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【人教版】八年级上第三章《透镜及其应用》教材分析——“透镜及其应用”教材介绍  

2012-05-13 08:06:25|  分类: 初中物理教材教法 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【人教版】八年级上第三章《透镜及其应用》教材分析——“透镜及其应用”教材介绍

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【人教版】八年级上第三章《透镜及其应用》教材分析——“透镜及其应用”教材介绍(邹茂全)


  

第三章 “透镜及其应用”教材介绍
作者:邹茂全

    【课程标准的要求】

  1.认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。

  2.探究凸透镜成像的规律。

  3.了解凸透镜成像的应用。

  【全章概述】

  本章教材在上一章“光现象”的基础上,讲述透镜的初步知识及其在日常生活中的应用。透镜是照相机、投影仪等光学仪器的最重要的组成部分,研究透镜对光的作用和凸透镜成像是本章的中心内容。“透镜及其应用”是理论与实践相结合,体现课程基本理念“从生活走向物理,从物理走向社会”的一个很好的范例。照相机、投影仪、放大镜是日常生活中常用的光学仪器,眼镜是人的重要器官。通过这些光学仪器知识的学习,使学生认识凸透镜成像的基本特征,让学生感觉物理不但有趣,而且是很有用的。力求在“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三个方面都能实现课程标准的要求。

  教材首先讲解透镜的基础知识及其对光的作用,然后介绍生活中的透镜,使学生对生活中常用的透镜及其成像的情况获得感性认识,在头脑中获得丰富、具体、生动的感性认识。以此为基础,让学生带着问题,用探究的方法深入研究凸透镜成像的规律,体验科学研究的过程,在探究过程中培养科学研究方法,形成清晰的凸透镜成像的规律。

  本章教材共分五节,与过去的初中教材相比,增加了“眼睛和眼镜”和“显微镜和望远镜”两节内容。眼睛是人体的重要器官,显微镜和望远镜也是日常生活中常用的光学仪器,增加这些内容的目的是进一步巩固所学的透镜成像知识,让学生了解物理就在我们身边,提高学生的学习兴趣和科学素养。

  一、透镜

  【教学目标】

  1、知识和技能

  ·知道什么是凸透镜,什么是凹透镜。了解透镜的焦点、焦距。

  ·了解凸透镜和凹透镜对光的作用。

  2、过程和方法

  ·观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。

  3、情感态度、价值观

  ·能保持对自然界的好奇,初步领略自然现象的美好与和谐。

  【说明与建议】

  (一)凸透镜和凹透镜

  教材首先通过两幅插图,介绍透镜的基本特征,让学生认识什么是凸透镜、什么是凹透镜。透镜在日常生活中很常见,眼镜、放大镜镜片就是透镜,照相机、投影仪、显微镜、望远镜、电影放映机等光学仪器的镜头也都由透镜组成的。

  通过“想想做做”使学生认识凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。可让学生分组做这个实验,这个实验设备很简单,最好人人动手,增加体验。实验可以在阳光下做,也可用平行光源(可用手电筒代替,但距透镜要远些)做,还可利用平行光源、光具盘和透镜演示。通过实验还可以测出凸透镜的焦距。

  (二)焦点和焦距

  焦点和焦距是表征透镜特性的基本物理量。要根据实验现象使学生了解凸透镜的焦点、焦距。还可以进一步说明:

  ①凸透镜的会聚作用是由于光线通过它的两侧表面发生两次折射造成的;

  ②焦距的长短反映了凸透镜会聚作用的强弱,焦距短的会聚作用强(光线通过后偏折得厉害);

  ③对同一种材料制成的凸透镜,表面的凸起程度决定了它的焦距的长短:表面越凸,焦距越短。每个凸透镜的焦距是一定的。

  二、生活中的透镜

  【教学目标】

  1.知识和技能

  ·了解透镜在日常生活中的应用。

  2.过程和方法

  ·经历制作模型照相机的过程,了解照相机的成像原理。

  ·能简单描述凸透镜成实像和虚像的主要特征。

  3.情感、态度、价值观

  通过模拟相机的制作和使用,获得成功的愉悦。

  具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。

  初步建立将科学技术应用于实际的意识。

  【说明与建议】

  这一节介绍生活中常用的透镜,使学生在头脑中形成透镜及其成像的丰富、具体的感性认识,为探究凸透镜成像规律做准备。

  (一)照相机

  随着人们生活水平的提高,照相机已经广泛走进家庭。可先让学生仔细观察照相机的镜头,使他们对照相机镜头有直观的印象,指出它的作用就相当于一个凸透镜(高级照相机镜头通常是由多个透镜组合而成的),来自物体的光线经过照相机镜头后,在胶卷上形成一个缩小的像。

