发布时间:2023-09-22 18:14:36
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13篇初中物理虚像和实像范例,将为您的写作提供有力的支持和灵感!
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
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。
[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674 6058(2016)17 0065
在物理教学中,应有目的、有计划地培养学生的观察能力,使他们形成良好的观察习惯。在观察物理现象时,一般可以先对现象有一个整体,大致的认识,再着重观察它的主要方面及某些次要的但值得注意的细节,最后要注意各部分和各种现象之间的联系,使他们对所观察的事物有一个比较完整、清晰的认识。但对初学物理的学生来说,他们常不知道观察些什么?怎样观察?这就要求教师在教学过程中逐步培养和训练学生的观察能力。
透镜的成像规律是初中物理的一个难点,要求学生通过实验观察得出透镜成像的规律,这就要求教师在实验教学中进行必要的观察指导,培养和训练学生的观察能力,下面谈一下我在透镜成像规律教学中对学生的观察指导。
一、指导学生按一定的顺序进行观察
对于刚学物理的初二学生来说,开始的观察是无目的、无顺序的,这就要求教师在教学过程中要有意识地交代清楚观察的对象,并进行规范观察指导。
1.在对光具座进行观察时,指导学生先观察光具座标尺的测量范围、分度值,再观察刻度的特点,然后再观察放实验器材的底座,明确光具座上放置实验器材的顺序,为后面的物距、像距的测量做好准备。
2.在测焦距时,学生往往只注意光屏上的亮点,而忽略了其他情形的观察。在教学中,教师应注意指导学生先观察透镜的凹凸,再观察平行光源,然后放正凸透镜,调节凸透镜与光屏的距离,观察如何得到最亮点,再测量焦距,使学生在规范观察的同时,感性体会凸透镜的会聚作用及会聚作用与凸透镜凹凸的关系。
3.在观察物距、像距、成像的情况时,有意识地指导学生先调物距,然后调光屏,观察像的情况,再观察像距,使学生认识到同一透镜,物距决定成像情况和像距,明确什么时候的距离才是像距。
二、指导学生根据现象的特征进行观察
在教学中,要充分利用所观察到的现象的特征,使学生通过观察得到正确的结论。
例如,在实像、虚像的成像特征观察上,可以让学生从以下几方面进行观察。
1.观察光屏上的成像情况:实像,能通过调节光屏的位置,清晰地呈现在光屏上;虚像则无论怎样调节光屏的位置,都不能呈现在光屏上;从而引导学生归纳出实像是由实际的折射光线会聚而成的,虚像是由折射光
线的反向延长线会聚而成的,使学生在本质上认识实像和虚像。
2.观察方法:实像,可以通过光屏看到;虚像则需要透过透镜才能看到,从中归纳出实像与物在凸透镜的两侧,而虚像和物则处于凸透镜的同侧的结论。
3.观察像的正立、倒立情况:实像倒立、虚像正立。
4.对成实像和虚像的物距、像距观察:通过调节物距,观察当物距大于一倍焦距时成实像,物距小于一倍焦距时成虚像,从中引导学生认识一倍焦距处是成实像和虚像的分界点。
三、对比观察,指导学生对前后几次实验或实验数据进行比较
对比观察,有定性观察和定量观察之分,定性观察就是对前后现象进行观察比较,进而引导学生找出结论。定量观察就是通过对前后实验的观察取得的数据进行比较,进而归纳,找出规律。那么在具体观察凸透镜成像规律时,就可让学生先定性观察,再定量观察,逐步引导学生突破思维障碍,得出成像规律。
(一)定性观察成像
1.观察放大像、缩小像的情况:通过调节物距和像距,观察到随着物距的改变,像距也随之改变,光屏上成的像时而缩小、时而放大、时而消失,使学生认识到成放大、缩小像取决于物距的大小。
