发布时间:2023-09-22 18:13:47
导语:想要提升您的写作水平,创作出令人难忘的文章?我们精心为您整理的5篇初中物理透镜成像范例,将为您的写作提供有力的支持和灵感!
本节内容是本章的核心,它是在学生对生活中常用的透镜及其成像情况,获得丰富、具体的感性认识的基础上,带着问题,用探究的方法研究的内容。本节的主要内容,就是让学生通过科学探究的活动,找出凸透镜成像的规律。使学生在全过程中自主研究,体验科学探究的全过程,从而培养科学研究方法,得出清晰的凸透镜成像规律。同时还培养了学生的发现问题、解决问题、分析归纳、动手、创造等多方面能力,以及培养了对科学的求知欲,乐于探究的科学态度。
【教学目标】
知识与技能
1.理解凸透镜的成像规律,知道凸透镜所成像的虚实、倒正、大小与发光置的关系。
过程与方法
1.能在探究实践中,初步获得提出问题的能力。
2.通过探究活动,体验科学探究的全过程和方法。
3.学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
情感态度与价值观
1.具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理,勇于探究日常用品中的物理学原理。
2.乐于参与观察、实验、制作等科学实践。
【教学重点与难点】
2.使学生初步了解科学探究的方法。
【教学准备】
多媒体、教师和学生用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏、火柴。
【教学设计】
创设情景,引入新课
提出问题
请同学们做这样一组小实验:
(幻灯)
你看到什么:
①用凸透镜近距离的看书上的字;
②用凸透镜远距离的看屏幕;
(用凸透镜近距离看看到正立、放大的虚像;用凸透镜远距离的看到倒立、缩小的实像。)
同样是凸透镜,所成的像却有如此大的差别。相信大家一定有许多疑问,请把你的疑问写下来,然后我们一起交流一下。
(①凸透镜成像有什么规律?②为什么会有时成放大的像,有时成缩小的像?③什么时候成放大的像,什么时候成缩小的像?……)
当然,同学们一定还有许多其它的问题,今天我们先来解决这个问题:
(幻灯)课题:凸透镜成像有什么规律
提出猜想
同学们想一想:凸透镜成像的不同与什么因素有关?你这样猜想的根据是什么?
(与物距有关;与像距有关……当放大镜靠近物体时成正立、放大的虚像;当放大镜远离物体时看到倒立、缩小的实像。)
为了验证同学们的猜想,我们必须干什么?(做实验)
制定实验计划
在制定实验计划之前,我们先来回顾一下上节课学习的照相机的使用。
请一位同学到前面来,配合一下老师。
现在老师想用这架照相机拍下他的相貌,大家看看老师这样做行不行。
①(把镜头对着大家)我这样拍,能拍到他的脸吗?怎么办?
②(把镜头倒过来,对准自己)能拍到像吗?景物、镜头和胶片必须谁在中间?
③(把相机高高举过头顶)能不能拍到他的脸?应该怎么办?
④(把镜头非常的靠近该同学的脸部)能拍到像吗?
好,现在老师学会拍照了。(拍下一张照片)同时,老师也相信大家一定能设计好本次的探究活动。
小组讨论完成学案上的实验计划。
①你打算如何改变物距来研究像的性质与物距的关系?
(先把物体放在u>2f处,然后放在2f>u>f处,最后放在u<f处。这样,由远到近,研究像的性质与物距的关系。)
②你打算使用哪些器材来完成本次探究活动?
(蜡烛、凸透镜、光屏、火柴、光具座)
介绍:大部分同学也许不了解光具座,它是专门用来研究凸透镜成像规律的仪器。另外,本次实验我为大家准备的凸透镜焦距都是10cm的。
③实验具体步骤:
(a、把蜡烛、凸透镜和光屏依次摆放到光具座上,并使它们在同一直线、同一高度。
b、逐次固定蜡烛与凸透镜的距离分别为:30cm、15cm和5cm,移动光屏,使光屏上成清晰的像,记录像距和像的性质。
插入:在这里,老师有一个疑问,当物距为5cm时,会不会像我们刚才使用照相机一样,在光屏上看不见像?如果无法成清晰的像,我们可以透过透镜看看像的性质。
c、实验完成后熄灭蜡烛并整理仪器。)
④你认为本次实验还应注意什么?
