《探究凸透鏡成像規(guī)律》的認(rèn)識(shí)與再設(shè)計(jì)

熊德鑫

【內(nèi)容摘要】文章通過(guò)對(duì)滬粵版初二物理3.6節(jié)《探究凸透鏡成像規(guī)律》的教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行分析，有針對(duì)性的對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程分解并重新設(shè)計(jì)，激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，有效降低了各探究過(guò)程中的難度使學(xué)生更從容得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)從而培養(yǎng)學(xué)生探究能力與數(shù)據(jù)分析能力。

【關(guān)鍵詞】凸透鏡 成像 探究

在探究凸透鏡成像規(guī)律的教學(xué)過(guò)程中，初二學(xué)生第一次在物理學(xué)習(xí)上遇到多層難題的集中碰撞，其中操作技能與技巧的運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)的處理與分析，成像規(guī)律的總結(jié)等都給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成了困難。課本提供的教學(xué)過(guò)程太過(guò)簡(jiǎn)化，引導(dǎo)提示不足，難點(diǎn)十分集中如：成像時(shí)物距、像距、焦距間的關(guān)系，像的正、倒立問(wèn)題，放大與縮小的問(wèn)題同時(shí)呈現(xiàn)在同一份表格中。這樣的處理方法，讓學(xué)生難以全面思考。多個(gè)變量同時(shí)關(guān)聯(lián)改變，數(shù)據(jù)分析處理的難度陡現(xiàn)高峰，不利于學(xué)生的接受。為了“分散難點(diǎn)，突出重點(diǎn)”，把凸透鏡成像規(guī)律的探究的難點(diǎn)分解為六個(gè)板塊，予以分步解決。

一、創(chuàng)設(shè)有效物理情境，感知凸透鏡成像，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

我首先拿出一個(gè)發(fā)光的“成功”字牌，我想將它送給班上的每個(gè)同學(xué)，大家能否用我們學(xué)過(guò)的凸透鏡接收呢？同學(xué)感到新奇，上一節(jié)只介紹過(guò)凸透鏡的一些基本概念，沒(méi)有講到凸透鏡的使有，有些同學(xué)在不知道操作的情況下找到像，當(dāng)同學(xué)能找到像或看到別人找到像時(shí)就能激發(fā)了他們對(duì)凸透鏡的探究欲望。

二、猜想成像決定因素，聯(lián)系以前所學(xué)，對(duì)實(shí)像和虛像的再認(rèn)識(shí)

提問(wèn)學(xué)生對(duì)于成像情況是否有自己的疑問(wèn)，完成實(shí)驗(yàn)探究的第一步提出問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生比較之前活動(dòng)中的不同因素，成不同像時(shí)什么因素發(fā)生了變化，得出物體到凸透鏡的距離不同，像到凸透鏡的距離也不同，引入物距、像距的概念，從而猜想可能是物距、像距的不同造成的了成像情況的不同。復(fù)習(xí)之前平面鏡成像時(shí)實(shí)像與虛像的概念，區(qū)分之前所得的放大、縮小像哪些是實(shí)像，哪些是虛像。

三、認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)器材，通過(guò)找像活動(dòng)熟悉器材使用方法

應(yīng)用PPT課件講解光具座的使用方法，重點(diǎn)講解物距、像距、像的大小的測(cè)量。設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)在光屏上找一個(gè)像，此處難點(diǎn)是無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏都不能在屏上找到清晰的像，需要教師下臺(tái)指導(dǎo)?；顒?dòng)后提問(wèn)找到了像的學(xué)生是怎樣找到像的？為什么說(shuō)自己找到的是最清晰的像？你是否讀出了此時(shí)的物距和像距，是多少，怎樣讀的？有些同學(xué)的像沒(méi)有成在光屏的中央，在上方或下方怎么辦？測(cè)像的高度時(shí)，我們要測(cè)量其兩個(gè)圓心間的距離。讓學(xué)生在動(dòng)手操作的過(guò)程中體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)器材的使用，相應(yīng)物理量的測(cè)量。