2.观察实像、虚像的情况:通过调节物距和像距,观察到随着物距的改变,光屏上的像时有时无,认识到成实像或虚像存在某个分界点,在这个分界点的两侧分别成实像和虚像。
3.观察像变大、变小的情况:通过反复调节物距和像距,观察随着物距的改变,光屏上的像和像距随着物距的变大而变小,随着物距的变小而变大,认识到成放大像或缩小像存在某个分界点,在这个分界点的两侧分别成放大像和缩小像。
这样,通过定性观察凸透镜的成像情况,使学生在感叹、惊奇之余,更加激起学生进一步探究的欲望,在教学中,可就顺势引导学生进一步对凸透镜成像进行定量观察。
(二)定量观察成像
1.进行实验,得到实验数据,建立实验数据表格
通过前面的实验已测得凸透镜的焦距为10厘米,让学生通过实验得到数据,完成上面表格。
面对实验表格中的数据,由于有了前面对凸透镜成像的定性观察,这就使学生建立起了对凸透镜成像理解的观察实体与理论实体间的有效逻辑关系,使学生能顺利克服思维障碍,通过观察实验数据得出成像规律。
2.观察表格中的数据,找出成像规律
指导学生通过对实验数据的定量观察,结合前面的定性观察,得出凸透镜成像规律。
四、指导学生对现象进行全面观察,使学生了解观察对象的全貌
学生观察能力的培养应循序渐进,引导他们学会对现象进行全面观察,培养学生全面观察能力。
在教学中指导学生通过对上面成像规律的进一步观察,得出:一倍焦距处是成实像和虚像的分界点;二倍焦距处是成放大像和缩小像的分界点;成实像时,物距变大,像距变小,像变小,反之亦然;等等。
在教学中还指导学生:通过对光屏上得不到像的观察,分析其成因有哪些;通过观察物体、透镜上下左右移动时,光屏上像的移动情况;通过观察将透镜遮住一半或一部分时,光屏上的成像情况,进一步分析凸透镜成实像的实质;通过保持物距不变,改变凸透镜的焦距,观察其成像情况,进一步归纳凸透镜的成像规律。
通过这一系列的观察,使学生对凸透镜的成像有一个全面观察,使学生能全面掌握凸透镜成像规律。
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:
下面我们通过一些光学器件所成的像来具体分析说明有关实像和虚像的区别.
1.在小孔成像中,我们能在小孔后面的光屏(毛玻璃或半透明的塑料薄膜)上看到一个倒立的像,像能在光屏上呈现,说明它是实像,从形成原因上看,它是因为光在同一种均匀介质中沿直线传播,在光屏上由实际光线会聚而成的.在物体与小孔之间距离不变的情况下,其大小随光屏到小孔之间的距离(即像距)变化而变化.如图1中的(a)、(b)所示.
2.在平面镜成像中,若在平面镜的后面放上光屏,无论怎样移动光屏都不能在光屏上找到像,这就是说平面镜所成的像不能呈现在光屏上,所以是虚像.另外从平面镜成像的作图中也能看出这一点,如图2所示,物点S所发出(或反射出)的任意两条光线经平面镜反射后,其反射光线不能相交,而其两条反射光线的反向延长线可以交于一点,这一点S′就是物点S所成的虚像.
3.在凸透镜成像的规律中,其成像情况比较复杂,它实际上是光线经透镜两次折射后而形成的.从实验可知,凸透镜成像规律如下表所示:
从实验现象可知,当u>f时的前两种情况,我们能从光屏找到清晰的像,说明该像是实像.而当u<f时,无论怎样在光屏上都不能找到像,而透过凸透镜观察物体确能够看到一个正立的放大的像,而此时在你所看到的像的位置放上光屏却在光屏上怎么也找不到所成的像,所以它是虚像.其成像原因可以通过凸透镜对光线作用中的三条特殊光线的作图来说明,如图3中的(a)、(b)、(c)所示.
从图(a)、(b)中可以发现,它们的像都是由物体发光的光线经凸透镜折射后实际光线会聚而成的,所以是实像;而(c)图中的像是物体发出的光线经凸透镜折射后,其折射光线的反向延长线相交而形成的,所以是虚像.
