把握实验细节，提高课堂效率——对“探究凸透镜成像规律”实验的一点认识

江苏省常州市新北区实验中学 郭云洁

把握实验细节，提高课堂效率
——对“探究凸透镜成像规律”实验的一点认识

江苏省常州市新北区实验中学 郭云洁

通过对2014年江苏省物理优质课的观摩，对“探究凸透镜成像规律”的实验有了新的认识。

物理 实验细节 课堂效率

“探究凸透镜成像规律”是苏科版八年级物理第四章《光的折射 透镜》第三节内容，该内容是本章的重点，是后两节内容的出发点，该实验是学生必做的重要光学实验，本实验不仅让学生完整体验科学探究的一般过程，也是学生对数据分析要求最高的实验，数据的准确与否直接影响学生总结和理解凸透镜成像规律。多年来，课本一直用蜡烛作为光源，笔者有幸观摩了2014年江苏省物理优质课评比的七节该内容的优质课，对本实验的器材与数据处理有了一点新的认识，现将其整理如下。

一、光源的不足与改进

按照课本上用蜡烛作为光源，可以完成实验，基本得到凸透镜成像规律，但还存在一些不足之处。在本次优质课评比中暴露出来的有如下几条：第一，本次上课由于在录播室上课，上课期间门要关闭，再加上录播室没有窗户，虽然是深秋季节，但还是要开着空调才能上课，我发现学生实验时，烛焰摇曳晃动，教师曾试图关空调，比赛期间苦于讲台没有放遥控，教师只好作罢，这样导致学生的实验数据误差较大，影响了规律的总结。第二，用烛焰作为光源必须在暗室才能效果较好，而本次上课中由于录播，不允许关灯，学生实验时的像明显暗淡，这也是导致像距误差大的原因之一。第三，上课期间，教师没有让学生及时吹灭蜡烛，导致开始实验时烛焰、透镜和光屏中心是调节在同一高度，实验全部结束时，蜡烛已经很短，像基本都不在光屏中央，甚至有部分同学的像都不完整。我想即使老师让学生点、熄蜡烛次数增多些，三心不在同一高度的问题还是存在，并且还会导致实验有相当一部分时间用在了点和熄灭蜡烛上。第四，实验中能观察到像是上下颠倒的，用烛焰左右颠倒的特点不能体现，上课中教师也避开了这个特点。我想如果要研究这一特点，只能通过用手煽动或嘴轻吹火焰来完成，但这样做是无法在光屏上长时间接收的。第五，由于在密闭的房间内完成教学，下课时，教室内已经有浓烈的气味，并且室内温度相当高。再看学生桌面，虽然垫了白纸，但还是有些蜡油滴在了桌面上，导致桌面不整洁，有些同学整理时，还不小心把部分小蜡块掉到了地上，如果学生踩在上面，还有可能打滑。

本次上课有些教师用LED灯制作的“F”字样的光源很好地弥补了以上不足。具体制作是：用9个LED灯并联，插在5× 10cm的塑料板上，用双面胶先固定住，然后用焊锡将脚一一焊接，再在塑料板上焊接一个可以装两节五号电池的电池盒，接通电路即可完成。最后取实验室光屏的支架，用热胶将塑料板胶在支架上即可完成一个光源。“F”光源在淘宝网上是有现成的买的，但至少需二十五元，而自己自制的成本十元不到。另外网上的光源是用发光二极管制作的，但由于发光二极管是立体的，对实验数据的准确性有一定影响。同时自制光源时，用最小功率的LED灯，亮度降低，不会对学生的眼睛有伤害。这样的光源无需在暗室中完成实验，而且测出数据不仅满足凸透镜成像的一般规律，还能准确到满足物距和像距倒数和等于焦距倒数的规律（这一规律初中无需让学生掌握，但教师可以有所思考）。

二、光具座的不足与改进

实验室的光具座零刻度线在最左端，从左向右依次增大，实验中将透镜固定在40或50cm处，学生在实验中读出的物距和像距都是要计算的，而不少学生忘记计算或计算错误，导致实验数据整理时，无法得到成像规律。

这次上课中，有教师用1cm宽的纸带粘在了光具座上，利用光具座已有的刻度在纸带上重新标数字，“0”写在了原来的“45”之处，向两侧数字依次变大，这样学生观察到的烛焰、光屏所在的刻度就是物距和像距，只需直接记录数据。该改进在上课中效果非常好。

三、光屏的不足与改进

光屏接收的像是通过目测的方法确定放大和缩小的，在探究等大时，学生很难确定。同时学生实验数据只能分析出物距减小，像距增大，对像的大小改变则需通过前后分析或再连续实验才能得出。改进方法是在光屏中央粘一张带刻度的白纸，每次记录像的高度，并将高度也记录在物距、像距的表格中，这样，学生在分析数据时会发现像的大小随物距变化的规律，而这一规律的得出，对下一节照相机内容中拍照时如何根据要求调节物距、像距有一定的帮助。

四、实验数据的收集与分析

在这次优质课评比中分析数据，得出成像规律的方法很多，引出物距与焦距的关系的处理上方法也很多，我个人认为以下这一种方法比较符合教学的一般环节。

学生分组收集倒立放大、倒立缩小的像，初步观察数据寻找规律，学生都能看出物距大于像距时成倒立缩小的像，物距小于像距时成倒立放大的像，根据学生的发现追问：“何时会成倒立等大的像呢？”学生自然会回答物距等于像距，接着让学生通过实验寻找这个位置，学生通过探究会找到这个点，（班内预先发放的透镜有5cm和10cm两种），教师引：导“10cm和20cm有什么特殊性呢？请观察透镜上的标签贴找出透镜的焦距”，学生根据焦距自然发现等大时物距和像距都等于焦距的两倍，教师的追问：“放大和缩小的像时的物距与像距大小和焦距是否有关系呢？”巧妙地将实验数据与焦距联系了，完成了焦距的过渡。

接着让学生将收集的数据标在透明胶片上（教师统一复印了带有一倍和两倍焦距点的透镜图片在胶片上），再将10cm透镜的胶片都叠加在一起放在实物展台，很容易得出成倒立缩小的像的物距都大于两倍焦距，像距在一倍和两倍焦距之间，5cm透镜的数据可以加以验证结论的正确性。这样将学生所有数据快速地整理在一张图片上，比选取代表板演数据于黑板上数轴更节约时间，分析的数据也更多。

总之，通过这一次的学习，对凸透镜成像规律这一节课的器材改进、数据收集与分析的方法收获很大，希望能得到同行的批评与指正。