“透鏡”課題教學(xué)的活動設(shè)計

摘 要：透鏡是初中光學(xué)的重要內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生在一系列自主探究的活動中暴露已有的前概念，糾正錯誤的認識，揭示凸透鏡和凹透鏡的特點，認識凸透鏡與凹透鏡的差異，建立相關(guān)的概念。

關(guān)鍵詞：凸透鏡；凹透鏡；教學(xué)；活動設(shè)計

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）11-0033-3

透鏡是初中光學(xué)的重要知識，如何使學(xué)生在透鏡知識的學(xué)習(xí)中，對透鏡的作用獲得更深刻的認識，并且得到科學(xué)探究的體驗和訓(xùn)練，我們對本課題教學(xué)的活動作了如下的設(shè)計：

1 觀察太陽光聚焦現(xiàn)象

活動一：要求學(xué)生課前做太陽光聚焦的活動，看能否用放大鏡和近視眼鏡的鏡片將太陽光聚焦在一張樹葉或紙張上，使樹葉或紙張燃燒。教師事先在校園里拍了視頻，學(xué)生用放大鏡將太陽光會聚于樹葉上的一點，樹葉在亮點處燒起，如圖1所示，而用近視眼鏡的鏡片則無法使太陽光聚焦。

【設(shè)計意圖】為學(xué)生認識凸透鏡的光學(xué)特性提供感性材料，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 透鏡的分類

課堂上，學(xué)生匯報課前活動的結(jié)果，教師播放活動一的視頻。

師：像放大鏡、近視眼鏡的鏡片，表面都是曲面，并都能使光透過的，科學(xué)上將這些光學(xué)器件稱為透鏡。這里所說的表面彎曲，可以是兩個面都彎曲，也可以只是一個面彎曲。

活動二：教師展示如圖2所示的幾種透鏡（截面），要求學(xué)生對這些透鏡進行分類。

針對學(xué)生的分類結(jié)果，教師指出：科學(xué)上根據(jù)透鏡中間與邊緣的厚薄，將透鏡分為兩類：中間厚邊緣薄的為凸透鏡，中間薄邊緣厚的為凹透鏡。并給出各個透鏡的名稱，如圖3所示。

同時，指出放大鏡的鏡片是凸透鏡，近視眼鏡的鏡片是凹透鏡。

【設(shè)計意圖】訓(xùn)練學(xué)生通過觀察、比較，掌握對透鏡進行分類的方法。

3 凸透鏡聚光的光路

師：科學(xué)上將透鏡分為凸透鏡和凹透鏡，是因為凸透鏡與凹透鏡具有不同的特性。在課前的活動中我們也發(fā)現(xiàn)放大鏡與近視眼鏡鏡片的表現(xiàn)不同。以下，我們來深入認識凸透鏡和凹透鏡的特性。

活動三：要求學(xué)生針對放大鏡聚焦太陽光的活動，在圖4上完成光路圖，來解釋凸透鏡聚焦實驗現(xiàn)象。學(xué)生會出現(xiàn)不同的畫法，有的是錯誤的，如圖5所示。

師：在太陽光聚焦實驗中，光傳播的路線我們是看不見的。我們畫出的光路只是我們對觀察到的現(xiàn)象所做的猜想。大家所畫的光路不同是因為大家猜想的圖景并不相同。到底誰的猜想正確，需要用新的實驗，設(shè)法將光路顯示出來。

活動四：用凸透鏡將平行光會聚的實驗確認平行光會聚的正確光路，如圖6所示。

【設(shè)計意圖】暴露學(xué)生的前概念，利用學(xué)生所畫結(jié)果的不同，造成矛盾和沖突。讓學(xué)生認識到自己所畫的只是一種猜想，而猜想的真?zhèn)伪鎰e需要新的實驗事實。

4 深入認識凸透鏡的性質(zhì)

活動五：教師根據(jù)實驗現(xiàn)象作出圖7，并給出凸透鏡光心、主光軸等概念。引導(dǎo)學(xué)生針對圖6實驗現(xiàn)象進行概括，獲得凸透鏡對光的作用的有關(guān)知識：

（1）從整體上看，平行光透過凸透鏡后，將會聚于一點。這不僅僅是三條平行光線穿過凸透鏡后會聚于一點，太陽光聚焦實驗現(xiàn)象告訴我們，是一束平行光透過凸透鏡之后會聚于一點。由此，將圖6的現(xiàn)象上升為圖7的圖景。

