探究凸透镜成像规律教学改进方案

探究凸透镜成像规律教学改进方案
泰州市海军中学赵家云
义务教育课程标准物理实验教科书（苏科版）八年级上册第四章第三节“探究凸透镜成像规律”历年来一直是学生们学习的难点，少部分学生在此甚至存在“盲区”——完全不明所以。

一般教学流程中，该节都分为二个课时：第一课时学生自主合作探究、讨论交流；第二课时教师评述、小结、巩固。

多年的事实表明，在第一课时的自主合作探究中，很少有学生能完整归纳出凸透镜成像规律，对相关数据（物距、像距、焦距等）的分析和处理也相当含混、模糊，这直接导致了下节课教师作评述、总结时学生基本听不明白，最终，对于凸透镜成像规律大部分学生只能选择作机械性记忆，而这样的记忆根本解决不了实际问题，一遇题目学生就感到束手无策、无能为力。

这样的过程不仅没能让学生享受到探究知识的愉悦，反之却给他们带来了不小的心理压力，少数学生甚至因此而产生了对物理这门学科的畏惧畏难心理，学习热情大为降低。

为解决这一突出性问题，多年来笔者不断总结、探索，结合书本存在的问题和学生实验过程中出现的种种现象，逐一“疹治”，对症下药，终于摸索出了一套行之有效且能为大部分学生所接受的教学方案。

具体措施如下：
一、创设有效物理情境，激发学生学习兴致
第斯多惠曾经说过：“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞学生。

”那么，如何在物理教学中激励、唤醒、鼓舞学生，使学生乐于学习呢？情景教学便是方法之一。

许多物理概念、物理规律都是在分析物理现象的基础上形成的，讲授物理概念、规律时，若能先通过具体事例让学生身临其境弄清物理现象，在头脑中建立起清楚的物理情景，这不仅有助于降低学生的认知难度，加深学生对复杂概念、规律的理解，更有助于保持学生终生的学习兴致。

物理探究的过程首先是发现并提出问题的过程。

在“探究凸透镜成像规律”这节课里，书本是从“意外的发现”引出问题的。

因为学生对此缺乏感性认识（那毕竟是小明（别人）的发现），因而对教师提出的问题也就缺乏足够的兴趣和热情，而兴趣是最好的老师。

教师在课堂上若不能充分调动学生的学习兴趣，任你说得天花乱坠，最终也只能是一场空谈。

学生只有在足够的感性认识的基础上，才能对相关现象进行理性的分析、比较、概括和归纳。

因此，授课时，我首先向
学生提出了这样一个问题：通过对透镜（第三章第二节）的学习，大家已经知道，透过凸透镜可以看到物体被放大的像，那么，凸透镜只能将物体放大吗？稍作停顿后，让学生手握凸透镜并伸直手臂透过透镜以观察讲台上的我，接着问，你看到了什么？在学生意外发现他们所看到的我竟然是倒立、缩小了的我时，再问，除了你已经看到的，凸透镜还能成其他性质的像吗？这一连串的提问不仅有效激活了学生大脑的兴奋中心，更大大激发了他们对凸透镜的探究欲望，给课堂教学带来了勃勃生气，从而轻而易举就将学生引领进了物理知识的殿堂。

在学生的注意力完全集中后，让学生再次将凸透镜靠近他身旁的任何一个物体，然后将透镜逐渐远离该物体，提醒学生：注意观察现象。

换用另一个不同的凸透镜，你会观察到同样的现象吗？若将两个凸透镜等距离靠近某物体，物体被放大的程度相同吗？这说明了什么？学生讨论回答后，教师适时引导：利用凸透镜成像，所成像的性质除了与物距（物体距凸透镜的距离）有关，可能还与凸透镜自身的焦距有关。

那么，凸透镜成像是否有规律可循呢？这将是我们这节课将要研究的中点。

如此情景引入，不仅大大调动了学生的学习兴趣和探究热情，更有效加深了学生对凸透镜能成多种像的性质的记忆，同时还充分引发了学生的好奇心理，激发了他们想要立刻解开迷团的迫切愿望，为下面的实验探究打下了良好的基础。

二、充分设计实验过程，化抽象、复杂为简单具体
初二学生学习物理时间不长，他们的认知能力、实际操作能力、分析归纳能力等都很有限。

这就要求我们老师必须在课前充分备课，要结合学生实际状况和学校实际条件制订出切实可行又简单易懂的实验操作方案，尽最大努力帮学生扫清实验过程中可能会出现的一切障碍，以最简单易行的方法加深学生对复杂物理概念或规律的理解。

