前言:我们精心挑选了数篇优质初中物理虚像和实像文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
1教学分析
透镜对光的作用,是因光的折射而引起的。因此,我们学习起来感觉抽象。尤其是它的成像规律令人不易理解,也较为难记。所以,它是初中光学教学的重点和难点,它涉及到光的直线传播、光的折射规律、虚像的概念、法线在光路图中的重要地位、光路的可逆性等。初中学生好奇心强,在课堂中,他们爱看演示实验,观察到物理现象,感到神奇有趣,猜想物理问题,在实验中探究和获取物理知识。
2教学设想
透镜对光的作用,跟上一章学到的光的折射有关。所以应从复习光的折射入手,先通过作图演示,再做实验来帮助理解透镜折光的道理。按照“复习光的折射(作图演示)——认识透镜——透镜对光的作用——生活中的透镜——探究凸透镜成像规律”的顺序授课,由浅入深,学生容易接受。
3教学过程
3.1复习光的折射作演示图
(边画图边复习上一章内容)(如图一):一束光线从空气穿过一块厚薄不同的玻璃时,出射光线竟然向厚处偏折。
3.2认识透镜
镜片的中间和边缘相比,它的厚薄不同,中间厚、边缘薄为凸透镜,反之为凹透镜。(不可拿凸透镜看太阳,否则阳光会刺伤眼睛)
介绍光轴和光心时需告诉学生:凡通过光心的光线其传播方向不变。
3.3透镜对光的作用
从图一可知:出射光线向厚处偏折,而凸透镜中间厚,则光应向中间偏折;而凹透镜边缘厚,故光应向边缘偏折(如图二)
经过演示透镜对光的作用则可验证:凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。这样会更容易理解凸透镜为什么会将光线向中间偏折而起会聚作用。
①主光轴上的特殊点:光心、焦点
演示:拿一个凸透镜的一面正对阳光,用纸在凸透镜另一侧,接住被凸透镜折射出的阳光,并改变透镜与纸的距离,将在纸上可看到一个最小、最亮的光点,这是凸透镜将太阳射来的平行光会聚在一点,此点为焦点。焦点到光心的距离为焦距。将凸透镜转到另一面再做实验,在纸上也会看到亮而小的焦点,故透镜两侧都有焦点。
②介绍通过凸透镜的三条光线:平行主轴的光线,经过焦点;射向光心的光线,方向不变;经过焦点的光线,平行主轴。
③介绍光路可逆性。
3.4生活中的透镜
①照相机:可在胶片上看到一个缩小倒立实像。
②投影仪:可在屏幕上看到一个放大倒立实像。
以上两个都有一个重要元件——凸透镜
③放大镜:眼睛透过透镜看物体,可以看到一个放大正立虚像。放大镜本身就是一个凸透镜。
④物体和像所在凸透镜的位置(演示:凸透镜成倒立实像和正立虚像)
介绍实像和虚像的概念及物体和像在凸透镜的位置:
a、实像与物体在凸透镜两侧
b、虚像与物体在凸透镜同侧。
凸透镜既可成实像又能成虚像,是根据物体放置位置而定。即跟物距有关。实像是倒立的且有大小之分,虚像是正立的,都是放大的。
3.5探究凸透镜成像规律
①主轴上的特殊位置。(如图三)所示:
②实验:探究像的虚实、大小、正倒跟物距是何关系?找出凸透镜成像规律。
这个实验应选用一个凸透镜、蜡烛、光屏、光具座、打火机等。可以在教室或实验室进行。
a、先测焦距。b、按课本66页图3.3—1组装好实验器材,并调节烛焰、凸透镜和光屏各自中心在同一高度,这一步较为重要,否则光屏可能承接不到像。使凸透镜面和光屏面跟同一高度线垂直。
点燃蜡烛开始做实验。要求:边实验边将结果填入课本67页表格中。
首先、将蜡烛放至大于2倍焦距处使u>2f并移动光屏观看是否有像?像的性质?
其次、将蜡烛移至2倍焦距和焦点之间使f<u<2f并移动光屏观看是否有像?像的性质?
第三、将蜡烛移至焦点处使u<f并移动光屏观看是否有像?像的性质?
根据记录在课本67页表格中的结果分析:
当u>2f时,凸透镜可成倒立、缩小的实像;
当f<u<2f时,凸透镜可成倒立、放大的实像;
当u<f时,凸透镜可成正立、放大的虚像。
在学生讨论找出凸透镜成像规律时,有学生提出这样的问题:“凸透镜能否成既不缩小、也不放大,即跟物体同样大的实像?”这时有必要让学生做下一步实验:利用图三的主轴上的特殊位置,将蜡烛放到2倍焦距处,观看屏上的像,将蜡烛离开2倍焦距处向内移,凸透镜成放大的实像,向外是成缩小的实像。由此可见只有蜡烛在2倍焦距处才成既不放大,也不缩小的实像,即像跟物体等大。
将蜡烛放至焦点处,观察是否有像?再将蜡烛离开焦点处,向内移动,凸透镜则成放大的虚像;向外移动则成放大的实像。
关键词:光的直线传播 反射 折射 虚像 实像 影子
光的存在使我们的生活变得五彩斑斓、丰富多彩,我们周围有许许多多的现象,都与光的直线传播、反射和折射有关。但在日常生活中,人们对“像”和“影”、“虚”和“实”的认识是片面的,在描述上也有许多不科学和不严谨的地方。这对于刚刚系统的接触物理知识的初中生来说是一种误导。因此,对光现象的中一些相似或容易混淆的现象进行辨析就显得十分重要,它有利于激发学生学习兴趣、活跃发散思维,提高学生分析问题、解决问题的能力。
一、“像”和“影”
1.光沿直线传播时形成的“像”和“影”。
光在沿直线传播的时候,如果通过小的孔洞,就会出现小孔成像的现象。如图所示,烛焰上部发的光沿直线通过小孔,照在光屏的下部;烛焰下部发出的光,通过小孔,照在光屏的上部,所以在光屏上形成一个倒立的像。
若光在直线传播中遇到了不透明的障碍物,在障碍物后面就有光不能到达的黑暗区域,这就是影子。如物体在太阳下的影子、人在路灯下的影子、小孩们喜欢玩的手影、民间艺术中的皮影。
天文现象的日食和月食,实际上也是影子现象。当月球转到地球和太阳之间,这三个天体在一条直线或近于一条直线上时,月球挡住了太阳光,在地球上的某一部分出现月球的影子,在这个影区里的人就看不到太阳,这就是日食现象。当月球转到地球背离太阳的一面时(地球处在太阳与月球之间),在月球上就出现地球的影子,在这个影区里的人看不清月亮,这就是月食现象。
2.光的反射现象中的“像”和“影”。
有一首明朗欢快的少儿歌曲唱到:“海面倒映着美丽的白塔,四周环绕着绿树红墙。”水中的“白塔”即我们常说的“倒影”,这种“倒影”究竟是岸上白塔所成的像还是影呢?这就要从平面镜成像说起。
平面镜表面平整光滑,是良好的反射面。光源发出(或物体反射)的光若被它反射,就会形成一个和光源(或物体)等大、正立的虚像,这就是我们常说的平面镜成像。抛光的金属面和平静的水面也能反射光,因此也能像平面镜那样成像。这一特点在遥远的古代已经被我们的祖先所知晓,唐太宗李世民就有句名言:“以铜为镜,可以正衣冠。”而贫苦的农户家无力购买铜镜,只能打一盆清水,对着自己在水中的虚像进行梳妆。平面镜成像的现象在生活中还有很多。在科技日益发达的现代社会,人们对平面镜成像的应用也更为广泛:舞蹈演员利用平面镜来矫正舞姿、牙科医生利用平面镜观察牙齿、眼镜店利用平面镜来拓展空间、反射式望远镜利用平面镜来观测天体……
二、“虚”和“实”
1.虚像。
