xí)了凸透鏡,試想一下凸透鏡能成什么樣的像? 我能參與 一:制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)方案 1.教師引導(dǎo)學(xué)生手拿凸透鏡并伸直手臂,從透鏡中觀察窗外的景物,再通過凸透鏡看看近處的人和物,然后把凸透鏡貼近課本,
3、觀察書上的字。有什么發(fā)現(xiàn)?由此推理影響凸透鏡成像情況的主要因素是什么? 2.在探究“凸透鏡成像規(guī)律”時(shí),提出的探究問題應(yīng)該是( ) A.凸透鏡對(duì)光是否有會(huì)聚作用 B.凸透鏡對(duì)光是否有發(fā)散作用 C.像的虛實(shí)、大小、正倒跟物距有什么關(guān)系 D.凸透鏡是否能成像 3.探究凸透鏡成像規(guī)律需要的實(shí)驗(yàn)器材有光具座、蠟燭、火柴、 、 等。 二:進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù) 4.在實(shí)驗(yàn)器材的安裝過程中,要將 和 安裝在凸透鏡的兩側(cè),同時(shí)要調(diào)整燭焰、透鏡和光屏的高度,使它們的中心大致在 ,這樣做的目的是:
4、 . 5.列關(guān)于實(shí)像和虛像的說法,正確的是( ) A.虛像是人的幻覺,實(shí)像有實(shí)際光進(jìn)入人眼 B.虛像就是影子,實(shí)像是由實(shí)際光線形成的光斑 C.實(shí)像能在光屏上呈現(xiàn),虛像則不能 D.光經(jīng)過折射后總成實(shí)像,經(jīng)過平面鏡反射后總成虛像 6.在探究凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)燭焰位于距離凸透鏡一倍焦距內(nèi)時(shí),人眼觀察到燭焰成像的情形是圖1中的( ) 圖1 三:分析與論證 7.根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律完成如下表格中空缺的內(nèi)容: 物距 u 像距 v 像的性質(zhì) 像與物在凸透鏡同側(cè)或異側(cè) 倒立或正立 放大或縮小 虛像或?qū)嵪? u>2f
5、 u =2f f
6、驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以得出的規(guī)律是 . ②在第5次實(shí)驗(yàn)中,從_________一側(cè)透過透鏡看到在_________一側(cè)放大的像. ③你覺得該同學(xué)的探究實(shí)驗(yàn)是否完整和全面?提出你的看法. 我能解決 例1.小周同學(xué)在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)過程中,在光屏上得到清晰且與燭焰等大的像(如圖2所示).若保持凸透鏡位置不變,為了在光屏上得到清晰的縮小的像,他必須( ) A.讓蠟燭遠(yuǎn)離透鏡,同時(shí)讓光屏也遠(yuǎn)離透鏡 B.讓蠟燭遠(yuǎn)離透鏡.同時(shí)讓光屏靠近透鏡 C.讓蠟燭靠近透鏡,同時(shí)
7、讓光屏也靠近透鏡 D.讓蠟燭靠近透鏡,同時(shí)讓光屏遠(yuǎn)離透鏡 圖2 例2.小明在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中,用裝有6個(gè)發(fā)光二極管的有方格的白紙板做發(fā)光物體,如圖甲所示.又用這種有同樣大小方格的白紙板做光屏.將發(fā)光物體、凸透鏡和光屏組裝到光具座上并調(diào)整好. 圖3 (1)當(dāng)發(fā)光物體在a點(diǎn)時(shí),如圖乙所示,在光屏上成的像如圖丙所示.則光屏上的像是倒立、________的實(shí)像.將發(fā)光物體由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),要想找到像的位置,應(yīng)移動(dòng)光屏,直到____________為止. (2)用這種發(fā)光物體和光屏做實(shí)驗(yàn),最主要的一條優(yōu)點(diǎn)是:______________________________
