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探究“凸透镜成像规律”
作者:赵树青    文章来源:本站原创    点击数:5839    更新时间:2007/2/7    
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创设情景(实验现象积累),让学生主动参与(利用器材分组实验),巧妙设计提问,激活学生思维,体现新课标精神,注重成像规律的科学探究过程。

关键词

科学探究  科学素养  主动参与  激活思维  成像规律

教学设计

本节课要努力体现了从生活走向物理,从物理走向社会的教学理念,要努力体现新课标精神,注重对规律的科学探究,特别是发现并提出问题、猜想与假设、设计实验方案等过程,培养学生的观察能力、初步的信息收集与处理能力,提高学生良好的科学素养,让学生在探究中自主学习,并感悟探究的思想和方法。这样,在课堂中学生主动参与的积极性就提高了,思维被激活了,也就会有新的发现和创见。为此,确立本节课的教学目标为:

知识与技能目标:理解凸透镜的成像规律;知道实像和虚像的区别;学会用数轴来分析数据。

过程和方法目标:能在探究活动中初步获得提出问题的能力;通过探究活动体验科学探究的全过程和方法;学习从物理现象中归纳科学规律的方法。

情感态度与价值观目标:激发学生对科学的求知欲,使他们善于从自然现象和日常生活中的一些现象中收集信息、处理信息,并从中发现问题,进而大胆猜想,勇于探究科学的奥秘。使学生乐于参与观察、试验、制作等科学实践,并让其体验探究成功的喜悦。

本节课的教学重点:培养学生收集信息、处理信息的能力和发现问题的能力;凸透镜成像规律的内容。教学难点:让学生自己在处理信息的基础上提出本次探究的问题;分析实验数据,得出凸透镜成像的规律。

【教学过程】

(一) 自主实验,感性导入。

上课前,教师先在每张实验桌上放上凸透镜、光屏、刻度尺、蜡烛、火柴,学生一进教室就摆弄起仪器来,甚至上课铃响了,师生问好后,学生可能仍很兴奋,部分同学仍在摆弄着仪器,教师没有加以制止。

〖设计意图〗 利用初二学生好动的特点,让他们自由地动手、动眼,满足他们的好奇心,激发他们的求知欲。为此,上课前就允许学生用桌上的器材,先尽情地一会,让他们从中观察现象,为发现问题创设情景。

(二) 提出问题,启发猜想。

师:上一节课同学们对生活中的凸透镜成像现象已有了一定的认识,请大家用凸透镜对课本上的字迹作充分的观察,然后说出有什么发现,能联想到什么问题。

〖设计意图〗让学生从物体经过凸透镜成不同的像的观察中激发兴趣,得到启发,从而思考设计探究凸透镜成像规律的实验方案。

(学生用凸透镜对课本上的字迹作充分的观察后)

生1:我看见书本上的字放大了。

师:大家都看见了吗?

众生:看见了。

师:大家还看见了什么? 

生2:我发现当把凸透镜离书本上的字远一点时,看到的像会大一点。

(老师给予了表扬。)

生3:我还看见了缩小的像。  (这时有一部分同学说看见了,但另一部分同学说没有看见。)

师:请观察到缩小的像的同学讲一讲观察的方法。

〖设计意图〗抓住时机,让学生对像和距离之间存在联系能有一个初步概念。

生4:要把凸透镜放在适当的位置才能观察到缩小的像。

师:请没有观察到缩小的像的同学再尝试观察一下。(一段时间后,仍然有一部分同学观察不到缩小的像。)

师:请观察到缩小的像的同学说说你是怎么发现的。

生5:我是在看到放大的像后,试探着将凸透镜离课本上的字再远一点发现的。

师:能给大家演示一下吗?(生5走到教室前面,将凸透镜放在字和白墙之间,把课本上的字远离凸透镜一定程度后,在白墙上发现了缩小的字。)

师:你们有没有看见其他的像? (学生讨论了一会儿。)

师:上节课我们看到幻灯机成什么样的像?