(1)光被反射形成虚像。①平面镜成虚像:如前面所提到的“镜花水月”。②凹面镜成虚像:物体在凹面镜焦点以内成正立的虚像。③凸面镜成虚像:成正立缩小的虚像
(2)光被折射形成虚像。①光从一种介质斜射入另一种介质时,光的传播方向会发生改变,这就是折射现象。光在折射时会形成虚像。比较常见的是光在空气、水、玻璃中由于折射形成虚像的现象,如:海市蜃楼、池水变浅、筷子变弯、钢笔错位、星光闪烁、叉鱼时要偏向下方等。②凸透镜成像时,当物于凸透镜的焦点以内(即u<f)时,在光屏找不到物体的像。但在透镜的另一侧观察时,可以看到一个正立、放大的像,这就是物体通过凸透镜成的虚像。
2.实像。
(1)光沿直线传播形成实像:小孔成像。
(2)光被凸透镜折射成实像:①当物距大于2倍焦距(即u>2f)时,成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距,像比物小,物像异侧。应用:照相机、摄像机。②当物距等于2倍焦距(即u=2f)时, 成倒立、等大的实像。此时物距等于像距,像与物大小相等,物像异侧。粗测凸透镜焦距时,可以利用这一性质。③当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距(即2f>u>f)时,成倒立、放大的实像。此时像距大于物距,像比物大,物像异侧。应用:投影仪、幻灯机、电影放映机。
综上所述,尽管生活中由于光的反射、折射和直线传播形成的现象种类繁多,但我们只要从其形成原理入手,剖析其实质,就不难发现“像”和“影”、“虚”和“实”只不过是光在不同条件下所产生的不同现象,从而也就很容易把它们区分开。
参考文献
[1]《义务教育课程标准》(2011年版).北京师范大学出版集团,2012年1月,第一版。
在新课标的要求下,初中物理教学要顺利达成三维教学目标,增强课堂教学的实效性与趣味性,物理教师就要大胆摒弃传统的教学方式,从创设教学情境、运用现代教学手段、增强演示实验功能、精选物理习题等各个环节入手激发学生物理思维,提升学生动手实践能力,以此全面提升学生的物理素养。
例如在讲解八年级物理第四章第二节《光的反射》一课时,我没有直接表述光的反射定律,而是以一个趣味小实验开场:找来一面镜子,把激光笔发出的光射向屏幕上的目标字(不能直接射向目标字),让学生充分体验游戏的乐趣,探寻其中的奥秘。通过反复地调整镜面的角度,最终实现游戏目标。然后,我又通过多媒体CAI向学生呈现有关水中倒影、潜水艇等的图片,让学生进一步了解成像的特点,最后与学生一起归纳和总结出光的反射定律……
整堂课下来,学生不仅感觉物理知识新鲜有趣,学得轻松愉悦,而且教师也没有了枯燥的说教,让学生在体验与思考中获取了知识,实现了寓教于乐的教学目标。
在初中物理教学中,教师既要加强双基训练,又要从情感方面不断增强学生学习的信心。物理知识来源于生活又应用于生活,因此,在课堂教学中教师可以潜移默化地将生活中的物理知识“搬”到课堂之上。
例如在讲解有关摩擦的知识时,教师就可以以自行车为例进行重点讲解。提问:自行车的外轮胎上为什么要有凹凸不平的花纹设计?自行车刹车之后,自行车为什么会停止?这些问题让学生既很“简单”又有“内涵”。
在上习题课时,教师要加强解题方法指导,增强学生物理解题思维的多样性与灵活性,力争做到举一反三,融会贯通。
例如在指导学生做选择题时,常用的解题方法有判断法、筛选法、比值法和估测法。在运用判断法时,先要弄清所给问题中包含的概念、规律的正确内容,并经过必要的分析决定选项哪些是正确的。而其中的概念辨析又是最常见的考查方式。
例:关于被实像和虚像,下列说法正确的是( )。
A. 实像可在光屏上显示出来,虚像不能。B. 虚像是人的幻觉,实像不是。C. 实像一定是由光的折射形成的,虚像一定是由光的反射形成的。D. 实像是缩小的,虚像是放大的。
解析:实像是由实际光线组成的,可以由光屏接收;虚像是由实际光线的反向延长线组成的,不能接收。由此可以确定答案是A。
1理解“实像”和“虚像”的含义
在光学教学中,遇到过这样的题目:
问题1王芳同学站在平面镜前3 m处,她的像到镜面的距离为[CD#3]m,她在后退的过程中,像的大小[CD#3](变大,变小,不变).现将一块和镜面一样大的木板放在镜子后面1 m处,这时她还能否在镜子中看到自己的像?[CD#3].
这道题前两空学生都能答对,但最后一空错误率较高.这一空实际上考察的是对“实像”和“虚像”概念的理解.
几何光学是光学学科中以光线为基础,研究光的传播和成像规律的一个重要的实用性分支学科。在几何光学中,把组成物体的物点看作是几何点,把它所发出的光束看作是无数几何光线的集合,光线的方向代表光能的传播方向。在此假设下,根据光线的传播规律,在研究物体被透镜或其他光学元件成像的过程,以及设计光学仪器的光学系统等方面都显得十分方便和实用最近在学习几何光学这部分内容时,我发现了几个容易出现问题的地方,因此总结出若干认识问题的误区,与大家分享:
一、若在发光点和平面镜中间放入不透明挡扳,则观察到的像的亮度变暗
如图1所示,点P为某一发光点,MN为任意平面镜,则在MN和点P中间放入不透明的挡板Q后所观察到像的亮度变化情况如何?
此题的答案应为“不变”。许多同学会认为答案是变暗,这就说明大家陷入了这样一种误区:认为放入挡板后亮度变暗,这来源于凸透镜成像的原理,如下图2、3所示
我们可以清晰的看到,由图2中的点S散发出的光线到达凸透镜后通过光线的折射最终必定相较于一实像点S,然后如图3所示情况是指当放入一块挡板AB于凸透镜的下半部分(或它上面的任何一块)后,通过点S投射出的光线并且到达挡板AB的光线就无法通过凸透镜,当然也就无法相交于点S。通过某点所汇集的光线减少了,显而易见,当放入挡板AB,像点应该理所当然的变暗。
但该题目所不同的出题点是,由于图4中的发光点P通过平面镜所呈现的事虚像点P',而我们之所以看的到P'点,则是由于进入人眼的是透过P所发出的光线在平面镜MN上发生反射的反射光线,又因为根据人们日常生活中所养成的观察习惯,我们所看到的虚像P'就是眼睛的光线反向延长线的交点。因此我们看到的虚像点的亮度实际上在于当观察时进入人眼的光线的强弱以及多少。
二、平面镜像观察时的范围和眼睛观察时的范围等价且可以使用同种方法绘制图像
(1)平面镜观察时的范围和眼睛的观察的范围概念存在一定差别
平面镜观察时的范围根据定义理解就是指某一点或组成该物体的的其上各点(可看做是广义的光源点)所放射出的光线通过平面镜反射后所能同时达到的那部分空间区域。也就是说,在这部分区域内的任何地方眼睛都可以观察的到;而眼睛的^察范围则是指当眼睛固定在某一特定位置,通过平面镜后视力所可以看到的地方,为了解题方便,常用的做题步骤是通过画图说明。但同学们应该注意到这里又存在一个误区,那就是在这种情况下所作出的区域是指空间上的而非平面。
(2)作像的观察的范围的简便算法及实例
①利用绘制图像并加以计算得出像的位置所在
②通过所得的像补充光具的两条边界的反射光线。观察这两条光线所包围的部分(空间)也可认为是像的观察范围。
