“凸透鏡成像的規(guī)律”難點突破的三部曲

李楨 崔曉 張苗

【摘要】《凸透鏡成像的規(guī)律》是初中物理八年級光學(xué)部分的重要內(nèi)容，是一個科學(xué)探究的課題，凸透鏡成像的規(guī)律復(fù)雜多變，教學(xué)中學(xué)生感覺到難學(xué)，教師感到難教，成為了教學(xué)難點；《凸透鏡成像的規(guī)律》也是鄭州市理化生實驗測試中也經(jīng)常抽到的題目，由于學(xué)生不理解，會出現(xiàn)部分學(xué)生背數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，弱化了實驗測試的功能。如何突破難點是教學(xué)教研經(jīng)常探討的一個課題，本文將從畫光路圖、討論公式、探究實驗三個方法進行了探討。

【關(guān)鍵詞】凸透鏡 成像的規(guī)律 難點 突破方法 思維加工

【基金項目】河南省教師教育課程改革研究項目（2016·JS·JYZD-067）。

【中圖分類號】G633.7 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）13-0117-01

《凸透鏡成像的規(guī)律》是人教版八年級初中物理第五章第三節(jié)的內(nèi)容，是在學(xué)習(xí)了“生活中的透鏡”之后的進一步學(xué)習(xí)，本節(jié)課是一節(jié)科學(xué)探究型課程，對于初中階段還是一個定性的研究，高中階段學(xué)習(xí)透鏡成像的公式后才定量研究，對于不同物距的成像特點復(fù)雜多變，學(xué)生思維上不適應(yīng)，也不理解為什么要測量的幾個數(shù)據(jù)，所以也記不住，在理化生實驗測試時，出現(xiàn)了學(xué)生背數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，有一年實驗測試學(xué)校把往年用的焦距10的凸透鏡換成12的凸透鏡，學(xué)生失分率比較高，這說明學(xué)生不能多學(xué)活用，成為了難點。在大學(xué)的普物實驗“透鏡焦距的測量”實驗前，學(xué)生還是很懵懂，對于所用的四種方法，因為不了解如何利用透鏡成像規(guī)律的，有些學(xué)生體會不到四種方法的巧妙之處。這說明，“凸透鏡成像的規(guī)律”確實是一個難點。

《凸透鏡成像的規(guī)律》的難點其實有兩個部分：一是成像規(guī)律，二是虛像概念的理解和實像虛像的判別方法。難點產(chǎn)生的原因除了有學(xué)生基礎(chǔ)的原因，認(rèn)知達不到的原因，也有教師在教學(xué)過程中處理不夠細(xì)致，充分有關(guān)，學(xué)生缺少思維加工的過程。下面根據(jù)建構(gòu)主義理論、學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，層層遞進設(shè)置了三部曲，讓學(xué)生充分經(jīng)歷思維加工過程，從而突破《凸透鏡成像的規(guī)律》教學(xué)難點。

第一部曲：“光路圖法”體會成像規(guī)律

根據(jù)三條特殊光線，過光心的光線方向不變，平行光線過焦點，過焦點光線平行于光軸，做光路圖可以選擇其中的兩條，一般過光心的光線是常用的。由于畫光路圖在初中階段不做過多要求，屬于了解范圍，我們不用擔(dān)心學(xué)生不能接受，即使不能掌握，也可以建立直觀的感性認(rèn)識，幫助學(xué)生突破難點。教師可以用多媒體演示，物放在不同位置時，所成像的大小變化，像距變化，虛實變化，并總結(jié)成口訣：二倍焦距分大小，一倍焦距分虛實，物近像遠(yuǎn)像放大。作光路圖有一個技巧，更利于突破難點，這個技巧就是：取平行于主軸的光線經(jīng)過凸透鏡后，過焦點，無論物如何移動只要物的大小不變，這條光線就不變化，過光心的光線隨著靠近透鏡，與主軸的夾角越來越大，兩條光線的焦點越來越遠(yuǎn)，像也越來越大，如圖1所示。用光路圖的方法不但可以使得學(xué)生建立起直觀的感性認(rèn)識，也從圖中感受到虛像的概念，也突破了虛像的難點。

