把握實驗細(xì)節(jié)，提高課堂效率
——對“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗的一點認(rèn)識

江蘇省常州市新北區(qū)實驗中學(xué) 郭云潔

把握實驗細(xì)節(jié)，提高課堂效率
——對“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗的一點認(rèn)識

江蘇省常州市新北區(qū)實驗中學(xué) 郭云潔

通過對2014年江蘇省物理優(yōu)質(zhì)課的觀摩，對“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗有了新的認(rèn)識。

物理 實驗細(xì)節(jié) 課堂效率

“探究凸透鏡成像規(guī)律”是蘇科版八年級物理第四章《光的折射 透鏡》第三節(jié)內(nèi)容，該內(nèi)容是本章的重點，是后兩節(jié)內(nèi)容的出發(fā)點，該實驗是學(xué)生必做的重要光學(xué)實驗，本實驗不僅讓學(xué)生完整體驗科學(xué)探究的一般過程，也是學(xué)生對數(shù)據(jù)分析要求最高的實驗，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否直接影響學(xué)生總結(jié)和理解凸透鏡成像規(guī)律。多年來，課本一直用蠟燭作為光源，筆者有幸觀摩了2014年江蘇省物理優(yōu)質(zhì)課評比的七節(jié)該內(nèi)容的優(yōu)質(zhì)課，對本實驗的器材與數(shù)據(jù)處理有了一點新的認(rèn)識，現(xiàn)將其整理如下。

一、光源的不足與改進(jìn)

按照課本上用蠟燭作為光源，可以完成實驗，基本得到凸透鏡成像規(guī)律，但還存在一些不足之處。在本次優(yōu)質(zhì)課評比中暴露出來的有如下幾條：第一，本次上課由于在錄播室上課，上課期間門要關(guān)閉，再加上錄播室沒有窗戶，雖然是深秋季節(jié)，但還是要開著空調(diào)才能上課，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生實驗時，燭焰搖曳晃動，教師曾試圖關(guān)空調(diào)，比賽期間苦于講臺沒有放遙控，教師只好作罷，這樣導(dǎo)致學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)誤差較大，影響了規(guī)律的總結(jié)。第二，用燭焰作為光源必須在暗室才能效果較好，而本次上課中由于錄播，不允許關(guān)燈，學(xué)生實驗時的像明顯暗淡，這也是導(dǎo)致像距誤差大的原因之一。第三，上課期間，教師沒有讓學(xué)生及時吹滅蠟燭，導(dǎo)致開始實驗時燭焰、透鏡和光屏中心是調(diào)節(jié)在同一高度，實驗全部結(jié)束時，蠟燭已經(jīng)很短，像基本都不在光屏中央，甚至有部分同學(xué)的像都不完整。我想即使老師讓學(xué)生點、熄蠟燭次數(shù)增多些，三心不在同一高度的問題還是存在，并且還會導(dǎo)致實驗有相當(dāng)一部分時間用在了點和熄滅蠟燭上。第四，實驗中能觀察到像是上下顛倒的，用燭焰左右顛倒的特點不能體現(xiàn)，上課中教師也避開了這個特點。我想如果要研究這一特點，只能通過用手煽動或嘴輕吹火焰來完成，但這樣做是無法在光屏上長時間接收的。第五，由于在密閉的房間內(nèi)完成教學(xué)，下課時，教室內(nèi)已經(jīng)有濃烈的氣味，并且室內(nèi)溫度相當(dāng)高。再看學(xué)生桌面，雖然墊了白紙，但還是有些蠟油滴在了桌面上，導(dǎo)致桌面不整潔，有些同學(xué)整理時，還不小心把部分小蠟塊掉到了地上，如果學(xué)生踩在上面，還有可能打滑。

本次上課有些教師用LED燈制作的“F”字樣的光源很好地彌補了以上不足。具體制作是：用9個LED燈并聯(lián)，插在5× 10cm的塑料板上，用雙面膠先固定住，然后用焊錫將腳一一焊接，再在塑料板上焊接一個可以裝兩節(jié)五號電池的電池盒，接通電路即可完成。最后取實驗室光屏的支架，用熱膠將塑料板膠在支架上即可完成一個光源。“F”光源在淘寶網(wǎng)上是有現(xiàn)成的買的，但至少需二十五元，而自己自制的成本十元不到。另外網(wǎng)上的光源是用發(fā)光二極管制作的，但由于發(fā)光二極管是立體的，對實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有一定影響。同時自制光源時，用最小功率的LED燈，亮度降低，不會對學(xué)生的眼睛有傷害。這樣的光源無需在暗室中完成實驗，而且測出數(shù)據(jù)不僅滿足凸透鏡成像的一般規(guī)律，還能準(zhǔn)確到滿足物距和像距倒數(shù)和等于焦距倒數(shù)的規(guī)律（這一規(guī)律初中無需讓學(xué)生掌握，但教師可以有所思考）。

