初中物理实验课论文探究--凸透镜成像的规律

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初中实验课论文探究--凸透镜成像的规律
摘要             凸透镜 是本章乃至光学中的一个重要内容，也是培养学生科学方法和科学思维的好题材。通过探究课，让学生经历产生兴趣、发现问题、激发矛盾、进一步解决问题的过程，很好地体现了新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识的精神。教材提出了实验时物体离凸透镜的距离分别为：u>2f、u=2f 、f<u<2f、u=f 、u<f，同时给出了详细的实验探究步骤，教材这样处理，重于学生的实际情况，降低探究的难度，这样更加有利于培养学生的学习的兴趣，有利于探究的目的性，做到有的放矢，真正体现了课标“从生活走向物理，从物理走向社会”的思想
关键词        凸透镜  成像规律  实验探究
注：①此表由参赛教师填写。请各地电教馆（站）组织参赛教师将填写完整的作品登记表设为参赛作品首页。
②网上注册号必填。

第二节  探究--凸透镜成像的规律
（实验课）
利川市箭竹溪初级中学  周万权
学生学情分析：
802班共58人，男生38人，女生20人，实验过程分12小组，从学生的性别比例来看，男生较多爱动手操作，这是本节课的有利之处。其次从上期的期末成绩来看，均分46.9，及格率70%，优分率30%，这些数据反应，该班学生基础较好，接受能力较强。
教学内容分析：
凸透镜成像规律是本章乃至光学中的一个重要内容，也是培养学生科学方法和科学思维的好题材。通过探究课，让学生经历产生兴趣、发现问题、激发矛盾、进一步解决问题的过程，很好地体现了新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识的精神。教材提出了实验时物体离凸透镜的距离分别为：u>2f、u=2f 、f<u<2f、u=f 、u<f，同时给出了详细的实验探究步骤，教材这样处理，重于学生的实际情况，降低探究的难度，这样更加有利于培养学生的学习的兴趣，有利于探究的目的性，做到有的放矢，真正体现了课标“从生活走向物理，从物理走向社会”的思想。
教学目标：
1、知识和技能知道
（1）通过实验知道凸透镜能成不同的像
（2）通过实验，了解凸透镜成像的规律
（3）通过实验，学会测量凸透镜的焦距
2.过程和方法
（1）初步学会用光具座、烛焰、凸透镜等器材探究凸透镜成像规律
（2）学习从物理现象中归纳学习科学规律的方法。
3.情感、态度和价值观
（1）通过合作、交流、分析、论证、归纳、表述等形式对透镜的成像规律形成的感性和理性认识。
（2）通过实验，激发学生的激情，培养学生的动手能力
教学重点：实验的规范操作
教学难点：设计实验方案，从实验记录数据自己初步总结凸透镜成像规律。
教学方法：实验探究法。
器材准备：蜡烛、打火机、凸透镜、光屏及光具座12组
教学过程：
（一）小实验---创设情境
师：通过前面的学习，我们知道了凸透镜对光线有汇聚作用，如果我在凸透镜前面放上一只燃烧的蜡烛，凸透镜对蜡烛光线又有什么现象呢？（教师把燃烧的蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，演示实验）
生：通过观察并描述看到的现象。如：看到光屏上出现蜡烛烛焰倒立的像。
师：继续演示实验，使烛焰在光屏上出现倒立、放大的像，倒立、等大的像和倒立、缩小的像，并提醒学生注意观察现象。
生：学生注意观察。
师：通过刚才同学们观察到的现象，请问在什么条件下，烛焰通过凸透镜在光屏上成倒立、放大的像，倒立、等大的像和倒立、缩小的像呢？
（二）探究活动
1、提出问题
师：通过刚才的观察，我们了解到凸透镜能成像：光屏上的像是倒立的，但有时是放大的，有时是缩小的。下面请同学们根据观察到的现像，就我的问题进行猜想或假设？以小组为单位讨论。
问题：凸透镜在什么条件下成放大的像，在什么条件下成缩小的像，在什么条件下成正立的像，在什么条件下成倒立的像。