4.在其他情况的成像中,我们也可以用类似的两种方法中的一种来判断有关光学器件所成像的虚实.如在水上面的人看到水中的物体时,其成像光路图如图4所示,相信你已经根据成像光路图判断出人们看到是什么性质的像了吧,它就是虚像,而且实际物体的位置在像的下方,这就是渔民叉鱼时为什么要将鱼叉向看到的鱼的下方瞄准的原因.若向看到的鱼叉去,那只能叉到实际鱼的虚像了!
除了以上介绍的光学器件所成的像以外,我们学习中还遇到其他的光学器件,如:凸面镜、凹透镜成的是正立的、缩小的虚像;凹面镜成像情况与凸透镜相似;望远镜、显微镜的成像情况比较复杂,这里不再介绍.
现在我们就根据前面介绍的方法,通过几道例题来进一步加深我们对实像和虚像的理解和辨别.
例 1 小明在课外按如图5所示装置做小孔成像实验.如果易拉罐底部小孔是三角形,则他在半透明纸上看到的像是( ).
A.三角形光斑 B.圆形光斑
C.蜡烛的正立像D.蜡烛的倒立像
解析 由题意可知“他在半透明纸上看到的像”则说明是实像,而小孔成像原理是光的直线传播,并没有对小孔的形状进行约束,只是对小孔的大小有所要求.从实验也可以发现像的形状与小孔的形状无关,只与物体的形状相同,且是倒立的,所以该题的正确选项是D.
例2 如图6是张敏同学拍摄的西湖大酒店风景相片,下面说法正确的是( ).
A.要想使大楼的像更大些,张敏应向大楼靠近些再拍摄
B.大楼在湖中的倒影是由于光的直线传播形成的
C.大楼在湖中的倒影是由于光的折射形成的
D.拍摄时底片上的像是倒立放大的虚像
解析 “西湖大酒店“的像能成在底片这一光屏上,所以是实像,因而D是错误的;大楼在湖中的倒影是由于光的反射而形成的,所以B、C是错误的;在凸透镜成像的实验中,若要在光屏上得到较大的像,应减小物体到凸透镜的距离,当然同时应当增加光屏(底片)到凸透镜的距离,所以该题的正确选项是A.
例3 下列关于光现象的说法中,正确的是( ).
A.在河边看到水中的白云、小鱼都是虚像
B.光与镜面成30°角射在平面镜上,则其反射角也是30°
C.“海市蜃楼”是由于光的反射而形成的
D.太阳光不能被分解为其他色光
解析 此题是关于光学规律的基本练习,水中的云是倒影,是由于光的反射.水中的鱼是由于光的折射而形成的,通过前面的分析可知,它们所成的像都是虚像;而B选项中的入射角是60°不是30°,所以其反射角是60°,不是30°;“海市蜃楼”主要是由于光的折射而形成的;太阳光是复色光,因而可以分解为单色光.综上分析,此题正确答案是A.
在解这类题目时,往往还要根据其他的相关规律来进行判断,如在凸透镜成像性质中,还可以根据物体到凸透镜距离与凸透镜焦距之间的关系来判断;在平面镜成像中,还可以根据其成像规律直接判断.这就是说我们在知识学习的过程中要注意相关信息的联系,这样才能更全面地掌握知识.
下面是几道基础题,请你用上面的方法试一试吧.
1.我们观察到水中的鱼和水中的云,它们形成的原因,前者是由于光的_______而形成的_______像(填“虚”或“实”);后者是由于光的_______而形成的_______像.(填“虚”或“实”)
2.我们平时教室中的投影机成的像是虚像还是实像?为什么?
3.如图7所示是小芳同学制作的模型照相机.通过调整内外纸筒的相对距离,可以在半透明膜上看到远处景物倒立的像.使用此模型照相机,下列说法正确的是( ).
A.看到远处景物的像是虚像
B.如果看远处是很清晰,那么看近景时,应把内纸筒向外拉一些
C.应把内纸筒朝明亮的室外,凸透镜朝较暗的室内
D. 凸透镜与半透明膜之间的距离相当于凸透镜的焦距
物理概念起源与生活,都从生活中的客观事物或物理现象去发掘内因、分析原理.因此,初中物理教师利用形象演示法进行教学的时候,要注重联系学生的生活情境,这样既可以以学生熟悉的生活片段促进其对物理概念的理解和掌握,又可以使学生在概念学习中感到轻松愉悦,消除抽象深奥的物理概念给学生带来的枯燥乏味感,激发学生的学习兴趣.
