时间:2023-09-22 09:30:33
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇初中物理虚像和实像,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
透镜对光的作用,是因光的折射而引起的。因此,我们学习起来感觉抽象。尤其是它的成像规律令人不易理解,也较为难记。所以,它是初中光学教学的重点和难点,它涉及到光的直线传播、光的折射规律、虚像的概念、法线在光路图中的重要地位、光路的可逆性等。初中学生好奇心强,在课堂中,他们爱看演示实验,观察到物理现象,感到神奇有趣,猜想物理问题,在实验中探究和获取物理知识。
2教学设想
透镜对光的作用,跟上一章学到的光的折射有关。所以应从复习光的折射入手,先通过作图演示,再做实验来帮助理解透镜折光的道理。按照“复习光的折射(作图演示)——认识透镜——透镜对光的作用——生活中的透镜——探究凸透镜成像规律”的顺序授课,由浅入深,学生容易接受。
3教学过程
3.1复习光的折射作演示图
(边画图边复习上一章内容)(如图一):一束光线从空气穿过一块厚薄不同的玻璃时,出射光线竟然向厚处偏折。
3.2认识透镜
镜片的中间和边缘相比,它的厚薄不同,中间厚、边缘薄为凸透镜,反之为凹透镜。(不可拿凸透镜看太阳,否则阳光会刺伤眼睛)
介绍光轴和光心时需告诉学生:凡通过光心的光线其传播方向不变。
3.3透镜对光的作用
从图一可知:出射光线向厚处偏折,而凸透镜中间厚,则光应向中间偏折;而凹透镜边缘厚,故光应向边缘偏折(如图二)
经过演示透镜对光的作用则可验证:凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。这样会更容易理解凸透镜为什么会将光线向中间偏折而起会聚作用。
①主光轴上的特殊点:光心、焦点
演示:拿一个凸透镜的一面正对阳光,用纸在凸透镜另一侧,接住被凸透镜折射出的阳光,并改变透镜与纸的距离,将在纸上可看到一个最小、最亮的光点,这是凸透镜将太阳射来的平行光会聚在一点,此点为焦点。焦点到光心的距离为焦距。将凸透镜转到另一面再做实验,在纸上也会看到亮而小的焦点,故透镜两侧都有焦点。
②介绍通过凸透镜的三条光线:平行主轴的光线,经过焦点;射向光心的光线,方向不变;经过焦点的光线,平行主轴。
③介绍光路可逆性。
3.4生活中的透镜
①照相机:可在胶片上看到一个缩小倒立实像。
②投影仪:可在屏幕上看到一个放大倒立实像。
以上两个都有一个重要元件——凸透镜
③放大镜:眼睛透过透镜看物体,可以看到一个放大正立虚像。放大镜本身就是一个凸透镜。
④物体和像所在凸透镜的位置(演示:凸透镜成倒立实像和正立虚像)
介绍实像和虚像的概念及物体和像在凸透镜的位置:
a、实像与物体在凸透镜两侧
b、虚像与物体在凸透镜同侧。
凸透镜既可成实像又能成虚像,是根据物体放置位置而定。即跟物距有关。实像是倒立的且有大小之分,虚像是正立的,都是放大的。
3.5探究凸透镜成像规律
①主轴上的特殊位置。(如图三)所示:
②实验:探究像的虚实、大小、正倒跟物距是何关系?找出凸透镜成像规律。
这个实验应选用一个凸透镜、蜡烛、光屏、光具座、打火机等。可以在教室或实验室进行。
a、先测焦距。b、按课本66页图3.3—1组装好实验器材,并调节烛焰、凸透镜和光屏各自中心在同一高度,这一步较为重要,否则光屏可能承接不到像。使凸透镜面和光屏面跟同一高度线垂直。
点燃蜡烛开始做实验。要求:边实验边将结果填入课本67页表格中。
首先、将蜡烛放至大于2倍焦距处使u>2f并移动光屏观看是否有像?像的性质?
其次、将蜡烛移至2倍焦距和焦点之间使f<u<2f并移动光屏观看是否有像?像的性质?
第三、将蜡烛移至焦点处使u<f并移动光屏观看是否有像?像的性质?