(及时记录数据……)
下面请同学们按照设计好的实验步骤开始实验。
(学生开始实验,老师巡回指导)
好!实验结束,请同学们把蜡烛熄灭。我们请一个小组汇报一下实验结果。
物距与焦距关系
物距u
(cm)
像的性质(f=10cm)
像距v
(cm)
正倒
大小
虚实
u>2f
30
2f>u>f
15
U<f
5
(介绍像距与焦距的关系)
其他小组的实验结果与他们的是否相似?
我们一起来讨论一下,从这张数据表格中可以得到什么?
①像的大小与物距是否有关?当物距在什么情况下成缩小的像?在什么情况下成放大的像?
②像的正倒与物距是否有关?当物距在什么情况下成正立的像?在什么情况下成倒立的像?
③像的虚实与物距是否有关?当物距在什么情况下成虚像?在什么情况下成实像?有没有正立的实像?有没有倒立的虚像?
思考:根据上表的数据,凸透镜成放大的实像时,物距跟像距相比,哪个比较大?成缩小的实像时,物距跟像距相比,哪个比较大?
小结:大家实验做得很好,得到了许多有用的数据。科学家也是这样经过实验探究、分析数据从而找出规律的。通过本节课的学习,同学们有哪些收获?
当然,相信同学们还有其他许多的问题,同学们课后可以相互讨论,也欢迎同学们与老师来共同探讨。
附件:学案
一、引入新课:你透过凸透镜看物体后,有哪些疑问?请把它们写下来:
1.
2.
……
二、猜想:凸透镜成像情况不同与哪些因素有关?你猜想的根据是什么?
三、制定实验计划:
①你打算如何改变物距来研究像的性质与物距的关系?
②你打算使用哪些器材来完成本次探究活动?
③实验具体步骤:
④你认为本次实验还应注意什么?
四、进行实验。
五、探究实验记录表
物距与焦距关系
物距u
(cm)
像的性质(f=10cm)
像距v
(cm)
正倒
大小
虚实
u>2f
30
2f>u>f
15
U<f
5
可不填
六、结论
①像的大小与物距是否有关?当物距在什么情况下成缩小的像或放大的像?
凸透镜成像规律是人教版初中八年级物理上册中光学部分中的重要内容,其重要作用在于对学生的实验操作能力和对物理现象的归纳能力进行训练,并为以后学习打下基础。凸透镜成像的学习是初二物理光学部分中的教学重点,也是初中物理教学过程著名的难点。让学生正确理解这项重点突破这个难点对以后初中学生的提高物理学习的兴趣和对物理学习的自信心有着重大的意义。同时凸透镜成像的学习的成功也有利于培养教师在学生心目中的良好形象。
物理不同于数学学生在小学就开始接触这类理科科目,大多数初中学生没有做太多的物理实验,所以在实验过程中,很多学生认真按照实验步骤进行操作、观察和记录但是确没有归纳出凸透镜成像规律。这种现象值得教师认真的思考找出原因才能解决困难。凸透镜成像规律这一课概念很多,而且对于学生来说很容易出现概念上的混淆。焦距与物距、像距,实像与虚像,放大与缩小,在不同的物距条件下所成像的性质不同这类概念极容易让学生出现不同程度理解困难。其次我们从教学的对象上来看,初中八年级的学生正处于青春期,他们的思维能力能在从形象向抽象的过渡阶段,学生很容易对具体的事务产生巨大的兴趣,但是一旦让他们对具体规律进行归纳总结往往就会变的束手无策,这反映了他们分析据归纳规律的能力不强,然而物理的学习尤其是凸透镜成像规律的学习更需要一定的归纳总结能力。最后从教师的教学策略上来看,很多物理老师在教授凸透镜成像规律这一课的时候,都是仅仅自己做实验,让学生在讲台下自己通过观看进行总结,这样学生往往只会把凸透镜成像规律的具体内容通过死记硬背来理解,这样起不到良好的效果。所以本文主要内容在与帮助物理老师在教授凸透镜成像规律这一课的时候能够有效的让学生理解规律,突破教学过程中的难点。
