時間:2023-09-21 18:04:26
序論:寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇初中物理虛像和實像范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創(chuàng)作。
關(guān)鍵詞:光的直線傳播 反射 折射 虛像 實像 影子
光的存在使我們的生活變得五彩斑斕、豐富多彩,我們周圍有許許多多的現(xiàn)象,都與光的直線傳播、反射和折射有關(guān)。但在日常生活中,人們對“像”和“影”、“虛”和“實”的認(rèn)識是片面的,在描述上也有許多不科學(xué)和不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤?。這對于剛剛系統(tǒng)的接觸物理知識的初中生來說是一種誤導(dǎo)。因此,對光現(xiàn)象的中一些相似或容易混淆的現(xiàn)象進(jìn)行辨析就顯得十分重要,它有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、活躍發(fā)散思維,提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。
一、“像”和“影”
1.光沿直線傳播時形成的“像”和“影”。
光在沿直線傳播的時候,如果通過小的孔洞,就會出現(xiàn)小孔成像的現(xiàn)象。如圖所示,燭焰上部發(fā)的光沿直線通過小孔,照在光屏的下部;燭焰下部發(fā)出的光,通過小孔,照在光屏的上部,所以在光屏上形成一個倒立的像。
若光在直線傳播中遇到了不透明的障礙物,在障礙物后面就有光不能到達(dá)的黑暗區(qū)域,這就是影子。如物體在太陽下的影子、人在路燈下的影子、小孩們喜歡玩的手影、民間藝術(shù)中的皮影。
天文現(xiàn)象的日食和月食,實際上也是影子現(xiàn)象。當(dāng)月球轉(zhuǎn)到地球和太陽之間,這三個天體在一條直線或近于一條直線上時,月球擋住了太陽光,在地球上的某一部分出現(xiàn)月球的影子,在這個影區(qū)里的人就看不到太陽,這就是日食現(xiàn)象。當(dāng)月球轉(zhuǎn)到地球背離太陽的一面時(地球處在太陽與月球之間),在月球上就出現(xiàn)地球的影子,在這個影區(qū)里的人看不清月亮,這就是月食現(xiàn)象。
2.光的反射現(xiàn)象中的“像”和“影”。
有一首明朗歡快的少兒歌曲唱到:“海面倒映著美麗的白塔,四周環(huán)繞著綠樹紅墻?!彼械摹鞍姿奔次覀兂Uf的“倒影”,這種“倒影”究竟是岸上白塔所成的像還是影呢?這就要從平面鏡成像說起。
平面鏡表面平整光滑,是良好的反射面。光源發(fā)出(或物體反射)的光若被它反射,就會形成一個和光源(或物體)等大、正立的虛像,這就是我們常說的平面鏡成像。拋光的金屬面和平靜的水面也能反射光,因此也能像平面鏡那樣成像。這一特點在遙遠(yuǎn)的古代已經(jīng)被我們的祖先所知曉,唐太宗李世民就有句名言:“以銅為鏡,可以正衣冠。”而貧苦的農(nóng)戶家無力購買銅鏡,只能打一盆清水,對著自己在水中的虛像進(jìn)行梳妝。平面鏡成像的現(xiàn)象在生活中還有很多。在科技日益發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會,人們對平面鏡成像的應(yīng)用也更為廣泛:舞蹈演員利用平面鏡來矯正舞姿、牙科醫(yī)生利用平面鏡觀察牙齒、眼鏡店利用平面鏡來拓展空間、反射式望遠(yuǎn)鏡利用平面鏡來觀測天體……
二、“虛”和“實”
1.虛像。
(1)光被反射形成虛像。①平面鏡成虛像:如前面所提到的“鏡花水月”。②凹面鏡成虛像:物體在凹面鏡焦點以內(nèi)成正立的虛像。③凸面鏡成虛像:成正立縮小的虛像
(2)光被折射形成虛像。①光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時,光的傳播方向會發(fā)生改變,這就是折射現(xiàn)象。光在折射時會形成虛像。比較常見的是光在空氣、水、玻璃中由于折射形成虛像的現(xiàn)象,如:海市蜃樓、池水變淺、筷子變彎、鋼筆錯位、星光閃爍、叉魚時要偏向下方等。②凸透鏡成像時,當(dāng)物于凸透鏡的焦點以內(nèi)(即u<f)時,在光屏找不到物體的像。但在透鏡的另一側(cè)觀察時,可以看到一個正立、放大的像,這就是物體通過凸透鏡成的虛像。
2.實像。
(1)光沿直線傳播形成實像:小孔成像。
(2)光被凸透鏡折射成實像:①當(dāng)物距大于2倍焦距(即u>2f)時,成倒立、縮小的實像。此時像距小于物距,像比物小,物像異側(cè)。應(yīng)用:照相機(jī)、攝像機(jī)。②當(dāng)物距等于2倍焦距(即u=2f)時, 成倒立、等大的實像。此時物距等于像距,像與物大小相等,物像異側(cè)。粗測凸透鏡焦距時,可以利用這一性質(zhì)。③當(dāng)物距小于2倍焦距、大于1倍焦距(即2f>u>f)時,成倒立、放大的實像。此時像距大于物距,像比物大,物像異側(cè)。應(yīng)用:投影儀、幻燈機(jī)、電影放映機(jī)。
綜上所述,盡管生活中由于光的反射、折射和直線傳播形成的現(xiàn)象種類繁多,但我們只要從其形成原理入手,剖析其實質(zhì),就不難發(fā)現(xiàn)“像”和“影”、“虛”和“實”只不過是光在不同條件下所產(chǎn)生的不同現(xiàn)象,從而也就很容易把它們區(qū)分開。
參考文獻(xiàn)
[1]《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)》(2011年版).北京師范大學(xué)出版集團(tuán),2012年1月,第一版。
幾何光學(xué)是光學(xué)學(xué)科中以光線為基礎(chǔ),研究光的傳播和成像規(guī)律的一個重要的實用性分支學(xué)科。在幾何光學(xué)中,把組成物體的物點看作是幾何點,把它所發(fā)出的光束看作是無數(shù)幾何光線的集合,光線的方向代表光能的傳播方向。在此假設(shè)下,根據(jù)光線的傳播規(guī)律,在研究物體被透鏡或其他光學(xué)元件成像的過程,以及設(shè)計光學(xué)儀器的光學(xué)系統(tǒng)等方面都顯得十分方便和實用最近在學(xué)習(xí)幾何光學(xué)這部分內(nèi)容時,我發(fā)現(xiàn)了幾個容易出現(xiàn)問題的地方,因此總結(jié)出若干認(rèn)識問題的誤區(qū),與大家分享:
一、若在發(fā)光點和平面鏡中間放入不透明擋扳,則觀察到的像的亮度變暗
如圖1所示,點P為某一發(fā)光點,MN為任意平面鏡,則在MN和點P中間放入不透明的擋板Q后所觀察到像的亮度變化情況如何?
