由教材中一道光學題引發的思考

摘要：本文針對教學中遇到的教材中一道光學題進行思考，探索編者的設計目的，分析討論各種方法的優點和不足，目的在于尋求一種更易學生理解接受的解題方法，以幫助解決教學中遇到的問題.

關鍵詞：凸透鏡；焦距；折光能力

作者簡介：楊戈（1978-），男，廣東廉江人，大學本科，中學物理一級教師，主要研究方向是教材教法研究.

義務教育教科書人教版八年級《物理》上冊第五章透鏡及其應用第三節“動手動腦學物理”第4題：一位同學利用類似圖1所示的器材做實驗，先用焦距為20cm的透鏡甲進行實驗，在光屛上得到了清晰的縮小實像.接下來他想改用焦距為10cm的透鏡乙繼續進行實驗.如果不改變發光體和凸透鏡的位置，要在光屏上成清晰的像，光屏應該向哪個方向移動？教師用書中參考答案是：光屏向左移動.由于題中沒有圖，準確地說應該是“光屏應向透鏡方向移動”.這的確是一道真正考查學生能力的好題，既考查了學生的實驗操作能力，又突出考查了學生的邏輯推理分析能力，因此在各地中考中頻繁出現.

筆者在教學中是這樣分析的：由“先用焦距為20cm的透鏡甲進行實驗，在屛上得到清晰縮小的實像”可知，此時u>2f；當改用焦距為10cm的透鏡乙繼續實驗，不改變發光體和凸透鏡的位置，雖然物距不變，但由于透鏡乙焦距比透鏡甲焦距小，也就是發光體相對焦點更遠了，即相當于增大了物距，根據凸透鏡成實像規律：物遠像距小像變小，可知，要在光屏上成清晰的像，像比原來變小了，像距應變小，因此光屏應靠近透鏡移動.按這樣分析后學生感到很茫然：不改變發光體和凸透鏡的位置不就是物距不變嗎？怎么相當于增大了物距.對于這一點，學生只停留在多個物體相對同一個透鏡來比較物距.而同一物體相對兩個不同的透鏡距離就要看相對焦點的距離或相對焦距的倍數了.

課后筆者反思：這樣的分析可能還是很多學生沒辦法接受，特別是思維能力不強的同學思路轉彎不過來.有沒有更好的分析方法？這引起了筆者的思考.根據凸透鏡成像規律公式有： 1/u+1/v=1/f，由于焦距f甲>f乙，物距u不變，由公式分析可知像距v甲>v乙，這種方法簡單明了，但凸透鏡成像規律公式在高中物理選修3-4才學習，初中不作要求，這對初中生來說也是不可行的.

在初中物理光學教學中，通過作圖方法分析凸透鏡成像的特征，保持發光體和凸透鏡的位置不變，分別作出焦距為20cm和焦距為10cm的成像過程圖，如圖2、圖3所示，可以看出焦距更短的透鏡乙成像更小，像距更小，因此光屏應靠近透鏡移動.這種作圖方法直觀性很強，但要求作圖準確性很高，偶然誤差較大，會大大降低解題的準確性，同時這樣解題耗時也較長.

在百思不得其解時，突然想到本章第一節最后一句指出：“凸透鏡越厚，折光能力越強”，而且該節“動手動腦學物理”第1小題又通過練習總結了“凸透鏡越厚，折光能力越強，其焦距越短”，從而呼應課本中的結論.透鏡乙的焦距小于透鏡甲的焦距，也就是透鏡乙的折光能力比透鏡甲更強，成像在更前方，因此光屏應向透鏡方向移動才能接收清晰的像.若運用這一結論分析學生可能會更容易接受，同時也為第四節近視眼的形成原因與矯正方法的學習埋下伏筆，也許這正是編者在第三節編寫這道題的目的所在.

以上是本人在教學中的做法和體會，目的是尋找一種更易學生理解掌握的方法，不足之處還望同行批評指出，以便在日后教學中有所提高.

參考文獻：

[1]義務教育教科書物理八年級上冊[M]北京：人民教育出版社2012.

[2]義務教育教科書教師教學用書物理八年級上冊[M]北京：人民教育出版社2016.