二、光具座的不足與改進(jìn)

實驗室的光具座零刻度線在最左端，從左向右依次增大，實驗中將透鏡固定在40或50cm處，學(xué)生在實驗中讀出的物距和像距都是要計算的，而不少學(xué)生忘記計算或計算錯誤，導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)整理時，無法得到成像規(guī)律。

這次上課中，有教師用1cm寬的紙帶粘在了光具座上，利用光具座已有的刻度在紙帶上重新標(biāo)數(shù)字，“0”寫在了原來的“45”之處，向兩側(cè)數(shù)字依次變大，這樣學(xué)生觀察到的燭焰、光屏所在的刻度就是物距和像距，只需直接記錄數(shù)據(jù)。該改進(jìn)在上課中效果非常好。

三、光屏的不足與改進(jìn)

光屏接收的像是通過目測的方法確定放大和縮小的，在探究等大時，學(xué)生很難確定。同時學(xué)生實驗數(shù)據(jù)只能分析出物距減小，像距增大，對像的大小改變則需通過前后分析或再連續(xù)實驗才能得出。改進(jìn)方法是在光屏中央粘一張帶刻度的白紙，每次記錄像的高度，并將高度也記錄在物距、像距的表格中，這樣，學(xué)生在分析數(shù)據(jù)時會發(fā)現(xiàn)像的大小隨物距變化的規(guī)律，而這一規(guī)律的得出，對下一節(jié)照相機內(nèi)容中拍照時如何根據(jù)要求調(diào)節(jié)物距、像距有一定的幫助。

四、實驗數(shù)據(jù)的收集與分析

在這次優(yōu)質(zhì)課評比中分析數(shù)據(jù)，得出成像規(guī)律的方法很多，引出物距與焦距的關(guān)系的處理上方法也很多，我個人認(rèn)為以下這一種方法比較符合教學(xué)的一般環(huán)節(jié)。

學(xué)生分組收集倒立放大、倒立縮小的像，初步觀察數(shù)據(jù)尋找規(guī)律，學(xué)生都能看出物距大于像距時成倒立縮小的像，物距小于像距時成倒立放大的像，根據(jù)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)追問：“何時會成倒立等大的像呢？”學(xué)生自然會回答物距等于像距，接著讓學(xué)生通過實驗尋找這個位置，學(xué)生通過探究會找到這個點，（班內(nèi)預(yù)先發(fā)放的透鏡有5cm和10cm兩種），教師引：導(dǎo)“10cm和20cm有什么特殊性呢？請觀察透鏡上的標(biāo)簽貼找出透鏡的焦距”，學(xué)生根據(jù)焦距自然發(fā)現(xiàn)等大時物距和像距都等于焦距的兩倍，教師的追問：“放大和縮小的像時的物距與像距大小和焦距是否有關(guān)系呢？”巧妙地將實驗數(shù)據(jù)與焦距聯(lián)系了，完成了焦距的過渡。

接著讓學(xué)生將收集的數(shù)據(jù)標(biāo)在透明膠片上（教師統(tǒng)一復(fù)印了帶有一倍和兩倍焦距點的透鏡圖片在膠片上），再將10cm透鏡的膠片都疊加在一起放在實物展臺，很容易得出成倒立縮小的像的物距都大于兩倍焦距，像距在一倍和兩倍焦距之間，5cm透鏡的數(shù)據(jù)可以加以驗證結(jié)論的正確性。這樣將學(xué)生所有數(shù)據(jù)快速地整理在一張圖片上，比選取代表板演數(shù)據(jù)于黑板上數(shù)軸更節(jié)約時間，分析的數(shù)據(jù)也更多。

總之，通過這一次的學(xué)習(xí)，對凸透鏡成像規(guī)律這一節(jié)課的器材改進(jìn)、數(shù)據(jù)收集與分析的方法收獲很大，希望能得到同行的批評與指正。