利用凸透镜成像规律解决相关问题

甘肃省定西岷县城郊初中(748400)

胡永熙●



利用凸透镜成像规律解决相关问题

甘肃省定西岷县城郊初中(748400)

胡永熙●

通过探究凸透镜成像实验，总结为“三段两点”成像规律，利用成像 规律解决相关问题.

焦距；物距；像距；实像；虚像；三段两点成像规律

探究凸透镜成像规律的实验是初中物理重要实验之一.该实验涉及概念较多，成像规律较为复杂，成像规律的应用较为广泛并容易混淆，学生掌握起来较为困难，所以教师在完成该部分教学内容时应该循序渐进，实验、作图、习题多角度相结合开展教学.笔者根据多年教学经验，将凸透镜成像规律概括为“三段两点”成像规律，并用该规律来解决相关问题.

我们应该明确凸透镜成像的原因是由于光的折射，光线从空气进入玻璃再由玻璃进入空气时发生折射.该实验需要明确焦距(f)、物距(u)和像距(v)三个概念.焦距指凸透镜到焦点的距离，在进行该实验时焦距经常通过两种办法解决；一种是实验器材参数中直接给出焦距的具体数值；另一种是利用太阳光和白纸简单测焦距，让太阳光正对着凸透镜照射，在凸透镜的另外一侧移动白纸，直到白纸上出现最小、最亮的光斑，用刻度尺量出凸透镜到光斑的距离(焦距)；利用的原理是平行于主光轴的光线经凸透镜折射会聚一点(焦点)，凸透镜到焦点的距离即为焦距.像距是指像到凸透镜的距离(如果成实像并且承接在光屏上则为凸透镜到光屏的距离).实验进行之前教师引导学生认识光具座，并注意观察光具座上的刻度尺.把凸透镜固定在光具座上某一位置(最好在刻度尺显示的整数位置上)，把点燃的蜡烛放在光具座的支架上来回移动，并观察放在不同位置的物距情况(学会读出物距).

探究凸透镜成像规律实验时先把光具座放在水平桌面上，后调整烛焰、透镜中心和光屏中心大致在同一高度.把成像情况概括为“三段两点”成像规律，即把放物体的区域通过两点分为三段，两点为焦点和二倍焦距的点，三段则为u>2f、f

物距(u)成像情况像距(v)应用u>2f倒立 缩小 实像f2f投影仪u=f不成像uu放大镜

实验规律的记忆和实验操作相结合，切忌死记硬背.还需补充说明以下几点：第一，每个区域内应该找两个差别较大位置成像以便观察和比较；第二，成虚像时注意应在蜡烛同侧观察虚像；第三，不管是成实像还是虚像都是越靠近焦点像越 (像变大像距变大).掌握了成像规律之后我们通过习题来解决相关问题.

例题 在探究凸透镜成像规律时，小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，实验使用的凸透镜焦距为 10cm，实验装置如图所示.

(1)实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度上，其目的是____；

(2)凸透镜固定在光具座零刻度线上，小明将光源移至40cm时，在光屏上出现倒立、缩小的____(选填“实”或“虚”)像；如果小明将光源移至8cm刻度时，他通过凸透镜看到光源的____(选填“倒立”或“正立”)、放大的虚像；

(3)如果在实验中将蜡烛和透镜的位置固定后，无论怎样移动光屏都得不到像， 其原因可能是____(回答一种情况即可)．

(4)如果实验中发现光屏上的像如图所示，在不 移动光屏和透镜的情况下，应将蜡烛向左和向____(选填“上”或“下”)移动可使像成在光屏中间．

(5)在实验中，当观察到光屏上烛 焰的像与烛焰自身大小相等时，光屏到凸透镜的距离v、蜡烛到凸透镜的距离u、蜡烛到光屏的距离s、凸透镜的焦距f之间的关系是v____u，s____4f(选填“>”、“<”或“=”)

题目第一问目的是要让像成在光屏中心；第二问物距大于二倍焦距成倒立、缩小的实像，物距小于焦距成正立、放大的虚像；第三问无论怎么样移动光屏都得不到像，引导学生思考不成实像即成虚像，还可以引导学生思考物体是否放在不成像的位置即物距等于焦距；第四问像成在光屏的下边缘，不移光屏和透镜的情况下应该把蜡烛缓缓向下移动，才能使像逐渐成在光屏中心；第五问光屏上烛焰的像和烛焰大小相等，则正是物距等于二倍焦距的成像情况，即物距等于像距等于二倍焦距，蜡烛到光屏的距离等于四倍焦距.

希望在实验的基础上总结规律，并通过习题加以巩固，才能达到较好的学习效果.

[1]人教育出版社八年级物理《上册》.

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