一、 对实验精心设计,加强师生互动
探究法是初中物理教学过程中一个非常重要的方法,同时探究法也是物理教学非常合适的方法。以凸透镜成像规律这么课为例,教师最头疼的是如何让学生在课堂上正确的对凸透镜成像规律进行自我的归纳和总结。所以为了让学生能够自己对凸透镜成像规律进行总结和归纳,就需要教师在上课开始前进行精心的设计,全盘考虑概念之间的相互关系,考虑到整个课堂可能出现的问题。例如,提问的情境应该发生在课堂的什么时候?学生会产生什么样的疑问?具体实验装置是什么?如何引导学生对实验用的器材进行探究?整个实验过程中学生需要观察和记住哪些数据?最后如何启发学生总结和归纳出规律?整个凸透镜成像规律的实验相对比较复杂,可以得到很多的数据,这些数据不是能够明显看得出正比例和反比例的关系,学生需要从这些复杂的数据中找出凸透镜成像规律,这个分析是初中学生在之前的学习没有遇到过得,也是凸透镜成像规律教学过程中的最大难点。物理教师如果让学生直接进行分析,以初中学生的水平很难能够分析出正确的凸透镜成像规律,所以这个时候需要教师发挥自身在课堂教学过程中的主导作用。例如让学生使用计算机对这些数据进行整合,引导学生发现这些数据中潜在的规律。同时教师还可以使用贴图法对凸透镜成像规律进行演示。上课前,物理教师可以先画好凸透镜,主光轴,一倍焦距和两倍焦距,这样就可以放大实验器具这样就可以让学生更加直观的认识到整个实验的发生过程。
实验过程中,物理教师可以让学生直接参加到整个实验中去,给学生一定的参与感。例如可以让学生自己拿着蜡烛从远到近靠近凸透镜,让自己去观察光柱的变化,可以让很多人去参加实验。可以让学生在教师提问的前提下自己进行实验,如果学生可以找到问题的答案就可以进行下一步的实验。物理老师演示结束之后可以让学生进行分组实验进一步分析,从而学生进一步可以总结出规律,同时还可以让学生通过教师所做的课件进一步的了解其中的规律变化。同时还可以物理教师还可以设计几个问题在学生实验过程中进行提问。例如物体在光屏上扩大了没有?什么时候已经看不到影像了?等一系列的问题去加强学生的理解。
二、 通过前后对比让学生加强知识联系
初中学生在上凸透镜成像规律这一课的时候可能对凸透镜没有直观的印象,如果让学生上来就拿凸透镜进行实验和找规律,学生只会手足无措不知道应该如何去下手,所以在上课之前要给学生就以前的知识进行温习,加强知识的联系。
八年级的物理凸透镜成像规律这课之前学生学习的是光的传播这一课,让学生回顾光是直线传播的这一要点,同时还可以让学生回忆一下之前学到的小孔成像。在学小孔成像的时候,学生已经了解到物距与像距之间的关系,:如实像、放大和缩小、倒立等,认识到像不总是缩小,为凸透镜成像规律的学习打下良好的知识储备。通过让学生联系小孔成像和凸透镜成像之间进行比较。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。
还有为了进一步对凸透镜成像规律进行学习,还要对平面镜的成像进行复习。但是这里不是对平面镜成像的单纯复习还是需要让学生了解虚像的概念,区别认识什么是虚像什么是实像为学习凸透镜成像规律准备必要的知识点。
其次可以在上课之前把凸透镜发给学生让学生对凸透镜有着直观的印象,怎么使用它有个基本的了解这样在实验的过程中就可以节省很多的时间,为物理教师的讲解和学生的理解留下充裕的时间。
三、 利用口诀激发学生的兴趣
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。
口诀一:凸透镜,本领大,照相、幻灯和放大;二倍焦外倒实小,二倍焦内倒实大;若是物放焦点内,像物同侧虚像大;一条规律记在心,物近像远像变大。
