探究凸透鏡成像規(guī)律應(yīng)注意的幾個(gè)環(huán)節(jié)

鄭秀提

摘要： 探究凸透鏡成像規(guī)律應(yīng)注意：確定好凸透鏡的焦距，選好凸透鏡；確定燭焰、凸透鏡、光屏的中心在同一直線，且在同一高度；實(shí)驗(yàn)中，像的位置的確定、實(shí)驗(yàn)次序，等等。

關(guān)鍵詞： 凸透鏡成像規(guī)律注意環(huán)節(jié)

凸透鏡成像規(guī)律是中學(xué)物理光學(xué)部分的重要內(nèi)容，而其實(shí)驗(yàn)探究更是掌握規(guī)律的絕佳方法，能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。在教學(xué)中，為更好地完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，必須做好這樣幾個(gè)環(huán)節(jié)。

一、確定好凸透鏡的焦距，選好凸透鏡。

在粗測凸透鏡的焦距時(shí)，可把凸透鏡放在陽光下，讓陽光通過凸透鏡匯聚于一點(diǎn)，即凸透鏡的焦點(diǎn)，測出焦點(diǎn)到凸透鏡的距離就是凸透鏡的焦距f。這種方法雖然簡單明了，卻受到空間和天氣情況的限制，故在實(shí)際操作中應(yīng)用不廣。一些老師直接告訴學(xué)生焦距，這樣就讓學(xué)生失去了一個(gè)動手動腦的機(jī)會。在成像規(guī)律中，當(dāng)u=2f時(shí)，v=2f，成倒立等大的實(shí)像，這也是一個(gè)測量焦距的方法。但在實(shí)際操作中，學(xué)生還不知道這個(gè)規(guī)律，并且實(shí)驗(yàn)時(shí)間不好控制，如何判斷是否等大也是個(gè)問題，所以這種方法也不可取。在實(shí)際操作中，我采用LED手電筒作為光源，在1米外照射凸透鏡，取得了很好的效果。當(dāng)然，采用多個(gè)燈泡的手電筒效果比單個(gè)燈泡的手電筒效果更好，入射光更接近一束平行光，測量的焦距更準(zhǔn)確。我粗測的凸透鏡焦距f=10cm，如果把凸透鏡固定在光具座上50cm的地方，則光具座上40cm和60cm處就是一倍焦距點(diǎn)F，30cm和70cm處就是兩倍焦距點(diǎn)P。

在選擇凸透鏡時(shí)，鏡面不能太小，焦距f不能太大，否則實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的像較暗，不利于觀察。

二、確定燭焰、凸透鏡、光屏的中心在同一直線，且在同一高度。

如今在學(xué)校中都配備了光具座，所以三者已經(jīng)就在同一直線上，這比以前在桌面上畫直線的方法好。在調(diào)節(jié)高度時(shí)，先放好蠟燭并點(diǎn)燃，把蠟燭、凸透鏡、光屏的滑塊移到一起，上下調(diào)節(jié)它們的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏中心大致在同一高度。確保三者的中心在同一直線、同一高度，便于使像成在光屏的中央，更有利于觀察。

三、實(shí)驗(yàn)中，像的位置的確定。

像的位置確定不好，像的清晰度就不高，像的情況就不好確定。如何找到像所在的確切位置呢？如當(dāng)物體放在20cm處，讓學(xué)生自己移動光屏，找到自己認(rèn)為的像最小最亮的位置，再前后移動一下位置，看像有沒有變模糊。如果有，則剛才所定的位置就是像所在的位置；如果沒有，就按照這種方法尋找。當(dāng)然，當(dāng)u＜f時(shí)，如物體在45cm處，光屏上不能得到清晰的像，我們可以讓學(xué)生練習(xí)找到實(shí)像，再指出虛像不能用光屏承接。

四、實(shí)驗(yàn)次序的確定。

要得到u=2f和u=f時(shí)的成像情況實(shí)際上是不容易的，所以這部分的實(shí)驗(yàn)由探究性實(shí)驗(yàn)改為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)效果更好。在實(shí)驗(yàn)中，先探究u＞2f，2f＞u＞f，u＜f時(shí)，三種情況下的成像情況，如把蠟燭分別放在20cm、35cm、45cm處（由于f的測量可能不是那么準(zhǔn)確，因此在實(shí)驗(yàn)中要有意避開F點(diǎn)和P點(diǎn)附近，可以使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯），觀察比較像和物的情況，并記錄在表格中。如下圖表格，引導(dǎo)學(xué)生分析：在u＞2f時(shí)，成縮小的像；在2f＞u＞f時(shí)，成放大的像；在u=2f時(shí)，成什么像？在u＞f時(shí)成實(shí)像，在u＜f時(shí)成虛像，在u=f時(shí)會怎么樣？讓學(xué)生提出猜想，然后加以驗(yàn)證。

在u=2f和u=f點(diǎn)，由于焦點(diǎn)的確定可能不是非常準(zhǔn)確，因此實(shí)驗(yàn)效果不是很明顯，但是大體能反映出成像規(guī)律，在這里驗(yàn)證一下將更好。

五、從理論、作圖上加深對成像規(guī)律的理解。

單純的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，是讓學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)探究的樂趣，對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的掌握卻停留在機(jī)械記憶的層面。時(shí)間久了，對于像是正立的還是倒立的，是放大的還是縮小的，是實(shí)像還是虛像，很多學(xué)生的認(rèn)識就糊涂了。借助凸透鏡對光的作用，利用作圖的方式，能很好地解決這個(gè)問題。

凸透鏡對光的作用，有三條特殊的光線：1.經(jīng)過光心的光線，傳播方向不改變，仍沿直線傳播；2.平行主光軸入射，折射光線經(jīng)過焦點(diǎn)；3.經(jīng)過焦點(diǎn)的光線，折射光線平行于主光軸。利用三條特殊光線中的兩條，就可以作出各個(gè)位置物體所成的像，并且只要作圖準(zhǔn)確，成像規(guī)律就非常明確了。如下圖：

在光路圖中，我們還能加深對實(shí)像和虛像的理解，能直觀地看出當(dāng)物體移動時(shí)像的變化情況。

六、老師加強(qiáng)巡視指導(dǎo)，指導(dǎo)、幫助小組實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)。

老師的指導(dǎo)和幫助，對后進(jìn)生的學(xué)習(xí)至關(guān)重要，能讓他們感受學(xué)習(xí)的樂趣，更好地學(xué)習(xí)。

凸透鏡成像規(guī)律的探究實(shí)驗(yàn)是一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)，注意以上幾個(gè)環(huán)節(jié)，能使我們的學(xué)習(xí)過程更快捷、更高效。