例如教师讲解“电压和电流表的使用”的时候,学生常常无法理解电压和电流概念.有鉴于此,教师可以引导学生将电压与生活中常见的水压联系起来,并向学生演示水压促进水流的情形,让学生由此及彼联想到如果要形成电流,电流回路中就要存在电压,从而让学生领会电压概念的内涵.但是有的学生仍存在疑问:水流的存在不受水管断裂的影响,电流是否受到电线的影响呢?教师可以先将电线断开,让学生观察电流表的指针是否偏转,在学生观察到没有偏转的时候,教师再进一步解释电线断了而空气无法导电,相当于电流被阻隔,所以无法形成回路,自然无电流存在.
教师利用生活中的水压现象解释物理概念中的电压和电流,形象而贴切,既可以将抽象的概念转化的通俗易懂,利于学生理解和掌握,又操作简单,便于教师讲解和演示,使学生在轻松认识到物理概念的内涵,教学效果的显著提升自在情理之中.
二、教师的形象演示要结合物理实验
物理实验是初中物理教学内容的重要组成部分,也是让学生通过观察实验现象,了解和认识物理概念和理论的有效途径.物理实验既可以通过教师讲解和演示,学生观察分析的方式,也可以让学生亲自制定实验方案,并动手操作演示的方式.这样不但可以使学生更容易发现问题、提出问题和解决问题,对物理概念的理解进一步加深,而且可以有效调动学生学习的积极性和主动性,激发学生参与教学活动的热情.
例如教师讲解“电阻”概念时,很多学生对书中电阻概念中的“阻碍作用”理解不是很透彻.教师可以设计如下简单实验,让学生分组操作,以帮助学生理解“阻碍作用”的含义:首先,教师可以让学生准备实验器材如滑动变阻器、若干导线、电流表和电压表等;然后教师让学生以相同电路,维持电压不变,改变滑动变阻器的阻值,用电流表测定回路中的实际电流数值,并将其记录下来;最后,教师让学生依据所测的数值,观察并找出其中存在的规律,学生经过分析总结,最终得出结论:电压一定,电阻越大,电流越小.
教师利用物理实验引导学生对物理概念进行探索和证明,既可以满足学生希望参与教学活动的心理需求,又可以在实验过程中锻炼学生的分析思维能力、动手操作能力和创新能力,使学生对概念的理解不再仅限于教师的讲解和理论说明,而是进入更深层次的思考探索层面,有效加强学生对概念的理解和掌握.
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?
凸透镜成像规律是初二物理的教学重点也是教学难点。突破这个难点,对培养学生学习物理的兴趣,对树立学生的自信心,对提高整体教学质量有着积极的意义。
(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。
(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。
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).
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。
“科学探究”是初中物理课程的重要内容,是初中物理新课标提出的一种全新的教学方式。《义务教育物理课程标准》强调:“义务教育阶段的物理课程要让学生学习初步的物理知识与技能,经历基本的科学探究过程,受到科学态度和科学精神的熏陶。”
科学探究的程序是:提出问题—猜想与假设—制定计划与设计实验—进行实验与收集证据—分析与论证—评估—交流与合作。单从这一点看,科学探究就是对新课标精神的具体落实,与传统的接受性和训练性学习相比较,科学探究具有更强的问题性、参与性、实践性和开放性。科学探究是一种旨在转变学生的学习方式,培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神的教学方法。科学探究教学就是要让学生体验和领悟科学的思想、科学的观念和研究问题的方法。科学探究教学对教师提出了更高的要求。然而,在科学探究教学实践中呈现出两个突出矛盾:一是课堂时间少和探究过程多的矛盾;二是学生“自主”和教师“指导”的矛盾。如何解决科学探究教学中出现的两个突出矛盾,更好地实施科学探究教学呢?