此題的答案應(yīng)為“不變”。許多同學(xué)會認(rèn)為答案是變暗,這就說明大家陷入了這樣一種誤區(qū):認(rèn)為放入擋板后亮度變暗,這來源于凸透鏡成像的原理,如下圖2、3所示
我們可以清晰的看到,由圖2中的點S散發(fā)出的光線到達(dá)凸透鏡后通過光線的折射最終必定相較于一實像點S,然后如圖3所示情況是指當(dāng)放入一塊擋板AB于凸透鏡的下半部分(或它上面的任何一塊)后,通過點S投射出的光線并且到達(dá)擋板AB的光線就無法通過凸透鏡,當(dāng)然也就無法相交于點S。通過某點所匯集的光線減少了,顯而易見,當(dāng)放入擋板AB,像點應(yīng)該理所當(dāng)然的變暗。
但該題目所不同的出題點是,由于圖4中的發(fā)光點P通過平面鏡所呈現(xiàn)的事虛像點P',而我們之所以看的到P'點,則是由于進(jìn)入人眼的是透過P所發(fā)出的光線在平面鏡MN上發(fā)生反射的反射光線,又因為根據(jù)人們?nèi)粘I钪兴B(yǎng)成的觀察習(xí)慣,我們所看到的虛像P'就是眼睛的光線反向延長線的交點。因此我們看到的虛像點的亮度實際上在于當(dāng)觀察時進(jìn)入人眼的光線的強(qiáng)弱以及多少。
二、平面鏡像觀察時的范圍和眼睛觀察時的范圍等價且可以使用同種方法繪制圖像
(1)平面鏡觀察時的范圍和眼睛的觀察的范圍概念存在一定差別
平面鏡觀察時的范圍根據(jù)定義理解就是指某一點或組成該物體的的其上各點(可看做是廣義的光源點)所放射出的光線通過平面鏡反射后所能同時達(dá)到的那部分空間區(qū)域。也就是說,在這部分區(qū)域內(nèi)的任何地方眼睛都可以觀察的到;而眼睛的^察范圍則是指當(dāng)眼睛固定在某一特定位置,通過平面鏡后視力所可以看到的地方,為了解題方便,常用的做題步驟是通過畫圖說明。但同學(xué)們應(yīng)該注意到這里又存在一個誤區(qū),那就是在這種情況下所作出的區(qū)域是指空間上的而非平面。
(2)作像的觀察的范圍的簡便算法及實例
①利用繪制圖像并加以計算得出像的位置所在
②通過所得的像補(bǔ)充光具的兩條邊界的反射光線。觀察這兩條光線所包圍的部分(空間)也可認(rèn)為是像的觀察范圍。
③只要處于像的觀察范圍內(nèi),人眼所看到的像都是完整的。
請看下列各圖中像的觀察范圍
三、平面鏡和凹透鏡所成的像均為虛像,無法出現(xiàn)實像
如圖所示,當(dāng)射向平面鏡的光線是發(fā)散光線時,通過平面鏡的反射出的光線依舊是發(fā)散的,那么可以得出結(jié)論發(fā)散的反射光線經(jīng)過它的反向延長線在平面鏡后某點會交于一點,呈現(xiàn)出一個虛像。然而實物經(jīng)過凹透鏡后也會形成一個虛像,這就是我們?nèi)粘K姷狡矫骁R和凹透鏡成像的實際情況。
但是,若射向平面鏡的光線是會聚光線時,如下圖所示,則透過平面鏡反射后得到的光線仍為會聚光線,由此可知,這樣的反射出來的光線就可以在平面鏡錢某個地方直接相交呈現(xiàn)出實像。
同理可得,當(dāng)會聚光線透過凹透鏡時,如圖所示,
經(jīng)過折射后的光線則會相交成實像點。由于初中的物理并不要求大家對虛物成像有過多的討論,因此許多關(guān)于平面鏡和凹透鏡的成像的實際情況就被大家忽視了,大家會理所當(dāng)然的認(rèn)為印象中的樣子,進(jìn)入誤區(qū)。
通過在平常的作業(yè)和練習(xí)中,我反復(fù)研究總結(jié)出了以下結(jié)論:
1.如果入射平面鏡的光線呈現(xiàn)會聚光線,成實像則成為必然。在理論上我們可以將會聚光線當(dāng)做“虛物”。
首先,我們通過動態(tài)研究來總結(jié)復(fù)習(xí)一下凸透鏡成像的規(guī)律.
