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87生活中的透镜
第七节 生活中的透镜
北京市第一零九中学 李响
一、指导思想与理论依据
课程标准提出了义务教育阶段物理课程的设置应适应学生的认知特点,贴近学生的生活,让学生从身边熟悉的生活现象中去探究、认识物理规律。
让他们体会物理在生产和生活中的实际应用。
从“生活走向物理,从物理走向社会”既可以增加学生学习物理的兴趣,还能培养学生良好的思维习惯和科学探究的能力。
在初中物理的课堂教学中,作为教师应把注意力从对学生进行知识的传授,转移到培养学生对科学知识、科学观念和科学探究方法的了解和运用上。
在课堂教学中,教师要有意识地唤起学生主体发展的欲望,帮助学生寻找、搜集和利用学习资源。
因此,教师在教学过程中要有意识地创设有利于学生自主学习的情境;要主动地营造和维持学生学习过程中积极的心理氛围;要善于捕捉和激发学生思维的火花和灵感;要勤于发现和挖掘学生主体发展的潜能,把培养学生的科学素质放到教学的重要位置上来。
二、教学背景分析
1.教学内容分析
在日常生活中常用的照相机、放大镜和眼镜片所成的像有实像和虚像的区别,有大小的区别也有正倒的区别。
其核心就是生活中的透镜所成的像的特点和实像与虚像的区别。
学生已经知道了光的折射和透镜对光线的作用,本节课就是在此基础上让学生进一步了解透镜的应用,它也是学生探究凸透镜成像规律的基础,具有重要的作用。
2.教学方式
探究式教学与学生小组合作式学习相结合。
3.教学手段
在教师的引导下,学生通过实验亲身体会生活中的透镜的实例及应用,以达到教学目的。
三、教学目标
1.知识与技能
(1)学生在经历制作简易照相机及在光具座上模拟照相机成像的过程中了解照相机的成像特点。
(2)学生在经历模拟幻灯机成像的过程中了解幻灯机的成像特点。
(3)学生通过教师的引导对比照相机与幻灯机的成像特点,探究凸透镜成像与物距及像距的关系。
(4)学生在经历放大镜成像特点的探究过程中了解放大镜的成像特点。
(5)学生经历以上探究过程了解实像和虚像的区别,简单描述凸透镜成实像和虚像的主要特征。
2.过程与方法
(1)学生经历用同一个凸透镜分别做照相机、幻灯机和放大镜的探究过程中,学会区分及比较三者成像特点,学会分析、比较的研究方法。
(2)通过制作简易照相机、模拟幻灯机,提高学生的动手能力。
3.情感、态度与价值观
(1)通过简易照相机的制作和使用,让学生获得成功的愉悦并乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。
(2)通过同一个凸透镜成像特点的研究过程激发学生对科学的求知欲。
(3)通过制作简易照相机和模拟幻灯机的过程,初步建立将科学技术应用于实际的意识。
四、教学重点和难点
1.教学重点
(1)凸透镜在物距和像距保持什么样的大小关系时成倒立、缩小的实像。
(2)同一个凸透镜在物距和像距保持什么样的大小关系时,成倒立、放大的实像;保持什么样的大小关系时,成正立、放大的虚像。
2.教学难点
凸透镜成倒立放大的实像、倒立缩小的实像及正立放大的虚像的原因。
五、教学流程示意图
六、教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
创
设
情
境
【引入】
观看一段关于使用老式照相机拍照的视频。
图1
提问学生:
1.影片中的人在干什么呢?
2.使用的工具是什么?
教师展示自制照相机(如图2所示)
图2
3.照相机镜头的部分应用了什么光学元件?
同时展示照相机镜头的照片(如图3)并引导学生回答问题。
图3
学生观看视频。
回答1:
照相。
回答2:
照相机。
观察ppt上的镜头照片,发现照相机的镜头应用了凸透镜。
通过观看视频激发学生的学习兴趣。
培养学生善于思考、勤于观察的习惯。
新
课
讲
授
教师提出本节课的主题:
刚才我们观察了生活中常用的照相机,镜头用到了凸透镜,所以今天我们就来研究一下“生活中的透镜”
提示学生为了更好地研究照相机,我们先动手做一个简易的照相机。
活动一:
制作简易照相机
教师提供器材并教授学生制作方法。
在学生制作完成后(如图4所示),提醒学生用自制的简易照相机给物体“照相”的方法及如何调节
图4
教师提问:
简易照相机成像的特点是什么?