生6:成倒立放大的像。(以上是这一节课的第一个环节,主要是让学生通过实验、观察和讨论活动,对凸透镜成像现象获得初步的过程体验。)

师:物体通过凸透镜能成不同特点的像,从观察和实验中可猜想它可能跟什么因素有关,是否能找出一定的规律。

生7:可能跟凸透镜的大小有关。

师:你猜想的根据是什么?

生7(继续回答):凸透镜大了,像可能就大了。

师:学习今天的内容后,就会知道你的想法对不对。其他同学还有不同的猜想吗?

生8:成不同的像可能和物体到凸透镜的距离有关。因为我们刚才发现,只有当物体位于凸透镜前的距离变化时,才会看到不同的像。

师:这名同学的猜想很有道理,值得表扬。今天我们就来探究一下凸透镜成像的规律。下面就请各学习小组边讨论边设计一个实验,去寻找凸透镜所成像的特点和物体到凸透镜的距离之间的关系。

〖设计意图〗以上是这一节课的第二环节,让学生明确本堂课的学习目标,以及设计探究实验方案的指向。通过师生互动式的讨论后,得出探究实验的具体办法。

(三) 设计实验,总结结论。

把凸透镜、物体和光屏放在刻度尺(或光具座)上,且凸透镜放在物体与光屏的中间,让像呈现在光屏上,便于观察和测量;测量物体到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离。

师:这一实验怎样一步一步操作呢?请同学们讨论一下。

生9:先在光具座上放好仪器,调节出不同的像,把成不同像时的物距和像距记录下来,再总结成像规律。

师:还有没有其他不同的操作方法呢?

生10:可以让蜡烛放在距凸透镜不同距离的位置,看物体通过凸透镜成不同像的情况,再找出其中的规律。

师:按照生10的步骤进行,同学们可以从以下物距:40cm30cm23cm18 cm15 cm12 cm8 cm中任意挑选几个进行实验。

〖设计意图〗以上是这一节课的第三个环节,主要是对探究实验的具体方案和操作要求作了探讨和认定,为接下来的实验操作和分析交流打下基础。

(四)实验操作,收集数据,总结结论。

学生进行实验操作,收集数据。

实验过程中,老师可以参与到某几组的实验中,发现细节问题。

师:我们今天所用的凸透镜的焦距是10cm,请同学们分析一下你们所得的数据,能得出凸透镜成像的规律吗?

(各学习小组对自己小组的数据进行了充分而热烈的讨论。)

生11:当物距大于20cm时,像是放大的,像距小于20 cm但大于10cm

生12:当物距小于20cm时,像是缩小的,像距大于20cm

生13:当物距等于20cm时,像与物大小相等,像距等于20cm;

生14:光屏上的像都是倒立的。

生15:当物距小于10cm,即物体位于焦点以内时,我们组没有看到像。

师:哪一组看到像了?

生16:我们组透过透镜看到了正立、放大的像。

师:请同学们归纳一下,凸透镜成像时有什么规律。

(学生通过讨论的形式归纳得出凸透镜成像的规律。)

(1)物距等于两倍焦距的点是物体成放大的像和缩小的像的分界点。即当物距小于2倍焦距时,成缩小的像;当物距大于2倍焦距时,成放大的像;当物距等于2倍焦距时,像与物大小相等。