一、根据新课标要求侧重部分环节
科学探究的活力在于:每个具体的探究都与另一个不一样,它不是僵死的教条,无论是科学研究中的探究还是科学课程中的探究,都是如此。科学探究的七个基本要素不等于科学探究的七个环节,不追求探究的“完整性”,教学中的科学探究没有一定的模式。因此,新课标要求学生在科学探究教学过程中侧重部分环节。一个课题探究究竟需要强化哪一个要素,应该根据探究课题的特征、学生循序渐进的要求进行合理和全面规划,只有不同的课题分别突出了不同的要素,学生所学才能深入和全面发展。
新课标中科学探究课题侧重要求(以“物理八年级上册”为例):
二、根据学生实际合理侧重部分环节
科学探究指导需要教师和学生花费较多的时间和精力,受教学时数的限制,频繁运用有一定困难。其实,传统教学方式也有可借鉴之处,我们要将科学探究教学与传统教学有机结合起来,根据学生实际,合理侧重部分环节,这样才能在新一轮课改中走出一条成功的物理教学之路。
下面以“探究凸透镜成像规律”的课题为例,谈谈科学探究中的侧重策略:
“探究凸透镜成像规律”的实验教学,新课标要求我们完成“提问、设计、实验、分析”,并侧重“实验、分析”。但根据学生实际仅合理侧重“分析”,而“提问、设计”都由传统教学方式提出,实验过程简化。
课堂上,全班学生分成了24个实验小组,每12个小组为一个大组,每个小组配一套实验器材,其中包括凸透镜、光屏、发光体、光具座(带刻度尺,都有支架)各1个。一个大组凸透镜的焦距是15 cm,另一个大组凸透镜的焦距是10 cm,发光体由几个发光二极管组成,形状是一个箭头,高度3 cm。
教师让全班学生共同探究凸透镜成像的规律,焦距是15 cm的大组物距从6 cm开始,每增加3 cm取一组实验数据,直到39 cm,共获得12组不同物距的数据,并填写下表一。焦距是10 cm的大组物距从4 cm开始,每增加2 cm取一组实验数据,直到26 cm,共获得12组不同物距的数据,并填写下表二。
教师规定每个小组只测两组数据,不同小组测量不同的物距,使得每组物距的数据都有两个小组测量。教师告知学生,如果反复观测不到发光体的像,便填写“不能成像”,出现无法测到的数据,可暂时空着,看看能否从已测到的数据中得到一些启发。这样,除了物距为15 cm、18 cm、10 cm、12 cm等个别小组的测量遇到一些困难外,其他小组很快就完成了实验数据的收集工作。表格中所有数据对各小组来说都是共享的,教师要求学生从这些数据中总结出凸透镜成像的规律,这是本次探究活动的重点。
要发现实验规律,需要对实验数据进行比较,教师提示学生观察表格中像的虚实、正倒、长度、像距四列数据,分别找出其中的规律。
首先,对凸透镜的焦距是15 cm实验组的数据进行分析:
1.对比实像和虚像的数据发现:物距小于15 cm时成的像都是虚像;物距大于15 cm时则成实像。可以推想,物距等于15 cm时将不能成像,这就是物距为15 cm的测量小组无法获得测量结果的原因。
2.对比像的正立和倒立的数据发现:物距小于15 cm时成的像都是正立的;物距大于15 cm时像是倒立的。即:虚像都是正立的,实像都是倒立的。
3.比较像的长度数据发现:成虚像时,感到像都被放大了;成实像时,测出的像有时被放大了,有时被缩小了。
进一步对比数据还发现,当物距是30 cm时,实像的长度恰好为3 cm,跟发光体的长度相同;当物距大于30 cm时,实像长度小于3 cm,是缩小的;当物距在15 cm~30 cm之间时,实像长度大于3 cm,是放大的。
4.比较像距的数据发现:当物距在15 cm~30 cm之间时,像距大于30 cm;当物距大于30 cm时,像距在15 cm~30 cm之间。
学生还进一步找到一些规律。例如,在成实像时,发光体离焦点越近,像的位置就离凸透镜越远,这就是物距为18 cm的测量小组为什么找不到像的原因,因为此时的像距已经非常大了。按这条思路,果真在离凸透镜约90 cm的位置上找到了物距为18 cm发光体的巨大实像。
