談?wù)勌骄客雇哥R成像的設(shè)計

陳昭曉

探究凸透鏡成像規(guī)律是初中光學部分的重點和難點，是光的折射現(xiàn)象的進一步延伸和細化。通過凸透鏡對光的作用，將折射“現(xiàn)象”順利過渡到實際“應(yīng)用”，有承上啟下的作用。本節(jié)課的主要內(nèi)容，就是讓學生通過科學探究的活動，找出凸透鏡成像的規(guī)律。使學生在全過程中自主研究，體驗科學探究的全過程，從而培養(yǎng)科學研究方法，得出清晰的凸透鏡成像規(guī)律。

新課程標準突出了探究性學習過程，使科學知識內(nèi)容由簡單的獲取向理解科學過程轉(zhuǎn)變。根據(jù)新課程理念，一些教師在本節(jié)課的教學過程中會事先設(shè)計好如下實驗表格：

這樣的設(shè)計，使這節(jié)內(nèi)容變?yōu)轵炞C性質(zhì)的實驗課而非探究性學習，甚至有學生會疑惑，為什么選擇的是2倍焦距，而不是3倍或4倍焦距，也往往將學生的思維鎖定在表格設(shè)計的范圍內(nèi)。

我認為學生雖然有了一定的觀察能力、實驗能力和思維能力，但分析判斷能力還不成熟。因此實際教學中還是需要采取以導為主的策略，及時向?qū)W生展示正確的操作規(guī)范，給予學生必要的指導。

在新課引入方面我們可以這樣設(shè)計：上節(jié)課我們已經(jīng)學習了生活中的透鏡，知道照相機、投影儀和放大鏡的成像特點，學生也能粗略了解使用照相機時，物體要離凸透鏡較遠，而使用放大鏡時，物體要離凸透鏡較近，使用投影儀時物體離凸透鏡不能太遠也不能太近，從而知道凸透鏡成像的特點可能與物體到凸透鏡的遠近距離有一定關(guān)系。緊接著進一步讓學生用這節(jié)課的實驗凸透鏡看一看近處的文字，或者看一看遠處的景物，讓學生進一步知道我們實驗用的凸透鏡和照相機、投影儀的鏡頭和放大鏡是同一種儀器，從而進行本節(jié)課的探究實驗。在新課教學中，老師不妨在不告訴學生凸透鏡焦距是多大的情況下要求學生利用實驗凸透鏡先在光屏上形成一個縮小的像，利用小組間的競爭特點，可以在黑板或?qū)嵨锿队捌献屢呀?jīng)做出實驗的小組負責人將本組實驗的物距和像距寫在黑板或?qū)嵨锿队捌希欢ㄒ嬖V學生，如果你的數(shù)據(jù)和其他組的學生一樣，就必須重新進行實驗，直到在得到一個清晰縮小像的同時，你的像距和物距又和其他組的數(shù)據(jù)不同，教師做這樣的要求，無疑在這種合作和競爭的環(huán)境下又讓學生多次進行實驗，得到不同數(shù)據(jù)，為下一步讓學生找出實驗規(guī)律提供有效的數(shù)據(jù)支持。（要求實驗中凸透鏡的焦距都是相等的）

例如學生得出如下數(shù)據(jù)：

由于實驗中學生是隨機上來寫本組實驗數(shù)據(jù)的，老師可以根據(jù)學生的實際能力做適當引導，如果學生分析能力較差，我們就可以引導他們把物距按照大小排序完再進行實驗分析。

學生基本上能得出以下實驗結(jié)論：

（1）物體在光屏上成清晰倒立縮小實像的條件是：像距小于物距；

（2）當物距越大時，像距越小（即物遠像近的重要特點）。

我們在得到物體成清晰倒立縮小實像的數(shù)據(jù)時，不妨讓學生思考：如果將物體放在原來光屏位置的時候（即原來的像距變?yōu)槲锞鄷r），它的像距和成像有什么特點？此設(shè)計方案目的是讓學生進一步知道折射現(xiàn)象中光路的可逆性，學生進行此實驗的過程實際上是進一步熟悉實驗操作，很容易得出以下結(jié)論：

（1）物體在光屏上成清晰倒立放大實像的條件是：像距大于物距；

（2）當物距越大時，像距越小（即物遠像近的重要特點）。

此時課堂討論會進入高潮部分，教師可以做適當引導：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，物距在30cm（a點），像距在15cm（b點）得到一個縮小的實像；物距在15cm（c點），像距在30cm（d點）得到一個縮小的實像。（如圖所示）由測量數(shù)據(jù)可以推出：當物體從c點向左移動，同時將d點處的光屏向左移動時，在光屏上能形成一個與物等大的像；當像距等于物距時，像的高度等于物體的高度。

這樣引導，學生能很自然地推理得到。學生通過實驗實際操作時，當物距在20cm，像距在20cm，得到一個等大的實像。

這時教師可以直接告訴學生實驗中的凸透鏡的焦距大小是10cm，也可以用平行光源測出實驗凸透鏡的焦距。這時學生會很自然地想到20cm即兩倍焦距是放大和縮小像的分界點。進一步可以探究，物體在焦點時（物體在1倍焦距）凸透鏡成什么樣的像，學生通過實驗發(fā)現(xiàn)得不到物體的像，把物體放在1倍焦距以內(nèi)，無論怎樣移動光屏都接受不到凸透鏡成的像，但在凸透鏡的一側(cè)通過凸透鏡觀看蠟燭，看到一個正立放大的像，由于這個像光屏接受不到，我們把它稱為虛像。此時可以用光路圖（如圖）對虛像進行講解，讓學生進一步了解虛像的概念。

在學生總結(jié)規(guī)律的情況下教師可以進一步補充說明：1倍焦距是凸透鏡實像和虛像的分界點，2倍焦距是凸透鏡放大像和縮小像的分界點。

進而給學生展示“兩點三段”的成像特點：（用u表示物距，v表示像距，f表示焦距）

當u>2f成倒立、縮小實像2f>v>f；

當u=2f成倒立、等大實像v=2f；

當2f>u>f成倒立、放大實像v>2f；

當u=f不成像；

當u

探究性課能激發(fā)學生求知欲，啟發(fā)學生動腦思考問題。在教學設(shè)計中盡可能不把學生的思維限制在實驗報告上，我們教學中我們既要重視知識和技能，更要重視過程與方法，以及情感態(tài)度與價值觀，使學生在今后的工作和發(fā)展中受益無窮。