NB物理創新課堂｜第19期：凸透鏡成像的規律

教學目標

1.理解凸透鏡的成像規律。

2.知道凸透鏡成放大、縮小實像和虛像的條件。

教學重難點

教學重點：對凸透鏡成像規律的理解和認識。

教學難點：指導學生在探究過程中，建立起實驗與物理模型之間的必然聯繫。

教學用具

NB物理實驗軟體、光具座、凸透鏡、蠟燭、火柴、光屏。

教學過程

（一）新課引入

通過上節課的學習，我們知道照相機投影儀裡面都有凸透鏡，放大鏡本身就是凸透鏡，並且照相機能使景物在相片上成倒立的像，所成的像比物體小，投影儀能把小的膠片上的畫面放大到屏幕上，供大家觀看，這就說明所成的像比物體大，是倒立的；放大鏡能把小小的物體放大，使我們看清楚它們，所成的像是正立、放大的。

你們知道凸透鏡在什麼條件下成正立的像，什麼情況下成倒立的像？什麼情況下成放大的像，什麼情況成縮小的像?什麼情況下能用光屏能收到像，什麼情況下在光屏上不成像？什麼條件下像與物在凸透鏡兩側，什麼條件下在同側？

看來，凸透鏡真是一個神秘，而且本事很大的東西，現在，我們就根據上節課所學的知識大膽猜測，然後通過實驗和探究活動來進一步認識凸透鏡。

（二）推進新課——凸透鏡成像規律

1.提出問題

凸透鏡所成像的大小、正倒跟物體的位置有什麼關係？大家想一想、大膽的猜一猜。

2.猜想

給學生幾分鐘時間和提示，做出儘量合理的猜測。教師將有價值的猜測記錄在黑板上，便於分析整理。

3.設計實驗

同學們猜想得很好，現在我們設計實驗來驗證上面的猜想是否正確。學生們討論，制定實驗方案，教師巡迴指導。

4.進行實驗

器材：光具座、光具座附件、蠟燭、火柴、凸透鏡

說明：凸透鏡在蠟燭和光屏中間。

使蠟燭、凸透鏡、光屏放在同一直線上。

調整它們的高度，使燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度。

固定凸透鏡，移動蠟燭和光屏進行觀察實驗。

固定蠟燭，移動凸透鏡、光屏進行觀察實驗。

問題：根據設計方案需要記錄哪些物理量及像的哪些特點？

啟發學生明確要記錄：物距、像距；像的性質(放大、縮小，倒立、正立，虛、實)……

強調注意事項及實驗步驟：

a．將凸透鏡固定在光具座的中央，蠟燭和光屏在凸透鏡的兩側，使燭焰、透鏡、光屏的中心在同一高度

b．將蠟燭放在離凸透鏡的距離儘量遠的位置，點燃蠟燭

c．移動光屏，直到光屏上出現清晰的燭焰的像為止

d．記錄下蠟燭到凸透鏡的距離、像到凸透鏡的距離、像的大小和倒正

e．將蠟燭向凸透鏡移近一段距離，重複上述操作，直到不能在屏上得到燭焰的像

f．繼續把蠟燭向凸透鏡靠近，試著用眼睛觀察像在何處，像是怎樣的？

進行實驗與收集證據：

探究一：在光屏上找到物體完整清晰的實像。

教師巡迴指導：引導、啟發、點撥或提示學生。

請學生代表講解找到清晰完整像的方法。

①物體、凸透鏡、光屏三者中心在同一高度；②光屏上的像最亮最清晰時，光屏所在位置就是像所在位置。

學生總結：光屏上可以找到倒立、縮小實像和倒立、放大實像。

探究二：探究凸透鏡成倒立、放大實像和倒立、縮小實像的規律。

記錄實驗數據，得出凸透鏡成像的初步規律。

1. 當u＞2f 時，成倒立、縮小的實像，此時，f＜v＜2f。

2. 當u＝2f 時，成倒立、等大的實像，此時，v＝2f。此點為成實像大小的分界點。

3. 當f＜u＜2f 時，成倒立、放大的實像，此時，v＞2f。

4. 當u＝f 時，不成像。此點為成像虛實的分界點。

5. 當u＜f 時，成正立、放大的虛像。

實驗表格

5.分析論證

利用NB物理實驗重複學生剛才的探究過程，與學生一起得到實驗數據。

根據成像的情況，對數據進行分類

① 焦點是成實像和虛像的分界點，物體在焦點以外成實像，焦點以內成虛像。即一倍焦距內外分虛實。

② 二倍焦距是成放大和縮小像的分界點。物體在二倍焦距以外成縮小像，在二倍焦距以內成放大像。二倍焦距內外分大小。

③ 實像必異側倒立，虛像必同側正立。

④ u＞v，像是縮小的，u＜v，像是放大的。

⑤ 成實像時，物體距離透鏡越近，像距離透鏡越遠，像越大；物體距離透鏡越遠，像距離透鏡越近，像越小。即成實像時，物近像遠且大，物遠像近且小。成虛像時，物體距離透鏡越近，像越小，物體距離透鏡越遠，像越大。即成虛像時，物近像小，物遠像大。物體越靠近焦點像越大。

⑥ 實像是實際光線的交點，可以在光屏上呈現，虛像是光線的反向延長線的交點，不能在光屏上呈現。實像可以是縮小的，也可以是放大的，虛像一定是放大的。

板書設計

凸透鏡成像的規律

1．成像規律及應用

2.物近像遠像變大

離焦點越近像越大

一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小

教學反思

凸透鏡成像規律一向是學生學習的難點,通常在教這部分內容時，老師往往先在教室裡演示一遍凸透鏡成像規律，學生再來驗證一遍。雖然學生在實驗時都能在光屏上找到像，但只是照樣畫葫蘆，結果對於物距，像距，焦距。有些學生還是弄不清楚。對於規律也是記不牢，且容易忘。

根據新教材注重探究，讓學生在學習過程中主動獲取知識的精神，我安排了提出問題，設計實驗探究，合作交流等幾個過程，並在得到初步結論時，及時用作圖法幫助理解記憶凸透鏡成像的規律，學生完成實驗後再藉助NB物理實驗重現實驗過程，結合學生實驗數據，虛實結合進行分析論證，進一步加深學生的理解與記憶，同時與生活中照相機、幻燈機等實際例子結合，利用實際知識加深對凸透鏡成像規律的理解和記憶。