1.物體AB處在很遠(yuǎn)處時,u>2f,則f<v<2f,且像靠近焦點F,成倒立縮小的實像.
2.將物體向凸透鏡方向移動,仍然是成倒立縮小實像.二者同時運(yùn)動,物比像運(yùn)動得快.
3.當(dāng)u=2f,則v=2f,成倒立等大的實像.
4.繼續(xù)移動物體,f<u<2f,則v>2f,成倒立放大實像,像變大.繼續(xù)移動,像距更大了.
成實像時,u+v≥4f,物像間距最小為4f,此時u=v=2f.
物近像遠(yuǎn)像大.u>2f時,物比像運(yùn)動得快,f<u<2f時,像比物運(yùn)動得快.
5.u=f,不成像或成像于無窮遠(yuǎn)處.
6.u<f,成正立放大虛像.繼續(xù)移動,物近像近像小,像比物運(yùn)動得快.
規(guī)律總結(jié):
1.焦點F是實像和虛像的分界點,2F是放大像與縮小像的分界點.
2.實像總是與物體異側(cè)、倒立.虛像總是與物體同側(cè)、正立.
3.像跟物總是同方向移動,且像近像小,像遠(yuǎn)像大.
4.像距大于物距,則像速大于物速.反之,像速小于物速.
5.成實像時,物像可互換位置.原來成放大的像,互換位置后成縮小的像.(成實像時,將物放在像的位置,則像成在原來物的位置,根據(jù)光路的可逆性.成虛像時不行,因為虛像不是實際光線會聚而成.)
6.成實像時,u+v≥4f.
關(guān)于“凸透鏡成像的規(guī)律”很多題目需要根據(jù)題中像的性質(zhì)和物距(或像距)判斷成像情況,這就需要同學(xué)們理解并記住凸透鏡成像規(guī)律,會用數(shù)學(xué)方法解不等式組,靈活運(yùn)用凸透鏡成像規(guī)律.下面我們就來看看凸透鏡成像規(guī)律的幾種題型.
例1一束平行光沿透鏡主光軸射向凸透鏡,經(jīng)透鏡折射后會聚于透鏡另一側(cè)主光軸上距透鏡中心15cm處.若將一支點燃的蠟燭分別置于該透鏡主光軸上25cm和35cm處,兩次的像分別是什么樣的?
解析根據(jù)第一句話,我們能得到這樣的信息:該凸透鏡的焦距為f=15cm,所以,當(dāng)物距u=25cm時,滿足f<u<2f的條件,成倒立、放大的實像;當(dāng)物距u=35cm時,滿足u>2f的條件,成倒立、縮小的實像.
例2一物于凸透鏡一側(cè)80cm處,在凸透鏡的另一側(cè)60cm處的光屏上得到一清晰的像,則此凸透鏡的焦距大約在什么范圍?
解析根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知,當(dāng)物距u大于像距v時,物體通過凸透鏡只能成倒立縮小的實像,因此有以下的不等式成立:
u>2f
f<v<2f
代入數(shù)據(jù)為
80cm<2f
f<60cm<2f
解得30cm<f<40cm.
例3小民將一支蠟燭點燃后放在離一架老花鏡30cm處,在光屏上得到一個縮小的像;當(dāng)蠟燭離透鏡18cm時,在光屏上得到一個放大的像,做成這個老花鏡的透鏡焦距可能在什么范圍?
解析當(dāng)u=30cm時,在光屏上得到一個縮小的實像可知
u>2f,即30cm>2f (1)
當(dāng)u=18cm時,在光屏上得到一個放大的實像可知:
f<u<2f,即f<18cm<2f(2)
由(1)和(2)得9cm<f<15cm.
例4初二(1)班的同學(xué)們利用星期天出去春游,在照集體照時發(fā)現(xiàn)有幾個同學(xué)在畫面外,于是同學(xué)們請教在場的物理老師,老師說根據(jù)我們剛剛學(xué)過的透鏡知識,同學(xué)們自己想想看,該如何調(diào)節(jié)?
解析因為有幾個同學(xué)在畫面外,說明通過照相機(jī)鏡頭(凸透鏡)所成的像太大,要想使所成的像變小,就要讓物體(同學(xué)們)遠(yuǎn)離鏡頭.所以只要拍照的人遠(yuǎn)離同學(xué)們后退,同時為了在膠片上得到清晰的像,照相機(jī)的暗箱要變短,即保持像物移動方向一致.
例5(實驗題)如果無論怎么調(diào)節(jié)光屏和透鏡的距離,光屏上都找不到像,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能有哪些?
