在探究凸透鏡成像規律教學中談利用實驗特點突破教學難點

李新登

摘 要： 凸透鏡成像這節探究課概念多，實驗器材多，學生注意力容易轉移，導致其不能積極有效地參與教學過程，無法掌握凸透鏡的成像規律。本文闡述了如何利用物理實驗自身的特點解決本節探究課的難點。

關鍵詞： 物理教學 凸透鏡成像規律教學 實驗特點

一、教學案例

多媒體展示幾張優美的自然風景圖片，幾張關于環境污染、水土流失及沙漠化的圖片，以及本班學生校運動會照片。師：“這些圖片時如何得到的？”生：“照相機或者攝影機。”教師展示自制的黑盒子相機，關燈演示“拍攝”窗外景物。師：“發現了什么？”生1：“這個黑盒子照相機把窗外的景物拍攝到了在半透明紙上了?！睅煟骸熬拔锏搅思埳狭藛幔俊鄙?：“景物在窗外，紙上的是它的像。”師：“那么像是怎么形成的？今天我們就來研究這個照相機。”教師接著拆開這個黑盒子，讓學生觀察，師：“這個照相機有什么元件？”學生觀察后疑惑地回答：“就一個鏡頭！”師：“窗外的景物發出光線經過該元件后成像在半透明紙這個光屏上，現在每張桌子上都有一組這樣的鏡頭，那么它有什么樣的結構特征？”通過動手觀察，生3：“它中間部分比較厚，兩邊比較薄，而且光線可以透射過去”。接著教師展示幾個不同焦距的凸透鏡，通過比較并給出凸透鏡的概念。師：“動手試試看，誰能夠把窗外景物成像在光屏上?！睂W生積極實驗，一會大多數學生成功了，不過有的像模糊，有的清晰。師：“同學們做得很好，剛才一會的時間就制作成了一個簡易的照相機，可是有的‘像’模糊了？可以讓它清晰嗎？”通過實驗嘗試，生4：“可以，改變紙張到透鏡的距離或者改變透鏡的位置?！庇械膶W生就會補充回答：“當窗外的景物和透鏡位置確定時，像的位置也就確定了?！睅煟骸昂芎?，光屏上清晰的才是我們要找的像。那透鏡位置和物體的位置確定時，實際上確定了什么？”生6：“景物與透鏡之間的距離。”師：“很好，我們把物體與透鏡之間的距離定義為物距？但是有個問題透鏡是有厚度的，怎么算這個距離？”學生7：“物體到透鏡中心的距離叫做物距。”師：“透鏡的中心叫做光心，觀察像和成像的物體比較又發現了什么？”學生接著回答：“像是倒立的，縮小的?！睅煟骸昂芎?，不過像的倒立正立要相對于成像的物體，那這個像是實像嗎？”生8：“是，因為可以用光屏承接到像，說明有光線到達像的位置。”師：“為什么凸透鏡就可以成像了？先觀察這個演示實驗?！苯處熃o學生演示凸透鏡匯聚太陽光把火柴點燃的實驗。師：“很多同學都有做過這樣的實驗，火柴被誰點著了？為什么點著？那說明了透鏡對光線具有什么作用呢？”思考后，生9：“凸透鏡對光有會聚的作用。”師：“四人一組利用桌面的平行光源實驗，觀察凸透鏡對光線的會聚作用是怎樣的？”實驗后，生10：“發現了旁邊的光線向中間的會聚，傳播方向發生改變?！薄翱偨Y得很好，那還有其他發現嗎？”生11：“經過透鏡中心的光線傳播方向不發生改變”。師：“為什么凸透鏡對光線具有這樣的會聚作用？”學生思考片刻后教師要求學生做平行光經過棱鏡片的折射實驗，結合凸透鏡結構學生就自然明白了凸透鏡對光線的會聚作用實際上是一種折射。教師介紹主光軸、焦點、物距及像距，并進一步通過實驗演示，說明焦距反映了透鏡對光線的會聚能力。師：“通過凸透鏡觀察近處的物體，例如黑色水筆的筆頭，能發現什么？”生12：“筆尖的位置有個圓珠，當我們寫字時，圓珠是滾動的。”師：“觀察得很認真，為什么看得這么清楚？”生13：“因為物體放大了。”生：“沒有，我們看到的是像，像是放大的，正立的。”師：“物體有被放大嗎？”師：“動手實驗，是實像還是虛像？”學生用光屏試圖承接像后回答：“我用在另外一側用光屏無法承接到，所以是虛像?！睅煟骸爸v得非常好，從中我們發現物體成像的特點與什么因素有關呢？”生14：“成像物體你凸透鏡的距離也就是物距u?！睅煟骸澳浅上裉攸c與物距到底有怎樣的關系呢？接下來我們四人一組利用桌面上器材：蠟燭、光具座、關屏一起來探究?！苯處熢诙嗝襟w上出示實驗注意事項及實驗內容，有了先前的教學鋪墊，學生對于后面的探究內容就水到渠成了。