根据记录在课本67页表格中的结果分析:
当u>2f时,凸透镜可成倒立、缩小的实像;
当f<u<2f时,凸透镜可成倒立、放大的实像;
当u<f时,凸透镜可成正立、放大的虚像。
在学生讨论找出凸透镜成像规律时,有学生提出这样的问题:“凸透镜能否成既不缩小、也不放大,即跟物体同样大的实像?”这时有必要让学生做下一步实验:利用图三的主轴上的特殊位置,将蜡烛放到2倍焦距处,观看屏上的像,将蜡烛离开2倍焦距处向内移,凸透镜成放大的实像,向外是成缩小的实像。由此可见只有蜡烛在2倍焦距处才成既不放大,也不缩小的实像,即像跟物体等大。
将蜡烛放至焦点处,观察是否有像?再将蜡烛离开焦点处,向内移动,凸透镜则成放大的虚像;向外移动则成放大的实像。
关键词:初中物理实验 理论依据 实验操作 凸透镜成像规律
导语:凸透镜成像规律是八年级物理的教学重点也是教学难点。突破这个难点,对培养学生学习物理的兴趣,对树立学生的自信心,对提高整体教学质量有着积极的意义。
(一)该规律成为教学难点的原因分析:1.从规律本身找原因:概念多、易混淆,如焦距、物距和像距,实像和虚像,放大和缩小。规律多,在不同的物距条件下所成像的性质不同;2.从学生的思维特点找原因:八年级正处在形象思维向抽象思维过渡的阶段,学生分析数据归纳规律的能力不强。而理解并熟练掌握该规律必须具备一定的归纳能力和抽象思维能力;3.学生学习凸透镜成像规律的疑惑:(1)实验操作过程复杂,要做的东西很多,如:要测凸透镜的焦距,调节透镜、烛焰和光屏三者的高度;(2)实验中涉及很多问题,很难记牢,找不到一条主线或者联想的依据来记忆这些规律和操作的问题;4.从教师的教学策略找原因:有些教师自己做演示实验,只让学生观看,学生只能死记硬背成像规律。有些教师也使用探究式教学,但由于引导学生分析的方法不当,最后只能由教师包办说出规律,失去探究实验的意义。有些教师不能深入研究新教材,对探究凸透镜成像实验前教材中要求学生做的一些成像实验重视不够,如小孔成像。
(二)讲究教学策略,化解教学难点:
1.重视小孔成像规律的探究,初步建立实像的概念。在苏科版物理教材八年级(上)第三章、第三节《光的直线传播》的课后习题中安排这样一道习题:在空的易拉罐的底部中央,用钉子敲个小孔,蒙上一层塑料薄膜,这样就制作一个针孔照相机。利用它观察窗外的景物,你看见了什么?记下所成像的特点,并试着加以解释。利用小组合作方式先让学生课后制作好实验装置,观察远处景物,记录看到像的特点,在课堂汇报、展示实验成果。由于观察窗外景物时,物距大于像距,学生只能看到倒立、缩小的实像。实验如果到此结束只能算完成一个阶段。应该用烛燃代替景物,让学生继续探究小孔到烛燃距离不同时像的特点,最终归纳出像的特点和物距、像距的关系。学生通过这个探究实验建立描述像特点的概念:如实像、放大和缩小、倒立等,认识到像不总是缩小。
2.做好平面镜成像的探究,通过比较认识实像与虚像的不同。平面镜成像一直是初中物理的重要探究实验。把该探究实验孤立看只不过是平面镜成像特点,但从完善学生的认知结构分析,该实验使学生第一次知道虚像概念,认识比较实像与虚像的方法。
3.让学生用凸透镜进行课前预探究,形成初步感性认识。学生对凸透镜成像没有感性认识,让他们直接探究凸透镜成像规律,学生往往觉得无所适从不知道从哪里开始探究,不知道究竟探究什么。仔细研究苏科物理八年级上第三章第一节的课后习题第3题:通过放大镜观看物体时,若适当增加放大镜与物体间的距离,看到的像是增大呢,还是缩小?若继续不断地增大放大镜与物体间的距离,看到的像将怎样变化呢?本题也属于实验类作业,这是在学生探究凸透镜成像规律前预备实验,教师应该把凸透镜发给学生让学生做一做、看一看,学生认识到放大镜属于凸透镜,凸透镜不总是成放大的正立像,还能成放大的倒立像、缩小的倒立像,使学生对凸透镜能成不同的像有了感性认识。
4.精心设计《凸透镜成像规律》教案,为课堂探究做准备。物理规律的教学适宜用探究式教学方法,如何在课堂上让学生探究凸透镜成像规律,这是长期困扰初中物理教师的难题。为让学生能顺利探究出此规律,教师要全盘考虑前后概念的联系,还要在新授课前进行教学设计,主要考虑以下几点:如何创设提问题的情境?引导学生提什么样的问题?采用什么实验装置?如何用器材进行探究?探究时需要观察、记录哪些数据和现象?如何引导学生分析数据、归纳出规律?其中提问题和分析数据是最易被忽视的教学环节。如上文所述,学生在探究此规律前应该知道凸透镜能成不同的像,教师应该引导学生提出这样的问题:当物体到凸透镜的距离不同时,物体通过凸透镜成的像有什么不同呢?这样提问题能使学生知道探究的目的,能引导学生寻找探究的方法,比其他提问方法效果好。当学生得到许多实验数据后,老师这样问学生:“凸透镜究竟能成几种像呢?”引导学生先把像的种类分析出来,共有四种。继续追问:“在什么条件下凸透镜成倒立、缩小的实像呢?”激发学生进一步分析数据的兴趣。由于此实验得到的数据量大,数据中蕴藏的规律属于界定范围的定性规律,学生从来没有遇到,所以分析数据、物理现象是本节课的最大难点。引导学生正确分析、归纳出规律是本节课的关键一环。教师如果直接让学生分析,学生很难得出正确的结论。反思教学过程,我们不难发现种种教学问题,都离不开实验操作。让学生尽可能地深入其中并感受到实验的乐趣,是教师在教学过程中主要解决的问题。当然,这些实验不单是教师演示实验,也不是只让学生做一些指定的实验。还应努力发掘教材中的有利素材,结合身边的物品,设计一些简单可行的实验渗透到教学中,这也是教师备课时要注意的问题。
5.深入分析,加深对凸透镜成像规律的理解。学生初步理解凸透镜成像规律后,教师应该引导学生深入分析加深对该规律的理解。
(1)用《凸透镜成像动画》课件向学生展示凸透镜成像的连续变化规律,形成深刻的印象。总结出成实像或虚像时,当物距连续变化,引起像和像距的变化规律。利用课件让学生观察出两倍焦距和一倍焦距处的特殊意义。
(2)凸透镜所成像性质之间的关联。凸透镜成像的性质可从正立或倒立、放大或缩小、虚像或实像三方面描述。这些性质之间有关联,例如正立的像一定是放大的虚像,倒立的像一定是实像。通过教师示范,让学生再去挖掘其他的关联性质就能加深对该规律的理解。
(3)凸透镜成像与小孔成像的比较。当凸透镜成实像时,根据像距与物距的大小关系可以推定成像的性质,这与小孔成像现象相同。两者的共同点是:像距小于物距时,成倒立、缩小的实像;像距大于物距时,成倒立、放大的实像;像距等于物距时,成倒立、等大的实像。
在整个光学部分,教师应有全局一盘棋的思想,重视教学策略的研究,从总体上把握前后概念、规律之间的联系,杜绝凸透镜成像规律教学孤立化,不能把探究凸透镜成像规律时涉及的基本概念分散开来,使学生在课堂探究时不必为一些概念花费较多的时间。让学生集中时间和精力去提出问题、设计实验、分析数据、归纳规律,这样就能化解探究凸透镜成像规律这个教学难点,使学生理解这一规律。
参考文献:
[1]梁树森.物理教学论[M].南宁:广西教育出版社1996.