8、 . (3)如圖乙所示,當(dāng)發(fā)光物體在a點(diǎn)時(shí),凸透鏡與像之間的距離為S1;當(dāng)發(fā)光物體在b點(diǎn)時(shí),凸透鏡與像之間的距離為S2,則S1_________S2.(選填“>”、“=”或“<”) 我會(huì)解決 1.同學(xué)們探究“凸透鏡成像規(guī)律”時(shí),將蠟燭從遠(yuǎn)處逐漸靠近凸透鏡的過程中,蠟燭經(jīng)過_______位置以后,所成實(shí)像由縮小變成放大;經(jīng)過_______位置以后由實(shí)像變成虛像. 2.將一支點(diǎn)燃的蠟燭放在一個(gè)凸透鏡前某個(gè)位置,在凸透鏡另一側(cè)的光屏上得到了清晰放大的像,那么蠟燭位于此凸透鏡的( ) A.焦距以內(nèi) B.焦距和二倍焦距之間 C.二
9、倍焦距處 D.二倍焦距以外 3.在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,已知凸透鏡焦距為10cm,當(dāng)光屏上成一縮小.倒立的燭焰的像時(shí),燭焰(蠟燭)與凸透鏡的距離可能是( ) A.大于20cm B.等于20cm C.大于10cm且小于20cm D.小于10cm 4.燭焰通過凸透鏡后恰好在另一側(cè)的光屏上得到一個(gè)倒立的放大的像,若保持凸透鏡位置不變,把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)一下,則(?。? A.光屏上仍能成一個(gè)倒立、放大的像 B.光屏上仍能成一個(gè)倒立、縮小的像 C.透過透鏡可以觀察到一個(gè)正立、放大的像 D.光屏上的像
10、不清晰,需調(diào)節(jié)光屏的位置才能成像 5.在探究“凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)中,王明同學(xué)按計(jì)劃將蠟燭依次置于圖4中的a.b.c.d.e五點(diǎn)進(jìn)行探究,在蠟燭置于 點(diǎn)時(shí),光屏上能得到清晰放大的像,在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí),光屏上能得到清晰倒立.縮小的像,在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí),燭焰不能通過透鏡成像,在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí),觀察到的像最大.在將蠟燭置于 點(diǎn)時(shí)光屏上能成倒立等大像. 圖4 我會(huì)總結(jié): 我能遷移 1.第29屆奧運(yùn)會(huì)于2008年8月8日在北京舉辦.本次奧運(yùn)會(huì)安全保衛(wèi)工作中采用人臉識(shí)別系統(tǒng)(如圖5所示),識(shí)別系統(tǒng)的攝像機(jī)可以自動(dòng)將鏡頭前1m處的人臉拍攝成數(shù)碼照片
11、傳遞給計(jì)算機(jī)識(shí)別.此系統(tǒng)的攝像機(jī)的鏡頭相當(dāng)于哪種透鏡嗎? 圖5 2.小紅在家中用紙屏、盛水的圓形魚缸、點(diǎn)燃的蠟燭組成了—個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置,如圖6所示.盛水的圓形魚缸相當(dāng)于—個(gè)___________鏡,調(diào)節(jié)紙屏至圖示的位置時(shí),她在紙屏上看到了一個(gè)清晰、倒立、___________(填“放大、縮小、等大”)的燭燃焰的像. 圖6 圖7 3.如圖7所示是探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置,將點(diǎn)燃的蠟燭放在離透鏡較遠(yuǎn)處,移動(dòng)光屏使?fàn)T焰在屏上成—縮小實(shí)像,然后只將蠟燭向透鏡逐漸移近,那么( ) A.光屏上出現(xiàn)等大的實(shí)像 B.光屏上出現(xiàn)放大的實(shí)像 C.光屏上出現(xiàn)縮小的實(shí)像 D.透過凸透
12、鏡可能會(huì)看到放大的像 創(chuàng)設(shè)情景 教師引導(dǎo)學(xué)生手拿凸透鏡并伸直手臂,從透鏡中觀察窗外的景物,再通過凸透鏡看看近處的人和物,然后把凸透鏡貼近課本,觀察書上的字。有什么發(fā)現(xiàn)? 自主學(xué)習(xí) 出示導(dǎo)學(xué)提綱, 指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。 合作共建 一:制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 問題一:猜想:凸透鏡能成什么性質(zhì)的像? 1.教師引導(dǎo)學(xué)生手拿凸透鏡并伸直手臂,從透鏡中觀察窗外的景物,再通過凸透鏡看看近處的人和物,然后把凸透鏡貼近課本,觀察書上的字。有什么發(fā)現(xiàn)? 2.引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)剛才的發(fā)現(xiàn)并結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)猜想凸透鏡能成什么性質(zhì)的像? 小結(jié):凸透鏡既能成縮小的像又能成放大的像,既能成倒立的像又能成
