探究凸透镜成像规律应注意的几个环节

郑秀提

摘要： 探究凸透镜成像规律应注意：确定好凸透镜的焦距，选好凸透镜；确定烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一直线，且在同一高度；实验中，像的位置的确定、实验次序，等等。

关键词： 凸透镜成像规律注意环节

凸透镜成像规律是中学物理光学部分的重要内容，而其实验探究更是掌握规律的绝佳方法，能培养学生的动手能力，激发学生学习物理的兴趣。在教学中，为更好地完成这个实验，必须做好这样几个环节。

一、确定好凸透镜的焦距，选好凸透镜。

在粗测凸透镜的焦距时，可把凸透镜放在阳光下，让阳光通过凸透镜汇聚于一点，即凸透镜的焦点，测出焦点到凸透镜的距离就是凸透镜的焦距f。这种方法虽然简单明了，却受到空间和天气情况的限制，故在实际操作中应用不广。一些老师直接告诉学生焦距，这样就让学生失去了一个动手动脑的机会。在成像规律中，当u=2f时，v=2f，成倒立等大的实像，这也是一个测量焦距的方法。但在实际操作中，学生还不知道这个规律，并且实验时间不好控制，如何判断是否等大也是个问题，所以这种方法也不可取。在实际操作中，我采用LED手电筒作为光源，在1米外照射凸透镜，取得了很好的效果。当然，采用多个灯泡的手电筒效果比单个灯泡的手电筒效果更好，入射光更接近一束平行光，测量的焦距更准确。我粗测的凸透镜焦距f=10cm，如果把凸透镜固定在光具座上50cm的地方，则光具座上40cm和60cm处就是一倍焦距点F，30cm和70cm处就是两倍焦距点P。

在选择凸透镜时，镜面不能太小，焦距f不能太大，否则实验中产生的像较暗，不利于观察。

二、确定烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一直线，且在同一高度。

如今在学校中都配备了光具座，所以三者已经就在同一直线上，这比以前在桌面上画直线的方法好。在调节高度时，先放好蜡烛并点燃，把蜡烛、凸透镜、光屏的滑块移到一起，上下调节它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏中心大致在同一高度。确保三者的中心在同一直线、同一高度，便于使像成在光屏的中央，更有利于观察。

三、实验中，像的位置的确定。

像的位置确定不好，像的清晰度就不高，像的情况就不好确定。如何找到像所在的确切位置呢？如当物体放在20cm处，让学生自己移动光屏，找到自己认为的像最小最亮的位置，再前后移动一下位置，看像有没有变模糊。如果有，则刚才所定的位置就是像所在的位置；如果没有，就按照这种方法寻找。当然，当u＜f时，如物体在45cm处，光屏上不能得到清晰的像，我们可以让学生练习找到实像，再指出虚像不能用光屏承接。

四、实验次序的确定。

要得到u=2f和u=f时的成像情况实际上是不容易的，所以这部分的实验由探究性实验改为验证性实验效果更好。在实验中，先探究u＞2f，2f＞u＞f，u＜f时，三种情况下的成像情况，如把蜡烛分别放在20cm、35cm、45cm处（由于f的测量可能不是那么准确，因此在实验中要有意避开F点和P点附近，可以使实验现象更明显），观察比较像和物的情况，并记录在表格中。如下图表格，引导学生分析：在u＞2f时，成缩小的像；在2f＞u＞f时，成放大的像；在u=2f时，成什么像？在u＞f时成实像，在u＜f时成虚像，在u=f时会怎么样？让学生提出猜想，然后加以验证。

在u=2f和u=f点，由于焦点的确定可能不是非常准确，因此实验效果不是很明显，但是大体能反映出成像规律，在这里验证一下将更好。

五、从理论、作图上加深对成像规律的理解。

单纯的实验学习，是让学生体验了科学探究的乐趣，对实验结论的掌握却停留在机械记忆的层面。时间久了，对于像是正立的还是倒立的，是放大的还是缩小的，是实像还是虚像，很多学生的认识就糊涂了。借助凸透镜对光的作用，利用作图的方式，能很好地解决这个问题。

凸透镜对光的作用，有三条特殊的光线：1.经过光心的光线，传播方向不改变，仍沿直线传播；2.平行主光轴入射，折射光线经过焦点；3.经过焦点的光线，折射光线平行于主光轴。利用三条特殊光线中的两条，就可以作出各个位置物體所成的像，并且只要作图准确，成像规律就非常明确了。如下图：

在光路图中，我们还能加深对实像和虚像的理解，能直观地看出当物体移动时像的变化情况。

六、老师加强巡视指导，指导、帮助小组实验、学习。

老师的指导和帮助，对后进生的学习至关重要，能让他们感受学习的乐趣，更好地学习。

凸透镜成像规律的探究实验是一个重要的实验，注意以上几个环节，能使我们的学习过程更快捷、更高效。