东源凸透镜成像创新实验设计

1、探究凸透镜成像规律执教者：河源市东源县实验中学 郑槿实验目的：探究物体在不同的物距范围内，通过凸透镜所成的像有什么特点；探究凸透镜成像时，物距的变化（如由远及近）与成像情况变化（如由大到小）之间的关系；使学生加深对凸透镜成像规律的理解，能通过“动画回放”的方式对成像规律进行掌握；培养学生实验操作能力、实验统筹能力、实验各阶段性结论的比较及整合能力及合作精神。实验原理烛光通过凸透镜后会偏折，同一物点的光若在透镜另一侧重新会聚，则成实像；若平行，则不成像；若能反向延长相交于一点，则成虚像。通过不同物距成像情况的同时展现，引导学生比较，可以让学生更全面地认识凸透镜成像规律，并在不进行死记硬背的情况下

2、熟悉和掌握成像特点。材料器具四轨道光具座及其副件一套、同规格凸透镜4个、蜡烛四根、毛玻璃四块方法步骤将已知焦距的四个透镜放在各轨道的相同位置（从光路可逆的角度，引导学生思考：“放在什么位置可令接下来的实验操作更方便？”或“为什么放在中间有利于接下来的操作？”）；在透镜同一侧，按uf、fu2f四种情况将四根蜡烛有序放置在不同轨道上，点燃；在透镜另一侧放置毛玻璃作为光屏；调整烛焰中心、透镜光心、光屏中心在同一水平线上；水平移动光屏，直至接收到清晰实像，确实接收不到实像的情况下，引导学生寻找虚像。总结四种物距情况下所成像的特点，填入表格。透镜焦距f= 序号物距u像距v成像特点像与物在透镜的同/异侧与

3、f的关系长度与f的关系长度缩放正倒虚实1uf2fu2f观察表格数据变化及光具座上烛焰、光屏与透镜的位置关系，总结物距变化与成像情况变化的关系。引导学生对不同物距的成像情况进行光路作图，加深理解实验结果与结论透镜焦距f= 4.5cm 序号物距u像距v成像特点像与物在透镜的同/异侧与f的关系长度与f的关系长度缩放正倒虚实1uf4cm放大正立虚同2fu2f10.3cm放大倒立实异3u=2f 9cmv=2f9cm等大倒立实异4u2f12cmfu2f7.2cm缩小倒立实异讨论从表格中可看出：虚像总是与物在镜的同侧，且正立放大；实像总是与物在镜异侧，且倒立。从表格中可看出：一倍焦距处是成虚实像的分界点，二

4、倍焦距处是放大与缩小像的分界点。总体观察四条轨道上的蜡烛、透镜和光屏的关系，由4至1可看出，像的移动方向与物的移动方向相同。如实验中，烛焰由左向右移动，则像也由左向右移动，即由透镜附近逐渐远离直至右侧无穷远（平行光），再由左侧的无穷远成虚像继续向右移动。当像距小于物距时，像比物小，反之亦然。用相似三角形的知识进行光路图分析可得，像距与物距的大小关系直接决定像与物的大小关系。附：创意自评在以往该实验的教学实践中，我与我的同事按照课本及实验册的实验方法，都发现一个情况：学生掌握凸透镜成像规律的过程往往是个痛苦的过程，而且效果不佳，易于遗忘，也不易于运用。我们认为，造成这个情况有以下几个原因：实验器

5、材有限的精密程度造成了某些特定物距（如u=f/u=2f）成像特点探究的失败；不同物距范围成像的各方面特点互有异同，学生从表格中直接记忆十分困难，以致有些学生努力死记硬背，造成学习时间的浪费，又得不到良好的记忆和学习效果，易于遗忘；同时，完全用记忆来掌握凸透镜成像规律也不利学生逻辑思维的培养和提高；由于学生对成像特点和规律掌握不牢固、理解不透彻，导致学生对成像特点应用上的障碍。我们创新的这个实验，有以下几个特点：作图直接解决了器材精密程度的问题，也有利于学生对成像的原因有深入理解；在成像特点方面，各个不同物距范围内的成像特点不是被依次进行展示，而是在完成了实验操作之后会被同时有规律地展示，有利于学生对各种情况下的成像特点进行横向对比，找出其中变化的规律，形成完整的图像信息甚至动画画面，有利于理解并记忆；对于理解能力较弱的学生，也可以更直观地看出各种情况下成像特点的变化规律，有利于直接记忆；观察、对比各轨道上的光学器具，通过光路图分析，学生对造成各种物距范围内成像特点变化的原因有深入了解，于是解决了理解不透彻的问题，有利于学生思维水平的提高；该实验可以用改造过的器材，也可以直接用传统器材，实用性强，易于推广。综上，本实验有利于教师对凸透镜