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【物理素材】 神奇的透镜【七】  

2014-12-13 08:02:48|  分类: 物理教学素材 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【物理素材】 神奇的透镜【七】




《凸透镜成像的规律》课标要求









《凸透镜成像的规律》课标要求

从“课程内容”的要求看,本专题涉及如下条目:

2.3.5 探究并知道凸透镜成像的规律










《凸透镜成像的规律》课标解读









《凸透镜成像的规律》课标解读
江苏丰县初级中学 刘庆贺

一、课标要求

从“课程内容”的要求看,本专题涉及如下条目:

2.3.5 探究并知道凸透镜成像的规律

二、课标解读

本专题属于课标三大主题之一──“运动和相互作用”主题的二级主题“声和光”。物质处于永恒的运动和相互作用中,物质运动和相互作用的规律是物理学的核心内容,也是学习物理学的基础。教学时应注意联系学生的生活实际,采用多样化的教学方式,发挥实验在物理教学中的重要作用,让学生经历对知识的探究过程,发展学生探究问题和解决问题的能力,培养学生的科学态度和科学精神。具体说明如下:

探究并知道凸透镜成像的规律”既包含体验性目标,也包含认知性目标。“探究并知道凸透镜成像的规律”中的行为动词“探究”属于“经历”层次水平。在学生对透镜知识以及生活中常见的透镜及对其成像情况获得丰富、具体的感性认识的基础上,通过探究活动,找出凸透镜成像的规律,使学生通过自主探究体验科学探究的全过程和方法。新教材以探究凸透镜成像情况与物距关系为主线,安排了学生“提出问题、猜想、设计实验、进行实验、分析与论证”等教学过程,让学生经历产生兴趣、发现问题、激发矛盾、进一步解决问题的过程,很好地体现了新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中,主动获取知识的精神,对今后进一步探究其他知识打下基础。具体包括:通过实验探究,了解凸透镜成像的规律;会使用相关的实验仪器,能通过观察和实验收集凸透镜成像的有关数据和资料,归纳出凸透镜成像的规律;培养学生交流合作、评价探究结果的初步能力。通过对凸透镜成像现象的观察分析,总结出凸透镜成像规律,并用列表的方法归纳出凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件。培养从物理现象中归纳科学规律的方法,通过研究凸透镜成像的实验,以及对其成像规律的分析有意识地渗透辩证唯物主义观点。

“探究并知道凸透镜成像的规律”中的行为动词“知道”属于“了解”层次水平。通过对凸透镜成像现象的观察分析,知道凸透镜能成倒立放大的实像、倒立缩小的实像、倒立等大的实像和正立放大的虚像,不能成正立的实像,不能成倒立的虚像。知道凸透镜成像的情况与物距和焦距有关。一倍焦距为成倒立实像与正立虚像的分界点;二倍焦距为成放大实像与缩小实像的分界点。知道凸透镜成实像时,实像必定是倒立的,而且物体和像分居透镜两侧,像可以是放大的、等大的或缩小的。通过凸透镜成的虚像必定是正立的,而且物体和像位于透镜同侧,像一定是放大的。还要知道当物体远离或靠近凸透镜时,像的倒正、大小以及虚实的变化情况。物体在焦点以内移动时(即凸透镜成虚像时),物远像远像变大,在接近焦点处所成虚像最大。物体在焦点以外移动时(即凸透镜成实像时),物远像远像变小,在接近焦点处所成实像最大。










《凸透镜成像的规律》重难点突破









《凸透镜成像的规律》重难点突破
江苏丰县初级中学 徐钦连

一、教学内容分析

本节内容既是“透镜”和“生活中透镜”知识的延伸与升华,又是“眼睛和眼镜”以及“显微镜和望远镜”的理论基础,是理论与实践的结合,因此它在本章起着至关重要的作用。新课程标准要求课堂应注重让学生经历从生活到物理,从自然到物理的认识过程,经历基本的科学探究实验和活动,从被动到主动,在锻炼能力的过程中掌握知识、技能,了解科技发展,从而融入现代社会中。所以本节课在课堂教学模式的改革,注重全员参与,让学生主动探究等方面作了一些努力。

二、重难点突破

凸透镜的成像规律这一内容是本章的重点。通过学习,不仅要使学生了解凸透镜的成像规律,而且要使学生初步了解科学探究的方法,强化学生学习的独立性、主动性。在探究过程中,引导学生对凸透镜的成像规律进行猜想,初步设计方案,用实验探究的方法,找到凸透镜成像的规律。

探究凸透镜成像的规律

突破建议:

1.提出问题

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,但成像情况各不相同。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?

