三、凸透镜成像的规律教学设计方案

“探究凸透镜成像的规律”的教学探讨

邹娓娓

（江苏省锡山高级中学实验学校 214177）

“探究凸透镜成像的规律”是苏科版教材8上物理的重点内容。本节主要任务是让学生经历“探究凸透镜成像规律”的过程，体验完整的科学探究方法，基于小组合作、交流，归纳出凸透镜成像的规律。从知识上讲，本节内容要用到本章光的折射和透镜的相关知识，在此基础上通过实验得出凸透镜成不同像的条件，而这个知识也将为接下来“透镜知识的应用”奠定基础；从技能上讲，要使学生初步学会使用光具座、烛焰、凸透镜等器材探究凸透镜成像规律，这个探究活动是本章甚至本册教材的典型探究活动，对学生科学探究习惯和科学素养的培养以及探究能力的提高大有好处；从方法上讲，学生在教师问题的引领下不断思考、分析、预测，在体验完整的科学探究的同时，学会从观察到的现象和收集到的数据中归纳出规律并能尝试用作图法进行理论验证。

课堂分为三个环节：1.由“游戏中的意外发现”引入课题；2.提出“凸透镜成各种不同的像时，物距、焦距和像距间应满足什么条件？”的问题；在经历实验的设计及数据的收集后基于小组合作、交流归纳规律；3.结合课件进行小结和巩固，把发现的新规律或产生的新问题作为第二课时再次探究的资源。

本节课为第一课时，基于对初二学生目前的物理学习尚处于起步阶段的考虑（学生对物理知识的探究充满兴趣，但由于经历的完整探究不多，还缺乏足够的理论和实验经验，对于复杂的数据分析和多项规律的完整归纳也很陌生。）确定本节的重点为探究凸透镜成像规律的全过程的设计和体验；难点为实验设计环节和从现象和数据中归纳出规律并能用物理语言描述的环节。突破方法：在课堂上要留给学生充分的思考和实验的时间，引导学生借助小组合作的力量，教师适时点拨；结合贴图游戏帮助学生发现新规律。注重以评价促进学习，确定评价点和预设标准，设计学生探究行为自评量表，为课后的反思和探究的完善提供科学的依据。教学流程如下：

【教学目标】

1 游戏中的意外发现

提出问题

凸透镜成各种不同的像时，物距、焦距和像距间应满足什么条件？

得出规律

凸透镜成像规律并产生新问题

教学反思

调整设计

学生利用探究行为评价量表实施自我评价

课后

1.通过由近及远观察课本上的字和利用凸透镜进行猜字游戏,发现凸透镜可以成不同的像，进而提出探究问题：“凸透镜成不同像与什么因素有关？”；

2.结合已有经验和前面所学知识，提出凸透镜成不同像时物距、焦距间关系的粗略猜想；

3.初步学会用光具座、烛焰、凸透镜等器材进行实验，知道实验时的注意事项；

4.经历探究凸透镜成像规律的全过程，在教师问题的引领下不断思考、分析、预测，学会从观察到的现象和收集到的数据中归纳出规律并能用物理语言进行描述；

5.尝试用作图法进行理论验证从而整体上更好把握规律，结合课件进一步思考、发现其他规律或产生其他问题作为第二课时的探究资源；

6.通过探究，学生在合作中学会学习，在体验中感悟方法，培养了良好的探究习惯，并进一步激发学生的学习兴趣和对科学知识的求知欲。

【教学资源】 多媒体，自制课件；

教师演示器材，学生用实验器材（2人一组）：书签、凸透镜（f=10㎝）、光具座、蜡烛、火柴、光屏各一。另备f=15㎝的凸透镜若干。

学生探究行为评价量表（见附）。

【教学过程】

一、游戏中的意外发现

（教师）问题1.请同学们利用面前的凸透镜由近及远观察书本上的字，再请同学们利用

它做个猜字游戏。

（学生）利用凸透镜细心观察，意外发现凸透镜可以成不同的像。再利用凸透镜成倒立、缩小像，猜出字谜。

（教师）问题2.凸透镜能成不同的像，那么凸透镜成不同的像和什么有关呢？

（学生）可能和物距（像距或焦距）有关。

（设计意图：让学生使用凸透镜由近及远观察书本上的字和远距离观察图片，做猜字谜游戏，一方面利于激发学生的学习兴趣和探究欲望，另一方面也可以使学生对凸透镜成像特点有一个初步的认识和浅显的思考，从而提出探究问题，为下面的探究做准备。）

