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[八年級(jí)物理上]第5節(jié)科學(xué)探究:凸透鏡成像
第5節(jié)科學(xué)探究:凸透鏡成像
一、本節(jié)三維目標(biāo)要求
1.知識(shí)與技能
· 了解透鏡的種類。
· 了解透鏡的焦點(diǎn)、焦距,認(rèn)識(shí)凸透鏡的會(huì)聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用。
· 探究并知道凸透鏡成像的規(guī)律。
· 了解透鏡在投影儀中的應(yīng)用。
2.過(guò)程與方法
· 能在探究活動(dòng)中,初步獲得提出問(wèn)題的能力。
· 通過(guò)探究活動(dòng),體驗(yàn)科學(xué)探究的全過(guò)程和方法。
· 學(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象中歸納科學(xué)規(guī)律的方法。
3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀
· 具有對(duì)科學(xué)的求知欲,樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和生活中的物理道理。
· 初步建立將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的意識(shí)。
二、重點(diǎn)與難點(diǎn)
本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是探究凸透鏡成像的規(guī)律,這也是教學(xué)的難點(diǎn)。
三、教學(xué)實(shí)施建議
(一)教學(xué)過(guò)程
本節(jié)分為兩個(gè)教學(xué)板塊:(1)了解透鏡的種類,認(rèn)識(shí)凸透鏡的會(huì)聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用。(2)探究凸透鏡成像的規(guī)律,了解凸透鏡的一些應(yīng)用。本節(jié)內(nèi)容較多,分兩個(gè)課時(shí)完成。
1.實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程設(shè)計(jì)
(1)認(rèn)識(shí)透鏡
這部分教學(xué)需要1個(gè)課時(shí)。
教材從學(xué)生較為熟悉的凡爾納小說(shuō)入手,介紹了透鏡的種類。并通過(guò)“博士”用冰取火的描述,引入了焦點(diǎn)和焦距的概念。需要強(qiáng)調(diào),教材中將焦點(diǎn)定義為平行光能量的聚集點(diǎn),突出了焦點(diǎn)的實(shí)質(zhì)。如果陽(yáng)光充足,應(yīng)該組織學(xué)生到教室外,找一找透鏡的焦點(diǎn),實(shí)際測(cè)一測(cè)凸透鏡的焦距,經(jīng)歷焦點(diǎn)和焦距概念的建立過(guò)程。
用冰取火的故事有很多版本,介紹中國(guó)古代的“冰燧取火”,有利于增強(qiáng)學(xué)生的民族自信心。
“透鏡對(duì)光的作用”的演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)很巧妙,特別是用手電筒產(chǎn)生平行光,通過(guò)煙霧來(lái)顯示光路,把光束立體化,能夠從前后左右不同方向,三維顯示透鏡對(duì)光束的作用。對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié),得出“凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用;凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用”的結(jié)論。
這個(gè)具體形象的全景演示實(shí)驗(yàn),有利于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力,為學(xué)生認(rèn)識(shí)凸透鏡成像留下了形象思維與邏輯思維的實(shí)物基礎(chǔ)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,老師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將光束抽象成光線,用圖4-5-5來(lái)描述透鏡對(duì)光的作用。
對(duì)凸透鏡成像的原理,教學(xué)中不要求深入介紹,對(duì)主光軸、光心等概念也無(wú)需定義。只要求通過(guò)對(duì)圖4-5-6的分析,知道透鏡成像是由透鏡折射光線形成的。
(2)探究凸透鏡成像的規(guī)律
完成這個(gè)探究需要1個(gè)課時(shí)。
