对探究凸透镜成像规律实验的思考与研究

齐爱华

摘 要：在初中物理实验教学中，“探究凸透镜成像规律”作为实验课的重点，其教学难点多且集中，影响了实验教学效果。对此，笔者依照自身多年教学经验，对该实验进行深入思考与研究，并提出了改进措施，以便降低实验难度，提高实验教学效率。

关键词：凸透镜成像规律实验 思考与研究 改进

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2019）03-0-01

前言

在八年级物理光学中的凸透镜成像的规律实验中，相信很多教师都遇到以下问题：明明物距相等，不同组学生却测量出不同的像距；难以确定像与原物的准确大小，在物距与二倍焦距等同时，一部分学生得到倒立放大的实像，而部分学生却得到倒立缩小实像；在实验过程中，学生大多依照教师要求进行操作，验证凸透镜成像规律，却不是自己一步步通过实验得出，实验效果不佳。对于种种现象，笔者展开思考与研究。

一、探究凸透镜成像规律实验中常见问题

至今为止，在探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛仍是实验的主要用具，便于学生清晰了解光的成像原理的同时，也存在一定问题，影响了学生对实验的掌握。具体来讲，在实验器材上，蜡烛发光简单，却摇摆不定，蜡烛加火焰的准确高度无法测量，影响了实物与成像的比较，且蜡烛为圆柱形，物距并非唯一值，为清晰确定像的位置带来影响，导致测量数据存在误差。在实验操作方面，部分学生总是无法快速并准确的在光屏上找到清晰的图像，而导致该问题的原因是：学生在将蜡烛固定在某一位置后，移动光屏，不见成像后，又移动透镜，如此，成像效果受到影响，而学生将透镜移动前的物距与焦距进行比较，结果出现错误。在数据处理上，实验过程中，光具座、透镜、物体依次排开，透镜多固定在中间位置，40-50cm处，学生在读出物距后，需要进行计算，才能得出准确距离，但是，诸多学生因为马虎大意，直接忘记计算，最终整理实验数据时，难以得到准确的成像规律。为掌握实验规律，学生需要采集大量数据，在数据中寻找规律，但是，若没有教师引导，学生很难保障所得结论的正确且全面；若在实验探究前直接给予学生两个分界点，由学生界定三个范围，引导学生观察三个区域内凸透镜的成像特点，降低实验与数据分析难度的同时，却也失去了学生自主研究的意义，实验效果不佳[1]。

二、探究凸透镜成像规律实验的改进措施

1.成像物体的改进

在原先实验过程中，蜡烛是常用的凸透镜成像物体，然而，在实验过程中，蜡烛火焰并非固定不动，始终处于不稳定状态，为保障成像的清晰度，往往需要两个人，一个人保护烛焰，保障烛焰稳定，一个人调整光屏，使成像处于最清晰状态，增大了实验难度[2]。同时，在明亮的教室，烛焰效果并不好，若在暗室进行实验，学生很难清晰观察数据，如此，蜡烛成像的效果不佳，直接增大了误差率。对此，可改换成像物体，保障成像物体的稳定性，并保证其在明亮教室内依然清晰呈现在光屏上。如：将蜡烛更换为发光数码显示管，实验过程中，可将数码管上的数字调为“7”，便于学生清晰成像与后续的图像测量。

2.光屏的改进

通常，在实验过程中，所用光屏多是一面白板，上面未标识任何刻度，在判断成像与实物图的大小时，多是进行估算，准确度不高，影响了实验的严谨性。对此，可对光屏进行改进，在光屏上标有刻度，以光屏中心为原点，通过建立直角坐标系，确定成像的大小，为学生探究凸透镜成像规律提供坚实的数据基础。

3.添加刻度尺

须知，光具座上的滑块、滑动横杆间存在一定间隙，随着使用时间与使用次数的延长，滑块上的成像物体、凸透镜、光屏等与滑动横杆间并不垂直，在实验过程中，依照滑块标记的距离进行探究实验，往往存在较大误差[3]。对此，可在光具座与仪器上方的对称点放置刻度尺，如图1所示，保障所测量的位置是实验的真实距离，有效控制误差。

4.实验数据收集方式的改进

纵观以往的教学实验，笔者发现，在实验数据的收集与分析中，常出现各种问题：有时教师全部放权于学生，学生很难保障所收集数据的准确性与全面，如此，不仅浪费大量时间，最终实验结果难以保障；而某些教师为避免學生无头绪，多会为学生界定三个范围，如此，提高了学生收集数据的速度，但是，学生最终未达到锻炼效果。对此，优化实验数据的收集方式，成为重点。

实际上，想要得出凸透镜成像规律，了解物距与焦距的关系，具有很多方式，但是，笔者依照多年教学经验，认为以下方式较为适合实验教学。教师将学生进行分组，使学生分别对倒立放大、倒立缩小进行收集，首先，引导学生观察数据，寻找规律，学生会发现，当物距>像距，则白屏上成像为倒立缩小，若物距<像距，则白屏上成像为倒立放大，依照此规律，学生猜想物距=像距时，成像是否为倒立等大，并进行验证，如此，学生能够准确了解成像规律。而在验证过程中，某些细心学生将会发现，实物与成像等大时，物距与像距为教具的两倍，之后，教师可引导学生物距为两倍焦距，像距为一倍焦距时，成像与实物的差异；物距为一倍焦距，像距为两倍焦距，成像与实物的差异等，如此，学生不仅能够快速掌握凸透镜实验规律，还真正发挥了学生自主研究的效果。

总结

总之，在初中物理教学中，凸透镜成像实验不仅是一门重要实验课，还关系着学生对光学的学习与掌握，若教师仍然沿用传统的实验方式，将很难发挥实验效果，实验课开设的真正目的难以发挥。对此，应积极改进物理实验，对成像物体、光屏、刻度尺、数据收集方式等进行改进与优化，如此，积极解决实验过程中存在的问题，充分发挥实验教学效果。

参考文献

[1]陈达成.探究凸透镜成像规律实验装置及探究方法的改进[J].广西物理，2016（2）：37-39.

[2]蔡伶翠.“探究凸透镜成像规律”实验复习[J].课程教材教学研究：中教研究，2017（Z6）：68-70.

[3]宋福莉.小改变 大突破——一堂成功的“探究凸透镜成像规律”实验课课后反思[J].中学物理，2015，33（8）：38-38.