③只要处于像的观察范围内,人眼所看到的像都是完整的。
请看下列各图中像的观察范围
三、平面镜和凹透镜所成的像均为虚像,无法出现实像
如图所示,当射向平面镜的光线是发散光线时,通过平面镜的反射出的光线依旧是发散的,那么可以得出结论发散的反射光线经过它的反向延长线在平面镜后某点会交于一点,呈现出一个虚像。然而实物经过凹透镜后也会形成一个虚像,这就是我们日常所见到平面镜和凹透镜成像的实际情况。
但是,若射向平面镜的光线是会聚光线时,如下图所示,则透过平面镜反射后得到的光线仍为会聚光线,由此可知,这样的反射出来的光线就可以在平面镜钱某个地方直接相交呈现出实像。
同理可得,当会聚光线透过凹透镜时,如图所示,
经过折射后的光线则会相交成实像点。由于初中的物理并不要求大家对虚物成像有过多的讨论,因此许多关于平面镜和凹透镜的成像的实际情况就被大家忽视了,大家会理所当然的认为印象中的样子,进入误区。
通过在平常的作业和练习中,我反复研究总结出了以下结论:
1.如果入射平面镜的光线呈现会聚光线,成实像则成为必然。在理论上我们可以将会聚光线当做“虚物”。
【关键词】初中物理 凸透镜 成像规律 课堂探究
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)06-0182-02
一、通过分析小孔成像,初步建立实像的概念
在我们的物理教材《光的传播》一节后有这样一道关于小孔成像的习题:在空的易拉罐的底部中央,用钉子敲个小孔,罩上一层塑料薄膜,这样就制作成了一个针孔照相机。利用它观察窗外的景物,你看见了什么?记下所成像的特点,并试着加以解释。针对这道习题,教师可以将学生进行分组,让学生按小组在课下制作好实验装置,并制造的针孔照相机观察窗外的景物,记录下看到的景物的像的特点。在课上,学生要汇报课下实验情况,并展示实验的结果,通过观察不难发现,观看窗外的景物时,学生只能看到倒立、缩小的实像。然后教师要根据学生实验情况适当拓展题目,用点燃的蜡烛代替景物,调整烛焰到小孔之间的距离,让学生观察成像的特点变化,最终总结出像距和物距与成像特点之间的关系,给学生在脑海中初步建立一个实像的概念,为讨论分析凸透镜成像规律打下基础。
二、重视平面镜成像,初步建立虚像概念
平面镜成像知识虽然比较简单,但教师要充分重视平面镜成像教学。因为平面镜成像使学生第一次接触了虚像的概念,只有打好基础才能更好地更深入地学习凸透镜成像规律。有了平面镜成像的知识基础,在进行凸透镜成像规律教学时,教师可以将平面镜成像与凸透镜成像进行对比讲解,让学生了解两者的区别,从而使学生所学的知识形成一个完整知识结构。无论是小孔成像还是平面镜成像都是研究凸透镜成像的基础,做好这些知识储备,才能更好地学习凸透镜成像。
三、精心设计凸透镜成像课程教案
在设计凸透镜成像的教案时,首先要选对教学方法,物理规律的教学比较适合用探究式的教学方式,但如何让学生顺利地探究出凸透镜成像的规律,还需要教师全面考虑各个概念的前后联系,精心进行教学设计。选好教学方法后,教师还要考虑课堂实验要采用什么实验器材;如何创设情境,引导学生提出问题;需要观察到哪些现象;记录哪些实验的数据;怎样引导学生讨论分析数据得出结论等教学会遇到问题。本节课中,讨论分析数据是的重点和难点,直接让学生自己进行分析,学生很难得出正确的结论,教师要引导学生对实验数据进行分析总结,以便得出正确的凸透镜成像的规律。
四、深入分析凸透镜成像的规律
在课堂教学中,教师可以通过画光路图,给学生展示凸透镜成像的连续变化规律,学会画不同物距的凸透镜成像的光路图,可以使学生对凸透镜成像的规律掌握的更加牢固。在总结成虚像还是实像时,要让学生自己观察物距连续变化时,像和像距的变化规律,并找出一倍焦距和两倍焦距这两个特殊位置,分析这两个位置的特殊意义。
凸透镜的成像可以从正立或倒立、缩小或放大、虚像或实像三个方面来描述,这些就是凸透镜成像性质,教师要引导学生根据成像的虚实、像距和物距的关系、像距大小和像大小之间的关系、物距与像大小之间的关系等,引导学生从凸透镜成像的过程出发,总结归纳凸透镜成像的性质和规律,并灵活地运用它们解决具体问题,以便更好地掌握凸透镜成像知识。
将凸透镜成像与小孔成像、平面镜成像比较可以找出它们的异同点。凸透镜成像是光经过折射形成的像,可以分为以下几类:小于一倍焦距时,成正立放大的虚像;等于一倍焦距时,成平行光不成像;大于一倍焦距小于二倍焦距时,成倒立放大实像;等于二倍焦距时,成倒立等大实像;大于二倍焦距时,成倒立缩小实像。小孔成像证明的是光沿直线传播,成的是倒立的实像。而平面镜成像的特点是像与物大小相等,像到镜面的距离与物到镜面的距离相等。所以只有凸透镜所成的像为实像时,与小孔成像现象相同。
五、认真解答课堂上学生遇到的问题
凸透镜成像一课中涉及到的实验探究,并且是教学中的难点,在课堂教学中学生难免会遇到这样那样的问题,如:学生在做凸透镜成像的实验时,很可能会遇到像不能呈现在光屏上,或不能在光凭中央等问题。此时,教师就要耐心教给学生调节的方法,并强调实验前调节的重要性。在操作技巧方面,教师要给学生做好正确、标准的示范,引导学生正确实验。在探究思考时,要鼓励学生讨论分析实验数据,独立思考,得出结论。
六、适当应用多媒体进行辅助教学
在课堂教学中,为了便于总结凸透镜成像的规律,教师可以适当利用多媒体进行辅助教学,通过课件演示凸透镜成像的过程。用鼠标拖动光源,随着光源移动让学生观察凸透镜成像的大小、正倒,还有像距、物距发生的变化,多媒体呈现的动态效果一目了然,可以给学生留下深刻的印象。学生可以将自己的实验结果和演示效果进行对比,并讨论分析出凸透镜成像的规律。
七、及时做好课堂反馈
在课堂上教师要给学生留出一定时间,让学生进行课本知识的巩固并进行问题反馈。教师可以将学生分组,让学生以小组为单位互相进行提问测试,并统计测试结果,使学生能够及时了解自己的学习情况。教师通过反馈信息也可以及时了解授课效果的好坏,并针对集中存在的问题进行必要的巩固和矫正。
总之,对于整个光学部分的教学,教师要注重教学策略,总揽全局,强调把握基本概念和性质,并找准性质、规律之间的联系。让学生集中精力完成实验、分析数据、总结规律,保证每一个学生都能真正掌握凸透镜成像的规律。
参考文献:
[1]宋尚雪. 探究凸透镜成像规律及其应用 2011年11期
[2]刘连印. 谈凸透镜成像规律的教学 2012年04期
[3]张东华.浅谈“探究凸透镜成像规律”的教学处理 2012年01期
一、巧记力学知识
力学是初中物理的重点,同时也是难点。为了帮助学生记忆,我们可以采用以下方式帮助学生理解和记忆。
力的三要素:大小、方向和作用点。我们可以这样记忆:力的三要素,大小、方向、作用点。这样叫做简化记忆。
G=mg公式。物体的重力和质量的关系式G=mg,可用谐音记忆:大鸡(G)等鱼(等于)摸(m)小鸡(g)。
m=■,可用谐音记忆:莫(m)要大鸡(G)压小鸡(g)。
g=■,可用谐音记忆:小鸡(g)在等(=)大鸡(G)吗(m)?