口诀二:三物距、三界限,成像随着物距变;物远实像小而近,物近实像大而远;如果物放焦点内,正立放大虚像现;幻灯放像像好大,物处一焦二焦间;相机缩你小不点,物处二倍焦距外。
在口诀是适应新课改的教学要求一项好的方法,让学生学习物理的积极性得到充分发挥,让学生准确有效把握透镜成像规律,延长对于这堂课的知识内容长久记忆及培养创新能力。最后这两句口诀部是唯一的口诀,物理老师可以在业余的时间内自己编写自己口诀因为老师自己才会对自己的学生有更深的了解。
总之,物理教师要把凸透镜成像规律当作一个前后相连的整体。正确把握整个凸透镜成像规律教学过程中的策略,不要把凸透镜成像规律这一课当作一个完全孤立的课程,要与前后课程相互联系。同时还需要把凸透镜成像规律所涉及的每一个基本概念分开进行阐述,让学生在课堂上能够更好的理解这样凸透镜成像规律的内容,也为课堂教学节省时间,让学生可以有更多的时间和精力去消化、去提问、去自己设计实验。教师的总体要求在与让学生能够准确的理解和归纳凸透镜成像规律,帮助学生去克服凸透镜成像规律中的困难,取得良好的学习效果。
参考文献:
[1] 朱志江.课堂教学难点突破策略例谈[J]. 中学化学教学参考,2004,(Z1) .
[2] 刘职.关于物理教学难点的形成及突破的探讨[J]. 科学大众(科学教育),2010,(12).
[3] 李树红,王凤云.谈“旋转磁场”教学难点的突破[J]. 现代技能开发,1999,(10).
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
在物理教学过程中,教师正确的引导能够从很大程度上激发学生进行创新的兴趣。在传统的教学方式当中,教师不重视对学生创新思维的培养,只是简单地把物理知识传输给学生。随着社会的不断发展,中国教育必须逐渐改变这种教学方式。物理学科与人们的生活联系紧密,教师在激发学生创新兴趣的时候可以结合生活实际进行。具体来说,激发学生创新兴趣的主要方式包括:第一,帮助初中生复习已经学过的知识,夯实物理知识基础。吃透物理知识是学生进行创新的基础,只有完全理解物理知识,学生才有进行创新的能力;第二,在讲述物理知识过程中,教师应该配合习题让学生学习如何利用物理公式以及物理理论等;第三,初中学生对故事的兴趣比较浓厚,故事能够极大地引起学生的兴趣,物理教师可以利用故事引起学生的学习兴趣和创新兴趣。例如,教师在带领学生学习物质的液化、凝固、升华、凝华等物态变化之前,应该在开始新课之前帮助学生复习旧课,即物质的三态:固态、气态、液态,同时也帮助学生复习温度测量的步骤、技巧以及注意事项等。在复习完旧课之后学生能够更好地理解三种物态,进而当教师讲授新课时,学生能够很快理解,不会出现困惑,如果教师不引导学生复习旧课,在学习物态变化时,学生很可能已经忘记了固态、气态、液态具有什么特征。如果学生在学习过程中,具有较高的兴趣和好奇心,教师则可以引导学生做一做书上的练习题,如果发现学生学习情绪并不高涨,则可以讲述一些小故事,如讲述自己小时候舔覆盖着冰霜的篮球架,舌头被冻住的故事。这些授课流程能够帮助学生扎实地掌握物理基础知识,同时学习情绪也会比较高涨,对于学生进行创新非常有帮助。
二、营造课堂进行创新的环境