  实际的照相机比较复杂、昂贵,学生学习照相机原理时,不可能把照相机拆开进行研究。过去,许多学生往往由于看不到照相机的实际结构而感到兴趣索然。在新课标教材中,我们用模拟照相机把学生兴趣锁住。通过自制模拟照相机,使学生对利用凸透镜成缩小的实像有较直观、深刻的印象,同时培养学生的学习兴趣及动手能力。模拟照相机的制作所用材料比较简单,可由学生自己去找,也可由教师准备,最好每人一套。

  尽管模拟照相机的结构简单,却能够通过操作和观察,学习照相机的基本原理,体验操作照相机的过程等等。把模拟照相机对准某个人或物体,改变透镜和屏幕之间的距离,就能使物体在屏幕上形成一个清晰倒立的像,让学生感受照相的过程。通过观察,可以知道照相机所成的像是倒立缩小的实像。

  (二)投影仪

  投影仪是教学中经常使用的仪器。可先让学生仔细观察投影仪的投影镜头,演示利用凸透镜可以使物体成放大的像:把投影仪上的反光镜取下,使光线直接照射到天花板上,调节镜头,在天花板上就能得到投影片上图案的像,让学生仔细观察像的大小、正倒。也可用幻灯机演示。通过演示,让学生对利用凸透镜成放大倒立实像有较深的印象。

  (三)放大镜

  放大镜就是凸透镜,也是常用的光学仪器之一。让学生用放大镜看书上的字,并改变放大镜到字的距离,观察字的放大情况。说明利用凸透镜能使物体成放大的像,但这个像与投影仪所成的像是不同的,它是正立的虚像,并且像与物体在同一侧。使学生对利用凸透镜成放大的虚像有一初步的印象。

  三、凸透镜成像规律

  【教学目标】

  1.知识和技能

  ·理解凸透镜的成像规律

  2.过程和方法

  ·能在探究活动中,初步获得提出问题的能力。

  ·通过探究活动,体验科学探究的全过程和方法。

  ·学习从物理现象中归纳科学规律的方法。

  3.情感、态度、价值观

  ·具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理,勇于探究日常用品中的物理学原理。

  ·乐于参与观察、试验、制作等科学实践。

【说明与建议】

  (一)关于探究

  这一节是本章的重点,也是课程基本理念“注重科学探究,提倡学习方式多样化”的具体体现。这个探究涵盖了科学探究的七个要素,教师要注意引导学生进行探究。通过探究,不仅要使学生了解凸透镜的成像规律,而且要使学生在探究过程中潜移默化地逐步了解科学探究的方法,避免探究教学的程式化,更不要包办。

  通过上一节的学习,学生们知道了照相机、投影仪里面都有凸透镜,放大镜本身就是一个凸透镜。他们都利用凸透镜使物体成像。照相机所成的像比物体小,而投影仪所成的像比物体大;照相机、投影仪所成的像是倒立的,而放大镜所成的像是正立的。引导学生提出问题:凸透镜所成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系?

  然后引导学生做出猜想:照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大,而投影仪中物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小,看来像是放大的还是缩小的,跟物体和像的相对位置有关;无论照相机还是投影仪,物体和所成的像都在凸透镜的两侧,而在放大镜中,物体和像在透镜的同一侧,看来像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。

  让学生制定自己制订实验计划,指导学生做实验,验证上面的猜想是否正确。

  在学生实验的基础上,让学生自己总结凸透镜的成像规律,并让他们书面或口头表述自己的观点,并对探究过程和探究结果进行评估。

  (二)虚像和实像

  当物体与透镜的距离大于焦距时,物体成倒立的像,向学生说明这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的,是实际光线的会聚点,能用光屏承接,是实像。当物体与透镜的距离小于焦距时,物体成正立的虚像(不能用光屏接收到,只能用眼睛看到)。可以回顾平面镜成虚像的情况,使学生明白实像与虚像的区别。

  学生们知道了什么是实像,什么是虚像之后,让他们根据上面探究的结果,讨论并总结什么情况下凸透镜成实像?什么情况下成虚像?凸透镜所成虚像与平面镜所成虚像有什么相同之处?