g=9.8牛顿每千克:可用谐音记忆为,记(g)得九点把(9.8)牛(牛顿)牵克(千克)吃水。也可以这样记,小鸡(g)进酒吧(9.8)。
重力公式G=ρvg。计算重力的公式G=ρvg,其中大写的G可记作“大鸡”,ρ像P字母,V谐音“喂”,g可记作“小鸡”。因此,公式谐音记忆为:大鸡(G)等着(=)放屁(ρ)喂(v)小鸡(g)。
二力平衡的条件,二力平衡应满足“一物二力同直线,大小方向等相同。”其中指二力作用在同一物体上,这是最容易忽视的,因此二力平衡的条件也可记为:要想吃两个等大的梨(力),可在同屋(物)内同一直线的相反方向去找。这里包含了“同物”“等大”“同线”“反向”四个方面的含义。
二、巧妙理解“蒸发、吸热和致冷”
在物理中,蒸发、吸热和致冷等现象与我们的生活实际联系十分紧密,但是其形成原因却有点难于理解,对于这样抽象的问题,学生往往理解不了。液体在沸腾过程中吸收热量但温度保持不变,而蒸发是吸热却有致冷作用,两种气化方式的不同怎样理解?而且蒸发时吸收热量,为何温度又降低?这些内容往往困惑着学生,是学生学习时的一大难点。
液体蒸发时吸热,即使在常温下也可以进行,但又不像沸腾、熔解有明显的供热源。蒸发只能从周围物体和未蒸发的液体中吸收热量,这样,未蒸发的液体因放热而温度降低。确切地说,吸热的液体是液体中已蒸发的那部分,而放热降温的却是未蒸发的液体和周围其他物体。
三、巧记欧姆定律
欧姆定律是物理应用较多的一个定律,准确把握好欧姆定律有利于学生对电学的理解和把握。首先来看一下欧姆定律的因果关系。有人根据欧姆定律I=■的两个变形公式U=IR和R=■,得出“电压与电流强度成正比”“电阻与电流强度成反比”的结论,这是混淆了自变量和函数的因果关系。
电压是电源提供的,其大小由电源及电路结构决定。电阻是由导体的材料、几何形状(长度、横截面积)决定。它们都不随电流强度的变化而变化。恰恰相反,电流的大小是由电压和电阻决定的。这里,电压、电阻的变化关系是“原因”,电流的变化是“结(下转59页)(上接57页)果”,因果关系不可倒置。
假设有人说:“这人长得真像他的儿子,一模一样。”听众一定感到非常可笑。虽然这话反映了两个人相像的事实,但却颠倒了因故关系。只能说儿子像爸爸,不能说爸爸像儿子。用我们方言说就是儿子随爸爸而不是爸爸随儿子。同理,是函数随自变量变化,而不是自变量随函数变化。
巧记欧姆定律:欧姆定律I=■可记作,我(I)有(U)儿(R)子。I是英语的我,U谐音有,R谐音儿。
U=IR可记作,有(U)爱(I)就有儿(R)。
R=■可记作,儿(R)有(U)爱(I)。
四、巧记凸透镜呈像规律
凸透镜对光线的作用可记作:平行必过焦,过焦必平行。
凸透镜呈像规律可记作:一焦分虚实、二焦分大小,虚像正来实像倒;(虚像是正立的,实像是倒立的)虚像同侧实像异,(成虚像时,像和物在透镜的同一侧,成实像时,像和物在透镜的两侧。)物近像远像变大;(物体距离凸透镜越近,即物近;像距离凸透镜就越远即:像远;所成的像会变大。)物远像近像变小。
首先,我们通过动态研究来总结复习一下凸透镜成像的规律.
1.物体AB处在很远处时,u>2f,则f<v<2f,且像靠近焦点F,成倒立缩小的实像.
2.将物体向凸透镜方向移动,仍然是成倒立缩小实像.二者同时运动,物比像运动得快.
3.当u=2f,则v=2f,成倒立等大的实像.
4.继续移动物体,f<u<2f,则v>2f,成倒立放大实像,像变大.继续移动,像距更大了.
成实像时,u+v≥4f,物像间距最小为4f,此时u=v=2f.
物近像远像大.u>2f时,物比像运动得快,f<u<2f时,像比物运动得快.
5.u=f,不成像或成像于无穷远处.
6.u<f,成正立放大虚像.继续移动,物近像近像小,像比物运动得快.
规律总结:
1.焦点F是实像和虚像的分界点,2F是放大像与缩小像的分界点.
2.实像总是与物体异侧、倒立.虚像总是与物体同侧、正立.
3.像跟物总是同方向移动,且像近像小,像远像大.
4.像距大于物距,则像速大于物速.反之,像速小于物速.
5.成实像时,物像可互换位置.原来成放大的像,互换位置后成缩小的像.(成实像时,将物放在像的位置,则像成在原来物的位置,根据光路的可逆性.成虚像时不行,因为虚像不是实际光线会聚而成.)
6.成实像时,u+v≥4f.
关于“凸透镜成像的规律”很多题目需要根据题中像的性质和物距(或像距)判断成像情况,这就需要同学们理解并记住凸透镜成像规律,会用数学方法解不等式组,灵活运用凸透镜成像规律.下面我们就来看看凸透镜成像规律的几种题型.
例1一束平行光沿透镜主光轴射向凸透镜,经透镜折射后会聚于透镜另一侧主光轴上距透镜中心15cm处.若将一支点燃的蜡烛分别置于该透镜主光轴上25cm和35cm处,两次的像分别是什么样的?
解析根据第一句话,我们能得到这样的信息:该凸透镜的焦距为f=15cm,所以,当物距u=25cm时,满足f<u<2f的条件,成倒立、放大的实像;当物距u=35cm时,满足u>2f的条件,成倒立、缩小的实像.
例2一物于凸透镜一侧80cm处,在凸透镜的另一侧60cm处的光屏上得到一清晰的像,则此凸透镜的焦距大约在什么范围?
解析根据凸透镜成像的规律可知,当物距u大于像距v时,物体通过凸透镜只能成倒立缩小的实像,因此有以下的不等式成立:
u>2f
f<v<2f
代入数据为
80cm<2f
f<60cm<2f
解得30cm<f<40cm.
例3小民将一支蜡烛点燃后放在离一架老花镜30cm处,在光屏上得到一个缩小的像;当蜡烛离透镜18cm时,在光屏上得到一个放大的像,做成这个老花镜的透镜焦距可能在什么范围?
解析当u=30cm时,在光屏上得到一个缩小的实像可知
u>2f,即30cm>2f (1)
当u=18cm时,在光屏上得到一个放大的实像可知:
f<u<2f,即f<18cm<2f(2)
由(1)和(2)得9cm<f<15cm.
例4初二(1)班的同学们利用星期天出去春游,在照集体照时发现有几个同学在画面外,于是同学们请教在场的物理老师,老师说根据我们刚刚学过的透镜知识,同学们自己想想看,该如何调节?
解析因为有几个同学在画面外,说明通过照相机镜头(凸透镜)所成的像太大,要想使所成的像变小,就要让物体(同学们)远离镜头.所以只要拍照的人远离同学们后退,同时为了在胶片上得到清晰的像,照相机的暗箱要变短,即保持像物移动方向一致.
例5(实验题)如果无论怎么调节光屏和透镜的距离,光屏上都找不到像,产生这一现象的原因可能有哪些?
