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第三章 透镜及其应用

第一节 透镜
【教学目标】
1． 知识与技能
l 了解什么是凸透镜，什么是凹透镜，了解透镜的焦点、焦距.
l 了解凸透镜和凹透镜对光的作用
2． 过程与方法
l 通过观察凸透镜和凹透镜的实物及板图，得出两种透镜的两种不同构造，培养学生通过观察时抓住事物本质特征，通过观察能够识别不同事物的不同特点的能力.
l 通过实验培养学生研究、探索新问题的能力.
3． 情感态度和价值观
l 通过研究透镜的作用及特殊光线的作图，对学生进行色彩美和线条美的教育.
l 通过教师、学生的双边教学活动，培养学生学习物理的兴趣，能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象的美好与和谐.
【教学重点】
通过观察和实验，了解什么是凸透镜和凹透镜及对光的作用.
【教学难点】
指导学生对实验进行仔细观察、分析，最后通过概括得出结论.
【教学方法】
观察法、讨论法、实验法.
【教学用具】
透镜一组、光具座、光源、老花镜、近视镜、饮料瓶（无色透明、表面没有波纹、去底去瓶口上部）、香、火柴、实物投影仪、激光演示器、手电筒.
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、创设情境，提出问题，引入新课
同学们都见过放大镜，利用放大镜我们可以看清用肉眼看不清的小字；有些同学的视力不好，配上合适的眼镜就可以看清本来看不清的物体；假日外出旅游，用照相机可以把美丽的自然风光留为永恒的记忆；上课时，老师可以把教学内容事先绘制在胶片上用投影打在幕布上，方便了课堂教学；医院化验室的医生，在显微镜下可以看见血液中的各种细胞；科学家们利用巨大的天文望远镜来观察，接收来自宇宙的信息，通过对这些信息的分析，人们对宇宙越来越了解.前边所说的放大镜的镜片、眼睛的镜片、照相机的镜头、投影机、显微镜、望远镜等仪器的镜头，都是由透镜组成的.今天，我们就来研究透镜，同学们想了解有关透镜的哪些问题？
［生］什么叫透镜？
［生］近视眼镜和远视眼镜的镜片一样吗？若不一样，它们由什么透镜组成？
［生］透镜对光有什么作用？
［师］看来同学们对透镜很有兴趣，提出这么多的问题，要想得出答案，我们就要通过探究和实验来获得.
二、进行新课教学
［探究］什么叫凸透镜（convex lens)？什么叫凹透镜（concave lens)?
［师］在我们的桌子上都有一盒透镜，它们的表面是球面的一部分.同学们认真观察，不要用手摸，看有什么不同，能分几类，找出它们的特征.
［生］学生们在仔细观察、讨论，并进行比较.
［师］通过观察和讨论，概括出它们的特征.
［生］透镜有两面往里凹的，也有往外凸的.
［生］透镜可以分为两类.
［生］一类是两面往外凸，也就是中间厚边缘薄.
［生］另一类是两面往里凹，也就是中间薄，边缘厚.
［生］中间厚，边缘薄的叫凸透镜（convex lens).
［生］中间薄，边缘厚的叫凹透镜（concave lens).
［师］通过大家的观察、讨论和概括，我们认识了凸透镜和凹透镜.
1.什么叫凸透镜？什么叫凹透镜？
中间厚、边缘薄的叫凸透镜（convex lens),中间薄，边缘厚的叫凹透镜（concave lens）.（板书）
［师］凸透镜和凹透镜生活中常用到，我们桌子上放着帮助人们矫正视力，保护眼睛的近视眼镜的镜片和远视眼镜的镜片，看看它们是什么透镜（lens)?
［生］远视镜的镜片是凸透镜.
［生］近视镜的镜片是凹透镜.
［师］学生们判断的很对，看投影，看看它们中哪些是凸透镜；哪些是凹透镜?

