《透镜》 课例编号:R851(1)
一束光,一只透镜,一节探索课
——以“透镜”一课为例
本节《透镜》课例以“太阳能发电”为情境引擎,以“加一个元件电扇就转了”的认知冲突为探究起点,从摸一摸认识外形到照一照探究作用,从量一量测量焦距到看一看解释原理,最后以辨一辨实现迁移、以投影装置埋下伏笔,是一节情境与探究深度融合、动手与思维协同推进的优质物理课。
一、从太阳能到凸透镜:一个问题驱动整节课
课例以太阳能发电实验开场。手电筒模拟太阳光照射电池板,电扇不转;在电池板前加一个透明元件,电扇转动。“这个元件为什么这么神奇?”——问题一出,探究的方向已然锁定。从清洁能源到透镜,从国家战略到物理实验,情境的引入既有时代高度又有认知张力。课末回扣——球形透镜提高太阳能发电效率35%以上,助力碳达峰碳中和——首尾呼应,物理知识从课堂走向了社会担当。
二、摸一摸、照一照、量一量:感官到数据的认知进阶
凸透镜的认识经历了三个层次。第一层——摸一摸:隔着擦镜纸触摸透镜表面,发现是曲面;比较中间和边缘,发现“中间厚、边缘薄”。从触觉到语言,凸透镜的外形特点在学生的亲手触摸中被发现。第二层——照一照:用激光笔从三种方向入射,观察光经过透镜后的偏折,归纳“都向主光轴偏折”,建立“汇聚”概念。教师精准辨析“汇聚不一定汇聚于一点”,纠正了学生的常见误解。第三层——量一量:用平行光找到最小最亮的光斑(焦点),从刻度尺上读出焦距,比较两个透镜的焦距长短与偏折能力的关系。从感性认识到定量测量,从“汇聚”到“焦距”,概念的建构在数据中稳固确立。
三、水透镜的动态演示:薄厚与偏折能力的直观呈现
水透镜实验是本节课的视觉亮点。教师现场操作——向外抽水,透镜变薄,汇聚点远离,偏折变弱;向内注水,透镜变厚,汇聚点靠近,偏折变强。一个装置、两个方向、连续变化,凸透镜的厚薄与偏折能力的关系在动态演示中一目了然。相比于静态的图片或口述,水透镜的“活”让学生亲眼看到了“越厚越能折”的因果关系。这一演示还为球形透镜的应用做了直观铺垫——透镜做得鼓、做得大,就是为了汇聚更多光、偏折能力更强。
四、三棱镜模型:从现象到原理的思维跃升
凸透镜为什么能汇聚光?实验回答了“是什么”,三棱镜模型回答了“为什么”。教师用两个三棱镜模拟凸透镜的截面——光经过上方三棱镜向下偏折,经过下方三棱镜向上偏折,两束光自然汇聚。“发生了光的什么现象?”“折射!”从三棱镜到凸透镜,从两次折射到汇聚效果,学生不仅知道了凸透镜能汇聚光,更理解了汇聚的物理原理。教师顺势提问“如果想把光发散怎么摆”,学生想到“两个互换”,凹透镜的引出水到渠成。从汇聚到发散,从原理到应用,三棱镜模型承载了从凸透镜到凹透镜的完整过渡。
五、辨别镜片与投影成像:从课堂走向生活和后续
课末的两个活动实现了知识的双重延伸。辨别老花镜和近视镜——学生用三种方法(摸、照、看)判断,老花镜是凸透镜(放大、汇聚),近视镜是凹透镜(缩小、发散)。从实验室到生活,从透镜分类到实际镜片,辨别活动检验了知识也强化了应用。投影活动——用凸透镜将细管中的图案投射到天花板上,学生看到了清晰的滕王阁像;同一透镜在不同距离下还可成放大、倒立、缩小的像。“透镜奇不奇妙?”老师一句话引出后续“透镜成像”的内容,下课铃声响起时,学生的好奇心已被点燃。
改进建议:三种入射情况的实验分析可让更多学生表达观察结果,增强参与感;测量焦距时“最小最亮光斑”的判断可增加示范环节,帮助学生准确找到焦点位置;投影活动中可让学生自由调节距离,观察像的大小和清晰度变化,为后续成像学习积累感性经验。
总结:本课例以太阳能发电承载情境之重,以摸照量递进认知之阶,以水透镜演示动态之变,以三棱镜模型解释原理之根,以辨别投影延伸应用之广,在环环相扣的教学设计中完成了透镜概念的深度建构。学生从触摸中认识了凸透镜,从实验中发现了汇聚作用,从测量中建立了焦距概念,从模型中理解了折射原理,从辨别中联结了生活实际。一束光从太阳而来,穿过透镜,照见了学生从感性到理性、从现象到本质的完整认知旅程。
《透镜》青教赛获奖课例
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