2.作出猜想

启发学生对提出的问题作出猜想: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。

3.设计实验

制订实验计划,指导学生做实验,验证上面的猜想是否正确。实验前先向学生介绍实验装置和做法,使学生明白实验研究什么问题,怎样去研究这些问题。在学生知道了实验的目的和做法以后,让学生按照课本中列出的实验步骤进行观察和实验。

课本上没有用光具座来做实验,是考虑到许多学校没有或只有数量很少的光具座。如果有用光具座做实验,会方便些。考虑到学生从未接触过光具座,教师应先展示器材介绍构造,让学生思考如何使像成在光屏中央?再示范调节凸透镜和光屏的高度,使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度。此时提出两个问题让学生思考:(1)怎样在光屏上成清晰的像?(2)怎样观察虚像?

在学生思考的基础上,引导学生观察物、镜不动,光屏前后移动时,光屏上所成像会变模糊或变清晰,通过观察学生感悟到物、镜一定时,清晰像的位置是一定的,为学生实验做好铺垫。因为学生很容易把烛焰模糊的光斑误认为是实像,而使实验无法正常进行,所以教师这里需示范光屏上成清晰像的操作要领。

对于如何观察虚像,可以示范当物由远及近靠近凸透镜时,光屏无论怎样移动都不成像,这时把眼放在光屏这一侧,透过凸透镜观察烛焰,可观察到虚像,与放大镜观察物体相同。要求学生实验时将光屏置于像的位置,观察直接在光屏上能否看到像,确定像的性质。

此环节的设计意图是:培养学生的观察能力及养成积极思维、解决实际问题的能力。同时去除实验中可能影响学生探究的干扰因素,让学生有更多的时间完成探究实验。

在探究凸透镜成像规律的实验中,有不少细节需要提醒学生注意。只有很好地注意了这些细节,实验才容易成功,否则很难达到预期的效果。

(1)实验中必须把凸透镜放在蜡烛和光屏之间。如果不是这样,便无法在光屏上观察到像,当然也无法探究成像的规律。所以这是保证能在光屏上观察到像的前提条件,凸透镜放在蜡烛和光屏之间才能够在光屏上显示像(物理中称“实像”),说明凸透镜成实像时,物体和它的像分居凸透镜两侧。

(2)实验中烛焰、凸透镜和光屏的中心应该在同一高度。只有这样才能保证烛焰的像成在光屏中央,以利于观察,并便于测量物距和像距。有同学认为,只要这三者的中心在一条直线上就可以了,这是错误的。事实上,如果三者的高度不同,很难使像成在光屏上,找到了也不容易测量物距和像距。

(3)实验中凸透镜的镜面、光屏面应大致平行。若二者不平行,将导致光屏上的像各处清晰度不同,若二者垂直光屏上则找不到像。

(4)要在像最清晰时测量像距。进行实验时,我们发现光屏上出现像时,若光屏在一定范围内移动,屏上仍然能够得到像,只是清晰度不同。什么时候像最清晰呢?若将光屏向左右两个方向移动一点点,像都比原来模糊,则原来那个位置的像就是最清晰的像,这时光屏到透镜的距离才是像距。

4.进行实验与收集证据

提醒学生注意记录实验用的凸透镜的焦距f。如果不知道,可以借助太阳光进行测量。先把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置,调整光屏与透镜的距离,使烛焰在光屏上成一清晰的像,观察像的大小、正倒,分别测量物体、像到凸透镜的距离,把数据记录于课本上的表格中。

把蜡烛向凸透镜移近几厘米,放好后重复以上操作。

在测得了几组成倒立、缩小的像和倒立、放大的像的数据以后,思考:在什么情况下可以得到等大的像?理论和实验指出,当物距是焦距的二倍时,像和物等大。通过实验做一做,并观察此时的像距是多少?像是正立的,还是倒立的?