  四、眼睛和眼镜

  【教学目标】

  1.知识和技能

  ·了解眼睛的构造,知道眼睛是怎样看见物体的。

  ·了解眼镜是怎样矫正视力的。

  2.情感、态度与价值观

  ·使学生具有眼保健意识。

  ·有将科学技术应用于日常生活的意识。

  【说明与建议】

  (一)关于眼睛

  眼睛的内容课程标准中并没有具体要求,只是作为凸透镜成像的特例提出。考虑到眼睛是人体最重要的器官之一,了解眼睛的成像原理以及近视眼和远视眼的成因与矫正是公民应具备的基本科学素养,教材中把它单独列出进行讲解,教师可根据实际情况适当增减教学内容。

  眼睛是一个相当复杂的天然光学仪器,从结构上看,眼球非常类似于照相机(或者说类似于摄像机)。

  眼睛的教学应紧紧围绕眼睛的成像原理展开,利用教学挂图或投影片讲解眼睛的构造、成像原理,并可以把它与照相机做比较。

  学习过眼睛的构造,学生可以了解眼睛是怎样观察物体的:从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形成倒立、缩小的实像,分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激,把这个信号传输给大脑,人就可以看到这个物体了。接着可以问学生:用凸透镜使距离不同的物体成像,像与透镜之间的距离会不同。而用眼睛看远近不同的物体时,像都成在视网膜上,即像与透镜之间的距离不变,这不是与透镜成像规律有矛盾吗?这样就引出了眼睛的调节作用。

  讲过眼睛的调节作用后,进一步向学生提出由于生理上的原因,有些人单靠自身眼睛的调节已不能使像成在视网膜上,这种情况应如何处理?这样就引出了视力缺陷及其矫正的问题。

  (二)近视眼、远视眼及其矫正

  如果长期不注意用眼卫生,会造成晶状体变凸,或睫状体疲劳过度,使调节能力降低,这样就容易形成近视眼。同时可向学生介绍一些眼保健知识。

  教师还可以利用凸透镜和烧瓶制作眼睛模型,讲解近视眼和远视眼及其矫正。具体做法如下:在烧瓶的一端蒙上一片半透明塑料薄膜作为“视网膜”,在烧瓶中注满水,水中滴入一两滴墨水或牛奶用以显示光线的径迹。平行光源发出的光经过凸透镜和烧瓶会聚在“视网膜”上。如果凸透镜的焦距较短,光线会聚在“视网膜”的前面,表示这是近视眼,在凸透镜的前面放置一块焦距合适的凹透镜,光线就会会聚在“视网膜”上,表示这就是近视眼的调节;如果凸透镜的焦距较长,光线会聚在“视网膜”的后面,表示这是远视眼,在凸透镜的前面放置另一块焦距合适的凸透镜,光线就会会聚在“视网膜”上,表示这就是远视眼的调节。

  可以再一次让学生仔细观察近视镜片和远视镜片,看看有什么不同;度数深的眼镜与度数浅的眼镜镜片有什么不同。

  五、显微镜和望远镜

  【教学目标】

  1.知识与技能

  ·了解显微镜、望远镜的基本结构。

  2.过程与方法

  ·尝试应用已知的科学规律解释具体问题,获得初步的分析概括能力。

  3.情感、态度、价值观

  ·初步认识科学技术对于社会发展和人类生活的影响。

  【说明与建议】

  这一节内容课程标准中没有具体要求,它是前面所学凸透镜成像内容的扩展。显微镜和望远镜是常用的光学仪器,学习显微镜和望远镜的知识,对学生加深理解凸透镜成像原理,了解科学知识的应用,提高公民的科学素质都是有益的。

  (一)显微镜

  讲解显微镜之前,可以先复习一下放大镜的知识。用放大镜可以看清书本上的小字等较小的物体,要想看细胞等非常小的物体,用一个放大镜就无能为力了,这样就可以引入显微镜。   从凸透镜成像规律知道,凸透镜能使物体成放大的实像,凸透镜又能成放大的虚像,引导学生去思考:先用一个凸透镜使物体成一放大的实像,然后再用另一个凸透镜把这个实像再一次放大,就能看清很微小的物体了,这就是显微镜的原理。这里要特别要强调两个透镜的组合作用,引导学生发散思维,培养学生综合运用所学知识的能力。

  (二)望远镜

  学过显微镜之后,学生知道了利用两个透镜的组合,可以制成显微镜,显微镜的物镜距离要观察的物体较近,使物体成一放大的实像。如果利用物镜使远处的物体成一缩小的实像,这个实像再经过目镜放大,就能看清楚较远处的物体,这就是望远镜。

  利用望远镜能看清楚远处的物体,主要是由于望远镜物镜的直径比眼睛的瞳孔要大得多,它可以收集更多的光线,使远处的物体看起来更明亮。这里同样要强调两个透镜的组合作用。



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