在“探究凸透镜成像规律”实验中，大部分学校目前所用的器材都是光具座、蜡烛、凸透镜、光屏、火柴等（如下图），由于光具座长度有限（一般是90cm），
实验过程中若放手让学生按书本步骤进行操作，往往会出现下述几个问题：
1、无论怎样移动光屏都不能在屏上找到清晰的像
2、学生对记录下的数据没法做出合理的分析与处理
3、由于对相关数据不能做出合理分析处理，学生就找不出凸透镜成像规律 针对上述三种情况，我采取的应对措施是：课前帮学生设计好周密实验方案，预先帮学生绘制好相关图表，引领学生按设计步骤进行实验，并在学生实验完结的基础上对他们加以适时引导、点拨，师生互动，生生互动，总结出凸透镜成像规律。

具体步骤如下：
1、组装并调整实验器材（如上图），使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上（即使：三心等高），并固定凸透镜在40cm 刻线处
2、测定所选凸透镜焦距（f ）
3、将蜡烛放置在距离凸透镜两倍焦距外的不同地方（即使：u ＞2f ），调节光屏直到屏上出现烛焰清晰的像，在表格中（如下表）记录物距u （即：物体距凸透镜的距离）、像距v （即：像距凸透镜的距离）和像的性质
u ＞2f 时：
4、将蜡烛放置在距离凸透镜一倍焦距外两倍焦距内的不同地方（即使：2f ＞u ＞f ），重复步骤3
5、将蜡烛放置在距离凸透镜一倍焦距内的不同地方（即使：u ＜f ），调节光屏观察能否从屏上得到清晰的像，若不能，
移去光屏，用眼睛透过透镜观察烛焰，你看到了什么？记录这时的物距、像的位置和像的性质
u ＜f 时
在上述实验的基础上，教师适时点拨、引导：通过上面实验，我们不难发现，利用凸透镜成缩小像时应该将物体放在距透镜两倍焦距外的地方（即使：u＞2f），成放大像时应该将物体放在距透镜两倍焦距内的地方（即使：u＜2f）。

即：两倍焦距处是个分界点——物体成缩小像还是放大像的分界点。

那么，大家能否猜想一下：如果把物体放在距凸透镜两倍焦距处（即使：u=2f）时的成像情况下吗？
6、同学们不妨换用不同透镜将物体放在距透镜两倍焦距处（即使：u=2f）做一下看看，并在下列表格中记录物距、像距和像的性质
u=2f时
完成上述所有实验后，再让学生自由讨论并归纳凸透镜成像规律，这时学生们得出的结论一般就八九不离十了。

补充说明：
1、步骤“1”中，固定凸透镜的的目的：（1）是为避免学生盲目调动光具座上三个卡座，（2）是确保所有成像情况都能得以顺利实施。

2、步聚“
3、
4、
5、6”中，之所以要让学生按预先设定的范围放置蜡烛，是因为多年的经验告诉我：如果按成像性质去记录物距、像距，最后在分析数据时大部分学生能够想到的只能是物距、像距与透镜焦距大小的单一性比较，即只能得出物距或像距大于焦距或是小于焦距的不完整结论，很少有学生会想到要拿物距或像距与二倍焦距的大小进行比较。

预先设定u＞2f或是2f＞u＞f，这容易让学生产生联想，并在下节课教师作总结、归纳时，很容易得出对应物距下像距与焦距的具体关系。

3、“3、
4、5”表格中的最后一列“像像比较”是因为光具座长度有限，同一范围内物体经凸透镜成像后，像的大小变化不够明显，如果一做即丢，不作记录，学生们脑海中很难留下深刻印象，不易理解老师在下一节课将要给出的——“凸透镜成实像时，物体离透镜越近，像就离透镜越远，像也就越大”的总结性
结论。

4、由于本实验中用到的光源是蜡烛，而立体的烛焰有一定的厚度，故对物体放在焦点处时的成像情况教师可暂不提及，留待下节课用多媒体课件展示。

5、最后需要说明的是，由于烛油难于清洗，实验前应预先在实验桌上铺设报纸或其它防护性物品，同时提醒学生将燃后的火柴棒即时入篓，以确保实验室的干净、整洁。