活动二:
在光具座上模拟照相机并详细讲解
1.通过ppt让学生观察照相机成像的光路图(如图5所示)。
镜头
底片
图5
2.利用光具座模拟照相机的成像并研究凸透镜成像的相关特点。
教师引导学生:
要深入了解照相机的成像特点,要用到一个新的仪器“光具座”,并介绍光具座上的元件相当于照相机的哪些部件。
3.让学生给教师自制的LED发光板拍张照片。
4.通过ppt引导学生观察并区分清晰的像与不清晰的光斑。
5.根据组装好的模拟照相机提问学生:
(1)我们照相的时候有时候拍全身照,有时候拍半身照,有的时候会拍特写。
大家想想如果遇到这种情况咱们会怎么样做呢?
(2)把照相机离物体近一点实际上是让什么离物体近一点?
(3)咱们把光具座上的镜头往物体方向移动1cm,像会怎么样?
(4)如何调节使像再次清晰?
(5)结合照相机讲解,如何调节照相机的镜头才能得到清晰的近景或远景。
6.再次提问学生
(1)如果照一张照片觉得太亮了,怎么办?
在此教师予以否定,物体的亮暗可以通过光线调节,但是也有不能调节的时候,引出照相机的另外一个部件——光圈。
演示光圈的工作原理,提醒学生光圈放在镜头与底片之间,然后让学生自己模拟一下光圈的工作并观察像的变化。
7.简单介绍快门的工作原理及底片的成像原理。
提问学生:
之前播放的视频以及自己制作的照相机成的像都是倒立的,而生活中用的照相机却是成正立的像,为什么?
给出现代照相机的结构图(如图6)通过ppt展示并简单讲解。
图6
活动三:
探究幻灯机的成像特点
1.展示一些幻灯机的底片让学生观察。
2.指导学生用幻灯机观看,并让学生帮助教师把幻灯片放入幻灯机内,从而总结出幻灯机的成像特点:
成倒立的像。
3、让学生观察幻灯机的结构图(如图7所示),然后通过改造刚才的照相机,自己做一个幻灯机。
图7
4、教师提问:
(1)幻灯机的成像特点是什么?
(2)同一个凸透镜为什么有时候是照相机,有时候是幻灯机呢?
5.进一步引导:
(1)引导学生观察一下光具座上的照相机,再看看自己手中的幻灯机,有什么不同。
(2)在黑板上分别对应地画出同一个凸透镜当照相机使用时的物距与像距及当幻灯机使用时的物距与像距(如图8所示)。
图8
(3)讲解物距与像距的概念:
人们规定物体到凸透镜的距离叫物距,用u表示,像到凸透镜的距离叫像距,用v表示。
活动四:
探究放大镜的成像特点
1.让学生调整自制LED光板到凸透镜的距离为3cm,然后观察像。
2.看看教师在桌子上留给大家的话(如图9)。
图9
3.引导学生总结放大镜的成像特点。
学生在教师的指导下制作简易照相机,然后观察成像的特点(如图11)。
图11
学生回答:
成倒立的、缩小的像。
组装光具座上的元件(自制LED发光板、凸透镜和光屏),如图12所示。
图12
学生调整光具座上的光学元件,然后找到清晰的、缩小的、倒立的像(如图13所示)。
图13
学生回答问题:
(1)让照相机离人近一点。
(2)镜头和物体之间的距离近一点。
(3)将凸透镜向物体移动1cm,学生发现光屏上的像不清晰了。
(4)调节光屏并再次找到清晰的像(使光屏向后移动)。
学生根据第一反应回答使物体变得暗一点。
学生思考后回答。
找课本或纸遮挡住凸透镜的一部分,然后观察到像的明暗程度发生了变化,但还是完整的像。
1.学生反应太小看不清楚。
2.学生放幻灯片,因为没有注意幻灯片的反正,因此,在播放的时候有些幻灯片是倒着的,学生重新放,反复几次发现幻灯片应该倒着放才在屏幕上看到正立的像。
3.学生自制幻灯机。
学生使用自制的幻灯机把影像投射在屋顶或者墙上(如图14所示)。
图14
4.学生回答:
(1)成倒立、放大的像。
(2)学生观察、思考并回答:
与像到凸透镜的距离有关。
作照相机的时候像离凸透镜近,作幻灯机的时候像离凸透镜远。
5.让学生观察确定不是只与像距有关,还与物距有关,学生通过比较分析得出同一个凸透镜当照相机使用时物远像近,当幻灯机使用时物近像远的结论。
1.学生把光具座上自制LED发光板移动到指定位置,发现找不到像(光具座上的凸透镜焦距为10cm)。
2.学生把凸透镜当成放大镜,观察桌面上的话(如图15)。
图15
3.学生总结,成放大的、正立的虚像。
通过经历自己动手的过程,加深对照相机结构和成像特点的记忆。
