甘肅省定西岷縣城郊初中(748400)

胡永熙●

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利用凸透鏡成像規(guī)律解決相關(guān)問題

甘肅省定西岷縣城郊初中(748400)

胡永熙●

通過探究凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)，總結(jié)為“三段兩點(diǎn)”成像規(guī)律，利用成像 規(guī)律解決相關(guān)問題.

焦距；物距；像距；實(shí)像；虛像；三段兩點(diǎn)成像規(guī)律

探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)是初中物理重要實(shí)驗(yàn)之一.該實(shí)驗(yàn)涉及概念較多，成像規(guī)律較為復(fù)雜，成像規(guī)律的應(yīng)用較為廣泛并容易混淆，學(xué)生掌握起來較為困難，所以教師在完成該部分教學(xué)內(nèi)容時應(yīng)該循序漸進(jìn)，實(shí)驗(yàn)、作圖、習(xí)題多角度相結(jié)合開展教學(xué).筆者根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將凸透鏡成像規(guī)律概括為“三段兩點(diǎn)”成像規(guī)律，并用該規(guī)律來解決相關(guān)問題.

我們應(yīng)該明確凸透鏡成像的原因是由于光的折射，光線從空氣進(jìn)入玻璃再由玻璃進(jìn)入空氣時發(fā)生折射.該實(shí)驗(yàn)需要明確焦距(f)、物距(u)和像距(v)三個概念.焦距指凸透鏡到焦點(diǎn)的距離，在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時焦距經(jīng)常通過兩種辦法解決；一種是實(shí)驗(yàn)器材參數(shù)中直接給出焦距的具體數(shù)值；另一種是利用太陽光和白紙簡單測焦距，讓太陽光正對著凸透鏡照射，在凸透鏡的另外一側(cè)移動白紙，直到白紙上出現(xiàn)最小、最亮的光斑，用刻度尺量出凸透鏡到光斑的距離(焦距)；利用的原理是平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射會聚一點(diǎn)(焦點(diǎn))，凸透鏡到焦點(diǎn)的距離即為焦距.像距是指像到凸透鏡的距離(如果成實(shí)像并且承接在光屏上則為凸透鏡到光屏的距離).實(shí)驗(yàn)進(jìn)行之前教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識光具座，并注意觀察光具座上的刻度尺.把凸透鏡固定在光具座上某一位置(最好在刻度尺顯示的整數(shù)位置上)，把點(diǎn)燃的蠟燭放在光具座的支架上來回移動，并觀察放在不同位置的物距情況(學(xué)會讀出物距).

探究凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)時先把光具座放在水平桌面上，后調(diào)整燭焰、透鏡中心和光屏中心大致在同一高度.把成像情況概括為“三段兩點(diǎn)”成像規(guī)律，即把放物體的區(qū)域通過兩點(diǎn)分為三段，兩點(diǎn)為焦點(diǎn)和二倍焦距的點(diǎn)，三段則為u>2f、f

物距(u)成像情況像距(v)應(yīng)用u>2f倒立 縮小 實(shí)像f2f投影儀u=f不成像uu放大鏡

實(shí)驗(yàn)規(guī)律的記憶和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合，切忌死記硬背.還需補(bǔ)充說明以下幾點(diǎn)：第一，每個區(qū)域內(nèi)應(yīng)該找兩個差別較大位置成像以便觀察和比較；第二，成虛像時注意應(yīng)在蠟燭同側(cè)觀察虛像；第三，不管是成實(shí)像還是虛像都是越靠近焦點(diǎn)像越 (像變大像距變大).掌握了成像規(guī)律之后我們通過習(xí)題來解決相關(guān)問題.

例題 在探究凸透鏡成像規(guī)律時，小明用9個紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，實(shí)驗(yàn)使用的凸透鏡焦距為 10cm，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.

(1)實(shí)驗(yàn)時，首先調(diào)節(jié)光源、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度上，其目的是____；

(2)凸透鏡固定在光具座零刻度線上，小明將光源移至40cm時，在光屏上出現(xiàn)倒立、縮小的____(選填“實(shí)”或“虛”)像；如果小明將光源移至8cm刻度時，他通過凸透鏡看到光源的____(選填“倒立”或“正立”)、放大的虛像；

(3)如果在實(shí)驗(yàn)中將蠟燭和透鏡的位置固定后，無論怎樣移動光屏都得不到像， 其原因可能是____(回答一種情況即可)．

(4)如果實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)光屏上的像如圖所示，在不 移動光屏和透鏡的情況下，應(yīng)將蠟燭向左和向____(選填“上”或“下”)移動可使像成在光屏中間．

(5)在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)觀察到光屏上燭 焰的像與燭焰自身大小相等時，光屏到凸透鏡的距離v、蠟燭到凸透鏡的距離u、蠟燭到光屏的距離s、凸透鏡的焦距f之間的關(guān)系是v____u，s____4f(選填“>”、“<”或“=”)

題目第一問目的是要讓像成在光屏中心；第二問物距大于二倍焦距成倒立、縮小的實(shí)像，物距小于焦距成正立、放大的虛像；第三問無論怎么樣移動光屏都得不到像，引導(dǎo)學(xué)生思考不成實(shí)像即成虛像，還可以引導(dǎo)學(xué)生思考物體是否放在不成像的位置即物距等于焦距；第四問像成在光屏的下邊緣，不移光屏和透鏡的情況下應(yīng)該把蠟燭緩緩向下移動，才能使像逐漸成在光屏中心；第五問光屏上燭焰的像和燭焰大小相等，則正是物距等于二倍焦距的成像情況，即物距等于像距等于二倍焦距，蠟燭到光屏的距離等于四倍焦距.

希望在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)規(guī)律，并通過習(xí)題加以鞏固，才能達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果.

[1]人教育出版社八年級物理《上冊》.

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