解析在光屏上找不到像的原因可能有两种:第一,根据u
凸透镜成像规律表
物 距
(u) 像的性质 像 距
(v) 应 用
大小 正倒 虚实 像、物位置
无穷远 一 点 异侧 v=f 测透镜焦距(f=v)
u>2f 缩小 倒立 实像 异侧 f<v<2f 照相机或眼睛
u=2f 等大 倒立 实像 异侧 V=2f 测焦距(f=v/2、f=u/2)
f<u<2f 放大 倒立 实像 异侧 v>2f 投影仪、幻灯机
u=f 不成像 无穷远 平行光源或测焦距(f=u)
u<f 放大 正立 虚像 同侧 v>u 放大镜
由规律表可看出凸透镜成像牵涉到的概念多、成像特点变化多,很不容易记忆。兴趣在初中学生中的学习生活有着很大饿帮助,他可以帮助学生激发内在学习的动力,物理老师在物理教学过程中也可以通过对各种工具的使用来激发学生在物理学习过程中的兴趣。其中口诀可以说是一个十分好用的工具,他可以帮助学生在记忆的过程中,充满了乐趣,同时还可以帮助学生进行长久的记忆,提高学习的效率。为此,我根据实验事实,把“凸透镜成像规律”总结成了四句简明、易记、实用的口诀:“一倍焦距定虚实,二倍焦距定大小;物走远像变小,像如影子跟着跑。”
“一倍焦距定虚实”是说物体放在凸透镜的焦点处,不能成像;当物距小于焦距(uf)时成实像,即焦点是凸透镜成虚像或实像的分界点。
“二倍焦距定大小”是说物距大于一倍焦距而小于二倍焦距(f
“物走远像变小”,即成实像时,物距变大像变小。
“像如影子跟着跑”,即物体向哪个方向运动,像就向哪个方向移动。
应用上面四句口诀,就可以方便地根据物体或像移动的方向与凸透镜位置,确定物距、像距的大小,从而确定像的大小,解决有关问题了。
例1:在物体由远处沿凸透镜的主光轴向焦点移近的过程中,像到凸透镜的距离与实像大小的变化情况是:
A、像到透镜的距离逐渐增大,像逐渐变大
B、像到透镜的距离逐渐增大,像逐渐变小
C、像到透镜的距离逐渐减小,像逐渐变大
D、像到透镜的距离逐渐减小,像逐渐变小
分析:物体由远处沿凸透镜的主轴向焦点移近,由于“像如影子跟着跑”,所以像将沿物体移动的方向移动,即像离透镜的距离越来越远,也就是说像距越来越大,又因为“物走远像变小”,那么,像也就逐渐变大。所以,应选择答案A。
例2:某同学拍毕业合影后,想拍一张单身像。摄影师应采取的方法是:
A.使照相机靠近同学,同时镜头往后缩,离胶片近些
B.使照相机靠近同学,同时镜头往前伸,离胶片远些
C.使照相机远离同学,同时镜头往后缩,离胶片近些
[关键词] 实验 数据分析成像规律
中国分类法:G633.7
《探究凸透镜成像规律》是光学教学的核心,凸透镜成像规律及其应用部分是初中光学中数量最多、难度最大的一类题目,给学生的理解和实验操作造成很大的困难。经过多年的教学实践,笔者摸索了一套在课堂实验教学中,通过引导学生进行实验操作的基础上进行理解和强化的方法。
一、 成像规律教学难点的原因分析
1.概念多、容易混淆,如:焦距、两倍焦距、物距、像距,实像、虚像、放大和缩小。
2.成像性质多,在不同的物距条件下所成像的性质不同,整个成像可以分布在2f外;2f;f与2f之间;f;f以内,并且每个区域成像的大小、虚实、正倒都不相同。
3. 本节课对学生的逻辑思维能力、归纳能力和抽象思维能力的要求比较高,然而初二的学生认知能力还比较低,对知识的归纳概括以及迁移能力还不强,正处在形象思维向抽象思维过渡的阶段。
4.现阶段的初中生比较缺乏耐挫能力。多数初中生在学习上又不能用理智战胜情感,主要靠兴趣,一旦有难题摆在面前无法攻克的时候,积极性就会受到打击,从而导致兴趣骤降。
5.教师对本节课教学过程的安排,引导学生分析规律的方法等也影响着学生对成像规律的理解。
二、教学策略的理论依据
初中阶段学生对实验探究还比较陌生,对其中的探究方法、操作步骤等都还处于起始阶段。教学过程中需要通过问题、示范等方式引导学生逐步掌握其原理和方法。通过引导学生正确运用科学方法,按科学方法的步骤与程式应用于物理研究对象,通过观察与实验、比较与类比、分析与综合、归纳与演绎等方法,形成其中的物理规律,并从中领略科学方法的真谛,实现科学方法的隐性教育。
三、教学策略
为了能让学生更顺利地完成实验,从而能更好地观察实验现象、记录实验数据,得到实验结论,以便更好地帮助学生记忆凸透镜成像规律。笔者摸索的方法如下:
1、改进实验设备:在上这节课前,对学生的实验器材进行改进。做这个实验由于受到实验室环境、实验仪器、还有蜡烛这些客观条件的影响,有时学生做出来,观察到的现象很模糊,在比较像的大小时,不能一目了然。光具座、凸透镜、光屏这些仪器不变,用发光的二极管做成“”形代替蜡烛。改进实验器材的目的,是使学生在实验过程中,在比较像的大小时,可以清晰地比较像的大小、正倒,使采集到的实验数据更加精确。
2、强调预习:布置学生回家复习:光心(O)、焦点(F)、焦距(f)、物距(u)、像距(v)、实像、虚像这些概念,并提出一个问题让学生思考:凸透像会成什么样的像?
3、精彩引入:
虽然已经布置学生回家复习概念,
但是实验前还是要帮学生理清各个概
念,为更好的完成实验做铺垫。因此
利用课件、提问和举例相结合的方式
复习概念,具体操作是:①、课件出示图(1)
图示(1):通过图示(1)提问学生光心、焦点、焦距的概念。②、课件出示图示(2):通过图示(2 )提问学生物距、像距的概念,并举例,例如:假如蜡烛放在刻度尺20cm上,凸透镜放在 50cm上,光屏放在65cm上,则物距、像距分别是多少?
图(2)
(通过举例引导学生弄清在实验中怎样观察、记录数据)
4、实验设计引导
首先,要解决实验器材怎样摆放,通过提问让学生说说器材应怎样摆放?引导学生得到:在整个实验过程中固定凸透镜的位置不变,分别移动发光“”和光屏找到所需的最清晰的像。从而让小组讨论出实验的步骤。
其次,通过小组合作设计、交流的形式引导学生设计实验表格:
凸透镜焦距f=10cm
序
号 物距 u与焦
距f 的关系 成像特点 物距
u/cm 像距
v/cm
正倒 大小 虚实
1 倒立 缩小 ___像
2 倒立 放大 ___像
3 正立 放大 ___像
表格设计完后,提醒学生实验过程中首先要记录找到的像是虚像还是实像,其次将对应的物距和像距记录下来,最后大家再一起探究物距 u与 焦距f的关系
5、精彩演示。
请学生说说记录的数据,教师在黑板上把这些数据在图形上标示出来。
例如:
请六个学生分别说出他们记录的倒立缩小的实像的物距:33、22、40、24、31、28。
教师用图示标出这些数据:
图(3)
学生们通过图示很快就可以发现,倒立缩小的实像的物距都大于20cm ,即 u > 2f。 其它像的物距和像距的分析方法如上例所示。
6、引导分析结论:让学生分组展示自己的实验数据,引导学生通过归类、分析、对比数据中的共同点,把共同点归纳成结论,如图(3)的图例可得出:倒立缩小的实像的物距都大于20cm ,即 u > 2f的结论。
四、教学效果分析
学生通过操作改进的实验器材,可以直观、清晰地观察倒成像的大小、正倒情况,印象深刻。他们再通过收集数据,并合作学习,把收集起来的数据用图例标出来后,每一种成像的区域即物距,都可以很明显地看出来。从而能更好地理解和记住凸透镜成像规律。
2.从学生的思维特点找原因:初二年级正处在形象思维向抽象思维过渡的阶段,学生分析数据归纳规律的能力不强。而理解并熟练掌握该规律必须具备一定的归纳能力和抽象思维能力。
3.从教师的教学策略找原因:有些教师自己做演示实验,只让学生观看,学生只能死记硬背成像规律。有些教师也使用探究式教学,但由于引导学生分析的方法不当,最后只能由教师包办说出规律,失去探究实验的意义。有些教师不能深入研究新教材,对探究凸透镜成像实验前教材中要求学生做的一些成像实验重视不够,如小孔成像。
(二)教学策略的理论根据
新学习的物理概念、规律将进入学生的物理认知结构,引起认知结构的扩展、更新或重建。不同的学习内容、不同的学习顺序使认知结构的发生改变的方式也不同。根据奥苏伯尔的命题学习理论,新的学习内容同认知结构中的原有内容相结合的方式可以分为下位关系、上位关系和并列关系三种类型。
(三)讲究教学策略,化解教学难点
1.重视小孔成像规律的探究,初步建立实像的概念。
在苏科版物理教材八年级(上)第四章、第三节《光的直线传播》的课后习题中安排这样一道习题:在空的易拉罐的底部中央,用钉子敲个小孔,蒙上一层塑料薄膜,这样就制作一个针孔照相机。利用它观察窗外的景物,你看见了什么?记下所成像的特点,并试着加以解释。