有利于学生对知识的学习,加深印象。
通过形象的光路图加深学生对知识的理解。
让学生经历模拟照相机的过程更加深刻地体会照相机的成像特点。
学会在光具座上调节凸透镜的成像。
联系实际的同时,动手实践,让学生更好地理解照相机的各部件的作用。
让学生明白任何操作都应当适应环境。
通过实践体会光圈的作用,认识到凸透镜被遮挡一部分时像只有明暗的变化。
多次尝试从而加深学生对幻灯机成像特点的印象。
故意颠倒幻灯片,当学生展示幻灯片时就会出现倒立的像,然后找学生观察幻灯片的反正,从而总结出幻灯机成倒立的像。
让学生模拟幻灯机,更便于观察物距像距和像的特点,同时加深学生对知识点的理解。
引导学生发现凸透镜成什么样的像不仅与像距有关还与物距有关。
让学生学会分析比较的方法,解决实际问题。
用实际生活中常见的行为引出要学习的知识,学生能够更好地记忆。
课堂小结
1.引导学生区分照相机、幻灯机和放大镜的成像的区别:
(1)照相机和幻灯机成的像可以用光屏接到。
(2)放大镜成像不可以用光屏接到。
2.讲解实像与虚像的区别,同时给出实像与虚像的概念。
3.回顾:
照相机、幻灯机和放大镜可以用同一个凸透镜制成,同一个凸透镜可以成倒立缩小的实像、倒立放大的实像和正立放大的虚像。
4.展示投影仪的成像,并适当讲解构造和与幻灯机的区别。
然后让学生观察加上平面镜与不加平面镜时成像的区别。
观察实物,让学生更好地理解平面镜改变光路的特点。
知识扩展
1.用flash(图10)引导学生小结本节课学习的内容。
图10
2.让学生猜想成三种像是否有一定的规律,物距和像距是否会在不同的范围内成不同的像呢?
1.小结本节课学到的内容:
(1)照相机:
物距大于像距,成缩小、倒立的实像。
(2)幻灯机:
物距小于像距,成放大、倒立的实像。
(3)放大镜:
成正立、放大的虚像。
2.思考后回答教师的问题。
七、学习效果评价设计
1.评价方式
学生分组进行实验,共同展示自己制作的照相机和幻灯机,然后根据自己在实验中的感受回答教师的问题,教师和与其余同学共同根据学生回答问题时的“正确性”、“全面性”和“是否使用标准用语”来判断同学回答是否准确,教师进行适当点评和补充。
学生根据作品的可操作性和成像清晰度互相打分,并由教师指出可改进地方和正确的使用方法。
2.评价量规
教师根据学生进行科学表征的能力把每组学生在课堂上的表现分为A、B、C三个等级,让学生了解自己的不足之处。
八、教学设计的特点
与以往的教学设计相比,本节课的特点在于重视学生动手能力的培养和从实践中总结知识的能力。
(1)注重学生的参与度。
在课堂上让学生动手制作照相机和改装幻灯机,学生通过自己制作照相机、幻灯机并观察成像特点,使学生快速地了解了照相机、幻灯机的结构特点与区别,让学生利用光具座模拟照相机、幻灯机和放大镜成像,让学生能够更好地体会三种仪器成像时物距与像距的关系,加强了学生的参与度。
(2)注重学生的感受,增加学生的表现机会。
让学生观察真实的幻灯片和投影仪,同时帮助教师播放幻灯片,在播放幻灯片的时候,学生了解到幻灯机成像的一个特点,之后学生观察幻灯机的结构,自己动手制作一个幻灯机并把物体的影像投射到屋顶上,让学生在亲身实践中总结规律,并结合之前得出的特点总结出幻灯机成倒立、放大的实像。
这些课堂活动为学生提供了自我表现的机会。
(3)通过实际操作加深学生对知识的理解和掌握。
本节课通过让学生利用同一个凸透镜进行制作和改造,增加学生亲身感受,使学生更深刻地体会到照相机、幻灯机和放大镜的成像特点,同时让学生用光具座模拟照相机、幻灯机和放大镜的成像,使学生更容易总结出三种仪器的成像特点和成像原因。
通过亲自动手,了解照相机、幻灯机和放大镜的成像特点及区别。
(4)通过同一教具的反复使用,使学生深刻体会凸透镜的用途,加深学生对知识的了解和掌握。
本节课让学生始终使用一个凸透镜进行实验,从开始制作简易照相机,到后来模拟幻灯机,再后来把凸透镜当成放大镜来使用,学生始终使用同一个凸透镜,激发学生思考为什么同一个凸透镜成像会不同。
通过同一个凸透镜的反复使用,让学生能够更好地体会凸透镜在生活中的应用,从而加强本节课的教学效果,加深学生对知识的了解和掌握。
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