13、正立的像等各種性質(zhì)的像。 問題二:凸透鏡成像的情況與什么因素有關(guān)? 教師引導(dǎo)學(xué)生重做剛才的實(shí)驗(yàn)即:手拿凸透鏡并伸直手臂,從透鏡中觀察窗外的景物,再通過凸透鏡看看近處的人和物,然后把凸透鏡貼近課本,觀察書上的字。引導(dǎo)學(xué)生分析凸透鏡成像的情況與什么因素有關(guān)? 小結(jié):凸透鏡成像的情況可能與物體到凸透鏡的距離的大小有關(guān)。 問題三:什么是物距、像距? 定義: 物距:物體到凸透鏡的距離,叫物距,用u表示。 像距:像到凸透鏡的距離叫像距,用v 表示。 問題4:實(shí)像與虛像的區(qū)別? 教師引導(dǎo)學(xué)生分析小孔所成的像與平面鏡所成的像有什么區(qū)別? 小結(jié):實(shí)像是由光實(shí)際會(huì)聚成的,可以用光屏承接
14、;虛像是光的反向延長線的焦點(diǎn)“像”的位置并沒有光,不能用光屏承接。 二:進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù) 問題一:如何安裝和調(diào)整儀器? 1.演示:把實(shí)驗(yàn)器材按蠟燭、凸透鏡、光屏的順序放置在光具座上。 2.點(diǎn)燃蠟燭,調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏的高度,使?fàn)T焰、凸透鏡的中心及光屏的中心在同一條直線上。(目的是保證像能成在光屏的中心) 問題二:如何找到“清晰”的像? 教師演示并讓學(xué)生明確:只有慢慢地來回移動(dòng)光屏,通過多次比較才能找到“清晰”的像。引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)找“像”的方法。 問題三:如何確定物距和像距? 引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)光具座上的刻度讀出物距和像距。物距的大小可以按照下列順序進(jìn)行設(shè)計(jì)(f=10cm)
15、:35cm、25cm、20cm、17cm、14cm、10cm、7cm、4cm。 問題四:如何觀察凸透鏡所成的虛像?教師先提示學(xué)生虛像能否用光屏承接,然后引導(dǎo)學(xué)生模仿“放大鏡的使用方法”來觀察燭焰通過凸透鏡所成的虛像 小結(jié):當(dāng)燭焰在焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí),通過凸透鏡看后面的燭焰,就會(huì)看到正立、放大的虛像。 問題五:可以補(bǔ)充的兩個(gè)小實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)1.燭焰通過凸透鏡后恰好在另一側(cè)的光屏上得到一個(gè)倒立的放大的像,保持凸透鏡位置不變,把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)一下,光屏上是否會(huì)有清晰的像?如果有,會(huì)是什么性質(zhì)的像? 結(jié)論:把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)后,光屏上會(huì)有一個(gè)清晰的倒立、縮小的實(shí)像。 實(shí)驗(yàn)2.用不透明的物體擋