活动二：探究凸透镜成像规律

§猜想与假设 问题1.我们桌上的凸透镜f=10㎝,根据刚才的小实验，大家猜测一下,凸透镜成正立或倒立的像，需什么条件？

（学生）近距离时，（物距较小）凸透镜成正立、放大的像，

远距离时，（物距较大）凸透镜成倒立的像。

问题2. 无论正立还是倒立的像我们都能看到，那你能判断它们是虚像还是实像吗？

2

（学生）不能。我们应该用实验来探究（用光屏来检验）。

§制定计划与设计实验

问题1.选取什么器材进行实验？怎样摆放？

(学生) 凸透镜、蜡烛、火柴、光屏，测距离用刻度尺。凸透镜摆在中间。

（教师）老师给每一组准备了一个光具座，演示使用方法，引领学生思考实验注意事项。（如：器材摆放顺序，三心“共线、等高”以及如何调节等。）。

问题2.设计怎样的实验步骤？

(学生)讨论得出设计方案。

实验一：为避免漏掉一些现象，烛焰由远及近靠近凸透镜，分别观察倒立、放大和倒立、缩小的像，同时记录实验数据。

实验二：介于倒立、放大和倒立、缩小的像之间寻找倒立、等大的像，并记录实验数据。

实验三：物距调到小于焦距，寻找正立、放大的像。

（教师）点拨：如果这个像光屏接收不到，则在光屏的位置用眼睛透过凸透镜进行观察。

§进行实验与收集证据

（教师）巡视并指导学生实验。

(学生)合作完成实验，并记录数据如下：

实验一：观察倒立、放大和倒立、缩小的像，记录u、v和f的相关数据。

表一 凸透镜f=10㎝

像的性质

倒立、缩小的像

倒立、放大的像

实验序号

①

②

③

④

物距u/㎝

32 25 18 15 像距v/㎝

15 18 25 32 实验二：观察倒立、等大的像，记录 u、v和f的相关数据。

表二 实验序号

①

②

焦距f/㎝

10 15 物距u/㎝

20 30 像距v/㎝

20 30 实验三：物距调到小于焦距，观察正立、放大的像。

§分析与论证

问题1.依据表格中的数据，用彩色箭头代表物体和对应的像，我们来做一个贴图游戏，看看有什么发现？

3

（学生）在教师指导下，学生代表到黑板贴出物体和对应像的位置，共同寻找规律：

u＞2f，f＜v＜2f,成倒立、缩小的实像；

u=2f, v=2f, 成倒立、等大的实像；

f＜u＜2f, v＞2f,成倒立、放大的实像；

u＜f, 成正立、放大的虚像。

问题2.分别分析成倒立实像时的大小分界点和成虚、实像的分界点。

（学生）经过思考及讨论，发现焦点处和二倍焦距点处比较特殊：

u=2f是成放大实像和缩小实像的分界点；u=f是成实像和虚像的分界点。

§评估与交流

问题1.实验为什么选取的物体为蜡烛？有什么优缺点？

（学生）点燃的蜡烛是光源，成像清楚。不足之处，燃烧过程中，会变短，而且烛焰摇晃，导致实验结果不准确，需多次调节三心高度。换电灯。

问题2.凸透镜成实像时，用手挡住上半部分，像有什么变化？

（学生）出现困难。再次进行实验，通过实验验证：像的大小、形状不变，亮度变暗。

（设计意图：学生经历探究凸透镜成像规律的全过程，动脑思考、细心观察、严谨实验，利用观察到的现象和收集到的数据，结合贴图游戏，从中归纳规律，顺利突破难点。学生在合作中学会学习，在体验中感悟方法，培养了良好的探究习惯，激发了学习兴趣和对科学知识的求知欲。而这个过程也使学生进一步体会到探究的艰辛，以及艰辛过后的成功的喜悦。）

活动三：动画回放探究过程，产生新问题

（教师）播放动画，引领学生回顾小结，加深认识。

（设计意图：结合课件整体回顾本节内容并进一步思考，发现新规律或产生新问题作为第二课时的探究资源。）

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【学生探究行为的评价设计】

探究行为

活动一：

游戏中的意外发现

猜想与假设

评价点与预设标准

提出问题：凸透镜成不同的像与什么因素有关？

与物距有关。

（物距较小时，成正立、放大的像；物距较大时成倒立的像）

一是明确探究目的和已有条件，能够选取合适的实验器材；二是在老师的引导下分析出实验注意点；三是能够初步设计出实验的几个主要环节，明确实像和虚像的区别。

一是操作规范,如：能正确摆放实验器材的位置，会调节“三心”，注意实验安全；二是实验技能，能按照所设计的实验步进行实验

与收集证据

骤进行探究，动脑思考、细心观察实验现象；三是信息收集，知道物距、像距的概念，会读取、计算并正确记录实验数据，所记录数据能够给规律的得出提供依据，尝试评估有关信息的科学性。

分析与论证

能根据实验数据得出实验结论并能正确表述，还能经过讨论得出其他规律。

评价学生的交流意识，预设的标准是在老师的引导下积极发表制定计划

与设计实验

活动二：探究凸透镜成像规律

自己的见解。

活动三：动画回放探究能够对探究过程进行小结和巩固，整体把握并加深对凸透镜成像规律的理解；能在活动中积极发表自己的观点（如：新发现过程，产生新问题

或疑惑）。

5 评估与交流

附：

学生科学探究行为评价量表（学生用）

课题：凸透镜成像定律 年级： 初

二 班级： 姓名： 探究行为

活动一：游戏中的意外发现

猜想与假设

能选取合适的实验器材并能正确使用；

制定计划与设

实验前能够在教师引导下，知道实验注意点；

计实验

初步设计出实验主要环节，明确实像和虚像的区别。

活动二：探究凸透镜成像规律

进行实验与收集证据

知道物距、像距的概念，会读取、计算并正确记录实验数据。

能按照所设计实验步骤进行探究，动脑思考、细心观察实验现象；

能正确摆放实验器材的位置，会调节“三心”，注意实验安全；

在教师引导下能提出问题：凸透镜成不同的像与什么因素有关？

自己能做出猜想：与物距有关。

评价点与预设标准

能达成预设标准

不能达成预设标准

分析与论证

评估与交流

能根据实验数据完成贴图游戏，得出实验结论并能正确表述，还能经过讨论得出其他规律。

乐意交流，在老师的引导下能积极发表自己的见解。

活动三：动画回放探能够对探究过程进行小结和巩固，整体把握并加深对凸透镜成像

究过程，产生新问题

规律的理解；能在活动中积极发表观点（如：新发现或疑惑）。

说明：1.根据自己的实际，在“能达成预设标准”和“不能达成预设标准”栏目中画“√”；

2.若确定为不能达成,尽可能写明原因。

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