解析在光屏上找不到像的原因可能有兩種:第一,根據(jù)u
2.從學(xué)生的思維特點找原因:初二年級正處在形象思維向抽象思維過渡的階段,學(xué)生分析數(shù)據(jù)歸納規(guī)律的能力不強(qiáng)。而理解并熟練掌握該規(guī)律必須具備一定的歸納能力和抽象思維能力。
3.從教師的教學(xué)策略找原因:有些教師自己做演示實驗,只讓學(xué)生觀看,學(xué)生只能死記硬背成像規(guī)律。有些教師也使用探究式教學(xué),但由于引導(dǎo)學(xué)生分析的方法不當(dāng),最后只能由教師包辦說出規(guī)律,失去探究實驗的意義。有些教師不能深入研究新教材,對探究凸透鏡成像實驗前教材中要求學(xué)生做的一些成像實驗重視不夠,如小孔成像。
(二)教學(xué)策略的理論根據(jù)
新學(xué)習(xí)的物理概念、規(guī)律將進(jìn)入學(xué)生的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu),引起認(rèn)知結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展、更新或重建。不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容、不同的學(xué)習(xí)順序使認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)生改變的方式也不同。根據(jù)奧蘇伯爾的命題學(xué)習(xí)理論,新的學(xué)習(xí)內(nèi)容同認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的原有內(nèi)容相結(jié)合的方式可以分為下位關(guān)系、上位關(guān)系和并列關(guān)系三種類型。
(三)講究教學(xué)策略,化解教學(xué)難點
1.重視小孔成像規(guī)律的探究,初步建立實像的概念。
在蘇科版物理教材八年級(上)第四章、第三節(jié)《光的直線傳播》的課后習(xí)題中安排這樣一道習(xí)題:在空的易拉罐的底部中央,用釘子敲個小孔,蒙上一層塑料薄膜,這樣就制作一個針孔照相機(jī)。利用它觀察窗外的景物,你看見了什么?記下所成像的特點,并試著加以解釋。
與舊教材中有關(guān)小孔成像直接告訴學(xué)生相比,新教材這樣處理小孔成像現(xiàn)象有它的絕妙之處。利用小組合作方式先讓學(xué)生課后制作好實驗裝置,觀察遠(yuǎn)處景物,記錄看到像的特點,在課堂匯報、展示實驗成果。由于觀察窗外景物時,物距大于像距,學(xué)生只能看到倒立、縮小的實像。實驗如果到此結(jié)束只能算完成一個階段。應(yīng)該用燭燃代替景物,讓學(xué)生繼續(xù)探究小孔到燭燃距離不同時像的特點,最終歸納出像的特點和物距、像距的關(guān)系。學(xué)生通過這個探究實驗建立描述像特點的概念:如實像、放大和縮小、倒立等,認(rèn)識到像不總是縮小。為以后探究凸透鏡成像做好上位知識準(zhǔn)備。
2.做好平面鏡成像的探究,通過比較認(rèn)識實像與虛像的不同。
平面鏡成像一直是初中物理的重要探究實驗。把該探究實驗孤立看只不過是平面鏡成像特點,但從完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)分析,該實驗使學(xué)生第一次知道虛像概念,認(rèn)識比較實像與虛像的方法,為以后探究凸透鏡成像規(guī)律又準(zhǔn)備了一個上位知識點。
3.讓學(xué)生用凸透鏡進(jìn)行課前預(yù)探究,形成初步感性認(rèn)識。
學(xué)生對凸透鏡成像沒有感性認(rèn)識,讓他們直接探究凸透鏡成像規(guī)律,學(xué)生往往覺得無所適從不知道從哪里開始探究,不知道究竟探究什么。仔細(xì)研究蘇科物理八年級上第五章第一節(jié)的課后習(xí)題第四題:通過放大鏡觀看物體時,若適當(dāng)增加放大鏡與物體間的距離,看到的像是增大呢,還是縮???若繼續(xù)不斷地增大放大鏡與物體間的距離,看到的像將怎樣變化呢?本題也屬于實驗類作業(yè),這是在學(xué)生探究凸透鏡成像規(guī)律前預(yù)備實驗,教師應(yīng)該把凸透鏡發(fā)給學(xué)生讓學(xué)生做一做、看一看,學(xué)生認(rèn)識到放大鏡屬于凸透鏡,凸透鏡不總是成放大的正立像,還能成放大的倒立像、縮小的倒立像,使學(xué)生對凸透鏡能成不同的像有了感性認(rèn)識。
4.精心設(shè)計《凸透鏡成像規(guī)律》教案,為課堂探究做準(zhǔn)備。
物理規(guī)律的教學(xué)適宜用探究式教學(xué)方法,如何在課堂上讓學(xué)生探究凸透鏡成像規(guī)律,這是長期困擾初中物理教師的難題。為讓學(xué)生能順利探究出此規(guī)律,教師要全盤考慮前后概念的聯(lián)系,還要在新授課前進(jìn)行教學(xué)設(shè)計,主要考慮以下幾點:如何創(chuàng)設(shè)提問題的情境?引導(dǎo)學(xué)生提什么樣的問題?采用什么實驗裝置?如何用器材進(jìn)行探究?探究時需要觀察、記錄哪些數(shù)據(jù)和現(xiàn)象?如何引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、歸納出規(guī)律?其中提問題和分析數(shù)據(jù)是最易被忽視的教學(xué)環(huán)節(jié)。如上文所述,學(xué)生在探究此規(guī)律前應(yīng)該知道凸透鏡能成不同的像,教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生提出這樣的問題:當(dāng)物體到凸透鏡的距離不同時,物體通過凸透鏡成的像有什么不同呢?這樣提問題能使學(xué)生知道探究的目的,能引導(dǎo)學(xué)生尋找探究的方法,比其他提問方法效果好。