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2、猜想假设
生1：物体离凸透镜的距离远，成倒立、缩小的实像；
生2：物体离凸透镜的距离较近，成倒立、放大的实像；
生3：物体离凸透镜的距离很近，成正立、放大的虚像
生4：成像的大小跟物体到凸透镜的距离有关。
师：刚才四位同学说出了自己的猜想，很好！究竟谁的猜想正确，我们光凭感觉来判断行吗？
生：不行。要靠实验来验证。
师：很好。
3、设计实验
教师介绍：物距（u）、像距（v）、实验器材。
师： 介绍实验器材
物距：物体到透镜的距离，用字母“u”。
像距：像（或光屏）到透镜的距离，用字母“v”。
师：从刚才同学们的猜想中都说到“物距”，光凭感觉来移动物体使之成各种像既浪费时间，又很茫然。因此物距要有一个参照来移动蜡烛，这样的实验既有效率，又还科学严谨。那么，物距以什么为参照呢？
生：凸透镜的焦距。因为在前一节我们知道了每一个凸透镜都有焦距，所以应以凸透镜的焦距为参照。
师：很好。那么同学们手中拿到的凸透镜的焦距是多少呢？
生：要通过实验来测量。
师：那好。请大家结合老师刚才所讲的，以小组为单位设计出实验方案，并讨论试验中要注意的事项。
生：设计实验的方法、步骤，并向全班同学介绍、交流。
师：选择较好的方案并归纳学生讨论的实验注意事项，并要求学生在实验中引起注意：
（1）凸透镜固定在光具座的中央，蜡烛和光屏放在凸透镜的两侧。使火焰、透镜光屏的中心在同一高度；
（2）将蜡烛放在离凸透镜的尽量远的位置，点燃蜡烛，移动光屏，使光屏上出现一个最小、最亮的光斑为止，读出光屏到凸透镜的距离即为焦距；
（3）将蜡烛放在离凸透镜2倍焦距以外的位置，移动光屏直到光屏上出现边缘清晰的蜡烛的像为止；记录现象和读出数据填入表格中。
（4）将蜡烛向凸透镜移到凸透镜的2倍焦距，重复上述操作，直到在屏上得到蜡烛清晰的像为止；记录现象和读出数据填入表格中。
（5）将蜡烛向凸透镜移近一段距离，使得物距在凸透镜的1倍焦距和2倍焦距之间，重复上述操作，直到在屏上得到蜡烛清晰的像；记录现象和读出数据填入表格中。
（6）将蜡烛向凸透镜焦点上，观察现象；并将现象和数据填入表格中。
（7）继续把蜡烛向凸透镜1倍焦距以内，试着用眼睛观察像在何处？像是怎样的？
4、进行实验
生：以小组为单位，每小组共同实验。
师：学生实验时，老师随时提醒学生注意分工合作，边实验边记录数据，并填入表格。

实验记录表格：
物距u/cm        像的性质        像距/cm        u和v关系
        倒正        大小        虚实               
u >2f        　        　        　        　        　
u =2f        　        　        　        　        　
f<u<2f        　        　        　        　        　
u =f        　        　        　        　        　
u <f        　        　        　        　        　
5、分析论证
师：下面我们把探究的结果汇报一下。
生：学生出示各小组的实验记录表格。
师：在实验中同学们有没有发现：把蜡烛放在凸透镜的1倍焦距以内时，无论光屏如何移动，均无法在光屏上得到像？此时，若取下光屏，在光屏处直接用眼睛观察，你会看到什么现象？这个像和前两次成的像有什么区别？
师：在刚才的实验中，同学们看到了正立的放大像，却无法用光屏承接，是因为在成像的位置并没有光线在那里会聚，只是我们感到光线是从那里射出来的，是虚像；倒立的像则不同，在像的位置真的有光线在那里会聚，可以用光屏承接，像这样由真实光线会聚而成的像叫实像。
师：在同学们刚才的实验中，把蜡烛移到凸透镜的1倍焦距时，光屏无论怎样移动，在光屏上总是得不到像，拿开光屏，无论在哪个方向观察，也观察不到像，这是因为，蜡烛烛焰发出的光线经过凸透镜折射后，折射光线变得平行了，所以此时凸透镜不成像。
师：我们从实验中获得了许多数据，并得出结论。请同学们根据成像的情况对结论进行归纳分类。
归纳结论：
1. 当u>2f时，2f>v>f，成倒立、缩小的实像。
2. 当u=2f时，v=2f，成倒立、等大的实像
3. 当2f>u>f时，v>2f，成倒立、放大的实像。
4. 当u=f时，不成像
5. 当u<f时，成正立、放大的虚
师：通过这节课的探究学习，你能总结出凸透镜成像的规律吗？
6、交流评估
师：通过这节课，你知道了什么？
生：猜想时认为成像情况与物体到凸透镜距离的远近有关，探究结果对距离描述得更加准确。
师：通过这节课的探究，你知道凸透镜成像的规律是什么？
生：讨论回答。
教学反思：
本节课做到了让学生参与实验探究的全过程，通过学生亲自动手实验和观察实验现象，初步总结出凸透镜成像基本规律规律，以加深学生对凸透镜成像规律的理解与应用能力。本人认为这节课是一节成功的公开课，但很多地方还不足，如：学生动手实验时，应多给予学生建议或指导，要求实验过程更严谨。

作者：周万权
工作单位：湖北省利川市箭竹溪初级中学
邮政编码：445413