想象力是学生进行创新的基础能力,在授课过程中,教师要注意给学生提供宽松的课堂环境,鼓励学生进行联想和想象。纵观在物理学科中具有创新成果的物理学家,都进行过大胆的猜测,可见大胆的猜测对创新何等重要。在授课过程中初中物理教师要注意鼓励学生进行联想和想象,大胆地提出问题,客服学生的恐惧心理,在这个过程中鼓励学生提问题,鼓励学生进行探索。首先初中物理教师要改变自己的心态,把初中物理课堂中师生关系改善为合作型的关系。教师不要以主宰者的心态和方式与学生相处,而应该是以引导和沟通的方式与学生合作,营造宽松的课堂环境,鼓励学生进行探索,共同完成物理知识的传授和学习。例如,在学习光的性质与透镜时,教师在讲授完光的折射、反射、漫反射等基础知识之后,会带领学生学习凹透镜、凸透镜、平面镜的成像原理。教师不要直接把凹透镜、凸透镜、平面镜的成像原理告诉学生,而应该是提问一些问题,如问学生对凹透镜、凸透镜、平面镜的成像过程和成像原理是怎么认识的,一些学生可能会说是因为光的直射,一些学生会认为是光的反射,也有一些同学会分不同情况来理解凹透镜、凸透镜、平面镜成像过程。教师应该鼓励大家说出自己的看法,不论学生说得对或者错,教师都不应该嘲笑。同学们说出自己的看法之后,教师再带领学生一一探究凹透镜、凸透镜、平面镜的成像过程和成像原理。
一、引言
测量凸透镜焦距是普通物理实验中的一个基本实验。它是通过用一字屏经过凸透镜成像的方式来测量焦距,常用的方法有二次成像法、自准直法,而且不能使用自然光做光源。在实验时,需要利用像的清晰程度来判断,由于像的清晰程度不易确定,从而使测量结果偏差较大。实验证明,该方法无需判别像的清晰程度、且可以利用自然光作为光源,利用放大电路在示波器上显示放大后的信号,再直接从光具座上读数即可,测量结果较准。
二、实验原理
平行光入射时,若像距等于一倍焦距则光斑最亮(即光强度最大),则引起光明电阻的变化也就最大。现将光源和有小孔孔的光屏、组装有光敏电阻的光屏、透镜固定在光具座上(透镜在20.00cm处);在调整让他们处于一水平位置。接通电源后打开电源和示波器,在光具座上左右调整带有光敏电阻的光屏,在示波器上观察变化的极值从而在光具座上读出光屏的位置并记录(反复操作以减小误差)。图一为实验原理图。OO1为主光轴A为入射光源,F为焦点即OF为透镜的焦距。
三、实验装置
如图二放置实验装置,为方便读数把凸透镜固定在光具座上一个整数位置。像屏1 和像屏2 分别放置在凸透镜两边。
四、实验步骤
1.将实验装置按照图二放置好后,将凸透镜固定在20.00cm处;打开电源进行测定。
2.利用示波器的显示,确定屏2的位置,重复测量多次。
3.数据采集及处理
本次测量透镜的标准值为f0=28.00cm 的凸透镜。凸透镜固定在光具座上20.00cm 处,实验数据如表1 所示。
相对误差:
五、与二次成像法测量凸透镜焦距的比较
图3 是二次成像法测量凸透镜焦距的光路图,测量的是标准值为f0=28.00cm 的凸透镜,物屏和像屏分别固定在0.00cm 和120.00cm处,在光具座上前后移动凸透镜,可以在像屏上得到一个清晰放大的像或一个清晰缩小的像,分别测出两次成像的物距S1、S2,Li=|S2-S1|,有公式f ′=(A2-L2)/4A算出凸透镜的焦距,实验数据如表2所示
相对误差:
在实验的操作上我们发现,这种方法比二次成像法简单不受光源的限制;也不用去观察像的清晰程度,而直接通过示波器来直观的表示。而且我们得到的E1 小于E2 也就说明了这种方法的准确性很高。
结论:
该实验与二次成像法相比E1比E2很多,且操作简单可利用太阳光作为光源;说明本文说介绍的这种测定透镜的焦距的方法是一种简单、直观、准确的方法。
[参考文献]
[1]曾仲宁,王秀力.大学物理实验[M].2版.北京:中国铁道出版社,2006:150.
[2]黄金华,刘凤智,赵杰.大学物理实验[M].北京:化学工业出版社,2008:142-143.
[3]杨燕玲.用作图法解析凸透镜成像规律[J].中学理科:初中,2008(8):20.