當(dāng)學(xué)生得到許多實驗數(shù)據(jù)后,老師這樣問學(xué)生:“凸透鏡究竟能成幾種像呢?”引導(dǎo)學(xué)生先把像的種類分析出來,共有四種。繼續(xù)追問:“在什么條件下凸透鏡成倒立、縮小的實像呢?”激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)的興趣。其余類推。
由于此實驗得到的數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)規(guī)律不是明顯的正比或反比定量關(guān)系,數(shù)據(jù)中蘊(yùn)藏的規(guī)律屬于界定范圍的定性規(guī)律,學(xué)生從來沒有遇到,所以分析數(shù)據(jù)是本節(jié)課的最大難點,引導(dǎo)學(xué)生正確分析出數(shù)據(jù)的規(guī)律是本節(jié)課的關(guān)鍵一環(huán)。教師如果直接讓學(xué)生分析,學(xué)生很難得出正確的結(jié)論。教師要發(fā)揮主導(dǎo)作用,引入分析數(shù)據(jù)的技術(shù)工具。
方法一:用電腦中的Excel軟件分析,優(yōu)點是在短時間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù),學(xué)生興趣濃厚。缺點是學(xué)生從屏幕上看到的仍然是數(shù)據(jù)信號,分析能力不強(qiáng)的學(xué)生還是得不出結(jié)論。
方法二:用貼圖片法展示成像規(guī)律。課前,教師準(zhǔn)備下列教具,在一張大白紙上畫好凸透鏡符號,畫出主光軸,用1∶2的比例尺在主光軸上標(biāo)出刻度線,標(biāo)出一倍焦距處和兩倍焦距處,目的是增大可見度。用不干膠紙制作表示物體和實像的小圖片,小圖片形狀是:,每種形狀的圖片多做幾個。當(dāng)成縮小像時,用大表示物體,小表示像。當(dāng)物體成放大實像時,用小表示物體,用大表示像。成等大像時,用表示物體,用表示像。在課堂上最后分析數(shù)據(jù)時使用這些小圖片,根據(jù)成實像的三種現(xiàn)象,讓學(xué)生根據(jù)物距、像距把小圖片粘貼到白紙主光軸上,每種現(xiàn)象白紙上粘貼的圖片數(shù)不超過十個為宜。最后讓學(xué)生觀察白紙上小圖片的分布,學(xué)生就能方便地說出凸透鏡的成像規(guī)律。
5.深入分析,加深對凸透鏡成像規(guī)律的理解。學(xué)生初步理解凸透鏡成像規(guī)律后,教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生深入分析加深對該規(guī)律的理解。
(1)用《凸透鏡成像動畫》課件向?qū)W生展示凸透鏡成像的連續(xù)變化規(guī)律,形成深刻的印象??偨Y(jié)出成實像或虛像時,當(dāng)物距連續(xù)變化,引起像和像距的變化規(guī)律。利用課件讓學(xué)生觀察出兩倍焦距和一倍焦距處的特殊意義。
(2)凸透鏡所成像性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)。凸透鏡成像的性質(zhì)可從正立或倒立、放大或縮小、虛像或?qū)嵪袢矫婷枋觥_@些性質(zhì)之間有關(guān)聯(lián),例如正立的像一定是放大的虛像,倒立的像一定是實像。通過教師示范,讓學(xué)生再去挖掘其他的關(guān)聯(lián)性質(zhì)就能加深對該規(guī)律的理解。
(3)凸透鏡成像與小孔成像的比較。當(dāng)凸透鏡成實像時,根據(jù)像距與物距的大小關(guān)系可以推定成像的性質(zhì),這與小孔成像現(xiàn)象相同。兩者的共同點是:像距小于物距時,成倒立、縮小的實像;像距大于物距時,成倒立、放大的實像;像距等于物距時,成倒立、等大的實像。
在整個光學(xué)部分,教者應(yīng)有全局一盤棋的思想,重視教學(xué)策略的研究,從總體上把握前后概念、規(guī)律之間的聯(lián)系,杜絕凸透鏡成像規(guī)律教學(xué)孤立化傾向,把探究凸透鏡成像規(guī)律時涉及的基本概念分散開來,使學(xué)生在課堂探究時不必為一些概念花費(fèi)較多的時間,讓學(xué)生集中時間和精力去提出問題、設(shè)計實驗、分析數(shù)據(jù)、歸納規(guī)律,這樣就能化解探究凸透鏡成像規(guī)律這個教學(xué)難點,使學(xué)生理解這一規(guī)律。
[摘要]凸透鏡成像規(guī)律是初中物理教學(xué)難點,本文首先從多方面分析該規(guī)律成為教學(xué)難點的原因。然后說明有關(guān)概念、規(guī)律的結(jié)構(gòu)關(guān)系,最后介紹化解難點的教學(xué)策略。
[關(guān)鍵詞]上位知識下位知識成像規(guī)律
本人根據(jù)多年的教學(xué)實踐認(rèn)為:采用圖像法歸納總結(jié)凸透鏡成像規(guī)律比圖表法歸納更加直觀形象.學(xué)生易接受,記憶時間長,教學(xué)效果明顯.當(dāng)然,教師正確演示并讓學(xué)生親歷實驗過程是正確歸納好實驗規(guī)律的基礎(chǔ).
1 開展好實驗是歸納凸透鏡成像規(guī)律的基礎(chǔ)
物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科.學(xué)生動手實驗,親歷實驗的過程,學(xué)生興趣盎然.不僅有利于對知識點的吸收,也極大地培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,探究好實驗是掌握好相關(guān)知識點的重要基礎(chǔ).在探究凸透鏡成像規(guī)律時,師生需抓住“三區(qū)”、“兩個分界面”進(jìn)行探究.具體如圖1所示.