[2]《中学物理教学参考》 1994年07期
光学在中考题中一般不会出很难的题目,在考题中主要围绕“辨别光学现象”、“探究平面镜成像的特点”、“探究凸透镜成像的规律”、“眼睛和眼镜”这四个方面出题.在《2013年哈尔滨市初中升学考试说明》中,对知识内容“探究凸透镜成像的规律”的考查,要求学生达到了解、技能、体验和应用的学习水平.
让我们从教科版初中物理教材八年级上册第四章的“家庭实验室―――制作有透镜的照相机”说起:
我要把针孔照相机改成带凸透镜的照相机,它能照近处的花朵,也能照远处的景物.
观察实像实像能用光屏承接.如果不设光屏,你能不能观察到实像?用实验检验你的想法.
这里通过对“科学探究:凸透镜成像规律”的学习,同学们可以进一步认识到凸透镜既能成实像(它的应用是照相机、投影仪等),又能成虚像(它的应用主要是放大镜).实像和虚像的区别是:实像既可以用眼睛观察到,又可以呈现在光屏上,虚像只能用眼睛观察到,而不能呈现在光屏上.注意:像的特征就是能观察到.
一、考查凸透镜成像的规律及其应用,应对每一种成像的情况以及特点熟知,并能与相应的应用相联系.
[链接一]
(2013年哈尔滨中考调研)一位同学探究“凸透镜成像规律”,凸透镜的焦距是10cm,某次实验蜡烛距透镜18cm,移动光屏,光屏上出现清晰像的特点是_______,据此人们制成了________________.
探索与点拨
根据凸透镜成像规律:物距小于焦距成正立放大的虚像;物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大的实像,像距大于二倍焦距;物距大于二倍焦距成倒立缩小的实像,像距大于一倍焦距小于二倍焦距.每一种成像情况都对应了不同的应用,据此来进行分析即可.
解答:由于凸透镜的焦距是10cm,则2f=20cm.蜡烛距透镜18cm,大于一倍焦距小于二倍焦距,此时,在光屏上成倒立放大的实像,这一特点的应用主要是投影仪和幻灯机.
答案:倒立放大的实像;投影仪(幻灯机).
二、探究凸透镜成像的实验,考查学生对实验操作的要求,一定要注意实验前的调整工作.
[链接二]
(2012年哈尔滨)某物理学习小组在研
究“凸透镜成像规律”时,使用的器材如图.(凸透镜的焦距是l0cm,刻度尺上标记着点,相邻两点间距为10cm)
(l)实验前,蜡烛、凸透镜、光屏摆放和调整好的要求是____________________;
(2)凸透镜放在D点,当图中光屏上承接到烛焰的倒立、放大、清晰的像时,蜡烛应放在图中的______________________;
(3)保持凸透镜位置不动,在实验(2)的基础上,想要在光屏上得到烛焰缩小、清晰的像,那么,接下来的操作是__________.
探索与点拨
在实验中,为使像能清晰地成在光屏的中心,应调整装置中的烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度、同一直线上;在凸透镜成实像的规律中,物体距离凸透镜越近,所成的实像距离凸透镜越远,所成的实像越大;反之,物体距离凸透镜越远,所成的实像距离凸透镜越近,所成的实像越小.
解答:(2)根据凸透镜成像规律可知,物于凸透镜一倍焦距和二倍焦距之间时,成倒立、放大的实像,所以蜡烛应放在图中的B和C两点之间(在透镜左侧,距凸透镜lOcm至20cm之间;或“在透镜左侧,到凸透镜的距离大于一倍焦距,小于二倍焦距”).
(3)蜡烛向左移动一定距离,物距变大,像距变小,成的像也变小,因此想要在光屏上得到烛焰缩小、清晰的像,接下来的操作是将蜡烛移到B点左侧(只要体现出B点左侧的某一区域或某一点即可),并调整光屏位置于一倍焦距和二倍焦距之间.
答案:(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在同一直线上,并且使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度;
(2)B、C两点之间;
(3)将蜡烛移到B点左侧,将光屏移到E、F两点之间.
三、考查影响凸透镜焦距大小的因素.主要是考查学生对凸透镜聚光程度的理解以及实验探究能力,这是初中物理课标上明确要求的、需要掌握的一种能力.
[链接三]
(2013年哈尔滨市香坊区一模)小聪同学通过学习眼睛的知识,知道眼睛的晶状体相当于凸透镜,它在睫状肌的拉伸下,会变薄或变厚,会引起自身焦距的变化.于是他想探究一下“凸透镜的焦距与透镜的薄厚(指凸起程度)的具体关系?”他找来了三个除薄厚不同外,其它条件都相同的凸透镜1、凸透镜2和凸透镜3,且三个透镜按顺序一个比一个厚(即凸起程度一个比一个大).请你帮他设计这次探究的全过程:
(1)在探究中除需要借助太阳光外,还需要什么器材?
(2)请你写出探究的主要步骤,并把所要测量的物理量用相应的字母表示.
