“透镜”课题教学的活动设计

摘 要：透镜是初中光学的重要内容，应当让学生在一系列自主探究的活动中暴露已有的前概念，纠正错误的认识，揭示凸透镜和凹透镜的特点，认识凸透镜与凹透镜的差异，建立相关的概念。

关键词：凸透镜；凹透镜；教学；活动设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）11-0033-3

透镜是初中光学的重要知识，如何使学生在透镜知识的学习中，对透镜的作用获得更深刻的认识，并且得到科学探究的体验和训练，我们对本课题教学的活动作了如下的设计：

1 观察太阳光聚焦现象

活动一：要求学生课前做太阳光聚焦的活动，看能否用放大镜和近视眼镜的镜片将太阳光聚焦在一张树叶或纸张上，使树叶或纸张燃烧。教师事先在校园里拍了视频，学生用放大镜将太阳光会聚于树叶上的一点，树叶在亮点处烧起，如图1所示，而用近视眼镜的镜片则无法使太阳光聚焦。

【设计意图】为学生认识凸透镜的光学特性提供感性材料，激发学生的学习兴趣。

2 透镜的分类

课堂上，学生汇报课前活动的结果，教师播放活动一的视频。

师：像放大镜、近视眼镜的镜片，表面都是曲面，并都能使光透过的，科学上将这些光学器件称为透镜。这里所说的表面弯曲，可以是两个面都弯曲，也可以只是一个面弯曲。

活动二：教师展示如图2所示的几种透镜（截面），要求学生对这些透镜进行分类。

针对学生的分类结果，教师指出：科学上根据透镜中间与边缘的厚薄，将透镜分为两类：中间厚边缘薄的为凸透镜，中间薄边缘厚的为凹透镜。并给出各个透镜的名称，如图3所示。

同时，指出放大镜的镜片是凸透镜，近视眼镜的镜片是凹透镜。

【设计意图】训练学生通过观察、比较，掌握对透镜进行分类的方法。

3 凸透镜聚光的光路

师：科学上将透镜分为凸透镜和凹透镜，是因为凸透镜与凹透镜具有不同的特性。在课前的活动中我们也发现放大镜与近视眼镜镜片的表现不同。以下，我们来深入认识凸透镜和凹透镜的特性。

活动三：要求学生针对放大镜聚焦太阳光的活动，在图4上完成光路图，来解释凸透镜聚焦实验现象。学生会出现不同的画法，有的是错误的，如图5所示。

师：在太阳光聚焦实验中，光传播的路线我们是看不见的。我们画出的光路只是我们对观察到的现象所做的猜想。大家所画的光路不同是因为大家猜想的图景并不相同。到底谁的猜想正确，需要用新的实验，设法将光路显示出来。

活动四：用凸透镜将平行光会聚的实验确认平行光会聚的正确光路，如图6所示。

【设计意图】暴露学生的前概念，利用学生所画结果的不同，造成矛盾和冲突。让学生认识到自己所画的只是一种猜想，而猜想的真伪辨别需要新的实验事实。

4 深入认识凸透镜的性质

活动五：教师根据实验现象作出图7，并给出凸透镜光心、主光轴等概念。引导学生针对图6实验现象进行概括，获得凸透镜对光的作用的有关知识：

（1）从整体上看，平行光透过凸透镜后，将会聚于一点。这不仅仅是三条平行光线穿过凸透镜后会聚于一点，太阳光聚焦实验现象告诉我们，是一束平行光透过凸透镜之后会聚于一点。由此，将图6的现象上升为图7的图景。

（2）从个体上看，中间射入凸透镜光心的光，穿过凸透镜后其方向保持不变，边上与主光轴平行的光，穿过凸透镜后向里弯折。

【设计意图】培养学生观察、比较、概括的能力，以及全面、细致、深入考察事物，善于改变考察角度的能力。

师：如果不对着光心斜射到凸透镜上的光透过后又将怎样传播呢？

活动六：向凸透镜斜向上射入一条光线，呈现如图8的实验现象。

引导学生概括：不对着光心入射的光穿过凸透镜后会向里弯折这一结论，光线向里弯折是具有普遍意义的，并不要求入射光一定要与主光轴平行。

【设计意图】通过变式实验，帮助学生从变中寻找不变，概括出普遍意义的结论，拓宽学生的视野，认识事物更为本质的因素，揭示更普遍的结论。

5 探究凸透镜焦点和焦距

师：（针对图9，给出凸透镜的焦点、焦距概念）不同的透镜焦距是不是一样呢？我们换一块表面弯曲程度不同的凸透镜再做一次实验。

活动七：在实验演示板上标记出原来的凸透镜的焦点，换一块表面曲度不同的凸透镜重新实验，发现透射光线并不在原来的位置会聚。

引导学生概括结论：曲度不同的凸透镜，焦距并不相同。

【设计意图】让学生认识到凸透镜的焦距是凸透镜的特性之一，不同的凸透镜具有不同的焦距，焦距的大小跟凸透镜表面的曲度有关。

师：凸透镜的焦点是在主轴上，对于焦点和焦距，我们存在这样几个问题：在凸透镜的右边有一个焦点，它的左边是不是也有一个焦点呢？如果也有的话，两个焦距是不是相同呢？

活动八：要求学生考虑双凸透镜、平凸透镜和凹凸透镜，讨论凸透镜有几个焦点，若有两个焦点，两个焦距是否相同。

师：（针对学生提出的各种不同的观点）因为双凸透镜具有对称性，将它左右翻转一下，仍是原来的模样，所以，它应该有两个焦点，并且两个焦距相同。但平凸透镜和凹凸透镜是否也一样，我们一时难以肯定，你希望它们也跟双凸透镜一样吗？

生：希望也一样。

师：这是我们良好的愿望，我们希望不同的凸透镜应当具有相同的特性。但事实是不是跟我们的愿望一致呢？我们用平凸透镜做个实验来检验。这个实验该怎样做？

活动九：学生讨论探究平凸透镜是否有两个焦点，两个焦距是否相同的实验方案。教师采用正确的方法（例如，先用平行光射入平凸透镜，标出焦点位置。再将平凸透镜左右翻转，看平行光透过是否也在同一点会聚），对学生的猜测作出检验。

引导学生概括结论：各种凸透镜都有两个焦点，两个焦距相等。

【设计意图】培养学生的质疑能力、猜想能力和设计实验检验猜想的能力。

6 探究凹透镜对光的作用

从近视眼镜的镜片不能使太阳光聚焦的实验现象，我们知道凹透镜具有与凸透镜不同的特性，凹透镜具有怎样的光学特性呢？

活动十：要求学生参照凸透镜的特性，猜测凹透镜可能具有什么特性。针对学生的猜测，教师进行实验，显示凹透镜使平行光发散的现象，如图10所示。

教师引导学生认识：

（1）从整体上看，与主光轴平行的光射入透镜，射出之后会散开。但光的散开也是有规律的。将所有出射光线向反向作延长线（教师可将事先作好反向延长虚线的纸片放在透镜的左边），这些延长线将相交于一点（并要求学生作出如图11的光路图）。

（2）对着光心射入的光，透过凹透镜之后其传播方向不会改变；不对着光心斜射入的光，透过凹透镜之后，会向外弯折（教师可演示给学生看）。 参考文献：

[1]郑青岳.义务教育教科书科学七年级下册[M].杭州：浙江教育出版社，2013.

[2]郑青岳.科学课程100个教学案例[M].杭州：浙江教育出版社，2007.

（栏目编辑 邓 磊）