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第六章 常见的光学仪器.doc

2021-01-12 来源:步旅网
第六章 常见的光学仪器

第一节 透镜

一、教学目标: 1.知识与技能

(1)知道什么是凸透镜,什么是凹透镜.知道透镜的主光轴,光心,焦点,焦距. (2)知道凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用 2.过程与方法

(1)学习用太阳光测凸透镜的焦距的方法,体会凸透镜对光的会聚作用 (2)通过观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用的室验,训练学生的观察实验能力和概括,归纳能力,学会注意观察事物的本質特征. 3.情感态度和价值观

(1)培养学生爱护光学仪器的好习惯.

(2)通过光的折射的知识在实际光学器材中的应用的学习,激发学生探究科学问题的兴趣.

(3)通过实验探究培养学生实事求是的科学态度,以及乐于学习和研究物理的态度.

二、仪器材料:老花镜、近视镜、透镜一组、光源、刻度尺、白纸板 三、重点与难点:凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用 四、教学方法:讨论、讲解与探究 教学过程 问题提出 教师活动设计 学生活动设计 问:“在生活中你用过或见过哪些镜学生与老师一起讨论举出各种镜子: 穿衣镜,三棱镜,哈哈调动学生将自己见到过的各种各样的镜,交通镜,平光镜,老花镜、镜子都写出来,并引导学生对这些镜近视镜等. 子进行分类. 让光透过的这一类镜子即透镜. 学生讨论黑板上的例子可分为曲的,只能反射光的,能透光指出这节课我们就来研究生活中的能几种类型:镜面是平的,是弯发给学生各种类型的透镜.每个发给的. 学生的透镜都要配有镜头纸,告诉学学生分别说出自己想要了解的生用手摸透镜时要垫着镜头纸,但不问题 能触摸透镜的光学面,以保护光学器由学生回答各种透镜的不同之材,养成爱护光学器材的好习惯. 处:有的中间厚边缘薄,有的总结并画出或投影出几种不同类型的 中间薄边缘. 1透镜的种类 子?” 透镜,说明中间厚边缘薄的透镜为凸学生体会近视眼镜中间较薄,透镜,中间薄边缘厚的透镜为凹透镜. 边缘较厚,是凹透镜;远视眼镜中间较厚,边缘较薄,是凸透镜. 结合教材中的讲解(可用投影片或课学生讨论说出几种不同的猜件辅助),使学生认识到透镜表面的形想,选择现有器材,自己设计状特征,从而引出主光轴和光心的概方案验证自己的猜想. 念. 讲述《哈特拉斯船长历险记》中的旅行家们为什么能冰透镜来生火?引出下面要探究透镜对光的作用. 进行猜想 实验一:用太阳光找凸透镜的焦点. 每个同学一个凸透镜,正对着或用书本的背面,移动透镜和学生探究实验过程 2实验探究透老师指出这一点我们叫它焦点.焦点阳光,透镜另一侧放一张白纸镜对光线的作到透镜中心的距离叫焦距(注意提醒用 学生:不要让太阳光直接通过透镜射纸的距离,在纸上找到一个最到眼睛,以免损伤眼睛).再让学生将亮最小的圆光点 凸透镜换成凹透镜重复上面实验,还能否在纸上找到亮点. 实验二:观察手电筒光射向透镜后,使手电筒光射向相距小于10 透过透镜的光照范围 区域光的亮度和光照范围的变化. 什么现象? 实验三:用激光演示仪演示. 凹透镜时光线的传播情况,并说明:平行光通过凸透镜折射后会聚到一点上,所以凸透镜对光起会聚作用,平行光通过凹透镜折射后变得发散,所以凹透镜对光起发散作用.把实验中的现象画在黑板上. 实验二:观察手电筒光射向透镜后,使手电筒光射向相距小于10 透过透镜的光照范围 cm的光屏,依次把焦距为10 cm的光屏,依次把焦距为10 电筒和光屏之间. 照范围变小、变亮,放入凹透镜,光照范围变大、变暗. 引导学生观察放入透镜后,透过透镜cm的凸透镜和凹透镜放入手提出:放入凸透镜和凹透镜后,看到讨论得出:放入凸透镜后,光演示将一束平行光分别射到凸透镜和学生练习作图. 引导学生观察放入透镜后,透过透镜cm的凸透镜和凹透镜放入手区域光的亮度和光照范围的变化. 什么现象? 实验三:用激光演示仪演示. 凹透镜时光线的传播情况,并说明:平行光通过凸透镜折射后会聚到一点上,所以凸透镜对光起会聚作用,平行光通过凹透镜折射后变得发散,所以凹透镜对光起发散作用.把实验中的现象画在黑板上. 凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光 有发散作用. 电筒和光屏之间. 照范围变小、变亮,放入凹透镜,光照范围变大、变暗. 提出:放入凸透镜和凹透镜后,看到讨论得出:放入凸透镜后,光演示将一束平行光分别射到凸透镜和学生练习作图. 归纳总结 3.焦点和焦距 根据上面的作图,给出焦点和焦距的 概念,并用字母表示出来.还要说明凸透镜的焦点是实焦点;凹透镜的焦点是虚焦点.帮助学生领会虚焦点的含义:除让学生迎着光看外,可以借助光路图告诉学生刚才观察到的现象.实验演示每个透镜的焦点有两个.它们关于透镜的中心对称.再换用焦距不同的透镜重复实验,得出焦距越小的透镜,会聚或发散作用越明显. 课堂小结