(3)根据步骤中所收集到的实验数据,请写出如何分析论证从而得出实验结论.
探索与点拨
利用控制变量法进行探究性实验.要探究凸透镜的焦距与透镜的薄厚的关系,首先我们要知道如何测量焦距,即让凸透镜正对太阳光,调整凸透镜和地面的距离,直到地面上出现很小、很亮的光斑,测出凸透镜和光斑的距离.据此分析即可知道需要的器材和如何设计实验.
解答:我们先确定焦点的位置,然后测量每个凸透镜的焦距,最后比较即可.在探究中除需要三个除薄厚不同外,其他条件都相同的凸透镜1、凸透镜2和凸透镜3,借助太阳光外,还需要测量长度的刻度尺、做记号的白纸.
答案:(1)还需要刻度尺、白纸;
(2)①将三个凸透镜1、2、3依次放在太阳光下,并用白纸接收到各自最小、最亮的光斑;
②用刻度尺分别测出三个凸透镜到各自最小、最亮光斑的距离f1、f2、f3.
(3)如果f1>f2>f3,则在其它条件相同时,凸透镜越薄(或凸起程度越小),焦距越大;如果f1
四、考查凸透镜成像的应用,要搞清物距与像距之间的关系,即凸透镜成像的特点是由物距与像距之间的关系决定的.
[链接四]
(2012年哈尔滨市香坊区一模)在探究“凸透镜成像规律”的实验中,当烛焰、透镜及光屏的相对位置如图所示时,恰能在光屏上得到一个清晰的像.下列哪种光学器材的成像原理与其相同()
A.电影机B.投影仪
C.放大镜D.照相机
探索与点拨
由图知,物距大于像距,所以此时成倒立、缩小的实像;
A.电影机是根据物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,像距大于物距,成倒立、放大实像的原理制成的.不符合题意;
B.投影仪是根据物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,像距大于物距,成倒立、放大实像的原理制成的.而此时图中所示像距小于物距.不符合题意;
C.放大镜是根据物距小于焦距时,成正立、放大虚像的原理制成的,所以不符合题意;
D.照相机是根据物距大于像距,成倒立、缩小的实像制成的.故符合题意.
五、利用凸透镜成像特点,考查透镜的光路图,利用凸透镜三条特殊的光线作图.
[链接五]
(2013年哈尔滨市松北区二模)如图所示,请你再画出一束光路图,并确定发光点S像的位置.
探索与点拨
从现象上看,实像能够在白纸、毛玻璃等光屏上呈现的,而虚像则不能在光屏上呈现;从形成原因上看,实像是由实际光线会聚而成的,而虚像是由反射或折射光线的反向延长线相交而形成的,也就是我们通常所说的:实像是实际光线会聚而形成的,能用光屏接收,而虚像不是实际光线会聚而形成的,不能用光屏接收.其中需要说明的是:①像并不一定是实际物体所成的像,也可以是像成像,如二次成像(望远镜、显微镜中最终眼睛看到的像);②实像和虚像并不能依据眼睛是否能看到来判断,因为人的眼睛既能看到实像,也能看到虚像,如能看到平面镜中所成的虚像.人眼是依靠光的直线传播来确定“物体”及其位置的.只要有光线进入人的眼睛并能在视网膜上成清晰的像,我们就能看见“物体”,所以在眼睛中所成像的“物体”,既可能是实像,也可能是虚像.
下面我们通过一些光学器件所成的像来具体分析说明有关实像和虚像的区别.
1.在小孔成像中,我们能在小孔后面的光屏(毛玻璃或半透明的塑料薄膜)上看到一个倒立的像,像能在光屏上呈现,说明它是实像,从形成原因上看,它是因为光在同一种均匀介质中沿直线传播,在光屏上由实际光线会聚而成的.在物体与小孔之间距离不变的情况下,其大小随光屏到小孔之间的距离(即像距)变化而变化.如图1中的(a)、(b)所示.
2.在平面镜成像中,若在平面镜的后面放上光屏,无论怎样移动光屏都不能在光屏上找到像,这就是说平面镜所成的像不能呈现在光屏上,所以是虚像.另外从平面镜成像的作图中也能看出这一点,如图2所示,物点S所发出(或反射出)的任意两条光线经平面镜反射后,其反射光线不能相交,而其两条反射光线的反向延长线可以交于一点,这一点S′就是物点S所成的虚像.
3.在凸透镜成像的规律中,其成像情况比较复杂,它实际上是光线经透镜两次折射后而形成的.从实验可知,凸透镜成像规律如下表所示:
从实验现象可知,当u>f时的前两种情况,我们能从光屏找到清晰的像,说明该像是实像.而当u<f时,无论怎样在光屏上都不能找到像,而透过凸透镜观察物体确能够看到一个正立的放大的像,而此时在你所看到的像的位置放上光屏却在光屏上怎么也找不到所成的像,所以它是虚像.其成像原因可以通过凸透镜对光线作用中的三条特殊光线的作图来说明,如图3中的(a)、(b)、(c)所示.
从图(a)、(b)中可以发现,它们的像都是由物体发光的光线经凸透镜折射后实际光线会聚而成的,所以是实像;而(c)图中的像是物体发出的光线经凸透镜折射后,其折射光线的反向延长线相交而形成的,所以是虚像.
4.在其他情况的成像中,我们也可以用类似的两种方法中的一种来判断有关光学器件所成像的虚实.如在水上面的人看到水中的物体时,其成像光路图如图4所示,相信你已经根据成像光路图判断出人们看到是什么性质的像了吧,它就是虚像,而且实际物体的位置在像的下方,这就是渔民叉鱼时为什么要将鱼叉向看到的鱼的下方瞄准的原因.若向看到的鱼叉去,那只能叉到实际鱼的虚像了!