当蜡烛移到透镜的焦点时,在光屏上看不到蜡烛的像,继续把蜡烛向凸透镜靠近,这时在光屏上能看到蜡烛的像吗?拿去光屏,用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像,像是放大的,还是缩小的?正立的还是倒立的?此时的像是实像还是虚像?

学生进行实验时,常常会出现一些意想不到的问题,实验中要注意排除。

如:光屏上不能出现像,这个原因比较多。可能是烛焰位于凸透镜焦点以内,这时凸透镜只能成虚像,而虚像不能成在光屏上,眼睛必须从光屏一侧向蜡烛看,才能看到正立放大的虚像。也可能是烛焰正好位于凸透镜焦点上,这时凸透镜既不能成实像,也不能成虚像。还有可能是烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度,按要求调整好即可。最后一个可能是烛焰位于比凸透镜焦距稍大的位置,这时成的像离凸透镜太远,像也太大,小小的光屏接收不了。

还有成实像时,发现像不能成在光屏中央,应如何调整?比如发现像成在光屏右下角,怎样调整才能使像成在光屏中央?可以有三种方法:保持烛焰、凸透镜不动,直接把光屏向右下角调整;保持烛焰、光屏不动,把凸透镜向左上角调整;保持光屏、凸透镜不动,把烛焰向右下角调整。

一些程度较好的同学可能会提出这样的问题:凸透镜成实像时,像与物体上下是颠倒的,此时像与物体左右是否相反?答案是肯定的。我们可以通过实验进行研究。最简单的方法是轻轻吹一下烛焰,看光屏上烛焰的像向哪个方向飘动,若两个飘动的方向相同,则说明像与物体左右不相反;若两个飘动的方向相反,则说明像与物体的左右也相反。也可以取一高一低两支蜡烛同时放在凸透镜前,要使它们紧靠在一起并且物距相同,光屏上便出现高低不同的两个烛焰的像,比较烛焰和它们的像的位置关系,便可知道像与物体的左右是否相反。

5.总结归纳得出结论

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。使学生知道:凸透镜既能成实像,也能成虚像;既能成放大的像,也能成缩小的像;既能成正立的像,也能成倒立像。总结出凸透镜成像的规律:

当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像。

当物距等于二倍焦距时,成倒立、等大的实像。

当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,成倒立、放大的实像。

当物距小于焦距时,成正立、放大的虚像。

换一个焦距不同的凸透镜,重复上述实验,验证你所得的结论。

通过实验我们能发现,一倍焦距和二倍焦距是成像的两个重要分界点,一倍焦距为成倒立实像与正立虚像的分界点;二倍焦距为成放大实像与缩小实像的分界点。

引导学生实验并思考:当物体从一倍焦距逐渐远离凸透镜时,像距和像的大小怎样变化?从一倍焦距逐渐靠近凸透镜时,像的大小又怎样变化?(在真实实验的基础上也可用计算机模拟整个过程。直接观看凸透镜成像的整个动态变化,从而对凸透镜成像形成一个宏观的整体的认识)。

为了帮助大家记忆,可以利用口诀:

一焦分虚实(即物体在一倍焦距以内成虚像,一倍焦距以外为实像)

二焦分大小(即物距小于二倍焦距,成放大的像;大于二倍焦距成缩小的像)

实像异侧倒(成实像时,物和像总在透镜的两侧,且像是倒立的)

物远像近小(物体离透镜越远,所成实像离透镜越近,且像越小)

虚像同正大(成虚像时,物和像总在透镜的同侧,且像是正立、放大的)

物近像变小(物体离透镜越近,所成虚像越小)

其中一、二两句是对成像情况的总体把握,三、五两句是成像情况的静态分析,四、六两句是成像情况的动态描述。










《凸透镜成像的规律》教材插图









教材插图

【物理素材】 神奇的透镜【七】 - 高垚骏 - 高垚骏物理工作室











 

 

 

2010年6月22日 - 馨雅居温馨苑欢迎你

 

 

 


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