“三區(qū)”指的是:在焦點之內(nèi),1~2倍焦距之間,2倍焦距外.“兩個分界面”指焦點是虛實像的分界面,2倍焦距處是放大與縮小實像的分界面.分區(qū)域,分界面來進(jìn)行探究學(xué)習(xí)對該成像規(guī)律的掌握是簡單而易行的.
2 采用圖像歸納凸透鏡成像規(guī)律,直觀形象、深入淺出
物理圖像比物理圖表更加直觀、形象.我在復(fù)習(xí)歸納凸透鏡成像規(guī)律時采用大屏幕投影如圖2.
2.1 投影圖像時需匹配圖解如下
①“”代表物體或其像,正倒可以反映物體成像時的正倒情況,長短反映像的大??;序號a、b、c、d、e表示物體所處的位置,a′、b′、c′、d′、e′表示物體所成像的位置.
②實線代表成實像,虛線代表成虛像.
③物體在不同位置時,可采用不同的色彩,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識.
2.2 成像規(guī)律由圖像可直觀得出
①一倍焦距分虛實,二倍焦距分大小.
②成實像時:物近像遠(yuǎn)像變大,物遠(yuǎn)像近像變小.
③成虛像時:物近像近像變小,物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大.
一幅圖像就能把凸透鏡成像的大小、虛實、正倒特點及物距和像距的變化情況清晰的反映出來,直觀形象,簡潔而明快.圖像歸納比圖表和文字更加鮮明,學(xué)生學(xué)得輕松,記憶時間長,應(yīng)用起來也會得心應(yīng)手.采用圖像法歸納復(fù)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律,起到了事半功倍之功效.
3 實例分析,彰顯圖像之宜處
例1 如圖3為照相機(jī)成像原理圖.
當(dāng)照集體像時,發(fā)現(xiàn)有人沒有進(jìn)入鏡頭,應(yīng)如何調(diào)節(jié)?
解析 由照相機(jī)成像原理圖可知,照相機(jī)工作時,物體在2倍焦距之外,像在1倍焦距和2倍焦距之間,成一個倒立,縮小的實像.
照集體像時,若有人沒有進(jìn)入鏡頭,應(yīng)使所成的像變小.根據(jù)如上圖所得成像規(guī)律“成實像時,物遠(yuǎn)像近變小”, 因而需增大物距同時減小像距可使像變小并且清晰.由此可知,當(dāng)有人沒有進(jìn)入鏡頭時,可使照相機(jī)后移,增大物距,并縮短鏡頭與膠片之間的距離,減小像距.根據(jù)成像規(guī)律也會讓同學(xué)們?nèi)菀酌鞔_:拍攝近景時(物近),需增大鏡頭與膠片之間的距離,鏡頭往前伸,離膠片遠(yuǎn)一些(像遠(yuǎn)了);拍攝遠(yuǎn)景時(物遠(yuǎn)),需減小鏡頭與膠片之間的距離,鏡頭往后縮,離膠片近一些(像近了).
例2 如圖4為上課時經(jīng)常使用的投影儀工作原理圖.若使屏幕上的像變大,應(yīng)如何調(diào)節(jié)?
一.凸透鏡所成的像與物體所處位置的變化規(guī)律
(1)物體在無窮遠(yuǎn)處時,像成在焦點上。(無窮遠(yuǎn)處的物體射向凸透鏡的光線可以近似地認(rèn)為是平行光,平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后過焦點,這個點我們可以認(rèn)為就是無窮遠(yuǎn)處的物體通過凸透鏡所成像的位置。)(如圖1所示)
實例應(yīng)用:太陽離我們很遠(yuǎn),我們利用太陽光可以近似地看成平行光來確定凸透鏡焦距時,將凸透鏡正對太陽光,在凸透鏡的另一側(cè)所看到的亮點就可以認(rèn)為是太陽通過凸透鏡所成的像。這也是確定凸透鏡的焦距比較簡便的一種方法。
(2)物體在由無窮遠(yuǎn)處向二倍焦距處靠近的過程中,通過凸透鏡所成的像由焦點處向二倍焦距處移動,像是倒立、縮小的實像,像逐漸變大,但像始終小于物體。(如圖2所示)
實例應(yīng)用:照相機(jī)。當(dāng)用照相機(jī)拍攝遠(yuǎn)景時,膠片前移靠近焦點;拍攝近景時,膠片后移遠(yuǎn)離焦點。
(3)當(dāng)物體移動到二倍焦距上時,像也正好移動到凸透鏡另一側(cè)的二倍焦距上,此時像是倒立、與物體大小相等的實像,此時像和物體的距離最近。(如圖3所示)
實例應(yīng)用:確定凸透鏡的焦距的一種方法。
(4)物體在由二倍焦距處向焦點處移動的過程中,像由凸透鏡另一側(cè)的二倍焦距處向遠(yuǎn)處移動,像是倒立、放大的實像。隨著物體的移動,像逐漸遠(yuǎn)離凸透鏡,像同時逐漸變大。(如圖4所示)
實際應(yīng)用:幻燈機(jī)(或投影儀、電影放映機(jī))
將膠片倒插在卡座上,在銀幕上可以得到放大的正立的實像。
(5)當(dāng)物體移動到焦點上時,像就移動到了無窮遠(yuǎn)處。(兩條經(jīng)過凸透鏡折射后的光線正、反向都不相交,故既不成實像,也不成虛像,我們可以認(rèn)為此時的像在無窮遠(yuǎn)處)。
實際應(yīng)用:將點光源放在焦點上,在凸透鏡的另一側(cè)可以得到一束平行光,某些探照燈就是利用這個原理制成的。
(6)當(dāng)物體由焦點處向透鏡靠近時,從物體上發(fā)出的光線通過凸透鏡的折射后變得發(fā)散,而在物體的同側(cè),折射光線的反向延長線可以會聚,形成正立、放大的虛像,在物體移動過程中,物距變小,像距變小,像也隨之變小,但此虛像始終大于物體。
實際應(yīng)用:放大鏡
利用放大鏡觀察物體時要使物體到透鏡的距離在一倍焦距以內(nèi)。如果想使觀察的物體再放大一些,可以讓物體離凸透鏡遠(yuǎn)一些,但必須保證物距小于一倍焦距,否則就觀察不到放大的虛像了。
二.兩個分界點
1、焦點:(1)焦點是物體成虛像還是實像的分界點,把物體放在焦點上(u=f)時,不能成像;把物體放在焦點以內(nèi)(uf)時成實像.(2)無論成實像還是虛像,物體靠近焦點時像變大、像距變大,物體遠(yuǎn)離焦點時像變小、像距也變小.(3)當(dāng)物距u
2、二倍焦距處: (1)二倍焦距處是物體成縮小實像還是放大實像的分界點,把物體放在焦距和二倍焦距之間時成放大的實像;把物體放在二倍焦距處時成等大的實像;把物體放在二倍焦距之外時成縮小的實像.(2)物體成實像時,將物體放在二倍焦距處,物、像間的距離最小.(3)物體成實像時,物體靠近二倍焦距處, 物、像間的距離變小; 物體遠(yuǎn)離二倍焦距處, 物、像間的距離變大.