除了以上介绍的光学器件所成的像以外,我们学习中还遇到其他的光学器件,如:凸面镜、凹透镜成的是正立的、缩小的虚像;凹面镜成像情况与凸透镜相似;望远镜、显微镜的成像情况比较复杂,这里不再介绍.
现在我们就根据前面介绍的方法,通过几道例题来进一步加深我们对实像和虚像的理解和辨别.
例 1 小明在课外按如图5所示装置做小孔成像实验.如果易拉罐底部小孔是三角形,则他在半透明纸上看到的像是( ).
A.三角形光斑 B.圆形光斑
C.蜡烛的正立像D.蜡烛的倒立像
解析 由题意可知“他在半透明纸上看到的像”则说明是实像,而小孔成像原理是光的直线传播,并没有对小孔的形状进行约束,只是对小孔的大小有所要求.从实验也可以发现像的形状与小孔的形状无关,只与物体的形状相同,且是倒立的,所以该题的正确选项是D.
例2 如图6是张敏同学拍摄的西湖大酒店风景相片,下面说法正确的是( ).
A.要想使大楼的像更大些,张敏应向大楼靠近些再拍摄
B.大楼在湖中的倒影是由于光的直线传播形成的
C.大楼在湖中的倒影是由于光的折射形成的
D.拍摄时底片上的像是倒立放大的虚像
解析 “西湖大酒店“的像能成在底片这一光屏上,所以是实像,因而D是错误的;大楼在湖中的倒影是由于光的反射而形成的,所以B、C是错误的;在凸透镜成像的实验中,若要在光屏上得到较大的像,应减小物体到凸透镜的距离,当然同时应当增加光屏(底片)到凸透镜的距离,所以该题的正确选项是A.
例3 下列关于光现象的说法中,正确的是( ).
A.在河边看到水中的白云、小鱼都是虚像
B.光与镜面成30°角射在平面镜上,则其反射角也是30°
C.“海市蜃楼”是由于光的反射而形成的
D.太阳光不能被分解为其他色光
解析 此题是关于光学规律的基本练习,水中的云是倒影,是由于光的反射.水中的鱼是由于光的折射而形成的,通过前面的分析可知,它们所成的像都是虚像;而B选项中的入射角是60°不是30°,所以其反射角是60°,不是30°;“海市蜃楼”主要是由于光的折射而形成的;太阳光是复色光,因而可以分解为单色光.综上分析,此题正确答案是A.
在解这类题目时,往往还要根据其他的相关规律来进行判断,如在凸透镜成像性质中,还可以根据物体到凸透镜距离与凸透镜焦距之间的关系来判断;在平面镜成像中,还可以根据其成像规律直接判断.这就是说我们在知识学习的过程中要注意相关信息的联系,这样才能更全面地掌握知识.
下面是几道基础题,请你用上面的方法试一试吧.
1.我们观察到水中的鱼和水中的云,它们形成的原因,前者是由于光的_______而形成的_______像(填“虚”或“实”);后者是由于光的_______而形成的_______像.(填“虚”或“实”)
2.我们平时教室中的投影机成的像是虚像还是实像?为什么?
3.如图7所示是小芳同学制作的模型照相机.通过调整内外纸筒的相对距离,可以在半透明膜上看到远处景物倒立的像.使用此模型照相机,下列说法正确的是( ).
A.看到远处景物的像是虚像
B.如果看远处是很清晰,那么看近景时,应把内纸筒向外拉一些
C.应把内纸筒朝明亮的室外,凸透镜朝较暗的室内
D. 凸透镜与半透明膜之间的距离相当于凸透镜的焦距
参考答案:1.折射 虚 反射 虚2.教室中的投影机成的像能在光屏上呈现,所以是实像3.B
(一)该规律成为教学难点的原因分析
1.从规律本身找原因:概念多、易混淆,如焦距、物距和像距,实像和虚像,放大和缩小。规律多,在不同的物距条件下所成像的性质不同。
2.从学生的思维特点找原因:初二年级正处在形象思维向抽象思维过渡的阶段,学生分析数据归纳规律的能力不强。而理解并熟练掌握该规律必须具备一定的归纳能力和抽象思维能力。
3.从教师的教学策略找原因:有些教师自己做演示实验,只让学生观看,学生只能死记硬背成像规律。有些教师也使用探究式教学,但由于引导学生分析的方法不当,最后只能由教师包办说出规律,失去探究实验的意义。有些教师不能深入研究新教材,对探究凸透镜成像实验前教材中要求学生做的一些成像实验重视不够,如小孔成像。
(二)教学策略的理论根据
新学习的物理概念、规律将进入学生的物理认知结构,引起认知结构的扩展、更新或重建。不同的学习内容、不同的学习顺序使认知结构的发生改变的方式也不同。根据奥苏伯尔的命题学习理论,新的学习内容同认知结构中的原有内容相结合的方式可以分为下位关系、上位关系和并列关系三种类型。
(三)讲究教学策略,化解教学难点
1.重视小孔成像规律的探究,初步建立实像的概念。
在苏科版物理教材八年级(上)第四章、第三节《光的直线传播》的课后习题中安排这样一道习题:在空的易拉罐的底部中央,用钉子敲个小孔,蒙上一层塑料薄膜,这样就制作一个针孔照相机。利用它观察窗外的景物,你看见了什么?记下所成像的特点,并试着加以解释。