四、分解凸透鏡成像規(guī)律，分步探究、總結(jié)成不同像的規(guī)律

凸透鏡成像規(guī)律的探究是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，本著分散難點(diǎn)的原則我決定將三個(gè)主要規(guī)律的探究分割開(kāi)來(lái)，先讓學(xué)生找到成倒立、縮小的實(shí)像，并測(cè)出此時(shí)的物距、像距、像的大小并將這些數(shù)據(jù)記錄在實(shí)驗(yàn)表格中，下如表所示：

實(shí)驗(yàn)中我故意加入測(cè)量像的大小的環(huán)節(jié)是為了變于之后總結(jié)像的大小隨物距的變上而變大。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格中以后，我會(huì)利用軟件將數(shù)據(jù)以物距從大到小的排列，之后請(qǐng)學(xué)生試著總結(jié)出凸透鏡成放大像的規(guī)律。

上一規(guī)律是凸透鏡成像的第一個(gè)規(guī)律，也是我在這個(gè)環(huán)節(jié)中所花時(shí)間最多的一個(gè)，主要原因還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力相對(duì)較弱，有了這次的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷學(xué)生再在探究成倒立、放大的實(shí)像就簡(jiǎn)單一些。學(xué)生動(dòng)手探究后將數(shù)據(jù)填入對(duì)應(yīng)的表格中。實(shí)驗(yàn)中加入對(duì)遮住凸透鏡上半部或下半部，觀察像的情況的探究加深學(xué)生對(duì)成像情況的認(rèn)識(shí)，為以后完成相應(yīng)習(xí)題做準(zhǔn)備。有了前面總結(jié)規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生現(xiàn)在此時(shí)總結(jié)起成倒立、放大實(shí)像的經(jīng)驗(yàn)將會(huì)變得簡(jiǎn)單。學(xué)生還能對(duì)“像的大小隨物距的減小而增大，而像的距離隨物距的減小而增大”進(jìn)行驗(yàn)證。

有了剛才得到的兩條規(guī)律，學(xué)生對(duì)于焦距或幾倍焦距的概念會(huì)比較敏感，可以讓學(xué)生猜想如果凸透鏡要成正立放大的像，那物體要在什么范圍內(nèi)？這里可以提示學(xué)生自己在使用凸透鏡看課本上的字時(shí)，是否有物體？是否有凸透鏡？是否有光屏？學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)透過(guò)凸透鏡能看到像，類(lèi)比之前所學(xué)的平面鏡成像，可知正立放大的像是虛像，同時(shí)得到成正立、放大虛像的規(guī)律。

五、凸透鏡成像規(guī)律的完善與再驗(yàn)證

得到凸透鏡成像規(guī)律后發(fā)現(xiàn)當(dāng)物體從2f外不斷靠近凸透鏡的過(guò)程中，像由小變大，那么提問(wèn)學(xué)生是否存在像與物大小相同的情況，再有提問(wèn)學(xué)生是否有個(gè)位置是實(shí)像與虛像的分界點(diǎn)？猜想并對(duì)自己的猜想進(jìn)行驗(yàn)證。由此完成對(duì)u=2f、u=f兩處的探究。實(shí)驗(yàn)中所用到的凸透鏡是f=10cm的凸透鏡，由此得到的凸透鏡成像規(guī)律也適用于其它凸透鏡嗎？請(qǐng)學(xué)生應(yīng)用f=5cm的凸透鏡再次驗(yàn)證我們所得的規(guī)律。此過(guò)程既是培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑的思想，也想通過(guò)再操作加深學(xué)生對(duì)規(guī)律的理解。

六、凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用

受到課堂時(shí)間的限制，最后我用PPT播放出不同規(guī)律在生活中的應(yīng)用，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理來(lái)源于生活也將服務(wù)于生活。若有時(shí)間，重復(fù)課前的活動(dòng)，希望那些開(kāi)始沒(méi)有得到“成功”二字像的同學(xué)現(xiàn)在能夠收獲本堂課的成功。

（作者單位：江西省南昌市北京路學(xué)校）