初二物理 探究凸透镜成像的规律教学案例 |
| 所属栏目: 物理计划总结 更新时间:2023-03-07 点击次数:
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0w.net 课堂上，全班学生分成了12个实验小组，每个小组配一套实验器材，其中有：凸透镜、光屏、发光体各1个（都有支架），刻度尺（长1m）1把。各小组凸透镜的焦距都是15cm，发光体由几个发光二极管组成，形状是一个箭头，高度3cm。
教师让全班同学共同探究凸透镜成像的规律，物距从6cm开始，每增加3cm取一组实验数据，直到39cm，共12组不同物距的数据（见下表）。
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，当两小组测量结果相同时才把实验数据填入全班的表格中，以确保实验数据的可靠性。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，可以暂时空着，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15cm、18cm等个别小组的测量遇到一些困难外，其它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发现和总结凸透镜成像的规律，这是本次探究活动的重点。
| 物距/cm |
像的性质 |
实像的像距/cm |
| 实像还是虚像 |
正立还是倒立 |
实像的长度/cm |
| 6 |
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| 9 |
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| … |
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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。
1. 对比实像和虚像的数据发现：物距小于15cm时成的像都是虚像；物距大于15cm时则成实像；可以推想，物距等于15cm时将不能成像，这就是物距15cm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15cm时成的像都是正立的；物距大于15cm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30cm时，实像的长度恰好为3cm，跟发光体的长度相同。当物距大于30cm时，实像长度小于3cm，是缩小的，当物距在15cm到30cm之间时，实像长度大于3cm，是放大的。
4. 比较像距的数据发现：当物距在15cm至30cm之间时，像距大于30cm；当物距大于30cm时，像距在15cm到30cm之间。
学生还进一步找到一些规律。例如，在成实像时，如果发光体离焦点越近，像的位置就离凸透镜越远，这就是物距为18cm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90cm的位置上找到了物距18cm发光体的巨大实像。
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：15cm用f表示，30cm用2f表示。显然，这样陈述的规律更有普适性。
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＜f、 f＜u＜2 f、 u＞2 f ）依次描述像的性质最为简洁, 也最有条理。来
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