凸透鏡成像的規(guī)律的實(shí)踐探究

摘 要：在教學(xué)實(shí)踐過程中，由于凸透鏡成像的規(guī)律非常抽象，讓學(xué)生直接得出凸透鏡成像規(guī)律是非常困難的，要求學(xué)生學(xué)會(huì)、掌握和運(yùn)用該規(guī)律則更是難上加難。通過多年教學(xué)的探索，近幾年來以學(xué)生實(shí)踐探究和圖像分析相結(jié)合的教學(xué)方法，其效果顯著。以探究凸透鏡成像特點(diǎn)與物距大小的關(guān)系為主軸，學(xué)生通過“猜想、提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)踐操作、數(shù)據(jù)分析和歸納”等，讓學(xué)生對(duì)實(shí)踐探究產(chǎn)生興趣、發(fā)現(xiàn)問題、小組解決問題。引入用圖像和數(shù)學(xué)分析方法幫助學(xué)生理解和記憶凸透鏡成像的規(guī)律。

關(guān)鍵詞：凸透鏡；成像；規(guī)律

教學(xué)器材：

光具座、凸透鏡、蠟燭、火柴、光屏。

探究問題：

凸透鏡成的像是放大還是縮小、倒立還是正立和實(shí)像還是虛像與物距和焦距的關(guān)系。蠟燭在移動(dòng)過程中，像的移動(dòng)方向和大小是如何變化？

實(shí)驗(yàn)探究：

一、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和觀察成像的情況記錄在表格中。凸透鏡的焦距f=10 cm

二、 探究問題：

1. 在什么條件下，能在光屏的中央處成像？

引導(dǎo)學(xué)生思考在燭焰、凸透鏡光心和光屏中心是否在同一高度問題，同時(shí)也要提醒學(xué)生，是否跟同一直線有關(guān)的問題。

2. 在什么條件下，無論怎樣移動(dòng)蠟燭也無法在光屏中成像？

3. 在物距與焦距符合什么條件下，凸透鏡成放大或縮小的實(shí)像？在物距與焦距符合什么條件下，凸透鏡呈倒立或正立的實(shí)像？在物距與焦距符合什么條件下，凸透鏡成實(shí)像或虛像？

提示學(xué)生將蠟燭從光具座最遠(yuǎn)處一直移至凸透鏡最近的地方，觀察從什么地方開始不能在光屏上成像。在什么地方開始出現(xiàn)成放大和縮小的像的變化。在什么地方開始出現(xiàn)呈倒立和正立的像的變化。

4. 找出倒立或正立的像與實(shí)像或虛像的關(guān)系。找出放大或縮小的像與實(shí)像或虛像的關(guān)系。找出凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距的變化與像的大小變化關(guān)系。找出凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物和像的移動(dòng)方向變化關(guān)系。

指導(dǎo)學(xué)生將蠟燭從光具座最遠(yuǎn)處一直移至凸透鏡最近的地方，觀察物與像的移動(dòng)方向，像距變化和像大小的變化。找出物與像同向移動(dòng)，像距變大，像變大的結(jié)論。但要提示學(xué)生，變大的像與放大的像的區(qū)別，不能混淆。

5. 凸透鏡成像時(shí)，物體放在2倍焦距上所成的像有特點(diǎn)？

三、 用圖像方法分析物距等于2倍焦距時(shí)凸透鏡成像的特點(diǎn)：

1. 直角三角形AOB和DOC是全等三角形，AB邊等于DC邊，可知成等大的實(shí)像；

2. 由圖像可知呈倒立的實(shí)像。

四、 用圖像方法分析凸透鏡成像的規(guī)律：

指導(dǎo)學(xué)生將蠟燭從光具座最遠(yuǎn)處一直移至凸透鏡最近的地方，觀察并得出以下結(jié)論：

1. 物與像同向移動(dòng)；

2. 像距變大像變大，像距大于物距成放大的像，反之；

3. 兩倍焦點(diǎn)上區(qū)分放大或縮小的像，焦點(diǎn)上區(qū)分實(shí)像或虛像；

4. 倒立的像為實(shí)像，正立的像為虛像；

五、 用圖像分析方法分析凸透鏡成像的規(guī)律：

指導(dǎo)學(xué)生在圖像中找出物距等于像距的點(diǎn)，即u=v=2f。根據(jù)物距的變化判斷像距的變化，由像距跟物距比較，當(dāng)像距大于物距時(shí)，呈倒立、放大的實(shí)像；當(dāng)像距大于物距時(shí)，呈倒立、等大的實(shí)驗(yàn)；當(dāng)像距小于物距時(shí)，呈倒立、縮小的實(shí)像；當(dāng)在成像區(qū)域外，則不能呈實(shí)像。

學(xué)生通過實(shí)踐探究，觀察、分析、推理、歸納、分析和數(shù)據(jù)處理，得出凸透鏡成像規(guī)律。結(jié)合多媒體，再通過凸透鏡成像光路圖的分析，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)凸透鏡成像的規(guī)律的理解。

作者簡(jiǎn)介：黃秋明，廣東省江門市臺(tái)山市任遠(yuǎn)中學(xué)。endprint