16、住凸透鏡的一部分,觀察光屏上的像有什么變化? 結(jié)論:像的大小、形狀都不變,但是像的亮度變暗。 三:分析與論證 問題一.凸透鏡成像的兩個(gè)分界點(diǎn)是什么? 引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找出凸透鏡成實(shí)像與虛像的分界點(diǎn)、放大實(shí)像與縮小實(shí)像的分界點(diǎn)。 小結(jié):凸透鏡的焦點(diǎn)處是成實(shí)像與虛像的分界點(diǎn)。燭焰在焦點(diǎn)以外時(shí)成實(shí)像,燭焰在焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)成虛像,燭焰在焦點(diǎn)處時(shí)不成像。 凸透鏡的二倍焦距處是成放大實(shí)像與縮小實(shí)像的分界點(diǎn)。燭焰在二倍焦距以外時(shí)成縮小的實(shí)像,燭焰在二倍焦距以內(nèi)時(shí)成放大的實(shí)像,燭焰在二倍焦距處時(shí)成等大的實(shí)像。 問題二.凸透鏡成實(shí)像時(shí),有什么變化規(guī)律?引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)前五次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析其變化
17、規(guī)律。 小結(jié):凸透鏡成實(shí)像的規(guī)律可以用下列七個(gè)字來總結(jié):“物近像遠(yuǎn)像變大”即物體距凸透鏡越近,像距凸透鏡就越遠(yuǎn),同時(shí)像越來越大。 知識(shí)應(yīng)用 出示題目,學(xué)生討論、交流,尋找方法。 1.教師講解時(shí)要滲透“逆向向維”的思想。利用光的可逆性分析:燭焰通過凸透鏡后恰好在另一側(cè)的光屏上得到一個(gè)倒立的放大的像,若保持凸透鏡位置不變,把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào),此時(shí)光屏上會(huì)有一個(gè)清晰的倒立、縮小的實(shí)像。 2.交流與評(píng)估時(shí),注意引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)討論以下幾個(gè)問題:如何提出問題、如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、如何分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。 診斷評(píng)價(jià) 出示評(píng)價(jià)試題,學(xué)生獨(dú)立完成,同時(shí)根據(jù)反饋的情況進(jìn)行補(bǔ)償。 教學(xué)反思
18、 答案: 我會(huì)自學(xué) 1.物距 u 像距 v 2.本題為開放性習(xí)題,重在培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力(只要猜想內(nèi)容合理即可) 我能參與 1.用同一個(gè)凸透鏡觀察遠(yuǎn)近不同的物體時(shí),看到的像是不一樣的,由此推理影響凸透鏡成像情況的主要因素可能是物體到凸透鏡的距離。 2.C 點(diǎn)撥:該實(shí)驗(yàn)的主要目的就是研究凸透鏡成像的性質(zhì)與物距的關(guān)系. 3.凸透鏡 光屏 4.蠟燭 光屏 同一高度 使?fàn)T焰的像能成在光屏上 5.C 6.C 7.成像情況如下: 物距 u 像距 v 像的性質(zhì) 像與物在凸透 鏡同側(cè)或異側(cè) 倒立正立 放大縮小 虛像實(shí)像 u>
19、2f
f 20、.
例2.(1)縮小 光屏上的像清晰 (2)容易比較像與物體的大小關(guān)系 (3)>
我會(huì)解決
1.二倍焦距 焦點(diǎn)
2. B 點(diǎn)撥:能用光屏承接的像一定是實(shí)像,所以此時(shí)蠟燭的像是倒立、放大的實(shí)像,因此蠟燭應(yīng)位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間.
3.A 4.B 5.c a d e b
我能遷移
1.相當(dāng)于凸透鏡,它利用了凸透鏡成像的原理.
2.凸透 縮小 點(diǎn)撥:由圖示可以看出蠟燭到魚缸的距離遠(yuǎn)大于紙屏到魚缸的距離即物距遠(yuǎn)大于像距,所以物距應(yīng)大于2倍焦距,像距應(yīng)介于1倍與2倍焦距之間;因此她在紙屏上看到的是倒立、縮小的實(shí)像.
3.D 點(diǎn)撥:將蠟燭向透鏡逐漸移近時(shí),要想在光屏上得到清晰的像,就必須移動(dòng)光屏的位置;所以只移動(dòng)蠟燭時(shí),在光屏上無法得到清晰的實(shí)像;故ABC均不正確.當(dāng)蠟燭移至焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí),通過凸透鏡可以看到正立、放大的虛像.故應(yīng)選D.
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