二、案例分析

1.本節課力求通過物理實驗培養并提高學生的物理學習“興趣”。

“興趣是指一個人積極探究某種事物及愛好某種活動的心理傾向”。學生只有對物理感興趣，才想學、愛學，才能學好，從而用好物理。因此，成功激發學生學習物理的興趣，是提高教學質量的關鍵。

興趣的前提是“需要”，初中生處在身體和思想都在發展的階段，這一階段學生對周圍的事和物充滿好奇，求知欲強，好動手，但是這節實驗課由于概念多，因此學生在沒有掌握的情況下往往只是機械式地實驗甚至對實驗不感興趣，實驗效果不理想，主要原因之一是學生沒有這種需要，因此本節課教學過程中注重創設情境讓學生體會到物理就在身邊而且與自己聯系緊密，從而激發學生的學習心理需要。例如在引入新課時，用多媒體播放優美的自然風景圖片，緊接著播放幾張環境破壞的圖片，讓學生在強烈的視覺沖擊中開闊視野，產生環境保護人人有責的意識，把當前的物理學習和自己使命感相結合，然后教師展示關于學生運動會的生活照片，體會照相機對生活的影響，使學生產生研究照相機的需要，接著教師利用自制的黑盒子照相機把窗外的景物成像在半透明紙上時，學生更加迫切地想知道怎么回事，當教師打開黑盒子相機，發現只有一個透鏡，此時學生累積了濃厚的動手探究這個凸透鏡的心理需要，然后教師提供給學生器材，早就躍躍欲試的學生就會積極投入到自制簡易照相機的實驗中，去驗證、去嘗試，在體會成功的喜悅中，興趣盎然；例如，研究像放大縮小特點時，讓學生通過凸透鏡觀察水筆的筆尖，由于是身邊熟悉得不能再熟悉的東西，忽然發現平時所忽視的東西，此時學生的興趣也是高漲的；例如教師讓學生分組做光經過棱鏡片的實驗，學生通過實驗加想象不難成功地推理出凸透鏡對光線會聚的原因，不但加深了對知識的理解，更體會到了科學探究的樂趣，無形中都在滋養著學生對物理學科的興趣。

2.通過物理實驗為學生提供了豐富的感性材料，促進思維。

心理學研究表明：“人的思維活動是在感性材料的基礎上產生的，感性材料是思維活動的源泉和依據?！边@節課概念比較多，有焦點、焦距、物距、像距、像的特點等，學生缺乏相應認識，學生如果對于這些基本的概念沒有深刻的認識，則無形中會增加后面實驗的難度，容易打擊他們實驗探究的信心，不利于后面的教學。因此，本節課在教學實施過程中盡可能通過實驗多提供感性材料，例如教師演示黑盒子照相機成像實驗，學生就清楚地區分成像的物體及像；分組實驗把窗外的景物成像在光屏上，用凸透鏡放在近處觀察圓珠筆圓珠，學生就對像的放大縮小、虛實、倒立正立的特點有了感性認識；在研究凸透鏡結構及會聚作用時，讓學生自己去摸、去感覺凸透鏡，從而形象感知凸透鏡中間厚兩邊薄的結構特征；為了引進凸透鏡對光線的會聚作用，教師通過演示實驗，讓學生觀察、思考，從而得出凸透鏡的會聚作用。為了進一步了解凸透鏡的這種作用，接下來，在教師引導下，學生自己動手把平行光源和凸透鏡固定在光具座上探究凸透鏡的會聚作用，通過自己操作，學生獲得了光線經過凸透鏡（除了光心）會往凸透鏡中間方向偏折，而經過光心的光纖不會偏折的感性認識，但為什么呢？為了進一步滿足學生意義建構的需要，教師增設一個學生分組實驗——棱鏡片折射實驗。結合實驗并通過比較、分析、推理，學生不難得出透鏡對光線的會聚作用的實質就是折射。顯然這個實驗，不但使學生找到了凸透鏡對光線會聚作用的原因，更為學生提供了獲得較為豐富的感性材料，使之加深了對凸透鏡的理性認識。接著學生研究不同的凸透鏡的會聚作用，發現了會聚能力各不相同，從而引出了焦距，理解焦距的物理意義。對于凸透鏡成像規律，雖然教師在教學過程中都會強調記憶辦法，但是這部分內容學生還是很容易混淆，因此這節課，有關于照相機的演示實驗和學生分組實驗，目的就是加深學生對照相機成像的感性認識，知道物距大于一倍焦距成的是實像，物距大于兩倍焦距成的是縮小的像，促進對凸透鏡成像規律的記憶。顯然通過實驗，不但累積了關于凸透鏡的感性材料，促進了學生思維，使之完成對凸透鏡理性認識，而且讓學生熟悉了光具座的使用，鍛煉了學生的實驗動手能力，為后面的探究實驗提供了實驗基礎。

總之，這節課經過教師的演示實驗和學生的分組實驗極大激發了學生的物理興趣，激發學生學習物理的興趣，使學生積極參與教學過程，獲取大量感性材料，加深對凸透鏡的理解，強化凸透鏡成像規律的記憶，培養了學生觀察能力、分析問題與解決問題能力及良好的科學作風等方面的作用，收到良好的教學效果。

參考文獻：

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