談?wù)勌骄客雇哥R成像的設(shè)計(jì)

陳昭曉

探究凸透鏡成像規(guī)律是初中光學(xué)部分的重點(diǎn)和難點(diǎn)，是光的折射現(xiàn)象的進(jìn)一步延伸和細(xì)化。通過(guò)凸透鏡對(duì)光的作用，將折射“現(xiàn)象”順利過(guò)渡到實(shí)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(xué)生通過(guò)科學(xué)探究的活動(dòng)，找出凸透鏡成像的規(guī)律。使學(xué)生在全過(guò)程中自主研究，體驗(yàn)科學(xué)探究的全過(guò)程，從而培養(yǎng)科學(xué)研究方法，得出清晰的凸透鏡成像規(guī)律。

新課程標(biāo)準(zhǔn)突出了探究性學(xué)習(xí)過(guò)程，使科學(xué)知識(shí)內(nèi)容由簡(jiǎn)單的獲取向理解科學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)變。根據(jù)新課程理念，一些教師在本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程中會(huì)事先設(shè)計(jì)好如下實(shí)驗(yàn)表格：

這樣的設(shè)計(jì)，使這節(jié)內(nèi)容變?yōu)轵?yàn)證性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)課而非探究性學(xué)習(xí)，甚至有學(xué)生會(huì)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(xué)生的思維鎖定在表格設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。

我認(rèn)為學(xué)生雖然有了一定的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退季S能力，但分析判斷能力還不成熟。因此實(shí)際教學(xué)中還是需要采取以導(dǎo)為主的策略，及時(shí)向?qū)W生展示正確的操作規(guī)范，給予學(xué)生必要的指導(dǎo)。

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

例如學(xué)生得出如下數(shù)據(jù)：

由于實(shí)驗(yàn)中學(xué)生是隨機(jī)上來(lái)寫本組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的，老師可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際能力做適當(dāng)引導(dǎo)，如果學(xué)生分析能力較差，我們就可以引導(dǎo)他們把物距按照大小排序完再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

學(xué)生基本上能得出以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

（1）物體在光屏上成清晰倒立縮小實(shí)像的條件是：像距小于物距；

（2）當(dāng)物距越大時(shí)，像距越?。次镞h(yuǎn)像近的重要特點(diǎn)）。

我們?cè)诘玫轿矬w成清晰倒立縮小實(shí)像的數(shù)據(jù)時(shí)，不妨讓學(xué)生思考：如果將物體放在原來(lái)光屏位置的時(shí)候（即原來(lái)的像距變?yōu)槲锞鄷r(shí)），它的像距和成像有什么特點(diǎn)？此設(shè)計(jì)方案目的是讓學(xué)生進(jìn)一步知道折射現(xiàn)象中光路的可逆性，學(xué)生進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)的過(guò)程實(shí)際上是進(jìn)一步熟悉實(shí)驗(yàn)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(shí)像的條件是：像距大于物距；

（2）當(dāng)物距越大時(shí)，像距越?。次镞h(yuǎn)像近的重要特點(diǎn)）。

此時(shí)課堂討論會(huì)進(jìn)入高潮部分，教師可以做適當(dāng)引導(dǎo)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，物距在30cm（a點(diǎn)），像距在15cm（b點(diǎn)）得到一個(gè)縮小的實(shí)像；物距在15cm（c點(diǎn)），像距在30cm（d點(diǎn)）得到一個(gè)縮小的實(shí)像。（如圖所示）由測(cè)量數(shù)據(jù)可以推出：當(dāng)物體從c點(diǎn)向左移動(dòng)，同時(shí)將d點(diǎn)處的光屏向左移動(dòng)時(shí)，在光屏上能形成一個(gè)與物等大的像；當(dāng)像距等于物距時(shí)，像的高度等于物體的高度。

這樣引導(dǎo)，學(xué)生能很自然地推理得到。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作時(shí)，當(dāng)物距在20cm，像距在20cm，得到一個(gè)等大的實(shí)像。

這時(shí)教師可以直接告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的凸透鏡的焦距大小是10cm，也可以用平行光源測(cè)出實(shí)驗(yàn)凸透鏡的焦距。這時(shí)學(xué)生會(huì)很自然地想到20cm即兩倍焦距是放大和縮小像的分界點(diǎn)。進(jìn)一步可以探究，物體在焦點(diǎn)時(shí)（物體在1倍焦距）凸透鏡成什么樣的像，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)得不到物體的像，把物體放在1倍焦距以內(nèi)，無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏都接受不到凸透鏡成的像，但在凸透鏡的一側(cè)通過(guò)凸透鏡觀看蠟燭，看到一個(gè)正立放大的像，由于這個(gè)像光屏接受不到，我們把它稱為虛像。此時(shí)可以用光路圖（如圖）對(duì)虛像進(jìn)行講解，讓學(xué)生進(jìn)一步了解虛像的概念。

在學(xué)生總結(jié)規(guī)律的情況下教師可以進(jìn)一步補(bǔ)充說(shuō)明：1倍焦距是凸透鏡實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)，2倍焦距是凸透鏡放大像和縮小像的分界點(diǎn)。

進(jìn)而給學(xué)生展示“兩點(diǎn)三段”的成像特點(diǎn)：（用u表示物距，v表示像距，f表示焦距）

當(dāng)u>2f成倒立、縮小實(shí)像2f>v>f；

當(dāng)u=2f成倒立、等大實(shí)像v=2f；

當(dāng)2f>u>f成倒立、放大實(shí)像v>2f；

當(dāng)u=f不成像；

當(dāng)u

探究性課能激發(fā)學(xué)生求知欲，啟發(fā)學(xué)生動(dòng)腦思考問(wèn)題。在教學(xué)設(shè)計(jì)中盡可能不把學(xué)生的思維限制在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，我們教學(xué)中我們既要重視知識(shí)和技能，更要重視過(guò)程與方法，以及情感態(tài)度與價(jià)值觀，使學(xué)生在今后的工作和發(fā)展中受益無(wú)窮。