再看（课本板图3.1—2所示），这是研究透镜时常用的两个科学术语，主光轴和光心.组成透镜的两个球的球心连线叫主光轴.在主光轴上有一个特殊的点，通过它的光线传播方向不变，这一点叫透镜的光心，可以认为透镜的光心就在透镜的中心.
［想想做做］
［师］同学们现在从透镜盒中拿出一个凸透镜，正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，来回移动，观察有什么变化？
［生］有亮点.
［师］亮点是怎么形成的？
［生］“亮点”亮说明它的光进入我们眼睛中的多.
［生］太阳光通过凸透镜都聚到亮点上.
［师］他们分析的特别好，咱们为他们鼓掌！现在，让光斑变得最小，最亮.测量这个最小、最亮的光斑到凸透镜的距离，记录下来，换另一个凸透镜，重做上面的实验.再换一个凹透镜，重做上面的实验，纸上能够得到很小、很亮的光斑吗？这说明了什么？
［生］用凹透镜无论如何移动，都得不到很小、很亮的光斑.
［生］亮点是光会聚的.
［生］凹透镜不能使光会聚.
［生］凸透镜能使太阳光会聚.
［生］凹透镜不能使太阳光会聚.
［师］同学们回答得非常好，这些现象说明凸透镜和凹透镜对光线有不同的作用.但是由于我们观察不到光的传播路径，所以为了对这个问题作进一步的研究，我们来设计一个实验.
做法一：把凸透镜放在光具座上，让光源正对照过去，移动光屏，有亮点.再换凹透镜重做，将怎么移动光屏都没亮点.
做法二：将无色透明饮料瓶放在水平桌面上，在瓶中放置点燃的香头，在上面要放凸透镜或凹透镜，这就形成一个“烟室”，用手电筒对准透镜照射，适当调节手电筒和透镜的距离，观察透镜对光的作用，看到通过凸透镜的光相互靠拢，通过凹透镜的光相互远离.
做法三：用激光演示器将平行光射向凸透镜和凹透镜，观察到经过凸透镜的光相互靠拢，经过凹透镜的光相互远离.
［师］同学们刚才设计的方法都很好，也可行，我们来拍手表示祝贺.
2.凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用（板书）
［师］射到地面的太阳光是相互平行的，叫做平行光，看投影（课本图3.1—4所示）,凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫做焦点（focas)，用“F”字母表示，焦点到光心的距离叫做焦距（focal length）.用“f”字母表示.（课本图3.1—5所示）凹透镜使平行于主光轴的光线发散，它没实焦点，但通过凹透镜的光反向延长也可以交在主光轴上一点，这点是凹透镜的虚焦点.
［动手动脑学物理］ 拿一两个凸透镜试一试，怎样可以测得凸透镜的焦距.
方法（1）：拿一个凸透镜正对着太阳光，让光通过凸透镜照到白纸上，移动凸透镜使光斑很小很亮，用刻度尺量出光斑到凸透镜的距离.
方法（2）：在光具座上，让光源的光正照到凸透镜，移动光源和光屏，找出光屏上有很小很亮的点，用刻度尺测出光屏与凸透镜的距离. 2.如图A、B是两个直径相同的凸透镜，它们的焦距分别是3 cm和5 cm，按照实际尺寸画出平行光经过它们之后的径迹，哪个凸透镜使光偏折得更多些？
学生们作图，教师巡视，并进行指导.
［师］同学们都很认真，现在从图中能得出什么结论？
［生］图A偏折得厉害，图B偏折得不厉害.
［生］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.
［生］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.
3.要想利用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光，应该把小灯泡放在凸透镜的什么位置？试试看，你在解决这个问题的时候实际利用了前面学过的什么原理？先猜测一下.
［生］把小灯泡放在大于一倍焦距之外.
［生］把小灯泡放在一倍焦距之内.
［生］把小灯泡放在焦点处.
［师］学生们都猜想，想不想知道你猜得是否正确，那么我们通过实验来证实，并说出理由.
方法（1）：用激光演示器从焦点外射向凸透镜的光，通过凸透镜的光没变为平行光.
方法（2）：用激光演示器从焦点内射向凸透镜的光，通过凸透镜的光没变为平行光.
方法（3）：用激光演示器从焦点射向凸透镜的光，通过凸透镜后变为平行光.
［师］通过实验得出什么结论？它利用了什么？
［生］经过焦点的光通过凸透镜后变成平行光.
［生］这是利用了前面学过的光路是可逆的知识.
［生］光通过凸透镜两侧表面发生折射.折射时光路是可逆的.平行于主光轴的光通过凸透镜要会聚到焦点处，那么，焦点处射出的光通过凸透镜就会平行于主光轴出来.
三、知识小结
本节课我们学习了以下内容：
1.我们认识了凸透镜和凹透镜，而且知道了凸透镜的焦点和焦距.
2.凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在焦点上.
3.凸透镜能产生平行光.但是，凹透镜却能使平行光发散.
四、布置作业 P62 1、2、3、4、5

【教学反思】本节课教学要从透镜的外观及其对光线的作用两个方面认识凸透镜和凹透镜的区别，做好演示实验是关键。