与旧教材中有关小孔成像直接告诉学生相比,新教材这样处理小孔成像现象有它的绝妙之处。利用小组合作方式先让学生课后制作好实验装置,观察远处景物,记录看到像的特点,在课堂汇报、展示实验成果。由于观察窗外景物时,物距大于像距,学生只能看到倒立、缩小的实像。实验如果到此结束只能算完成一个阶段。应该用烛燃代替景物,让学生继续探究小孔到烛燃距离不同时像的特点,最终归纳出像的特点和物距、像距的关系。学生通过这个探究实验建立描述像特点的概念:如实像、放大和缩小、倒立等,认识到像不总是缩小。为以后探究凸透镜成像做好上位知识准备。
2.做好平面镜成像的探究,通过比较认识实像与虚像的不同。
平面镜成像一直是初中物理的重要探究实验。把该探究实验孤立看只不过是平面镜成像特点,但从完善学生的认知结构分析,该实验使学生第一次知道虚像概念,认识比较实像与虚像的方法,为以后探究凸透镜成像规律又准备了一个上位知识点。
3.让学生用凸透镜进行课前预探究,形成初步感性认识。
学生对凸透镜成像没有感性认识,让他们直接探究凸透镜成像规律,学生往往觉得无所适从不知道从哪里开始探究,不知道究竟探究什么。
4.精心设计《凸透镜成像规律》教案,为课堂探究做准备。
物理规律的教学适宜用探究式教学方法,如何在课堂上让学生探究凸透镜成像规律,这是长期困扰初中物理教师的难题。为让学生能顺利探究出此规律,教师要全盘考虑前后概念的联系,还要在新授课前进行教学设计,主要考虑以下几点:如何创设提问题的情境?引导学生提什么样的问题?采用什么实验装置?如何用器材进行探究?探究时需要观察、记录哪些数据和现象?如何引导学生分析数据、归纳出规律?其中提问题和分析数据是最易被忽视的教学环节。如上文所述,学生在探究此规律前应该知道凸透镜能成不同的像,教师应该引导学生提出这样的问题:当物体到凸透镜的距离不同时,物体通过凸透镜成的像有什么不同呢?这样提问题能使学生知道探究的目的,能引导学生寻找探究的方法,比其他提问方法效果好。
当学生得到许多实验数据后,老师这样问学生:“凸透镜究竟能成几种像呢?”引导学生先把像的种类分析出来,共有四种。继续追问:“在什么条件下凸透镜成倒立、缩小的实像呢?”激发学生进一步分析数据的兴趣。其余类推。
由于此实验得到的数据量大,数据规律不是明显的正比或反比定量关系,数据中蕴藏的规律属于界定范围的定性规律,学生从来没有遇到,所以分析数据是本节课的最大难点,引导学生正确分析出数据的规律是本节课的关键一环。教师如果直接让学生分析,学生很难得出正确的结论。
5.深入分析,加深对凸透镜成像规律的理解。学生初步理解凸透镜成像规律后,教师应该引导学生深入分析加深对该规律的理解。
一、搞好前阶段学习,做好知识铺垫
整个光学部分,教育者应有全局一盘棋的思想,重视教学策略的研究,从总体上把握前后概念、规律之间的联系,杜绝将凸透镜成像规律教学孤立化的倾向,把探究凸透镜成像规律时涉及的基本概念分散开来。
1、重视小孔成像规律的探究,初步建立实像的概念。新教材处理小孔成像现象有它的绝妙之处。利用小组合作方式先让学生课后制作好实验装置,观察远处景物,记录看到像的特点,再课堂汇报、展示实验成果。由于观察窗外景物时,物距大于像距,学生只能看到倒立、缩小的实像。应该用烛焰代替景物,让学生继续探究小孔到烛焰距离不同时像的特点,最终归纳出像的特点和物距、像距的关系。学生通过这个探究实验能建立起描述像特点的概念,如:实像、放大或缩小、倒立等,认识到像不总是缩小的,为以后探究凸透镜成像做好知识准备。
2、做好平面镜成像的探究,通过比较认识实像与虚像的不同。平面镜成像一直是初中物理的重要探究实验。把该探究实验孤立看只不过是平面镜成像的特点,但从完善学生的认知结构分析,该实验是学生第一次知道虚像的概念。本节通过着重比较实像与虚像的方法,为以后探究凸透镜成像规律又准备了一个知识点。
二、让学生用凸透镜进行课前预习探究,形成初步感性认识
学生对凸透镜成像没有感性认识,让他们直接探究凸透镜成像规律,学生往往觉得无所适从,不知道从哪里开始探究,不知道究竟探究什么。所以应做好学生探究凸透镜成像规律前的预备实验。教师最好把凸透镜发给学生让学生做一做、看一看,使学生认识到放大镜属于凸透镜,凸透镜不总是成放大的正立像,还能成放大的倒立像、缩小的倒立像,使学生对凸透镜能成不同的像有了感性认识。
三、提高课堂提问的实效性
教师设计的问题目的明确,有针对性,环环相扣,就能引发学生的思考,研究过程也就顺理成章,水到渠成了。“如何比较像与物体的大小?”让学生将前面所学的知识迁移到对新问题的探究情境中。“如何观察虚像?”既复习了实像和虚像的区别,也为下面的探究活动扫清了障碍。“实验中,你要观察什么现象,记录什么数据?”帮助学生明确实验目的和实验过程中应记录的数据。
四、巧妙利用凸透镜成像时的光路图
[关键词]上位知识 下位知识 成像规律
凸透镜成像规律是初二物理的教学重点也是教学难点。突破这个难点,对培养学生学习物理的兴趣,对树立学生的自信心,对提高整体教学质量有着积极的意义。
(一)该规律成为教学难点的原因分析
1.从规律本身找原因:概念多、易混淆,如焦距、物距和像距,实像和虚像,放大和缩小。规律多,在不同的物距条件下所成像的性质不同。
2.从学生的思维特点找原因:初二年级正处在形象思维向抽象思维过渡的阶段,学生分析数据归纳规律的能力不强。而理解并熟练掌握该规律必须具备一定的归纳能力和抽象思维能力。
