東源凸透鏡成像創(chuàng)新實驗設計

1、探究凸透鏡成像規(guī)律執(zhí)教者：河源市東源縣實驗中學 鄭槿實驗目的：探究物體在不同的物距范圍內(nèi)，通過凸透鏡所成的像有什么特點；探究凸透鏡成像時，物距的變化（如由遠及近）與成像情況變化（如由大到小）之間的關系；使學生加深對凸透鏡成像規(guī)律的理解，能通過“動畫回放”的方式對成像規(guī)律進行掌握；培養(yǎng)學生實驗操作能力、實驗統(tǒng)籌能力、實驗各階段性結(jié)論的比較及整合能力及合作精神。實驗原理燭光通過凸透鏡后會偏折，同一物點的光若在透鏡另一側(cè)重新會聚，則成實像；若平行，則不成像；若能反向延長相交于一點，則成虛像。通過不同物距成像情況的同時展現(xiàn)，引導學生比較，可以讓學生更全面地認識凸透鏡成像規(guī)律，并在不進行死記硬背的情況下

2、熟悉和掌握成像特點。材料器具四軌道光具座及其副件一套、同規(guī)格凸透鏡4個、蠟燭四根、毛玻璃四塊方法步驟將已知焦距的四個透鏡放在各軌道的相同位置（從光路可逆的角度，引導學生思考：“放在什么位置可令接下來的實驗操作更方便？”或“為什么放在中間有利于接下來的操作？”）；在透鏡同一側(cè)，按uf、fu2f四種情況將四根蠟燭有序放置在不同軌道上，點燃；在透鏡另一側(cè)放置毛玻璃作為光屏；調(diào)整燭焰中心、透鏡光心、光屏中心在同一水平線上；水平移動光屏，直至接收到清晰實像，確實接收不到實像的情況下，引導學生尋找虛像。總結(jié)四種物距情況下所成像的特點，填入表格。透鏡焦距f= 序號物距u像距v成像特點像與物在透鏡的同/異側(cè)與

3、f的關系長度與f的關系長度縮放正倒虛實1uf2fu2f觀察表格數(shù)據(jù)變化及光具座上燭焰、光屏與透鏡的位置關系，總結(jié)物距變化與成像情況變化的關系。引導學生對不同物距的成像情況進行光路作圖，加深理解實驗結(jié)果與結(jié)論透鏡焦距f= 4.5cm 序號物距u像距v成像特點像與物在透鏡的同/異側(cè)與f的關系長度與f的關系長度縮放正倒虛實1uf4cm放大正立虛同2fu2f10.3cm放大倒立實異3u=2f 9cmv=2f9cm等大倒立實異4u2f12cmfu2f7.2cm縮小倒立實異討論從表格中可看出：虛像總是與物在鏡的同側(cè)，且正立放大；實像總是與物在鏡異側(cè)，且倒立。從表格中可看出：一倍焦距處是成虛實像的分界點，二

4、倍焦距處是放大與縮小像的分界點?？傮w觀察四條軌道上的蠟燭、透鏡和光屏的關系，由4至1可看出，像的移動方向與物的移動方向相同。如實驗中，燭焰由左向右移動，則像也由左向右移動，即由透鏡附近逐漸遠離直至右側(cè)無窮遠（平行光），再由左側(cè)的無窮遠成虛像繼續(xù)向右移動。當像距小于物距時，像比物小，反之亦然。用相似三角形的知識進行光路圖分析可得，像距與物距的大小關系直接決定像與物的大小關系。附：創(chuàng)意自評在以往該實驗的教學實踐中，我與我的同事按照課本及實驗冊的實驗方法，都發(fā)現(xiàn)一個情況：學生掌握凸透鏡成像規(guī)律的過程往往是個痛苦的過程，而且效果不佳，易于遺忘，也不易于運用。我們認為，造成這個情況有以下幾個原因：實驗器

5、材有限的精密程度造成了某些特定物距（如u=f/u=2f）成像特點探究的失?。徊煌锞喾秶上竦母鞣矫嫣攸c互有異同，學生從表格中直接記憶十分困難，以致有些學生努力死記硬背，造成學習時間的浪費，又得不到良好的記憶和學習效果，易于遺忘；同時，完全用記憶來掌握凸透鏡成像規(guī)律也不利學生邏輯思維的培養(yǎng)和提高；由于學生對成像特點和規(guī)律掌握不牢固、理解不透徹，導致學生對成像特點應用上的障礙。我們創(chuàng)新的這個實驗，有以下幾個特點：作圖直接解決了器材精密程度的問題，也有利于學生對成像的原因有深入理解；在成像特點方面，各個不同物距范圍內(nèi)的成像特點不是被依次進行展示，而是在完成了實驗操作之后會被同時有規(guī)律地展示，有利于學生對各種情況下的成像特點進行橫向?qū)Ρ?，找出其中變化的?guī)律，形成完整的圖像信息甚至動畫畫面，有利于理解并記憶；對于理解能力較弱的學生，也可以更直觀地看出各種情況下成像特點的變化規(guī)律，有利于直接記憶；觀察、對比各軌道上的光學器具，通過光路圖分析，學生對造成各種物距范圍內(nèi)成像特點變化的原因有深入了解，于是解決了理解不透徹的問題，有利于學生思維水平的提高；該實驗可以用改造過的器材，也可以直接用傳統(tǒng)器材，實用性強，易于推廣。綜上，本實驗有利于教師對凸透鏡