“凸透镜成像的规律”难点突破的三部曲

李桢 崔晓 张苗

【摘要】《凸透镜成像的规律》是初中物理八年级光学部分的重要内容，是一个科学探究的课题，凸透镜成像的规律复杂多变，教学中学生感觉到难学，教师感到难教，成为了教学难点；《凸透镜成像的规律》也是郑州市理化生实验测试中也经常抽到的题目，由于学生不理解，会出现部分学生背数据的现象，弱化了实验测试的功能。如何突破难点是教学教研经常探讨的一个课题，本文将从画光路图、讨论公式、探究实验三个方法进行了探讨。

【关键词】凸透镜 成像的规律 难点 突破方法 思维加工

【基金项目】河南省教师教育课程改革研究项目（2016·JS·JYZD-067）。

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）13-0117-01

《凸透镜成像的规律》是人教版八年级初中物理第五章第三节的内容，是在学习了“生活中的透镜”之后的进一步学习，本节课是一节科学探究型课程，对于初中阶段还是一个定性的研究，高中阶段学习透镜成像的公式后才定量研究，对于不同物距的成像特点复杂多变，学生思维上不适应，也不理解为什么要测量的几个数据，所以也记不住，在理化生实验测试时，出现了学生背数据的现象，有一年实验测试学校把往年用的焦距10的凸透镜换成12的凸透镜，学生失分率比较高，这说明学生不能多学活用，成为了难点。在大学的普物实验“透镜焦距的测量”实验前，学生还是很懵懂，对于所用的四种方法，因为不了解如何利用透镜成像规律的，有些学生体会不到四种方法的巧妙之处。这说明，“凸透镜成像的规律”确实是一个难点。

《凸透鏡成像的规律》的难点其实有两个部分：一是成像规律，二是虚像概念的理解和实像虚像的判别方法。难点产生的原因除了有学生基础的原因，认知达不到的原因，也有教师在教学过程中处理不够细致，充分有关，学生缺少思维加工的过程。下面根据建构主义理论、学生的认知规律，层层递进设置了三部曲，让学生充分经历思维加工过程，从而突破《凸透镜成像的规律》教学难点。

第一部曲：“光路图法”体会成像规律

根据三条特殊光线，过光心的光线方向不变，平行光线过焦点，过焦点光线平行于光轴，做光路图可以选择其中的两条，一般过光心的光线是常用的。由于画光路图在初中阶段不做过多要求，属于了解范围，我们不用担心学生不能接受，即使不能掌握，也可以建立直观的感性认识，帮助学生突破难点。教师可以用多媒体演示，物放在不同位置时，所成像的大小变化，像距变化，虚实变化，并总结成口诀：二倍焦距分大小，一倍焦距分虚实，物近像远像放大。作光路图有一个技巧，更利于突破难点，这个技巧就是：取平行于主轴的光线经过凸透镜后，过焦点，无论物如何移动只要物的大小不变，这条光线就不变化，过光心的光线随着靠近透镜，与主轴的夹角越来越大，两条光线的焦点越来越远，像也越来越大，如图1所示。用光路图的方法不但可以使得学生建立起直观的感性认识，也从图中感受到虚像的概念，也突破了虚像的难点。

第二部曲：了解“公式法”，讨论成像规律

透镜成像公式虽然在高中阶段才能学习到，但是对于初二的学生而言，公式中用到的数学知识以及讨论三者关系对学生也不难，对于焦距一定的凸透镜，讨论：

五种情况下的取值范围，比对光路图得出的结论，帮助理解和消化。这部分不作更多的要求，对于物理、数学基础好的学生可以采用。

通过以上两种方法的教学，学生不一定能全部理解和接受，但是也有了一定的前概念，增加了实验时的目的性，不会在懵懂为什么要测量物放到二倍焦距以外，有了目的性，实验就会更加清楚，也会更快地总结、归纳出成像规律。

第三部曲：“实验探究法”，总结、归纳成像规律

1.设计实验。实验装置是教师实验前准备好的，需要讲解实验的注意事项。为了保证等高共轴，蜡烛的高度需要不断地调整。等高共轴是光学实验中最基本的要求，也是一项实验素养，不能以灯泡等代替，是培养学生良好的习惯和严谨的意识。实验记录的表格，可以让学生小组内讨论，设计实验记录表格也是一项技能，学生也会参考教材，就不再是难点，在实验前教师再把准备好的表格发给每组。

2.进行实验，收集数据。学生分组进行实验，并把实验得出的数据记录在表格内。学生在实验时，会出现成的像，在一个范围内都比较清楚，会感觉不知道如何确定像屏的位置，有的组会注意，有的组可能会忽略，在教师巡视时，对于提出这个问题的组给予解答这是景深，取范围内的中间位置。

3.总结、归纳成像规律。小组实验结束后，根据实验数据，教师引导学生进行总结，归纳出凸透镜成像的规律。并进一步回到“光路图法”总结出的口诀：二倍焦距分大小，一倍焦距分虚实，物近像远像放大，使得凸透镜成像的规律得到巩固。通过对比，进一步概括出判断像的虚实的两种方法：光路图中，反向延长线的交点所成的像为虚像；实验中，光屏接不到的像为虚像。突破了虚像概念比较抽象的难点。

4.评估实验和成像规律。评估实验过程和实验数据，有的学生可能发现物距、像距、焦距三者的关系，有的小组展示的数据可能与自己的不完全一样，这是教师再解释景深问题，初中阶段是定性研究，高中、大学会有更多的方法定量研究。从而评估成像规律也是定性研究。在评估结果的时候，教师引导学生发现规律中的对称性，这样不但加强了学生对于成像规律的理解和记忆，也让学生体会到物理的对称美。

5.应用中巩固成像规律。第二节《透镜在生活的应用》只是作为生活常识做了一些介绍，到底如何应用透镜的学生并不清楚，知其然知其所以然，成像规律探究得出后，趁热打铁及时地进行应用，分析照相机、投影仪、显微镜、望远镜具体利用了成像规律中的那个部分的知识，起到了消化提高的作用，使得成像规律得到巩固，实现了学以致用。

新课程标准给予教师很大的自主性，对于《凸透镜成像的规律》这节课，根据班级不同，学生接受能力不同可以选择适当的教学方法，新课的进行1课时不够，可以用2课时，把内容学明白了，突破了难点，起到了事半功倍的效果，也才做到了有效教学。

参考文献：

[1]李梅.实验让《凸透镜成像的规律》中的难点有效突破[J]理科考试研究，2013（3）.

[2]韩俊.探究凸透镜成像规律[J]初中生世界，2009（6）.

[3]胡金朵.运用多媒体突破物理教学[J]技术物理学2013（02）.