透镜的类型,有关透镜的基本知识, 透镜对光的作用. 第二节 学生实验:探究---凸透镜成像

课题 探究凸透镜的成像规律 1. 理解凸透镜的成像条件。 教学目标 2. 知道当凸透镜成实像时,像距、像的大小随物距变化的定性关系。 3. 通过探究活动,体验科学探究的全过程和方法。 4. 学习从物理现象中归纳科学规律的方法。 5. 具有对科学的求知欲,乐于探索日常生活中的物理学道理和原理。 实验器材 光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、计算机、凸透镜成像原理的课件 重点 探索凸透镜成像规律的过程 难点 理解凸透镜成像的变化规律。 程序 导 入 引导语: 生活中的照相机、投影仪、电影机、教师活动 学生活动 联系自己的生活经验思考老师提同学认真回忆着投影仪的使通过上节课的学习,我们知道了出的问题。 放大镜等成像元件都是凸透镜。但是,用情况。并逐渐形成几个同学间的通过照相机所成的像是缩小的,通过讨论。 投影仪所成的像是放大的。那么,在像?什么情况下成放大的像呢? 投影仪是我们比较熟悉的光学仪器,大家仔细想一想,要想让屏幕上的图像大一些,应怎样调整? 可能的猜想: 与物体到透镜距离有关;与屏幕到透镜距离有关;与物体和像是否在透镜的两侧有关…… 有同学到前面来用投影仪做同学纷纷将自己的想法与其它同学交流。 什么情况下,通过凸透镜能成缩小的实验。 大家可以讨论讨论,也可以到前大家讨论得很热闹,谁愿意将自己的想法和大家交流一下。 猜想 面来适适。实验是检验真理的标准嘛!

程序 教师活动 大家说的都很好,但是否正确还需要实验来验证。 我们为每组提供了专门用来研究学生活动 明 确 任 务 制 定 计 划 凸透镜成像的实验器材——光距座及其附件,并在每组的计算机中安装了研究凸透镜成像所用的课件。 提示: 1、我们事先为同学们准备了探究方案,同学们可以参照,也可以自己制定实验方案。 2、小组同学间注意分工合作。 3、物距(u)表示物体到透镜的距离;像距(v)表是像到透镜的距离。 有的小组参照学案制定实验计划,有的小组讨论分工并准备实验器材。 探 究 分 析 教师巡回指导 进行实验探究,收集实验数据并记录 各组的实验基本完成了,那个组愿以组为单位,利用实物投影展示自意将实验数据来与同学共享;并阐述己的实验数据。并阐述通过实验所你们的到的初步结论。 将每次实验的数据进行研究,得到这样的结论: 得到的初步结论。 师 生 总 结 结 论 当物体与凸透镜的距离(物距)大于透镜的二倍焦距时,成倒立的放大的实像; 当物体与凸透镜的距离(物距)小于透镜的二倍焦距,但大于焦距时,成倒立的缩小的实像; 当物体与凸透镜的距离(物距)小于透镜的焦距时,成正立的放大的虚像; 与教师一起总结结论。 并根据自己的实验经验体会、理解结论内容。 进一步研究表明:焦点是成实像和虚像的分界点。另外,二倍焦距点师 生 总 结 结 论 是成放大实像和缩小实像的分界点 通过计算机模拟实验我们不难发现如下规律: 当物体从较远处向透镜靠近时,物距在不断减小,像和像距都在逐渐变大; 当物体从较近处远离透镜时,物距在不断增大,像和像距都在逐渐减小。 引 导 深 入 研 究 作 业 提出讨论问题: 1.在成虚像和实像的情况下,轻轻吹蜡烛的火焰,使它像一侧偏斜,观察火焰的偏斜情况。 2.如果我们用不同焦距的凸透镜,实验所得出的结论是否相同? 1.记忆并理解凸透镜成像规律。 2.轻松联系:目标教学中的联系题。 3.预习下一节内容。 利用实验继续探究 与教师一起总结结论。 并根据自己的实验经验体会、理解结论内容。 教学后记:

在本节课的教学中,学生的实践活动贯穿教学的始终,无论是问题的提出,对探究方案的制定,实验数据的处理,还是最终知识的形成,都不是(或很少是)由教师传递、告知的,而是由主体通过探究而发现的,在课堂上,学习主体拥有比较充分的发现权、思考权、发言权,学生不再是名义上的、形式上的主体,而是实质性主体——真正成为学习的主人。

本节课中“凸透镜的成像规律”这一知识,教师不是用传授定论的方式,而是引导学生去发现知识。这样,学生在获得某一知识结论的同时经历了知识的生成过程,切合了“要让学生感受、理解知识产生和发展的过程”这一时代要求。与单向且被动参与接受知识的教学过程相比,这种知识获取过程具有明显的优势:它使学习者形成对知识的深刻理解,它决不是一知半解的,更无需死记硬背,因而是一种“优质”的知识;学习者亲历知识的发现过程,由此形成并拥有的知识具有极高的迁移价值,因而是一种“活化”的知识;另外,学习者在获取“凸透镜成像规律”这一知识的过程中.

第三节 生活中的透镜

一、教学目标: 1、知识与技能:

(1)了解透镜在生活中的应用

(2)知道幻灯机和投影仪、照相机、显微镜等光学仪器的基本结构和原理。 (3)了解望远镜的工作原理 2、过程与方法:

(1)尝试用已有的科学规律解释具体问题,获得初步的分析概括能力 (2)通过亲自制作和使用望远镜等的实际过程,加深对他们成像原理的理解 3、情感、态度和价值观

(1)初步认识科学技术对于社会发展和人类生活的影响 (2)通过亲自制作和使用望远镜,获得成功的喜悦。

二、重难点:幻灯机和投影仪、照相机、显微镜等光学仪器的基本结构和原理。 三、教学方法:讲授与探究

四、仪器材料:照相机的挂图、投影仪、放大镜、 教学过程 教师活动设计 学生活动设计 思考、回答以下几种情况 ①u>2f, 2f>v>f ②u=2f, v=2f ③2f>u>f, v>2f ④u第四节 眼睛和眼镜

一、教学目标: 1、知识与技能:

(1)了解眼球的构造,知道眼睛是怎样看见物体的(2)怎样校正视力的 2、过程与方法:

(1)利用眼球仪或教学软件,了解眼球的构造、成像原理。

(2)利用眼球仪或教学软件,了解近视眼与远视眼的成因及其矫正方法。 (3)通过学习了解眼睛和照相机的相似之处。 3、情感、态度和价值观

(1)通过学习,使学生有保护眼睛的意识

(2)有将科学技术应用于日常生活,服务于人类的意识

二、教学重、难点:眼球的构造、成像原理;近视眼与远视眼的成因及其矫正 三、教学方法:讲授 教学过程 教师活动设计 【讲述】在我们的五官当中,眼睛占有极其重要引入新的地位,那么眼睛是怎样工作的呢?其实,眼睛课 是一个相当复杂的天然光学仪器,从结构上看,眼球非常类似于照相机. 眼球的【讲述】借助图片说明眼睛的结构:瞳孔、角膜、 构造 晶状体、玻璃体、视网膜、视神经. 【讲述】与照相机对比进行说明 眼睛 瞳孔 眼球的工作 原理 照相机 光圈 学生活动设计 角膜、晶状体、玻璃体(相镜头 当于一个凸透镜) 视网膜(视神经) 底片(感光底片) 瞳孔起到了照片机中光圈的作用,当光强时,瞳孔自动缩小;光弱时,瞳孔自动放大. 当物体的像呈现在视网膜时,视神经就把视觉信号传送到大脑中. 眼球的【问题】①正常人的眼睛的“焦距”都小于2cm,【思考、回答】 自动 而我们平时看物体时,物体到眼球的距离和2cm①物距一般都大于4cm. 调节 比较有什么特点? 么? ②成倒立、缩小的实像.通们的大脑中,人们与生俱来②由于u>2f,因此在视网膜上所成像的特点是什过视神经把信号传到了我③照相机在拍摄远近不同的景物时,为了得到清就适应这种感觉,因此人们晰的像,需要调节胶片到镜头的距离;而用眼睛的感觉好像成了一个正立看远近不同的物体时,视网膜无法调节到晶状体等大的像. 的距离.这不是与透镜成像规律有矛盾吗? 【对比】 眼睛 照相机 ③当物距变化时,眼睛的睫状肌就会改变晶状体的弯曲程度,达到改变眼睛“焦晶状体变得扁成像 缩小、倒立、实像 缩小、倒立、实像 距”的目的.“焦距”最小,能够调节像距不变,当物距变焦距不变,当物距增平时,晶状体变作用 小(或者变大)时,增大(或减小)时,较小看清远处的物体;大(或者减小)晶状(或增大)镜头与胶得凸起时,“焦距”最大,体的曲率以减小(或片间的距离(即像能够看清近处的物体.在距者增大)焦距,使物距),是物体在胶片眼睛25cm处的物体在视网膜上成像最清晰,因此人们体在视网膜上成清上成清晰的像. 晰的像. 【讲述】人的眼睛有自动调节焦距的能力,通过这种方式得到清晰的像.随着科技的进步,现在的照相机性能也在逐渐完善,由原来不能变焦的照相机发展到能够变焦的照相机. 【思考、回答】 【问题】①正常人的眼睛的“焦距”都小于2cm,①物距一般都大于4cm. 而我们平时看物体时,物体到眼球的距离和2cm②成倒立、缩小的实像.通比较有什么特点? 过视神经把信号传到了我②由于u>2f,因此在视网膜上所成像的特点是什们的大脑中,人们与生俱来么? 眼球的就适应这种感觉,因此人们③照相机在拍摄远近不同的景物时,为了得到清自动 的感觉好像成了一个正立晰的像,需要调节胶片到镜头的距离;而用眼睛调节 等大的像. 看远近不同的物体时,视网膜无法调节到晶状体③当物距变化时,眼睛的睫的距离.这不是与透镜成像规律有矛盾吗? 状肌就会改变晶状体的弯【对比】 曲程度,达到改变眼睛“焦 眼睛 照相机 距”的目的.晶状体变得扁成像 缩小、倒立、实像 缩小、倒立、实像 平时,“焦距”最小,能够把25cm的距离叫做正常眼睛的明视距离. 晶状体变调节像距不变,当物距变焦距不变,当物距增看清远处的物体;作用 小(或者变大)时,增大(或减小)时,较小得凸起时,“焦距”最大,大(或者减小)晶状(或增大)镜头与胶能够看清近处的物体.在距眼睛25cm处的物体在视网把25cm的距离叫做正常眼睛的明视距离. 体的曲率以减小(或片间的距离(即像体在视网膜上成清晰的像. 因此人们者增大)焦距,使物距),是物体在胶片膜上成像最清晰,上成清晰的像. 【讲述】①由于眼睛的自然疾病和不注意保护眼睛,使得眼睛的自动调节能力变差,就会引发近视眼或者远视眼.近视眼时由于晶状体变得凸【思考、回答】凹透镜能够近视眼起,对光的会聚能力变得过强;或者眼球在前后对光起到发散的作用,使光的形成方向上太长,因此来自远处的光会聚在视网膜之经过凹透镜进入眼睛后会原因 前,在视网膜上只留下了模糊的光点. 摸一摸你们的镜片,它们是有什么光学仪器构成的?能不能分析其中的道理? 【问题】除了近视眼之外,年纪大些的人还经常【思考、回答】晶状体变的受到远视眼的困扰,远视眼的形成原因是什么远视眼呢? 的形成【讲解】眼镜的度数: 原因 单位). 扁平,对光的会聚能力变小或者眼球在前后方向上太近,使得光会聚在视网膜之光线会聚,在视网膜上得到清晰的像. 眼睛的保护 【问题】近视眼的问题在我们中学生中越来越普遍,也得引起了社会更多的关注.因此我国把每【讨论交流】 年的6月6日定为全国爱眼日. 第四节 眼镜与眼镜 一、眼睛的工作原理 成像特点:倒立、缩小的实像 板书设调节:改变焦距 计 明视距离:眼睛距物体25cm处 二、近视眼和远视眼 近视眼(会聚提前):凹透镜 远视眼(会聚置后):凸透镜 聚在视网膜上,得到清晰的【问题】请带近视镜的同学们摘下你们的眼睛,像. 眼镜的度数=1/f×100(公式中焦距f必须用米作后.佩戴凸透镜,可以辅助

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