凸透镜成像光路图

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有关凸透镜成像规律的应用,许多学生感到非常困难。由于绝大多数初中生在学习上不能用理智战胜情感,主要靠兴趣,一旦有难题摆在面前无法攻克的时候,积极性就会受到打击,从而导致兴趣骤降。如果不能及时调整,甚至还会产生破罐子破摔以至放弃学习的念头,所以必须要解决好这个难关。本文通过对物理同行研究方法的阐述,结合自己设计的一堂课,再用图文结合的方法概括凸透镜成像规律,让学生轻松掌握凸透镜成像规律。

1　学生感觉凸透镜成像规律难的原因 ①物理概念含混不清。表现为物距、像距、焦距不分,不知道这三个物理量所代表的具体物理意义。如果再用字母符号表示这三个物理量,可能就有更多的同学感到头痛了。比如说:如像 f< v<2f、f< u<2f、u>2f、v>2f,这些式子所表示的物理意义就有很多同学搞不清楚,更不用说让他们去分析凸透镜成像的规律及有关问题了。 ②对于成像的性质和物距像距的关系含糊不清。表现为:不知道当物体成倒立缩小的实像时,是物距在u>2f,还是v>2f;当f<u<2f时到底是成缩小的像还是放大的像,是实像还是虚像。 ③不能分析动态问题。比如物体从远处向凸透镜移动的过程中,物体所成的像将会发生什么样的变化;又如用照相机先照了一张单人照后,还想再照一张集体照时应该怎样调节镜头。当学生面对这些问题时,找不到突破口,不知道该如何下手。 2　目前比较通用的两种突破凸透镜成像规律教学的方法 为了帮学生突破学习凸透镜成像规律这个难关,有不少的物理同行做了很多研究,想出来一些方法帮助学生记忆凸透镜成像的规律。现在比较流行的有两种:一种是光路图法,通过画出光路图分析到底成的是什么样的像;第二种是顺口溜法,将凸透镜成像的内容编成顺口溜的形式帮助学生记忆。 光路图法分析凸透镜成像规律涉及到四幅图,如下:

 3.1.5进行实验和收集数据

学生在做实验的时候有可能没有将光屏、凸透镜、蜡烛的中心调节在同一直线上而得不出像,这时老师应该给予指导和帮助。当物体在一倍焦距以内的时候,无论怎样移动光屏,在光屏上都得不到烛焰的像,这时学生会觉得在这个范围内凸透镜不成像,此时让学生从凸透镜的另外一侧(蜡烛位于凸透镜的一侧,另外一侧是光屏),光屏的一边向凸透镜里看,这时学生会惊奇地看到一个正立的放大的像,只不过这个像不能呈现在光屏上,因此是虚像。在一倍焦距处的时候也是无论怎样移动光屏都得不到像,这时再引导学生思考:当物体处于一倍焦距的时候,也就是物体在焦点处发出的光经过凸透镜变成平行光,所以不成像。 最后学生将通过实验将得出的实验结论填在下表中:(单位均为cm) 3.1.6　分析与论证 通过表中的数据可知: 焦距f =10cm,当物距u =30cm时,是大于2倍焦距的,由于能用光屏接收,因此是实像,此时像距v =15cm,在一倍焦距和二倍焦距之间,最后得出当物距u>2f时,成倒立缩小的实像,像距在f < v <2f。当物距u =20cm时,即等于2倍焦距,由于能用光屏接收,因此是实像,此时像距v = 20cm,恰好等于二倍焦距,最后得出:当物距u= 2f时成倒立等大实像,像距v =2f。其它组数据以此类推,最后总结出凸透镜成像的规律: 3.2　利用图文结合总结凸透镜成像规律 通过实验,学生基本上对凸透镜成像规律有了一定的了解,这时再让学生根据实验所得出的结论完成下图: “O”代表:光心     “水平轴”代表:光具座(物体就在光具座上移动) “ ”代表:凸透镜 “f”代表:一倍焦距 “2f”代表:二倍焦距 “实(倒)”表示物体在该处成倒立实像 “虚(正)”表示物体在该处成正立虚像 “大”“等”“小”分别表示物体在该处成放大,等大,缩小的像 从该图首先可以很清楚地看到物距与成像的关系:当物体距凸透镜的距离u在0和f之间的时候,即0< u < f时,成的是正立放大的虚像;当物体距凸透镜的距离u在f和2f之间的时候,也就是f < u <2f时,成倒立放大实像;物体距凸透镜的距离u在2f的时候,也就是u = 2f时,成倒立等大的实像;当物体距凸透镜的距离u在2f以外的时候,也就是u>2f时,物体成倒立缩小的实像。 其次,从该图上可以很明确的找到实像和虚像的分界点是一倍焦距处,成实像的时候大小的分界点是二倍焦距处。 另外,通过该图还可以很好的分析凸透镜成像的动态问题。如果物体从远处向一倍焦距靠近的时候,像的变化由小到等再到大,因此是越来越大。相反,当物体从一倍焦距处远离凸透镜时,像由大到等再到小,因此越来越小,这样一来“物近像大像远“也包括在里面。 到此为止,凸透镜成像规律的绝大部分已包括在里面了,唯一不足的是像距和成像的关系还不在其内。

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