三、一個動態(tài)特點—焦點
物體沿凸透鏡主軸移動時,物、像移動的方向一致.當(dāng)物體成實像時,物體靠近透鏡移動,則透鏡另一側(cè)的像遠(yuǎn)離透鏡;當(dāng)物體成虛像時,物體靠近透鏡移動,則物體同側(cè)的像也靠近透鏡.
四、六種基本題型
1、確定像的特點
例:凸透鏡的焦距是15cm.將物體放在主軸上距透鏡焦點20cm處,所成的像一定是().
A.一定是倒立放大的實像 B.可能是倒立縮小的實像
C.可能是正立放大的虛像 D.可能是正立等大的虛像
解析: 將物體放在主軸上距透鏡焦點20cm處,物距f
2、確定焦距范圍
例:在關(guān)于凸透鏡的成像實驗中,將物體放在距透鏡20cm處,這時得到一個倒立放大的實像,則該凸透鏡的焦距的大小的范圍為 .
解析:物距u=20cm,物體成倒立放大的實像,應(yīng)滿足f
3、確定物距或像距
例:用照相機(jī)給家人照相,人與照相機(jī)鏡頭的距離和底片到照相機(jī)鏡頭的距離分別是( )
A.大于2f,小于fB. 大于2f,小于2f\大于f
C. 小于2f\大于f,大于2f D. 大于f, 大于2f
解析:照相機(jī)利用物距u>2f時,凸透鏡成倒立縮小實像制成的,此時像距f
4、物距或像距變化
例:用一架鏡頭焦距不變的照相機(jī),給一個人照了一張全身像,再用它給這個人照一張半身像,應(yīng)該使()
A. 照相機(jī)與人的距離增大,暗箱長度縮短
B. 照相機(jī)與人的距離增大,暗箱長度伸長
C. 照相機(jī)與人的距離減小,暗箱長度縮短
D. 照相機(jī)與人的距離減小,暗箱長度伸長
解析:拍半身像與全身像相比像變大了.凸透鏡成實像時,物距變小,像距就增大,像也變大.因此應(yīng)使照相機(jī)與人的距離減小,暗箱長度伸長,選D.
5、物像間距離變化
例:一凸透鏡的焦距為10cm,當(dāng)物體從距透鏡15cm處沿透鏡主軸遠(yuǎn)離,移動到距透鏡40cm處的過程中,物體與它的像之間的距離()
A. 逐漸增大 B. 先減小,后增大
C. 逐漸減小 D. 先增大,后減小
解析:物體從距透鏡15cm處(f
6、確定像的移動方向
例:一物體從遠(yuǎn)處向凸透鏡的2倍焦距處勻速運(yùn)動而來,則物體的像()
A.與物體的運(yùn)動方向相同,像距越來越小
B.與物體的運(yùn)動方向相同,像距越來越大
C.與物體的運(yùn)動方向相反,像距越來越大
D.與物體的運(yùn)動方向相反,像距越來越小
關(guān)鍵詞:初中物理;力學(xué);熱學(xué);光學(xué);電磁學(xué)中圖分類號:G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1672-1578(2014)18-0230-01 "一焦分虛實,兩焦分大小。"至今讓我記憶猶新。它是我在初中時物理老師總結(jié)凸透鏡成像規(guī)律的記憶口訣,讓我深刻把握了事物的本質(zhì),增強(qiáng)了記憶效果,終生難忘。究其原因,口訣是根據(jù)事物內(nèi)容要點編成便于記誦的語句,它使抽象的事物形象化,繁瑣的語言精煉化,能激發(fā)人們的興趣,啟迪人的思維,牢記紛繁復(fù)雜的事物。巫師、匠人等能記住許多東西也正是運(yùn)用了美妙的口訣。凡是能引起人感興趣的東西,正如記憶口訣,它會讓人過目不忘,記住事物的本質(zhì)特點。世界著名的物理學(xué)家愛因斯坦說過:興趣是最好的老師。我國古代偉大的思想家孔子也曾說過:"知之者不如好之者,好之者不如樂之者。"樂之,興趣也。興趣是一種潛在的素質(zhì),它能激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)生活產(chǎn)生心理上的愛好和追求的傾向,是克服困難和推動學(xué)習(xí)活動的內(nèi)部動力。新課改理念也認(rèn)為:激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是"自主、合作、探究、創(chuàng)新"教學(xué)模式的主要追求目標(biāo)之一。若不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,課改只不過是一句空話。我們物理教師若能結(jié)合新課改理念,在完成教學(xué)目標(biāo)之后,結(jié)合物理學(xué)科的特點,鼓勵學(xué)生參與或讓學(xué)生獨(dú)立編寫記憶口訣,會使你的教學(xué)效果達(dá)到事半功倍的目的。下面是我在多年的初中物理教學(xué)中與學(xué)生共同探究的記憶口訣,現(xiàn)分類總結(jié)于后,借此拋磚引玉。