与旧教材中有关小孔成像直接告诉学生相比,新教材这样处理小孔成像现象有它的绝妙之处。利用小组合作方式先让学生课后制作好实验装置,观察远处景物,记录看到像的特点,在课堂汇报、展示实验成果。由于观察窗外景物时,物距大于像距,学生只能看到倒立、缩小的实像。实验如果到此结束只能算完成一个阶段。应该用烛燃代替景物,让学生继续探究小孔到烛燃距离不同时像的特点,最终归纳出像的特点和物距、像距的关系。学生通过这个探究实验建立描述像特点的概念:如实像、放大和缩小、倒立等,认识到像不总是缩小。为以后探究凸透镜成像做好上位知识准备。
2.做好平面镜成像的探究,通过比较认识实像与虚像的不同。
平面镜成像一直是初中物理的重要探究实验。把该探究实验孤立看只不过是平面镜成像特点,但从完善学生的认知结构分析,该实验使学生第一次知道虚像概念,认识比较实像与虚像的方法,为以后探究凸透镜成像规律又准备了一个上位知识点。
3.让学生用凸透镜进行课前预探究,形成初步感性认识。
学生对凸透镜成像没有感性认识,让他们直接探究凸透镜成像规律,学生往往觉得无所适从不知道从哪里开始探究,不知道究竟探究什么。仔细研究苏科物理八年级上第五章第一节的课后习题第四题:通过放大镜观看物体时,若适当增加放大镜与物体间的距离,看到的像是增大呢,还是缩小?若继续不断地增大放大镜与物体间的距离,看到的像将怎样变化呢?本题也属于实验类作业,这是在学生探究凸透镜成像规律前预备实验,教师应该把凸透镜发给学生让学生做一做、看一看,学生认识到放大镜属于凸透镜,凸透镜不总是成放大的正立像,还能成放大的倒立像、缩小的倒立像,使学生对凸透镜能成不同的像有了感性认识。
4.精心设计《凸透镜成像规律》教案,为课堂探究做准备。
物理规律的教学适宜用探究式教学方法,如何在课堂上让学生探究凸透镜成像规律,这是长期困扰初中物理教师的难题。为让学生能顺利探究出此规律,教师要全盘考虑前后概念的联系,还要在新授课前进行教学设计,主要考虑以下几点:如何创设提问题的情境?引导学生提什么样的问题?采用什么实验装置?如何用器材进行探究?探究时需要观察、记录哪些数据和现象?如何引导学生分析数据、归纳出规律?其中提问题和分析数据是最易被忽视的教学环节。如上文所述,学生在探究此规律前应该知道凸透镜能成不同的像,教师应该引导学生提出这样的问题:当物体到凸透镜的距离不同时,物体通过凸透镜成的像有什么不同呢?这样提问题能使学生知道探究的目的,能引导学生寻找探究的方法,比其他提问方法效果好。
当学生得到许多实验数据后,老师这样问学生:“凸透镜究竟能成几种像呢?”引导学生先把像的种类分析出来,共有四种。继续追问:“在什么条件下凸透镜成倒立、缩小的实像呢?”激发学生进一步分析数据的兴趣。其余类推。
由于此实验得到的数据量大,数据规律不是明显的正比或反比定量关系,数据中蕴藏的规律属于界定范围的定性规律,学生从来没有遇到,所以分析数据是本节课的最大难点,引导学生正确分析出数据的规律是本节课的关键一环。教师如果直接让学生分析,学生很难得出正确的结论。教师要发挥主导作用,引入分析数据的技术工具。
方法一:用电脑中的Excel软件分析,优点是在短时间内处理大量数据,学生兴趣浓厚。缺点是学生从屏幕上看到的仍然是数据信号,分析能力不强的学生还是得不出结论。
方法二:用贴图片法展示成像规律。课前,教师准备下列教具,在一张大白纸上画好凸透镜符号,画出主光轴,用1∶2的比例尺在主光轴上标出刻度线,标出一倍焦距处和两倍焦距处,目的是增大可见度。用不干胶纸制作表示物体和实像的小图片,小图片形状是:,每种形状的图片多做几个。当成缩小像时,用大表示物体,小表示像。当物体成放大实像时,用小表示物体,用大表示像。成等大像时,用表示物体,用表示像。在课堂上最后分析数据时使用这些小图片,根据成实像的三种现象,让学生根据物距、像距把小图片粘贴到白纸主光轴上,每种现象白纸上粘贴的图片数不超过十个为宜。最后让学生观察白纸上小图片的分布,学生就能方便地说出凸透镜的成像规律。
5.深入分析,加深对凸透镜成像规律的理解。学生初步理解凸透镜成像规律后,教师应该引导学生深入分析加深对该规律的理解。
(1)用《凸透镜成像动画》课件向学生展示凸透镜成像的连续变化规律,形成深刻的印象。总结出成实像或虚像时,当物距连续变化,引起像和像距的变化规律。利用课件让学生观察出两倍焦距和一倍焦距处的特殊意义。
(2)凸透镜所成像性质之间的关联。凸透镜成像的性质可从正立或倒立、放大或缩小、虚像或实像三方面描述。这些性质之间有关联,例如正立的像一定是放大的虚像,倒立的像一定是实像。通过教师示范,让学生再去挖掘其他的关联性质就能加深对该规律的理解。
(3)凸透镜成像与小孔成像的比较。当凸透镜成实像时,根据像距与物距的大小关系可以推定成像的性质,这与小孔成像现象相同。两者的共同点是:像距小于物距时,成倒立、缩小的实像;像距大于物距时,成倒立、放大的实像;像距等于物距时,成倒立、等大的实像。
在整个光学部分,教者应有全局一盘棋的思想,重视教学策略的研究,从总体上把握前后概念、规律之间的联系,杜绝凸透镜成像规律教学孤立化倾向,把探究凸透镜成像规律时涉及的基本概念分散开来,使学生在课堂探究时不必为一些概念花费较多的时间,让学生集中时间和精力去提出问题、设计实验、分析数据、归纳规律,这样就能化解探究凸透镜成像规律这个教学难点,使学生理解这一规律。
[摘要]凸透镜成像规律是初中物理教学难点,本文首先从多方面分析该规律成为教学难点的原因。然后说明有关概念、规律的结构关系,最后介绍化解难点的教学策略。
[关键词]上位知识下位知识成像规律
【关键词】实验探究变难为易易于操作省时
沪科版八年级物理第四章第二节(光的反射),第二课时的教学内容是实验探究“平面镜成像”(P58),在这一课的教学学习过程中,都是通过实验探究总结出平面镜成像的特点,算是达到了教学的目的和要求。但是,我们想过没有,我们要培养学生的观察能力,通过观察发现问题及分析问题解决问题的能力,在条件允许的情况下或者没有条件也要尽量创造条件,让学生自主进行实验探究,主动获取知识。而学生的实验探究活动,我们尽量做到变难为易,让学生有宽松时间,让学生做起来得心应手,让学生在成功中获得喜悦。现在就本节教学内容的一点看法和实验改进意见与同行们商榷。
一、虚实像的探讨
在本节教材中有一个“加油站,物理学中把能呈现在光屏上的像称为实像;不能在光屏上呈现,只能用眼睛直接看到的像称为虚像。”本人认为“加油站”的目的是让学生了解实像与虚像的区别。但其中“只能用眼睛直接看到的像称为虚像”这种说法有不对之处。因为虚像不是实际光线会聚而成,直接用眼睛看是看不到的。比如:在该实验中成的虚像要透过玻璃才能看到,不透过玻璃看不到。再如物体在凸透镜的一倍焦距内成正立放大的虚像,也要透过凸透镜才能看到,不透过凸透镜是看不到的。我们把玻璃和凸透镜都看作是光学元件,说明虚像只能通过光学元件才能看到。
关于实像和虚像的区别,应该从两个方面:
1、理论法:实像是实际光线会聚而成,虚像是实际光线的反向延长线会聚而成。(要求老师掌握,便于执教过程中在解决一些疑难问题时不犯知识性的错误)。
2、实验法:实像可以呈现在光屏上,肉眼能直接观察,虚像不能呈现在光屏上,肉眼不能直接观察,只有通过光学元件才能观察到。
二、实验改进意见
无论在课改前,还是课改后,“研究平面镜成像的特点”这一实验的设计和操作步骤都完全一样。
器材:两支完全一样的蜡烛,一块玻璃板,玻璃板支架,一张纸,一个光屏,一把直尺和火柴。
操作步骤:
(a)将玻璃板垂直架在纸上,在玻璃板上一个侧面立一支点燃的蜡烛,透过玻璃板观察其另一侧面后的蜡烛的像。
(b)将光屏放到像的位置,不透过玻璃板,直接观察光屏上有无像;
(c)将相同的未点燃的蜡烛放在像的位置,观察像与蜡烛的大小关系。
(d)用直尺量出蜡烛和像到玻璃板的距离。
分析:由(a)、(b)步骤总结:平面镜成像为正立虚像没有疑问。
由(c)步骤总结,像与物的大小相同,没有疑问。
但是由(d)步骤来确定像与物的位置关系时,我的认为是意图较好,但不适合课堂,因为把蜡烛和玻璃竖立在纸面上拿上拿下,又加上蜡烛不易立稳,还要在纸面上作记号,连线,再用刻度尺来测量距离等就相当费时。所以,无论是学生分组探究还是教师演示,往往是一次实验就草率了事,总结出“像和物的连线与镜面垂直,像和物到镜面的距离相等”。这样的结论,难道你不担心,学生会怀疑是偶然性吗?如果是教师演示的话,我怕学生还会怀疑,这是一种特殊,是老师的有意设置。
为了避免学生的怀疑,我上这节实验探究课时,就不用纸和刻度尺,改用了光具座(光具座上有刻度标尺),其他器材与教材相同。