3.从教师的教学策略找原因:有些教师自己做演示实验,只让学生观看,学生只能死记硬背成像规律。有些教师也使用探究式教学,但由于引导学生分析的方法不当,最后只能由教师包办说出规律,失去探究实验的意义。有些教师不能深入研究新教材,对探究凸透镜成像实验前教材中要求学生做的一些成像实验重视不够,如小孔成像。
(二)教学策略的理论根据
新学习的物理概念、规律将进入学生的物理认知结构,引起认知结构的扩展、更新或重建。不同的学习内容、不同的学习顺序使认知结构的发生改变的方式也不同。根据奥苏伯尔的命题学习理论,新的学习内容同认知结构中的原有内容相结合的方式可以分为下位关系、上位关系和并列关系三种类型。
(三)讲究教学策略,化解教学难点
1.重视小孔成像规律的探究,初步建立实像的概念。
在苏科版物理教材八年级(上)第四章、第三节《光的直线传播》的课后习题中安排这样一道习题:在空的易拉罐的底部中央,用钉子敲个小孔,蒙上一层塑料薄膜,这样就制作一个针孔照相机。利用它观察窗外的景物,你看见了什么?记下所成像的特点,并试着加以解释。
与旧教材中有关小孔成像直接告诉学生相比,新教材这样处理小孔成像现象有它的绝妙之处。利用小组合作方式先让学生课后制作好实验装置,观察远处景物,记录看到像的特点,在课堂汇报、展示实验成果。由于观察窗外景物时,物距大于像距,学生只能看到倒立、缩小的实像。实验如果到此结束只能算完成一个阶段。应该用烛燃代替景物,让学生继续探究小孔到烛燃距离不同时像的特点,最终归纳出像的特点和物距、像距的关系。学生通过这个探究实验建立描述像特点的概念:如实像、放大和缩小、倒立等,认识到像不总是缩小。为以后探究凸透镜成像做好上位知识准备。
2.做好平面镜成像的探究,通过比较认识实像与虚像的不同。
平面镜成像一直是初中物理的重要探究实验。把该探究实验孤立看只不过是平面镜成像特点,但从完善学生的认知结构分析,该实验使学生第一次知道虚像概念,认识比较实像与虚像的方法,为以后探究凸透镜成像规律又准备了一个上位知识点。
3.让学生用凸透镜进行课前预探究,形成初步感性认识。
学生对凸透镜成像没有感性认识,让他们直接探究凸透镜成像规律,学生往往觉得无所适从不知道从哪里开始探究,不知道究竟探究什么。仔细研究苏科物理八年级上第五章第一节的课后习题第四题:通过放大镜观看物体时,若适当增加放大镜与物体间的距离,看到的像是增大呢,还是缩小?若继续不断地增大放大镜与物体间的距离,看到的像将怎样变化呢?本题也属于实验类作业,这是在学生探究凸透镜成像规律前预备实验,教师应该把凸透镜发给学生让学生做一做、看一看,学生认识到放大镜属于凸透镜,凸透镜不总是成放大的正立像,还能成放大的倒立像、缩小的倒立像,使学生对凸透镜能成不同的像有了感性认识。
4.精心设计《凸透镜成像规律》教案,为课堂探究做准备。
物理规律的教学适宜用探究式教学方法,如何在课堂上让学生探究凸透镜成像规律,这是长期困扰初中物理教师的难题。为让学生能顺利探究出此规律,教师要全盘考虑前后概念的联系,还要在新授课前进行教学设计,主要考虑以下几点:如何创设提问题的情境?引导学生提什么样的问题?采用什么实验装置?如何用器材进行探究?探究时需要观察、记录哪些数据和现象?如何引导学生分析数据、归纳出规律?其中提问题和分析数据是最易被忽视的教学环节。如上文所述,学生在探究此规律前应该知道凸透镜能成不同的像,教师应该引导学生提出这样的问题:当物体到凸透镜的距离不同时,物体通过凸透镜成的像有什么不同呢?这样提问题能使学生知道探究的目的,能引导学生寻找探究的方法,比其他提问方法效果好。
当学生得到许多实验数据后,老师这样问学生:“凸透镜究竟能成几种像呢?”引导学生先把像的种类分析出来,共有四种。继续追问:“在什么条件下凸透镜成倒立、缩小的实像呢?”激发学生进一步分析数据的兴趣。其余类推。
由于此实验得到的数据量大,数据规律不是明显的正比或反比定量关系,数据中蕴藏的规律属于界定范围的定性规律,学生从来没有遇到,所以分析数据是本节课的最大难点,引导学生正确分析出数据的规律是本节课的关键一环。教师如果直接让学生分析,学生很难得出正确的结论。教师要发挥主导作用,引入分析数据的技术工具。
方法一:用电脑中的Excel 软件分析,优点是在短时间内处理大量数据,学生兴趣浓厚。缺点是学生从屏幕上看到的仍然是数据信号,分析能力不强的学生还是得不出结论。
方法二:用贴图片法展示成像规律。课前,教师准备下列教具,在一张大白纸上画好凸透镜符号,画出主光轴,用1∶2的比例尺在主光轴上标出刻度线,标出一倍焦距处和两倍焦距处,目的是增大可见度。用不干胶纸制作表示物体和实像的小图片,小图片形状是:,每种形状的图片多做几个。当成缩小像时,用大表示物体,小表示像。当物体成放大实像时,用小表示物体,用大表示像。成等大像时,用表示物体,用表示像。在课堂上最后分析数据时使用这些小图片,根据成实像的三种现象,让学生根据物距、像距把小图片粘贴到白纸主光轴上,每种现象白纸上粘贴的图片数不超过十个为宜。最后让学生观察白纸上小图片的分布,学生就能方便地说出凸透镜的成像规律。
