“凸透鏡成像的規律”難點突破的三部曲

李楨 崔曉 張苗

【摘要】《凸透鏡成像的規律》是初中物理八年級光學部分的重要內容，是一個科學探究的課題，凸透鏡成像的規律復雜多變，教學中學生感覺到難學，教師感到難教，成為了教學難點；《凸透鏡成像的規律》也是鄭州市理化生實驗測試中也經常抽到的題目，由于學生不理解，會出現部分學生背數據的現象，弱化了實驗測試的功能。如何突破難點是教學教研經常探討的一個課題，本文將從畫光路圖、討論公式、探究實驗三個方法進行了探討。

【關鍵詞】凸透鏡 成像的規律 難點 突破方法 思維加工

【基金項目】河南省教師教育課程改革研究項目（2016·JS·JYZD-067）。

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）13-0117-01

《凸透鏡成像的規律》是人教版八年級初中物理第五章第三節的內容，是在學習了“生活中的透鏡”之后的進一步學習，本節課是一節科學探究型課程，對于初中階段還是一個定性的研究，高中階段學習透鏡成像的公式后才定量研究，對于不同物距的成像特點復雜多變，學生思維上不適應，也不理解為什么要測量的幾個數據，所以也記不住，在理化生實驗測試時，出現了學生背數據的現象，有一年實驗測試學校把往年用的焦距10的凸透鏡換成12的凸透鏡，學生失分率比較高，這說明學生不能多學活用，成為了難點。在大學的普物實驗“透鏡焦距的測量”實驗前，學生還是很懵懂，對于所用的四種方法，因為不了解如何利用透鏡成像規律的，有些學生體會不到四種方法的巧妙之處。這說明，“凸透鏡成像的規律”確實是一個難點。

《凸透鏡成像的規律》的難點其實有兩個部分：一是成像規律，二是虛像概念的理解和實像虛像的判別方法。難點產生的原因除了有學生基礎的原因，認知達不到的原因，也有教師在教學過程中處理不夠細致，充分有關，學生缺少思維加工的過程。下面根據建構主義理論、學生的認知規律，層層遞進設置了三部曲，讓學生充分經歷思維加工過程，從而突破《凸透鏡成像的規律》教學難點。

第一部曲：“光路圖法”體會成像規律

根據三條特殊光線，過光心的光線方向不變，平行光線過焦點，過焦點光線平行于光軸，做光路圖可以選擇其中的兩條，一般過光心的光線是常用的。由于畫光路圖在初中階段不做過多要求，屬于了解范圍，我們不用擔心學生不能接受，即使不能掌握，也可以建立直觀的感性認識，幫助學生突破難點。教師可以用多媒體演示，物放在不同位置時，所成像的大小變化，像距變化，虛實變化，并總結成口訣：二倍焦距分大小，一倍焦距分虛實，物近像遠像放大。作光路圖有一個技巧，更利于突破難點，這個技巧就是：取平行于主軸的光線經過凸透鏡后，過焦點，無論物如何移動只要物的大小不變，這條光線就不變化，過光心的光線隨著靠近透鏡，與主軸的夾角越來越大，兩條光線的焦點越來越遠，像也越來越大，如圖1所示。用光路圖的方法不但可以使得學生建立起直觀的感性認識，也從圖中感受到虛像的概念，也突破了虛像的難點。

第二部曲：了解“公式法”，討論成像規律

透鏡成像公式雖然在高中階段才能學習到，但是對于初二的學生而言，公式中用到的數學知識以及討論三者關系對學生也不難，對于焦距一定的凸透鏡，討論：

五種情況下的取值范圍，比對光路圖得出的結論，幫助理解和消化。這部分不作更多的要求，對于物理、數學基礎好的學生可以采用。

通過以上兩種方法的教學，學生不一定能全部理解和接受，但是也有了一定的前概念，增加了實驗時的目的性，不會在懵懂為什么要測量物放到二倍焦距以外，有了目的性，實驗就會更加清楚，也會更快地總結、歸納出成像規律。

第三部曲：“實驗探究法”，總結、歸納成像規律

1.設計實驗。實驗裝置是教師實驗前準備好的，需要講解實驗的注意事項。為了保證等高共軸，蠟燭的高度需要不斷地調整。等高共軸是光學實驗中最基本的要求，也是一項實驗素養，不能以燈泡等代替，是培養學生良好的習慣和嚴謹的意識。實驗記錄的表格，可以讓學生小組內討論，設計實驗記錄表格也是一項技能，學生也會參考教材，就不再是難點，在實驗前教師再把準備好的表格發給每組。

2.進行實驗，收集數據。學生分組進行實驗，并把實驗得出的數據記錄在表格內。學生在實驗時，會出現成的像，在一個范圍內都比較清楚，會感覺不知道如何確定像屏的位置，有的組會注意，有的組可能會忽略，在教師巡視時，對于提出這個問題的組給予解答這是景深，取范圍內的中間位置。

3.總結、歸納成像規律。小組實驗結束后，根據實驗數據，教師引導學生進行總結，歸納出凸透鏡成像的規律。并進一步回到“光路圖法”總結出的口訣：二倍焦距分大小，一倍焦距分虛實，物近像遠像放大，使得凸透鏡成像的規律得到鞏固。通過對比，進一步概括出判斷像的虛實的兩種方法：光路圖中，反向延長線的交點所成的像為虛像；實驗中，光屏接不到的像為虛像。突破了虛像概念比較抽象的難點。

4.評估實驗和成像規律。評估實驗過程和實驗數據，有的學生可能發現物距、像距、焦距三者的關系，有的小組展示的數據可能與自己的不完全一樣，這是教師再解釋景深問題，初中階段是定性研究，高中、大學會有更多的方法定量研究。從而評估成像規律也是定性研究。在評估結果的時候，教師引導學生發現規律中的對稱性，這樣不但加強了學生對于成像規律的理解和記憶，也讓學生體會到物理的對稱美。

5.應用中鞏固成像規律。第二節《透鏡在生活的應用》只是作為生活常識做了一些介紹，到底如何應用透鏡的學生并不清楚，知其然知其所以然，成像規律探究得出后，趁熱打鐵及時地進行應用，分析照相機、投影儀、顯微鏡、望遠鏡具體利用了成像規律中的那個部分的知識，起到了消化提高的作用，使得成像規律得到鞏固，實現了學以致用。

新課程標準給予教師很大的自主性，對于《凸透鏡成像的規律》這節課，根據班級不同，學生接受能力不同可以選擇適當的教學方法，新課的進行1課時不夠，可以用2課時，把內容學明白了，突破了難點，起到了事半功倍的效果，也才做到了有效教學。

參考文獻：

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[3]胡金朵.運用多媒體突破物理教學[J]技術物理學2013（02）.