利用凸透鏡成像規律解決相關問題

甘肅省定西岷縣城郊初中(748400)

胡永熙●

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利用凸透鏡成像規律解決相關問題

甘肅省定西岷縣城郊初中(748400)

胡永熙●

通過探究凸透鏡成像實驗，總結為“三段兩點”成像規律，利用成像 規律解決相關問題.

焦距；物距；像距；實像；虛像；三段兩點成像規律

探究凸透鏡成像規律的實驗是初中物理重要實驗之一.該實驗涉及概念較多，成像規律較為復雜，成像規律的應用較為廣泛并容易混淆，學生掌握起來較為困難，所以教師在完成該部分教學內容時應該循序漸進，實驗、作圖、習題多角度相結合開展教學.筆者根據多年教學經驗，將凸透鏡成像規律概括為“三段兩點”成像規律，并用該規律來解決相關問題.

我們應該明確凸透鏡成像的原因是由于光的折射，光線從空氣進入玻璃再由玻璃進入空氣時發生折射.該實驗需要明確焦距(f)、物距(u)和像距(v)三個概念.焦距指凸透鏡到焦點的距離，在進行該實驗時焦距經常通過兩種辦法解決；一種是實驗器材參數中直接給出焦距的具體數值；另一種是利用太陽光和白紙簡單測焦距，讓太陽光正對著凸透鏡照射，在凸透鏡的另外一側移動白紙，直到白紙上出現最小、最亮的光斑，用刻度尺量出凸透鏡到光斑的距離(焦距)；利用的原理是平行于主光軸的光線經凸透鏡折射會聚一點(焦點)，凸透鏡到焦點的距離即為焦距.像距是指像到凸透鏡的距離(如果成實像并且承接在光屏上則為凸透鏡到光屏的距離).實驗進行之前教師引導學生認識光具座，并注意觀察光具座上的刻度尺.把凸透鏡固定在光具座上某一位置(最好在刻度尺顯示的整數位置上)，把點燃的蠟燭放在光具座的支架上來回移動，并觀察放在不同位置的物距情況(學會讀出物距).

探究凸透鏡成像規律實驗時先把光具座放在水平桌面上，后調整燭焰、透鏡中心和光屏中心大致在同一高度.把成像情況概括為“三段兩點”成像規律，即把放物體的區域通過兩點分為三段，兩點為焦點和二倍焦距的點，三段則為u>2f、f

物距(u)成像情況像距(v)應用u>2f倒立 縮小 實像f2f投影儀u=f不成像uu放大鏡

實驗規律的記憶和實驗操作相結合，切忌死記硬背.還需補充說明以下幾點：第一，每個區域內應該找兩個差別較大位置成像以便觀察和比較；第二，成虛像時注意應在蠟燭同側觀察虛像；第三，不管是成實像還是虛像都是越靠近焦點像越 (像變大像距變大).掌握了成像規律之后我們通過習題來解決相關問題.

例題 在探究凸透鏡成像規律時，小明用9個紅色的發光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，實驗使用的凸透鏡焦距為 10cm，實驗裝置如圖所示.

(1)實驗時，首先調節光源、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度上，其目的是____；

(2)凸透鏡固定在光具座零刻度線上，小明將光源移至40cm時，在光屏上出現倒立、縮小的____(選填“實”或“虛”)像；如果小明將光源移至8cm刻度時，他通過凸透鏡看到光源的____(選填“倒立”或“正立”)、放大的虛像；

(3)如果在實驗中將蠟燭和透鏡的位置固定后，無論怎樣移動光屏都得不到像， 其原因可能是____(回答一種情況即可)．

(4)如果實驗中發現光屏上的像如圖所示，在不 移動光屏和透鏡的情況下，應將蠟燭向左和向____(選填“上”或“下”)移動可使像成在光屏中間．

(5)在實驗中，當觀察到光屏上燭 焰的像與燭焰自身大小相等時，光屏到凸透鏡的距離v、蠟燭到凸透鏡的距離u、蠟燭到光屏的距離s、凸透鏡的焦距f之間的關系是v____u，s____4f(選填“>”、“<”或“=”)

題目第一問目的是要讓像成在光屏中心；第二問物距大于二倍焦距成倒立、縮小的實像，物距小于焦距成正立、放大的虛像；第三問無論怎么樣移動光屏都得不到像，引導學生思考不成實像即成虛像，還可以引導學生思考物體是否放在不成像的位置即物距等于焦距；第四問像成在光屏的下邊緣，不移光屏和透鏡的情況下應該把蠟燭緩緩向下移動，才能使像逐漸成在光屏中心；第五問光屏上燭焰的像和燭焰大小相等，則正是物距等于二倍焦距的成像情況，即物距等于像距等于二倍焦距，蠟燭到光屏的距離等于四倍焦距.

希望在實驗的基礎上總結規律，并通過習題加以鞏固，才能達到較好的學習效果.

[1]人教育出版社八年級物理《上冊》.

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