(2)当物距小于焦距时,物体不能在光屏上成像;当物距大于焦距时,物体能在光屏上成像。

总结:学生从知识与技能、过程与方法等方面对本节课进行总结。

(四) 设计作业,培养能力。

(1)现有一凸透镜摔坏后仅剩一半,用它做研究凸透镜成像规律的实验,能在光屏上出现完整的像吗?做一做,仔细观察一下与完好时有什么不一样。

(2)我们在课堂学习中发现,当物距大小发生变化时,像距、像的大小要相应变化。试通过实验探索物体大小、物距、像距、像的大小之间在数值上有何定量关系。

(3)秋游时要拍全班同学的合影。站好后,老师通过照相机看到两边各有一人不在镜头中,你觉得老师该怎么办。

教学反思

在教学设计时,要为学生多设计一些问题情境,鼓励学生发现和提出问题,为学生提供必要的背景知识或相关实验现象,积极引导启发学生提出问题。教师可从实验现象和日常生活、自然现象等情境中去引导、启发学生提出问题。在学生提出问题时,教师要尽可能帮助学生展现发现问题的思路,渗透发现问题的方法,让学生懂得问题是怎样被发现和提出的。在教学中,教师引导学生提出问题的方法很多,常用的方法有:

(1)观察法。观察法就是通过让学生观察实物、录像、实验现象提出可能与教学内容相关的有价值的问题。

如在探究凸透镜成像规律时,还可这样来引导学生提出问题:教师先演示凸透镜成像实验,移动光屏和蜡烛,让学生看到放大的像、缩小的像等。然后教师问:你们看到了什么?  知道为什么吗? 由此你想知道什么问题呢?  这样学生就可能提出如下几个问题:①怎样才能得到放大的像?怎样才能得到缩小的像?  ②像为什么是倒立的?  ③像的大小与什么因素有关?  ④用凹透镜行吗?

(2)比较法。比较法就是让学生通过比较几个相关的现象和事例,从中发现问题,提出问题。

在探究凸透镜成像规律时,教师可先几个小组同学分别说出实验过程中观察到成放大实像和成缩小实像时物距和像距的数值。然后教师问:比较相关的数据。你能提出什么问题或结论?

让学生通过比较、讨论多组数据产生疑问:①什么条件下成放大实像?  ②什么条件下成缩小实像?  ③成放大实像与缩小实像时,物距和像距的关系分别是什么?

还可以引导学生把实验记录数据描绘成图表,再讨论总结规律。

(3)实验法。就是让学生通过自己做实验去发现和提出问题。

在凸透镜成像规律教学中,教师就是在学生无目的的实验与观察,即让学生体验凸透镜成像现象,利用初二学生好动的特点,再引导和诱发学生提出问题:让他们自己操作,自由地动手、动眼,满足他们的好奇心,激发他们的求知欲。一上课就把时间留给学生,让学生选用恰当的器材先尽情地一会,启发他们从中发现问题。在学生了一段时间后,老师再提出一些问题:你们刚才看到了哪些较奇怪的现象?把你们的发现记录下来,看谁的发现最多、最有意义。学生一定能争先恐后地回答。根据看到的现象和记录的数据,你能作出比较吗?你能进一步概括和总结呢?

教师是教学的引导者、激励者,在引导学生主动提出问题时,除提供相关的情景外,还应在教学活动中有意识鼓励学生大胆提出问题。即使学生提出的问题是幼稚的甚至是错误的,教师也要对学生积极提出问题的态度给予肯定和表扬。

【参考书目】

1.《新课程的深化与反思》首都师范大学出版社 余文森著

2.《新课程聚焦初中物理》华北师范大学出版社 孙建生著【作者简介】

赵树青,系江苏省教育学会物理专业委员会会员。中学高级教师,楚州区首批物理学科带头人,淮安市中学物理骨干教师,江苏省中学物理知识竞赛高级教练员,中国物理学会会员,楚州区优秀教育工作者淮安市优秀青年岗位能手。多次执教全省公开课和市级中考物理复习示范课,先后荣获淮安市教案评比一等奖,淮安市中考征题竞赛一等奖;连续多年荣获省初中应用物理知识竞赛优秀指导老师奖;撰写的教育教学论文在《淮阴师院学报》、《中学理化报》、《数理化学习》、《理科考试研究》等报刊上发表;先后参与编著省编新课标教参《课课练》、《一课三练》和《新课程初中物理导学与评测》;连续三年参与编著《中考丛书·物理导学研究》。现任江苏省淮安外国语学校教育教学处副主任。
文章录入:Jim Zhang    责任编辑:张振中 
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