（2）從個體上看，中間射入凸透鏡光心的光，穿過凸透鏡后其方向保持不變，邊上與主光軸平行的光，穿過凸透鏡后向里彎折。

【設(shè)計意圖】培養(yǎng)學(xué)生觀察、比較、概括的能力，以及全面、細致、深入考察事物，善于改變考察角度的能力。

師：如果不對著光心斜射到凸透鏡上的光透過后又將怎樣傳播呢？

活動六：向凸透鏡斜向上射入一條光線，呈現(xiàn)如圖8的實驗現(xiàn)象。

引導(dǎo)學(xué)生概括：不對著光心入射的光穿過凸透鏡后會向里彎折這一結(jié)論，光線向里彎折是具有普遍意義的，并不要求入射光一定要與主光軸平行。

【設(shè)計意圖】通過變式實驗，幫助學(xué)生從變中尋找不變，概括出普遍意義的結(jié)論，拓寬學(xué)生的視野，認識事物更為本質(zhì)的因素，揭示更普遍的結(jié)論。

5 探究凸透鏡焦點和焦距

師：（針對圖9，給出凸透鏡的焦點、焦距概念）不同的透鏡焦距是不是一樣呢？我們換一塊表面彎曲程度不同的凸透鏡再做一次實驗。

活動七：在實驗演示板上標(biāo)記出原來的凸透鏡的焦點，換一塊表面曲度不同的凸透鏡重新實驗，發(fā)現(xiàn)透射光線并不在原來的位置會聚。

引導(dǎo)學(xué)生概括結(jié)論：曲度不同的凸透鏡，焦距并不相同。

【設(shè)計意圖】讓學(xué)生認識到凸透鏡的焦距是凸透鏡的特性之一，不同的凸透鏡具有不同的焦距，焦距的大小跟凸透鏡表面的曲度有關(guān)。

師：凸透鏡的焦點是在主軸上，對于焦點和焦距，我們存在這樣幾個問題：在凸透鏡的右邊有一個焦點，它的左邊是不是也有一個焦點呢？如果也有的話，兩個焦距是不是相同呢？

活動八：要求學(xué)生考慮雙凸透鏡、平凸透鏡和凹凸透鏡，討論凸透鏡有幾個焦點，若有兩個焦點，兩個焦距是否相同。

師：（針對學(xué)生提出的各種不同的觀點）因為雙凸透鏡具有對稱性，將它左右翻轉(zhuǎn)一下，仍是原來的模樣，所以，它應(yīng)該有兩個焦點，并且兩個焦距相同。但平凸透鏡和凹凸透鏡是否也一樣，我們一時難以肯定，你希望它們也跟雙凸透鏡一樣嗎？

生：希望也一樣。

師：這是我們良好的愿望，我們希望不同的凸透鏡應(yīng)當(dāng)具有相同的特性。但事實是不是跟我們的愿望一致呢？我們用平凸透鏡做個實驗來檢驗。這個實驗該怎樣做？

活動九：學(xué)生討論探究平凸透鏡是否有兩個焦點，兩個焦距是否相同的實驗方案。教師采用正確的方法（例如，先用平行光射入平凸透鏡，標(biāo)出焦點位置。再將平凸透鏡左右翻轉(zhuǎn)，看平行光透過是否也在同一點會聚），對學(xué)生的猜測作出檢驗。

引導(dǎo)學(xué)生概括結(jié)論：各種凸透鏡都有兩個焦點，兩個焦距相等。

【設(shè)計意圖】培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力、猜想能力和設(shè)計實驗檢驗猜想的能力。

6 探究凹透鏡對光的作用

從近視眼鏡的鏡片不能使太陽光聚焦的實驗現(xiàn)象，我們知道凹透鏡具有與凸透鏡不同的特性，凹透鏡具有怎樣的光學(xué)特性呢？

活動十：要求學(xué)生參照凸透鏡的特性，猜測凹透鏡可能具有什么特性。針對學(xué)生的猜測，教師進行實驗，顯示凹透鏡使平行光發(fā)散的現(xiàn)象，如圖10所示。

教師引導(dǎo)學(xué)生認識：

（1）從整體上看，與主光軸平行的光射入透鏡，射出之后會散開。但光的散開也是有規(guī)律的。將所有出射光線向反向作延長線（教師可將事先作好反向延長虛線的紙片放在透鏡的左邊），這些延長線將相交于一點（并要求學(xué)生作出如圖11的光路圖）。

（2）對著光心射入的光，透過凹透鏡之后其傳播方向不會改變；不對著光心斜射入的光，透過凹透鏡之后，會向外彎折（教師可演示給學(xué)生看）。 參考文獻：

[1]鄭青岳.義務(wù)教育教科書科學(xué)七年級下冊[M].杭州：浙江教育出版社，2013.

[2]鄭青岳.科學(xué)課程100個教學(xué)案例[M].杭州：浙江教育出版社，2007.

（欄目編輯 鄧 磊）