關(guān)于凸透鏡的成像規(guī)律,既有過(guò)程性要求,又有終結(jié)性要求,即學(xué)生要經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)過(guò)程,同時(shí)也要知道這個(gè)規(guī)律,并了解這個(gè)規(guī)律在實(shí)際中的應(yīng)用。
這是一個(gè)有明確步驟的指導(dǎo)型探究,實(shí)驗(yàn)的步驟較詳細(xì),實(shí)驗(yàn)過(guò)程的指導(dǎo)較為具體,要讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的全過(guò)程,在探究過(guò)程中培養(yǎng)科學(xué)研究方法,形成正確的結(jié)論。
圖4-5-1 明亮的窗戶在紙上成的像
2.實(shí)驗(yàn)探究中應(yīng)注意幾點(diǎn):
(1)對(duì)“凸透鏡成像的規(guī)律”的探究課題是在一定情境中提出的,教材中的情景只是其中的一個(gè)方案,老師亦可以在教室里讓學(xué)生觀察明亮的窗戶在紙上成的像(圖4-5-1),學(xué)生即席就可以做此實(shí)驗(yàn),這是學(xué)生事先不容易想到的,會(huì)激起學(xué)生很大興趣,適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生討論,提出問(wèn)題,猜想和假設(shè),經(jīng)歷提出問(wèn)題和猜想的過(guò)程。
(2)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)使學(xué)生明白用什么實(shí)驗(yàn)裝置和怎樣去研究,做好探究計(jì)劃。進(jìn)行實(shí)驗(yàn),探究規(guī)律的過(guò)程,是以旁批里的提示為路標(biāo)的指導(dǎo)下進(jìn)行的。在收集數(shù)據(jù)中,提示1指出,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)分三個(gè)范圍采集,每個(gè)范圍至少有兩組數(shù)據(jù)。提示2中,對(duì)實(shí)像、虛像從能量角度進(jìn)行了詮釋。對(duì)虛像的認(rèn)識(shí),可能有一定難度,老師可以結(jié)合平面鏡所成的虛像來(lái)理解。完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集活動(dòng)后,可引導(dǎo)學(xué)生作初步總結(jié)。因涉及像的虛實(shí)、大小和倒正,頭緒較多,現(xiàn)象紛繁,學(xué)生不易梳理清楚。應(yīng)允許學(xué)生的總結(jié)片面、不完整。
(3)在探究活動(dòng)的最后,教材要求學(xué)生將蠟燭從很遠(yuǎn)的地方逐漸向凸透鏡靠近,觀察這個(gè)過(guò)程中像的變化。這個(gè)過(guò)程,不是對(duì)前面實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單重復(fù),突出了從局部到整體、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的認(rèn)識(shí)過(guò)程,給學(xué)生一個(gè)動(dòng)態(tài)的、全景式的圖景。在此,老師要引導(dǎo)學(xué)生注意過(guò)程中像變化的兩個(gè)分界點(diǎn):蠟燭放在2倍焦距處和1倍焦距處。
圖4-5-2
將蠟燭放在2倍焦距處,像是怎樣的?老師要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)推理來(lái)分析,突出理性思維的作用。
(4)對(duì)透鏡成像的應(yīng)用,教材有意識(shí)地介紹了學(xué)生發(fā)明的手電筒投影儀。在“家庭實(shí)驗(yàn)室”,讓學(xué)生制作了“有凸透鏡的照相機(jī)”。要鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行小發(fā)明、小制作,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。
(二)材料準(zhǔn)備與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備
本節(jié)教學(xué)需要準(zhǔn)備的材料如下:凸透鏡、凹透鏡、蠟燭、光屏、燒杯、手電筒等。
2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
(1)演示透鏡對(duì)光的作用:
在J2501型光具盤上分別懸掛凸透鏡和凹透鏡,調(diào)整平行光源發(fā)出的5條細(xì)光束,使中央一條光束和透鏡的主光軸重合,可觀察透鏡對(duì)光束的作用。
(2)用光具座探究凸透鏡的成像規(guī)律:
將光源、1字屏、凸透鏡、毛玻璃屏依次固定在滑塊上,用學(xué)生電源給平行光源供12伏電壓。調(diào)整光源和光具的高度,使它們中心等高。分別移動(dòng)光源和光屏,使屏上成清晰的像。
圖4-5-3
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