東源凸透鏡成像創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、探究凸透鏡成像規(guī)律執(zhí)教者：河源市東源縣實(shí)驗(yàn)中學(xué) 鄭槿實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄课矬w在不同的物距范圍內(nèi)，通過凸透鏡所成的像有什么特點(diǎn)；探究凸透鏡成像時(shí)，物距的變化（如由遠(yuǎn)及近）與成像情況變化（如由大到小）之間的關(guān)系；使學(xué)生加深對凸透鏡成像規(guī)律的理解，能通過“動(dòng)畫回放”的方式對成像規(guī)律進(jìn)行掌握；培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)統(tǒng)籌能力、實(shí)驗(yàn)各階段性結(jié)論的比較及整合能力及合作精神。實(shí)驗(yàn)原理燭光通過凸透鏡后會(huì)偏折，同一物點(diǎn)的光若在透鏡另一側(cè)重新會(huì)聚，則成實(shí)像；若平行，則不成像；若能反向延長相交于一點(diǎn)，則成虛像。通過不同物距成像情況的同時(shí)展現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生比較，可以讓學(xué)生更全面地認(rèn)識(shí)凸透鏡成像規(guī)律，并在不進(jìn)行死記硬背的情況下

2、熟悉和掌握成像特點(diǎn)。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(gè)、蠟燭四根、毛玻璃四塊方法步驟將已知焦距的四個(gè)透鏡放在各軌道的相同位置（從光路可逆的角度，引導(dǎo)學(xué)生思考：“放在什么位置可令接下來的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(dòng)光屏，直至接收到清晰實(shí)像，確實(shí)接收不到實(shí)像的情況下，引導(dǎo)學(xué)生尋找虛像。總結(jié)四種物距情況下所成像的特點(diǎn)，填入表格。透鏡焦距f= 序號(hào)物距u像距v成像特點(diǎn)像與物在透鏡的同/異側(cè)與

3、f的關(guān)系長度與f的關(guān)系長度縮放正倒虛實(shí)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(guān)系，總結(jié)物距變化與成像情況變化的關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生對不同物距的成像情況進(jìn)行光路作圖，加深理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論透鏡焦距f= 4.5cm 序號(hào)物距u像距v成像特點(diǎn)像與物在透鏡的同/異側(cè)與f的關(guān)系長度與f的關(guān)系長度縮放正倒虛實(shí)1uf4cm放大正立虛同2fu2f10.3cm放大倒立實(shí)異3u=2f 9cmv=2f9cm等大倒立實(shí)異4u2f12cmfu2f7.2cm縮小倒立實(shí)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(shí)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(shí)像的分界點(diǎn)，二

4、倍焦距處是放大與縮小像的分界點(diǎn)?？傮w觀察四條軌道上的蠟燭、透鏡和光屏的關(guān)系，由4至1可看出，像的移動(dòng)方向與物的移動(dòng)方向相同。如實(shí)驗(yàn)中，燭焰由左向右移動(dòng)，則像也由左向右移動(dòng)，即由透鏡附近逐漸遠(yuǎn)離直至右側(cè)無窮遠(yuǎn)（平行光），再由左側(cè)的無窮遠(yuǎn)成虛像繼續(xù)向右移動(dòng)。當(dāng)像距小于物距時(shí)，像比物小，反之亦然。用相似三角形的知識(shí)進(jìn)行光路圖分析可得，像距與物距的大小關(guān)系直接決定像與物的大小關(guān)系。附：創(chuàng)意自評在以往該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐中，我與我的同事按照課本及實(shí)驗(yàn)冊的實(shí)驗(yàn)方法，都發(fā)現(xiàn)一個(gè)情況：學(xué)生掌握凸透鏡成像規(guī)律的過程往往是個(gè)痛苦的過程，而且效果不佳，易于遺忘，也不易于運(yùn)用。我們認(rèn)為，造成這個(gè)情況有以下幾個(gè)原因：實(shí)驗(yàn)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(diǎn)探究的失?。徊煌锞喾秶上竦母鞣矫嫣攸c(diǎn)互有異同，學(xué)生從表格中直接記憶十分困難，以致有些學(xué)生努力死記硬背，造成學(xué)習(xí)時(shí)間的浪費(fèi)，又得不到良好的記憶和學(xué)習(xí)效果，易于遺忘；同時(shí)，完全用記憶來掌握凸透鏡成像規(guī)律也不利學(xué)生邏輯思維的培養(yǎng)和提高；由于學(xué)生對成像特點(diǎn)和規(guī)律掌握不牢固、理解不透徹，導(dǎo)致學(xué)生對成像特點(diǎn)應(yīng)用上的障礙。我們創(chuàng)新的這個(gè)實(shí)驗(yàn)，有以下幾個(gè)特點(diǎn)：作圖直接解決了器材精密程度的問題，也有利于學(xué)生對成像的原因有深入理解；在成像特點(diǎn)方面，各個(gè)不同物距范圍內(nèi)的成像特點(diǎn)不是被依次進(jìn)行展示，而是在完成了實(shí)驗(yàn)操作之后會(huì)被同時(shí)有規(guī)律地展示，有利于學(xué)生對各種情況下的成像特點(diǎn)進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋页銎渲凶兓囊?guī)律，形成完整的圖像信息甚至動(dòng)畫畫面，有利于理解并記憶；對于理解能力較弱的學(xué)生，也可以更直觀地看出各種情況下成像特點(diǎn)的變化規(guī)律，有利于直接記憶；觀察、對比各軌道上的光學(xué)器具，通過光路圖分析，學(xué)生對造成各種物距范圍內(nèi)成像特點(diǎn)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(xué)生思維水平的提高；該實(shí)驗(yàn)可以用改造過的器材，也可以直接用傳統(tǒng)器材，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣。綜上，本實(shí)驗(yàn)有利于教師對凸透鏡