“透鏡及其應(yīng)用”學(xué)習(xí)指導(dǎo)

苗元秀

透鏡是上一章“光的折射”知識的重要應(yīng)用，通過本章和上一章的學(xué)習(xí)，你將會對經(jīng)典物理學(xué)的古老分支——幾何光學(xué)的基本概念和基本規(guī)律形成初步認(rèn)識，能夠解釋生活中常見光學(xué)儀器的成像原理，了解近視眼和遠(yuǎn)視眼的成因及矯正方法，經(jīng)歷猜想與假設(shè)、分析與論證等探究過程，病并掌握相應(yīng)的科學(xué)方法，為今后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

分散難點(diǎn)，合理安排探究活動

對于“凸透鏡成像的規(guī)律”與“生活中的透鏡”這兩部分內(nèi)容。如果僅從學(xué)習(xí)知識的角度，完全可以先學(xué)習(xí)凸透鏡成像的規(guī)律，然后作為這一規(guī)律的應(yīng)用，學(xué)習(xí)放大鏡、照相機(jī)等實(shí)際中透鏡的使用，但如果要求通過自己的實(shí)驗(yàn)探究活動學(xué)習(xí)這個規(guī)律，同時也要知道這個規(guī)律的結(jié)論，并了解這個規(guī)律在實(shí)際中的應(yīng)用，就會導(dǎo)致學(xué)習(xí)中出現(xiàn)兩個難點(diǎn)，必須加以解決。

難點(diǎn)之一：進(jìn)行探究時缺乏猜想的基礎(chǔ)，既然是探究。就必然要體現(xiàn)出學(xué)習(xí)的自主性，例如，應(yīng)該對所研究問題的答案進(jìn)行猜想，而猜想不能是“胡猜亂想”。應(yīng)該有猜想的基礎(chǔ)，同學(xué)們在生活中對透鏡成像的認(rèn)識。大部分局限于放大鏡能成正立的像。而且還不知道是實(shí)像還是虛像，至于照相機(jī)、投影儀中透鏡成像的特點(diǎn)是什么，絕大部分同學(xué)是不清楚的，這就限制了大家的猜想。

因此，本章在探究凸透鏡成像的規(guī)律之前。先用一節(jié)單獨(dú)介紹生活中的凸透鏡。以使大家對生活中常用的凸透鏡，以及它們成像的特點(diǎn)在頭腦中獲得初步的、具體的感性認(rèn)識。

難點(diǎn)之二：探究凸透鏡成像規(guī)律是一個相對比較完整的探究活動，而且有較大的難度，在知識與技能方面，它涉及實(shí)像和虛像的區(qū)別、如何得到清晰的實(shí)像等;在過程與方法方面，它肩負(fù)著提高“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)”和“分析與論證”的科學(xué)探究能力的任務(wù)，如果把這些都放在一節(jié)中學(xué)習(xí)，會造成重、難點(diǎn)過于集中。

教科書的設(shè)計(jì)思路就是分散難點(diǎn)，把像的虛實(shí)、正倒、大小等不同現(xiàn)象放在探究活動的前面，例如，在學(xué)習(xí)第四章“平面鏡成像”一節(jié)時，已經(jīng)初步接觸了虛像的概念，在本章第2節(jié)，教科書先說明觀察實(shí)像（圖1）和虛像（圖2）時的不同特點(diǎn)，進(jìn)而明確觀察它們的辦法，通過“虛像”和“實(shí)像”概念的對比。就能真正理解二者的實(shí)質(zhì)，有了基本概念的鋪墊，第3節(jié)的學(xué)習(xí)重點(diǎn)就可以放在過程與方法方面，主要精力用于收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行比較和分析，據(jù)此總結(jié)出科學(xué)規(guī)律。

通過探究凸透鏡成像的規(guī)律，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法

通過第2節(jié)的學(xué)習(xí)，同學(xué)們已經(jīng)知道照相機(jī)、投影儀里面都有凸透鏡，放大鏡本身就是一個凸透鏡，它們都利用凸透鏡可以成像的特點(diǎn)，照相機(jī)所成的像比物體小，而投影儀所成的像比物體大;照相機(jī)、投影儀所成的像是倒立的，而放大鏡所成的像是正立的，那么。凸透鏡所成的像的大小、正倒跟物體的位置有什么關(guān)系？這樣就很自然地引出了第3節(jié)“凸透鏡成像的規(guī)律”，通過學(xué)習(xí)。不僅要了解凸透鏡成像的規(guī)律，而且要了解：在科學(xué)研究中，常常要通過實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)（或證據(jù)），并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。最后歸納出科學(xué)規(guī)律，在探究過程中，要對凸透鏡的成像規(guī)律進(jìn)行猜想，并初步設(shè)計(jì)方案，最后用實(shí)驗(yàn)探究的方法，得出凸透鏡成像的規(guī)律。

由于凸透鏡成像的特點(diǎn)與物距和焦距密切相關(guān)，而在一兩節(jié)的時間內(nèi)難以認(rèn)識到這一點(diǎn)，因此，教科書對這個問題給出了提示：把物體放到2倍焦距以外的較遠(yuǎn)位置，然后把物體向透鏡移動，使物距小于2倍焦距但大于焦距。最后使物距小于焦距（圖3），如此試做幾次后，再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于這個實(shí)驗(yàn)的“分析和論證”部分有一定的難度，因此教科書從像的虛實(shí)、大小和正倒三個方面提出了問題，以便對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出結(jié)論，在實(shí)際學(xué)習(xí)中，可以采用分工合作的方式收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不僅可以獲得一次合作探究的體驗(yàn)，也節(jié)約了時間，保證了這次探究任務(wù)能在有限的課堂時間內(nèi)完成。

眼睛和眼鏡、顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡是凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用，通過對這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以加深同學(xué)們對凸透鏡成像規(guī)律的認(rèn)識，開闊眼界，同時使同學(xué)們認(rèn)識到物理知識與日常生活實(shí)際的聯(lián)系是非常緊密的，物理知識是很有用的，以激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)物理的興趣。

眼睛是人體的重要器官，本章把眼睛作為一種像照相機(jī)那樣的光學(xué)儀器，深入淺出地介紹了眼睛的成像原理、近視眼和遠(yuǎn)視眼的成因及矯正方法。以提供一些實(shí)際生活知識，使大家體驗(yàn)物理學(xué)的美妙與和諧。

顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡，都是利用兩個透鏡的組合看物體，它們的成像原理比較抽象，理解起來有些困難，本章采用模擬的方法。如利用兩塊凸透鏡的簡單組合，自制顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡，通過這一活動，使同學(xué)們了解其中的物理原理，并體驗(yàn)成功的喜悅。

落實(shí)“課標(biāo)”對“探索宇宙”相關(guān)內(nèi)容的要求

“課標(biāo)”要求：了解人類探索太陽系及宇宙的歷程。知道對宇宙的探索將不斷深入，關(guān)注探索宇宙的一些重大活動，教科書沒有專辟一章，用大量的篇幅對此進(jìn)行介紹。而是選擇了望遠(yuǎn)鏡這部分知識作為編寫的切入點(diǎn)，望遠(yuǎn)鏡的使用，使人類得以超越普通目力所及。更為細(xì)致地觀察月球及太陽系內(nèi)的其他行星，并且能夠觀察到更遙遠(yuǎn)的星球，這就為人類打開了一扇觀察宇宙的窗口，由此出發(fā)，人類的探月及將要進(jìn)行的登陸火星等深空探測活動，就是自然而然的了。