5.深入分析,加深对凸透镜成像规律的理解。学生初步理解凸透镜成像规律后,教师应该引导学生深入分析加深对该规律的理解。
(1)用《凸透镜成像动画》课件向学生展示凸透镜成像的连续变化规律,形成深刻的印象。总结出成实像或虚像时,当物距连续变化,引起像和像距的变化规律。利用课件让学生观察出两倍焦距和一倍焦距处的特殊意义。
(2)凸透镜所成像性质之间的关联。凸透镜成像的性质可从正立或倒立、放大或缩小、虚像或实像三方面描述。这些性质之间有关联,例如正立的像一定是放大的虚像,倒立的像一定是实像。通过教师示范,让学生再去挖掘其他的关联性质就能加深对该规律的理解。
(3)凸透镜成像与小孔成像的比较。当凸透镜成实像时,根据像距与物距的大小关系可以推定成像的性质,这与小孔成像现象相同。两者的共同点是:像距小于物距时,成倒立、缩小的实像;像距大于物距时,成倒立、放大的实像;像距等于物距时,成倒立、等大的实像。
在整个光学部分,教者应有全局一盘棋的思想,重视教学策略的研究,从总体上把握前后概念、规律之间的联系,杜绝凸透镜成像规律教学孤立化倾向,把探究凸透镜成像规律时涉及的基本概念分散开来,使学生在课堂探究时不必为一些概念花费较多的时间,让学生集中时间和精力去提出问题、设计实验、分析数据、归纳规律,这样就能化解探究凸透镜成像规律这个教学难点,使学生理解这一规律。
1 关于光的直线传播
在日常生活中,学生见过不少光在空气中沿直线传播的实例,如透过云隙的阳光束,晚上高楼上亮起的射灯光柱等。对于光在固体和液体中的沿直线传播,由于生活中没见过这样的情况,学生理解有困难。在教学中,准备一个光束较细的平行光源(如激光笔),一杯较淡的乳浊液,一块玻璃方砖,就可以分别演示光在液体和固体中的沿直线传播了。只要做好了这两个演示实验,再把它们总结为:“云隙阳光现,投射成直线,无论固液气,大致不会变。介质若不匀,传播方向偏;如有物遮挡,物后为黑斑。”这样,学生就很容易理解了。
2 关于法线的概念
在初中物理教材中,对法线概念的叙述,都非常模糊,不加说明。常有学生提问:“为什么非要把过入射点垂直于交界面的线叫法线?”在教学中,可以这样告诉学生:只有在这个方位上,光的传播中只见一条光线,另换任一位置,都会见到两条或三条光线,故将通过这一特殊位置的线取名叫法线。于是,可将法线的概念说成:“只此位置上,光传为一线,换到别处去,见到二三线。”
3 关于光的反射
讲清光的反射的“一点二角三线”这几个概念后,再经过学生的探究,他们已知道了光反射的规律,但初记起来总觉得困难,将此规律“简化”成:“三线共一面,法线居中间,两角总相等,光路可逆转”,学生就容易记忆了。
4 关于平面镜成像
平面镜成像,学生在生活中已多有感受,再经过探究,印象颇深,但对成像的特点及情况变化,总是判断不准,可把这个知识点归纳为:“连线垂直反射面,像物大小无二般,左右相反距离等,正立虚像迷人眼”来帮助学生理解、记忆。
5 关于光的折射
在做了光的折射演示,完成了知识的讲授后,可把光的折射规律“归简”为:“三线共一面,法线在中间,两角常不等,光路可逆转。”同时,由于光的折射与反射有较多的相同,但也各具特点,有本质的区别,若把它们加以比较,对两部分知识的掌握都大有益处。为此,可列出下表:
6、光路可逆光路可逆不
对于这一知识点,由于学生实验很易成功,现象很明显,对成像特点大多容易理解,但对于因成像条件发生改变所致的结果,分析上却有很大的困难,多数学生对此颇感畏惧。若将成像规律总结为:“物由远移近,像由近跑远,且为小变大,同时绕轴转,上下颠倒左右反,倒立实像小大变。”然后再列出一个表,画出一幅图,强调两个点,就能使知识由难变简,使学生由畏惧变为不惧。表、图、点分别为:
(1)凸透镜成像的特点:物距(u)像的情况像距(v)应用u > 2f倒立、缩小、实像2f > v > f照相机u = 2f倒立、等大、实像v = 2f无实际用途2f > u > f倒立、放大、实像v > 2f投影仪等u = f不成像、变成平行光平行光源u < f正立、放大、虚像v > -u放大镜 (2)成像区域一幅图:
(3)记住特殊两个点:
①“1f”的F点,成实、虚像的分界点;②“2f”的P点:成缩小、放大像的分界点。
7 关于光学成像的区别
(1)实像与虚像的区别:
实像虚像1、实际光线相交而成,明亮反射或折射光的反向延长线相交而成,较暗2、光屏上能承接到像光屏上不能承接到像,为一亮斑3、一定倒立一定正立 (2)平面镜与凸透镜成像的区别:
平面镜凸透镜1、由光的反射所成由光的折射所成2、只能成正立、等大的虚像能成大小不等、倒正实虚不同的像3、像与物在镜的异侧实像与物在镜的异侧,虚像与物在镜的同侧4、像与物左右相反实像与物上下颠倒、左右相反 总之,对于初中光学内容,有了前面的六段“顺口溜”,加上后面的“两表一幅图,两点两区别”这样的概括,对学生进行提示、辅导,就能使他们对知识的理解和掌握比较容易,也比较准确到位。