课前准备:每组一个固定玻璃的木方,通过木方能将玻璃竖立固定在光具座的支柱上(玻璃可以水平转动),每组二个内径与支柱和蜡烛直径相同的塑料管,能将支柱与蜡烛连接,且竖立固定于光具座上。
实验步骤:与教材上的(a)(b)(c)(d)四步骤一样,但对比起来,优点略有显现:①不用在桌面上垫纸,不会担心蜡烛立不稳,不作记号,不连线,不用刻尺测量距离(在光具座刻度标尺上直接读数,既省时又准确),更不用把蜡烛拿上拿下。②在整个探究过程中,只需在光具座上移动两支蜡烛,就可重复多次实验,不就避免了一个担心,“学生怀疑是偶然性,特殊性吗?”③对于具有发展潜能的学生,我们将光具座左右适当偏倒,学生会看到物体怎么变,像就怎么变,始终是关于平面镜对称。还可将玻璃水平旋转,使燃烧的蜡烛不在玻璃正前方,在不同的角度同样可观察到蜡烛的成像。为什么不在玻璃正前方也能成像?又为什么在一边看得到,在另一边却看不到呢?让同学们去思考吧!如果要对这两个问题进行分析,就能顺理成章的总结出平面镜成像是由于光的反射而形成的。
通过课堂实践,“探究平面镜成像”实验改进后,不但学生确信我们通过实验探究得到的规律是普存在的规律,而且还能做到分层次教学,使不同的学生实验探究过程中都有收获,比如:差生能报告观察到的实验现象;中等成绩的学生基本能总结出“平面镜成像”的规律;优秀学生能做一些超越教材要求探究(如:没有在平面镜正前方的物体能成像吗?)。我认为要增强实验教学的效果,我们一线教师引导学生用身边的物品做实验材料,精心设计实验,使实验的可操作更强一些,多让学生自主探究。
总之,教学实验的设计要求是简单、直观且能说明问题,更重要的是实验探究过程也要体现分层次教学,要绝大多数学生能获得最基本的知识,但知识的获取“上不封顶”,所以又要能够挖掘优秀学生的潜能。
参考文献
[1]刘玉中.《平面镜成像》教学设计[OL].互联网-人民教育出版社网-初中物理
[2]王婧.八年级几种物理教材科学方法分析比较[D].云南师范大学
[3]凸透镜成像规律[OL].互联网—百度百科
[4]在“研究平面镜成像特点”时,某同学利用一块玻璃板代替平面镜[OL].互联网
(一)该规律成为教学难点的原因分析
1.从规律本身找原因:概念多、易混淆,如焦距、物距和像距,实像和虚像,放大和缩小。规律多,在不同的物距条件下所成像的性质不同。
2.从学生的思维特点找原因:初二年级正处在形象思维向抽象思维过渡的阶段,学生分析数据归纳规律的能力不强。而理解并熟练掌握该规律必须具备一定的归纳能力和抽象思维能力。
3.从教师的教学策略找原因:有些教师自己做演示实验,只让学生观看,学生只能死记硬背成像规律。有些教师也使用探究式教学,但由于引导学生分析的方法不当,最后只能由教师包办说出规律,失去探究实验的意义。有些教师不能深入研究新教材,对探究凸透镜成像实验前教材中要求学生做的一些成像实验重视不够,如小孔成像。
(二)教学策略的理论根据
新学习的物理概念、规律将进入学生的物理认知结构,引起认知结构的扩展、更新或重建。不同的学习内容、不同的学习顺序使认知结构的发生改变的方式也不同。根据奥苏伯尔的命题学习理论,新的学习内容同认知结构中的原有内容相结合的方式可以分为下位关系、上位关系和并列关系三种类型。
(三)讲究教学策略,化解教学难点
1.重视小孔成像规律的探究,初步建立实像的概念。
在苏科版物理教材八年级(上)第四章、第三节《光的直线传播》的课后习题中安排这样一道习题:在空的易拉罐的底部中央,用钉子敲个小孔,蒙上一层塑料薄膜,这样就制作一个针孔照相机。利用它观察窗外的景物,你看见了什么?记下所成像的特点,并试着加以解释。
与旧教材中有关小孔成像直接告诉学生相比,新教材这样处理小孔成像现象有它的绝妙之处。利用小组合作方式先让学生课后制作好实验装置,观察远处景物,记录看到像的特点,在课堂汇报、展示实验成果。由于观察窗外景物时,物距大于像距,学生只能看到倒立、缩小的实像。实验如果到此结束只能算完成一个阶段。应该用烛燃代替景物,让学生继续探究小孔到烛燃距离不同时像的特点,最终归纳出像的特点和物距、像距的关系。学生通过这个探究实验建立描述像特点的概念:如实像、放大和缩小、倒立等,认识到像不总是缩小。为以后探究凸透镜成像做好上位知识准备。
2.做好平面镜成像的探究,通过比较认识实像与虚像的不同。
平面镜成像一直是初中物理的重要探究实验。把该探究实验孤立看只不过是平面镜成像特点,但从完善学生的认知结构分析,该实验使学生第一次知道虚像概念,认识比较实像与虚像的方法,为以后探究凸透镜成像规律又准备了一个上位知识点。
3.让学生用凸透镜进行课前预探究,形成初步感性认识。
学生对凸透镜成像没有感性认识,让他们直接探究凸透镜成像规律,学生往往觉得无所适从不知道从哪里开始探究,不知道究竟探究什么。仔细研究苏科物理八年级上第五章第一节的课后习题第四题:通过放大镜观看物体时,若适当增加放大镜与物体间的距离,看到的像是增大呢,还是缩小?若继续不断地增大放大镜与物体间的距离,看到的像将怎样变化呢?本题也属于实验类作业,这是在学生探究凸透镜成像规律前预备实验,教师应该把凸透镜发给学生让学生做一做、看一看,学生认识到放大镜属于凸透镜,凸透镜不总是成放大的正立像,还能成放大的倒立像、缩小的倒立像,使学生对凸透镜能成不同的像有了感性认识。
4.精心设计《凸透镜成像规律》教案,为课堂探究做准备。
物理规律的教学适宜用探究式教学方法,如何在课堂上让学生探究凸透镜成像规律,这是长期困扰初中物理教师的难题。为让学生能顺利探究出此规律,教师要全盘考虑前后概念的联系,还要在新授课前进行教学设计,主要考虑以下几点:如何创设提问题的情境?引导学生提什么样的问题?采用什么实验装置?如何用器材进行探究?探究时需要观察、记录哪些数据和现象?如何引导学生分析数据、归纳出规律?其中提问题和分析数据是最易被忽视的教学环节。如上文所述,学生在探究此规律前应该知道凸透镜能成不同的像,教师应该引导学生提出这样的问题:当物体到凸透镜的距离不同时,物体通过凸透镜成的像有什么不同呢?这样提问题能使学生知道探究的目的,能引导学生寻找探究的方法,比其他提问方法效果好。
当学生得到许多实验数据后,老师这样问学生:“凸透镜究竟能成几种像呢?”引导学生先把像的种类分析出来,共有四种。继续追问:“在什么条件下凸透镜成倒立、缩小的实像呢?”激发学生进一步分析数据的兴趣。其余类推。
由于此实验得到的数据量大,数据规律不是明显的正比或反比定量关系,数据中蕴藏的规律属于界定范围的定性规律,学生从来没有遇到,所以分析数据是本节课的最大难点,引导学生正确分析出数据的规律是本节课的关键一环。教师如果直接让学生分析,学生很难得出正确的结论。教师要发挥主导作用,引入分析数据的技术工具。
方法一:用电脑中的Excel软件分析,优点是在短时间内处理大量数据,学生兴趣浓厚。缺点是学生从屏幕上看到的仍然是数据信号,分析能力不强的学生还是得不出结论。
方法二:用贴图片法展示成像规律。课前,教师准备下列教具,在一张大白纸上画好凸透镜符号,画出主光轴,用1∶2的比例尺在主光轴上标出刻度线,标出一倍焦距处和两倍焦距处,目的是增大可见度。用不干胶纸制作表示物体和实像的小图片,小图片形状是:,每种形状的图片多做几个。当成缩小像时,用大表示物体,小表示像。当物体成放大实像时,用小表示物体,用大表示像。成等大像时,用表示物体,用表示像。在课堂上最后分析数据时使用这些小图片,根据成实像的三种现象,让学生根据物距、像距把小图片粘贴到白纸主光轴上,每种现象白纸上粘贴的图片数不超过十个为宜。最后让学生观察白纸上小图片的分布,学生就能方便地说出凸透镜的成像规律。
5.深入分析,加深对凸透镜成像规律的理解。学生初步理解凸透镜成像规律后,教师应该引导学生深入分析加深对该规律的理解。
(1)用《凸透镜成像动画》课件向学生展示凸透镜成像的连续变化规律,形成深刻的印象。总结出成实像或虚像时,当物距连续变化,引起像和像距的变化规律。利用课件让学生观察出两倍焦距和一倍焦距处的特殊意义。
(2)凸透镜所成像性质之间的关联。凸透镜成像的性质可从正立或倒立、放大或缩小、虚像或实像三方面描述。这些性质之间有关联,例如正立的像一定是放大的虚像,倒立的像一定是实像。通过教师示范,让学生再去挖掘其他的关联性质就能加深对该规律的理解。
本人根据多年的教学实践认为:采用图像法归纳总结凸透镜成像规律比图表法归纳更加直观形象.学生易接受,记忆时间长,教学效果明显.当然,教师正确演示并让学生亲历实验过程是正确归纳好实验规律的基础.
