探究凸透鏡成像規律應注意的幾個環節

鄭秀提

摘要： 探究凸透鏡成像規律應注意：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；實驗中，像的位置的確定、實驗次序，等等。

關鍵詞： 凸透鏡成像規律注意環節

凸透鏡成像規律是中學物理光學部分的重要內容，而其實驗探究更是掌握規律的絕佳方法，能培養學生的動手能力，激發學生學習物理的興趣。在教學中，為更好地完成這個實驗，必須做好這樣幾個環節。

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，可把凸透鏡放在陽光下，讓陽光通過凸透鏡匯聚于一點，即凸透鏡的焦點，測出焦點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，故在實際操作中應用不廣。一些老師直接告訴學生焦距，這樣就讓學生失去了一個動手動腦的機會。在成像規律中，當u=2f時，v=2f，成倒立等大的實像，這也是一個測量焦距的方法。但在實際操作中，學生還不知道這個規律，并且實驗時間不好控制，如何判斷是否等大也是個問題，所以這種方法也不可取。在實際操作中，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。當然，采用多個燈泡的手電筒效果比單個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F，30cm和70cm處就是兩倍焦距點P。

在選擇凸透鏡時，鏡面不能太小，焦距f不能太大，否則實驗中產生的像較暗，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。

如今在學校中都配備了光具座，所以三者已經就在同一直線上，這比以前在桌面上畫直線的方法好。在調節高度時，先放好蠟燭并點燃，把蠟燭、凸透鏡、光屏的滑塊移到一起，上下調節它們的高度，使燭焰、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、實驗中，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？如當物體放在20cm處，讓學生自己移動光屏，找到自己認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。當然，當u＜f時，如物體在45cm處，光屏上不能得到清晰的像，我們可以讓學生練習找到實像，再指出虛像不能用光屏承接。

四、實驗次序的確定。

要得到u=2f和u=f時的成像情況實際上是不容易的，所以這部分的實驗由探究性實驗改為驗證性實驗效果更好。在實驗中，先探究u＞2f，2f＞u＞f，u＜f時，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確，因此在實驗中要有意避開F點和P點附近，可以使實驗現象更明顯），觀察比較像和物的情況，并記錄在表格中。如下圖表格，引導學生分析：在u＞2f時，成縮小的像；在2f＞u＞f時，成放大的像；在u=2f時，成什么像？在u＞f時成實像，在u＜f時成虛像，在u=f時會怎么樣？讓學生提出猜想，然后加以驗證。

在u=2f和u=f點，由于焦點的確定可能不是非常準確，因此實驗效果不是很明顯，但是大體能反映出成像規律，在這里驗證一下將更好。

五、從理論、作圖上加深對成像規律的理解。

單純的實驗學習，是讓學生體驗了科學探究的樂趣，對實驗結論的掌握卻停留在機械記憶的層面。時間久了，對于像是正立的還是倒立的，是放大的還是縮小的，是實像還是虛像，很多學生的認識就糊涂了。借助凸透鏡對光的作用，利用作圖的方式，能很好地解決這個問題。

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

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

六、老師加強巡視指導，指導、幫助小組實驗、學習。

老師的指導和幫助，對后進生的學習至關重要，能讓他們感受學習的樂趣，更好地學習。

凸透鏡成像規律的探究實驗是一個重要的實驗，注意以上幾個環節，能使我們的學習過程更快捷、更高效。