第二部曲：了解“公式法”，討論成像規(guī)律

透鏡成像公式雖然在高中階段才能學(xué)習(xí)到，但是對于初二的學(xué)生而言，公式中用到的數(shù)學(xué)知識以及討論三者關(guān)系對學(xué)生也不難，對于焦距一定的凸透鏡，討論：

五種情況下的取值范圍，比對光路圖得出的結(jié)論，幫助理解和消化。這部分不作更多的要求，對于物理、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好的學(xué)生可以采用。

通過以上兩種方法的教學(xué)，學(xué)生不一定能全部理解和接受，但是也有了一定的前概念，增加了實驗時的目的性，不會在懵懂為什么要測量物放到二倍焦距以外，有了目的性，實驗就會更加清楚，也會更快地總結(jié)、歸納出成像規(guī)律。

第三部曲：“實驗探究法”，總結(jié)、歸納成像規(guī)律

1.設(shè)計實驗。實驗裝置是教師實驗前準(zhǔn)備好的，需要講解實驗的注意事項。為了保證等高共軸，蠟燭的高度需要不斷地調(diào)整。等高共軸是光學(xué)實驗中最基本的要求，也是一項實驗素養(yǎng)，不能以燈泡等代替，是培養(yǎng)學(xué)生良好的習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊庾R。實驗記錄的表格，可以讓學(xué)生小組內(nèi)討論，設(shè)計實驗記錄表格也是一項技能，學(xué)生也會參考教材，就不再是難點，在實驗前教師再把準(zhǔn)備好的表格發(fā)給每組。

2.進行實驗，收集數(shù)據(jù)。學(xué)生分組進行實驗，并把實驗得出的數(shù)據(jù)記錄在表格內(nèi)。學(xué)生在實驗時，會出現(xiàn)成的像，在一個范圍內(nèi)都比較清楚，會感覺不知道如何確定像屏的位置，有的組會注意，有的組可能會忽略，在教師巡視時，對于提出這個問題的組給予解答這是景深，取范圍內(nèi)的中間位置。

3.總結(jié)、歸納成像規(guī)律。小組實驗結(jié)束后，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，教師引導(dǎo)學(xué)生進行總結(jié)，歸納出凸透鏡成像的規(guī)律。并進一步回到“光路圖法”總結(jié)出的口訣：二倍焦距分大小，一倍焦距分虛實，物近像遠(yuǎn)像放大，使得凸透鏡成像的規(guī)律得到鞏固。通過對比，進一步概括出判斷像的虛實的兩種方法：光路圖中，反向延長線的交點所成的像為虛像；實驗中，光屏接不到的像為虛像。突破了虛像概念比較抽象的難點。

4.評估實驗和成像規(guī)律。評估實驗過程和實驗數(shù)據(jù)，有的學(xué)生可能發(fā)現(xiàn)物距、像距、焦距三者的關(guān)系，有的小組展示的數(shù)據(jù)可能與自己的不完全一樣，這是教師再解釋景深問題，初中階段是定性研究，高中、大學(xué)會有更多的方法定量研究。從而評估成像規(guī)律也是定性研究。在評估結(jié)果的時候，教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律中的對稱性，這樣不但加強了學(xué)生對于成像規(guī)律的理解和記憶，也讓學(xué)生體會到物理的對稱美。

5.應(yīng)用中鞏固成像規(guī)律。第二節(jié)《透鏡在生活的應(yīng)用》只是作為生活常識做了一些介紹，到底如何應(yīng)用透鏡的學(xué)生并不清楚，知其然知其所以然，成像規(guī)律探究得出后，趁熱打鐵及時地進行應(yīng)用，分析照相機、投影儀、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡具體利用了成像規(guī)律中的那個部分的知識，起到了消化提高的作用，使得成像規(guī)律得到鞏固，實現(xiàn)了學(xué)以致用。

新課程標(biāo)準(zhǔn)給予教師很大的自主性，對于《凸透鏡成像的規(guī)律》這節(jié)課，根據(jù)班級不同，學(xué)生接受能力不同可以選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，新課的進行1課時不夠，可以用2課時，把內(nèi)容學(xué)明白了，突破了難點，起到了事半功倍的效果，也才做到了有效教學(xué)。

參考文獻：

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