1 开展好实验是归纳凸透镜成像规律的基础
物理学是以实验为基础的学科.学生动手实验,亲历实验的过程,学生兴趣盎然.不仅有利于对知识点的吸收,也极大地培养了学生学习物理的兴趣,探究好实验是掌握好相关知识点的重要基础.在探究凸透镜成像规律时,师生需抓住“三区”、“两个分界面”进行探究.具体如图1所示.
“三区”指的是:在焦点之内,1~2倍焦距之间,2倍焦距外.“两个分界面”指焦点是虚实像的分界面,2倍焦距处是放大与缩小实像的分界面.分区域,分界面来进行探究学习对该成像规律的掌握是简单而易行的.
2 采用图像归纳凸透镜成像规律,直观形象、深入浅出
物理图像比物理图表更加直观、形象.我在复习归纳凸透镜成像规律时采用大屏幕投影如图2.
2.1 投影图像时需匹配图解如下
①“”代表物体或其像,正倒可以反映物体成像时的正倒情况,长短反映像的大小;序号a、b、c、d、e表示物体所处的位置,a′、b′、c′、d′、e′表示物体所成像的位置.
②实线代表成实像,虚线代表成虚像.
③物体在不同位置时,可采用不同的色彩,增强学生的感性认识.
2.2 成像规律由图像可直观得出
①一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小.
②成实像时:物近像远像变大,物远像近像变小.
③成虚像时:物近像近像变小,物远像远像变大.
一幅图像就能把凸透镜成像的大小、虚实、正倒特点及物距和像距的变化情况清晰的反映出来,直观形象,简洁而明快.图像归纳比图表和文字更加鲜明,学生学得轻松,记忆时间长,应用起来也会得心应手.采用图像法归纳复习凸透镜成像规律,起到了事半功倍之功效.
3 实例分析,彰显图像之宜处
例1 如图3为照相机成像原理图.
当照集体像时,发现有人没有进入镜头,应如何调节?
解析 由照相机成像原理图可知,照相机工作时,物体在2倍焦距之外,像在1倍焦距和2倍焦距之间,成一个倒立,缩小的实像.
照集体像时,若有人没有进入镜头,应使所成的像变小.根据如上图所得成像规律“成实像时,物远像近变小”, 因而需增大物距同时减小像距可使像变小并且清晰.由此可知,当有人没有进入镜头时,可使照相机后移,增大物距,并缩短镜头与胶片之间的距离,减小像距.根据成像规律也会让同学们容易明确:拍摄近景时(物近),需增大镜头与胶片之间的距离,镜头往前伸,离胶片远一些(像远了);拍摄远景时(物远),需减小镜头与胶片之间的距离,镜头往后缩,离胶片近一些(像近了).
例2 如图4为上课时经常使用的投影仪工作原理图.若使屏幕上的像变大,应如何调节?
一、学生通过课前实验,有效提高自主学习能力
自主学习是近年来学习领域讨论得最为广泛的话题之一,也是素质教育本质的体现。然而,学生在自学过程中常会遇到一些疑难问题,对某些新的物理概念似懂非懂,对某些物理规律将信将疑,一旦想不通就会产生畏难情绪,影响自学效果。课外小实验可以起到“引导”、“解惑”的推动作用,让学生在自主探索、思考中消除对知识的模糊认识,帮助学生认识和理解物理知识,更好地增强听课效果。
例如在教学“探究凸透镜成像的规律”内容时,教师可以先安排学生做凸透镜成像实验。通过实验,让学生了解凸透镜不仅可以成倒立缩小的实像,还可以成倒立放大的实像和成正立放大的虚像。这个课前实验可增加学生的感性知识,使其理解物距、像距的概念。教师还可以通过画图,让学生探究同一个凸透镜成各种像的条件。如图1所示,凸透镜成倒立缩小的实像;图2所示,凸透镜成倒立放大的实像;图3所示,凸透镜成正立放大的虚像。
教师可以继续让学生思考如下问题:(1)两条光线的折射光线相交则凸透镜成实像,两条折射光线的反向延长线相交则凸透镜成虚像。请思考,有没有凸透镜不成像的情况?如果有不成像的情况,分析其位置所在。(2)图1和图2所示分别是凸透镜成倒立缩小的实像和倒立放大的实像,请思考,有没有成等大实像的情况?如果有,分析其位置所在。
二、学生通过课后实验,及时巩固和加深对概念的理解
课外实验与课堂教学是密切联系的,课外实验作为课堂演示实验和分组实验的补充与延伸,可以大大丰富感性认识,弥补课堂教学的不足,让学生在课外自己设计、自己动手、自己总结中,深化与活化在课堂上掌握的物理知识。尤其对于课堂教学中的重难点,如果实验能在课外取得成功,就能帮助学生有效突破在学习过程中遇到的重难点,加深对概念的理解。
例如教师在讲解完“光的直线传播”之后,要求学生课外做利用小孔成像原理制作针孔照相机的小实验。通过学生自己动手做实验,得出实验结果,教师可再结合生活中的一些现象,如利用太阳光经过茂密的树叶会在地上形成光斑等例子分析,让学生更好地理解光的直线传播规律和小孔成像的原理,还有小孔所成像的特点等。类似的方法在其他章节也可以运用,如在讲解“气体的压强”之后,教师可以要求学生做小实验“纸片托杯”,巩固学生对大气存在压强的知识点的认识。又比如在讲解“变阻器”之后,教师可以要求学生做“自制滑动变阻器来控制小灯泡的亮度”的小实验,加深学生对课本知识的理解和巩固。
三、学生通过课外实验能加强创新思维训练
由于课堂教学的时间、进度等限制,使得课堂实验教学过于中规中矩,学生的创新能力得不到发展和提高。课外小实验因其小型、灵活、生动、多样等特点,可以让学生不受大纲、教材的限制,通过课外实验接受新的信息,活跃思维。因此,教师可以设计一些开放性实验题让学生进行设计,并在课外完成。通过课外小实验或观察性实验,可以培养学生的观察、动手、动脑能力,也能更好地锻炼学生的观察力、想象力和创造力。