1.力學(xué)部分
1.1讓學(xué)生對長度有一大體上的印象。其口訣是:一臂長一米,拳寬一分米,甲寬一厘米,毫米一粒米。
1.2天平的使用方法。其口訣是:天平放水平,游碼回到零;調(diào)節(jié)右螺母,指針中線處,橫梁就平衡;物左砝夾右,再調(diào)小游碼,直到橫梁平;讀數(shù)兩項加。
1.3二力平衡的條件口訣:同一直線方向反,兩力相等同一物。
1.4作用力與反作用力口訣:同一直線方向反,兩力相等在兩物。
1.5求平均速度口訣:平均速度看似難,先抓 "總"字是關(guān)鍵。先求總路程,再求總時間。
1.6回聲測距口訣:若要回聲測距離,別忘時間取一半。
2.熱學(xué)部分
2.1物態(tài)變化記憶口訣:物態(tài)變化有六個,固液氣態(tài)往上排,向上變化為吸熱,向下放熱不會錯。
2.2四沖程內(nèi)燃機(jī)"421" 口訣:吸(氣 )壓(縮)做(功)排(氣)四沖程,曲軸(轉(zhuǎn))兩周一(個工作)循環(huán)。
2.3列熱平衡方程口訣:熱平衡,吸放(熱量相)等 ;高溫降,低溫升;由公式,列方程;末溫t,初加零(下標(biāo))。
3.光學(xué)部分
3.1光的反射定律口訣:三線(反射光線、入射光線和法線)共(在一平)面,法線居中(反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)),兩角相等(反射角等于入射角)。
3.2平面鏡成像特點口訣:平面鏡,成虛像,像物(關(guān)于鏡面)對稱記心上。
3.3光的折射規(guī)律口訣:三線同(在一平)面,兩線分居(折射光線和入射光線分居在法線兩側(cè)),空(氣)中角大(光斜射界面時,無論是入射角,還是折射角,都是空氣中的角大),垂直不變(光線垂直于界面入射時,傳播方向不變,折射角和入射角都為O0)。
3.4利用光的折射規(guī)律作凸(凹)透鏡的光路圖口訣:兩次折射,往"厚"方偏,通過光心,方向不變(平行于主光軸的光線,第一次從空氣進(jìn)入透鏡,第二次從透鏡進(jìn)入空氣,光的傳播方向都向透鏡厚度大的方向偏折。通過光心的光線方向不變,算作特殊)。
3.5凸透鏡成像規(guī)律記憶口訣:一焦分虛實(物體在一倍焦距處不成像,但它是成實像和虛像的分界點,即物體在一倍焦距內(nèi)成正立、放大的虛像,在一倍焦距以外成倒立的實像。)兩焦分大?。ㄎ矬w在二倍以外成倒立、縮小的實像,在二倍焦距之內(nèi)、一倍焦距之外成倒立、放大的實像)。
3.6凸透鏡有實焦點,凹透鏡有虛焦點,可簡記為"凸實凹虛"。
4.電學(xué)部分
4.1電荷間的相互作用規(guī)律可以簡記為:同電相斥,異電相吸(同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引)。
4.2摩擦起電后物體帶電情況口訣:得到電子帶負(fù)電,失去電子帶正電,不得不失不帶電。
4.3串并聯(lián)電路的區(qū)分口訣:獨(dú)路一條為串聯(lián),還有路徑為并聯(lián)。
4.4電流表的使用方法口訣:串聯(lián)接入電流表,"+"進(jìn)"-"出要記好,不超量程先試觸,(未經(jīng)用電器而)直接電源損壞(電流)表。
4.5電壓表的使用方法口訣:并聯(lián)接入電壓表,"+"進(jìn)"-"出要記好,超出量程損壞(電壓)表,(未經(jīng)用電器)直接(測)電源(電壓)也無妨。
4.6滑動變阻器使用要點口訣:一上一下接電路,電阻大小看"長度"(有電流流過的電阻線長度)。
4.7插座的極性判斷口訣:左零右火上接地(兩孔插座的左孔為零線,右孔為火線;三孔插座多的那個上孔接地線,其余兩孔極性相同)。
4.8測電筆的使用要領(lǐng)口訣:測電筆,按筆尾(金屬體),觸火亮,觸零滅。
4.9安全用電口訣:低壓電,摸不得;高壓線,要遠(yuǎn)離;超低壓(36V及36V以下),才安全;守電規(guī),別冒險。
4.10安培定則可簡記為:"右手握(螺線)管,四(手)指順(著電)流(方向),姆指(指向是螺線管的)北極。
4.11磁極間的相互作用規(guī)律可以簡記為"同名相斥,異名相吸"。