随后,在发现了一系列规律之后,教师要求各小组用概括的语言来陈述这些规律,为了使规律更有普适性,教师启发学生用焦距f的长度作为物距和像距的单位,即:15 cm用f表示,30 cm用2f表示。显然,这样陈述的规律更有普遍性。
规律的陈述应该是简洁、有条理的,各小组都尝试用最简洁的语言来概括凸透镜的成像规律。通过对各种陈述方式的对比,大家认为按物距u的三种情况(u
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)03-067-01
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。
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。
本节知识是本章的重点也是难点,学生对凸透镜的认识只是停留在“放大镜”上,对凸透镜能成很多性质的像不能够很快接受,所以本章要教会学生凸透镜能成像以外还要告诉他们为什么能这样―光的折射。
二、与凹透镜的区别
1、结构不同
(1)凸透镜是由两面磨成球面的透明镜体组成
(2)凹透镜是由两面都是磨成凹球面透明镜体组成
(3)光线的作用不同1、凸透镜主要对光线起会聚作用
(4)凹透镜主要对光线起发散作用
2、成像性质不同
(1)凸透镜是折射成像
(2)凹透镜是折射成像凸透镜是折射成像 成的像可以是 正、倒;虚、实;放、缩。起聚光作用
(3)凹透镜是折射成像只能成缩小的正立像。起散光作用透镜(包括凸透镜)是使光线透过,使用光线折后成像的仪器,光线遵守折射定律。面镜(包括凸面镜)不是使光线透过,而是反射回去成像的仪器,光线遵守反射定律。
(4)凸透镜可以成倒立放大、等大、缩小的实像或正立放大的虚像。可把平行光会聚于焦点,也可把焦点发出的光线折射成平行光。凸面镜只能成正立缩小的虚像,主要用扩大视野。
三、讲究突破技巧
化解教学难点课堂教学中教法很多,学法也不少。在备课中老师们对教法和学法这一问题时常被忽略甚至模糊不清。简单地说,在实践教学中教法和学法可以相互转化。如果一个方法是教师指导学生用的,这就是教法。如果这个教法被学生学去,那么教法又转化为学法。在“规律”一节中观察和试验是教和学的主要方法。当一种方法不理想时,就要考虑另外的方法同时并用效果明显。多年的教学经验告诉我,学生在“规律”一节,实验中都能作出凸透镜成放大和缩小的像,但像和像距大小的变化规律很难找出,而且过一段时间学生会遗忘或张冠李戴。
1、巧用口诀记忆凸透镜成像规律
(1)、当物体在凸透镜的二倍焦距之外时,在凸透镜另一侧的一倍焦距与二倍焦距之间形成一个倒立、缩小的实像,可记为:“物体二倍焦外找,实像倒缩焦、二焦。”
(2)、当物体在凸透镜大于一倍焦距小于二倍焦距之间时,在凸透镜的另一侧二倍焦距之外形成一个倒立、放大的实像。可记:“焦二焦间放物体,大像二倍焦外移”
(3)、当物体在凸透镜的焦点(焦平面)上时,不能成像.而物体再移至凸透镜的焦点以内时,在凸透镜的同一侧形成一个正立放大的虚像,可记为:“焦不成像,再内移,同侧虚放变正立。”
(4)当你按实验步骤做完凸透镜成像实验,填写好表格后可用口诀概括为:“实像倒来虚像正,焦点内外虚实分,放大缩小物有果,二倍焦距物像等。”
2、在问题情景中发现问题、解决问题
传统教学观把学习简单看成是知识由外到内的输入过程,教学就是把结论告诉学生,让他们理解了记忆下来,从而在以后需要的时候可以提取出来加以应用,而现代教育心理学表明,学习是学生的经验体系在一定的环境中自内而外的“生长”。
3、做好平面镜成像的探究,通过比较认识实像与虚像的不同
平面镜成像也是初中物理一个重要探究实验。单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,该实验使学生初步知道虚像概念,认识比较实像与虚像的方法和技巧,为以后探究凸透镜成像规律又准备了一个重要知识点。它们之间相互联系,互相渗透。
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).