突破凸透鏡成像規律復習難點

劉強

【摘 要】本文的研究目的是使學生學會利用光路作圖法去分析、理解其成像規律，從而少走彎路，避免枯燥繁雜的死記硬背，利用形象思維，達到事半功倍的效果，徹底理解和掌握凸透鏡成像的規律。本文用到的方法是光路作圖以及圖像分析法，通過作圖以及圖像法的分析，得出的結論是：一倍焦距點為成實像和虛像的分界點，也是分倒立像和正立像的分界點，二倍焦距點為成放大像與縮小像的分界點。成實像時，物近像遠像變大，物遠像近像變小；成虛像時，物近像近像變小，物遠像遠像變大。

【關鍵詞】三條特殊光線；光路作圖；圖像法；實像；虛像

凸透鏡成像問題始終是學生學習的難點，一遇這樣的問題就倍感頭痛，無從著手，學生很難掌握凸透鏡成像規律，更談不上利用這些規律來解決實際問題，筆者總結多年來的教學經驗，利用光路作圖及圖像法形象地表示凸透鏡成像規律，效果較好，現總結如下。

光路作圖雖不是初中物理課程標準所要求的內容，但是“受之以魚”不如“授之以漁”，教給學生利用光路作圖法去分析、理解其成像規律，可以少走彎路，避免枯燥繁雜的死記硬背，利用形象思維，達到事半功倍的效果。

首先要讓學生認清以下主要概念：主光軸（通過凸透鏡的兩個球面的球心的連線），光心（凸透鏡上有個特殊的點，光線通過時方向不變，這個點既光心），焦點（陽光通過凸透鏡后匯聚成一個最小最亮的點，這個點的溫度很高，稱作焦點），焦距（焦點到透鏡光心的距離）。通過課件演示或者通過實驗，使學生掌握三條特殊光線的光路傳播規律。

凸透鏡中有三條特殊光線，它們經凸透鏡折射后的方向并不難記，學生很容易掌握。它們是：①平行于主光軸的光線，經凸透鏡折射后通過焦點，②通過凸透鏡光心的光線方向不改變，③從焦點射來的光線經凸透鏡折射后平行于主光軸射出。其實光路作圖就是任選其中的兩條光線，讓這兩條光線通過凸透鏡后的折射光線相交，或讓這兩條光線通過凸透鏡折射后的反向延長線相交，從而得出像點，再進行理想推理，物體上的所有的點通過凸透鏡折射后就匯聚成了整個物體的像。（從同一物體上的同一個點可以反射出無數條光線），通常為了方便，選①與②兩條即可完成光路作圖。

圖（一）表示同一物體在同一凸透鏡的不同位置經凸透鏡折射后的成像光路。為了便于觀察和分析，用1、2、3分別表示同一物體的三個典型位置，用1o、2o、3o分別表示所成像的位置，用實線表示實像，用虛線表示虛像，使學生看起來非常直觀易懂。

①當物距u>2f時，像距f2f，成倒立、放大的實像。③當物距uu，成正立、放大的虛像。教師可以再畫出一圖，繼續分析這三種成像情況，進一步分析引導學生得出，實像總是倒立的，像和物在透鏡的異側，虛像總是正立的，像和物在透鏡的同側。u>2f、f

（圖一）

由此圖容易看出：當u=2f時成等大、倒立實像；當u=f時無交點，表示不成像（或認為像成在無窮遠處）。

當物體在一倍焦距之外（u>f）時，物體離凸透鏡越近，像距越大；物體離凸透鏡越遠，像距越小，即物近像遠，物遠像近；當物距u=2f時，像距v=2f；物體在無窮遠處時，像距v=f；當物體在一倍焦距之內（u

用h0表示物體的大小，f左側表示正立虛像，f右側表示倒立實像，當物距為零（即物體緊貼于薄凸透鏡一側）時，像的大小與物體等大；當物體位于凸透鏡的一倍焦距之內時成正立放大虛像；物體在一倍焦距上時不成像，也可認為像在無窮遠處；當物體處在二倍焦距時，成等大的實像；當物體處在二倍焦距之外時，成倒立縮小實像；當物體在無窮遠處時，像的大小幾乎為零。一倍焦距點為成實像和虛像的分界點，也是分倒立像和正立像的分界點，二倍焦距點為成放大像與縮小像的分界點。還可以得出，成實像時，物近像遠像變大，物遠像近像變小；成虛像時，物近像近像變小，物遠像遠像變大。

總之，在教學過程中教師要啟發學生積極思考，積極動手操作，不但動手操作實驗，還要動手設計，作圖，草畫思路過程，針對謀道物理題，畫出反應題目意思的圖像，圖形，設計圖等，這會大大提高了解題能力，還能培養創新意識，符合新時代科技創新的教育理念。