利用作图来进行探究并巧记凸透镜的成像规律

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摘要:本文试图利用作图来进行探究凸透镜的成像规律和采用口诀法,数轴法巧记凸透镜的成像过滤,以加深规律在学生大脑中的印象,达到易学易记。

关键词:作图　口诀法　数轴法　凸透镜　规律

凸透镜的成像规律的教学中,我们都通过实验来研究凸透镜的成像规律,我们不妨在实验探究后采用作图法来进行探究,即利用凸透镜的三条特殊光线,做出物体在不同范围段内所成的像,具体做法如下:

第一、如图(1)所示,以线段AB代表物体,把AB放在凸透镜的2倍焦距以外,作AB发出的光通过凸透镜折射后所成的像A′B′,观察比较物体AB与像A′B′的大小、正倒,AB与A′B′在透镜的同侧还是异侧,像的虚实(由实际光线汇聚而成的是实像,由实际光线的反向延长线汇聚而成的是虚像)。把观察比较结果填入表(一)中;

第二、依次把AB置于距凸透镜2倍焦距外的A2点,2倍焦距和1倍焦距之间的A3点,置于1倍焦距内的A4点,分别作出不同位置所成的像的A2′B2′B3′、A4′B4′把观察比较结果填入表(一)中;

第三、把物体AB置于焦点F处,此时,作出的两条折射光线互相平行不会相交,即不成像。

分析表1的数据,可以归纳总结出凸透镜的成像规律:当物距大于2倍焦距时,成倒立缩小的实像;当物距等于2倍焦距时,成倒立等大的实像;当物距在2倍焦距和1倍焦距时,成正立放大的虚像;当物距等于焦距时,不成像。

上面是探究凸透镜的静态成像特点,若探究动态成像特点,可以改变物距的大小并作出相应的像。如图(2)所示,观察分析物距、像距、像的大小的变化情况,并填入表2中。

由表2的数据分析归纳凸透镜的成像特点:成实像时,物体从A1移动到A2位置时,物距减小,像从A1′移动A2′位置,像距变大,像的大小也变大,反之亦然;成虚像时,物体从A3位置,移到A4位置,物距变小,像从A3′位置移动到AA4′位置,像距变小,像的大小变小,反之亦然。

凸透镜的成像规律及其应用是初中的一个重点内容,但成像规律复杂,不少学生容易把规律记混或遗忘,导致做题时感到困难,现教大家巧记凸透镜成像规律的两种方法,供大家参考。

1.口诀记忆,顺口成章

凸透镜的一倍焦距是成实像和虚像的分界点,二倍焦距点是像放大缩小的分界点,由表1中也可以看出实像总是倒立的,并且与物体在透镜的异侧。虚像总是正立的,并且与物体在透镜的同侧。由这几个特点可用四句口诀来表述:一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小,实像异侧倒立,虚像同侧正立。

由表2可以看出凸透镜的动态成像特点:(1)成实像时,物距减小,像距变大,像的大小变大,反之亦然;(2)成虚像时,物距变大,像距变大,像的大小变大,反之亦然。进一步分析(1)、(2)两个特点可知,不管是实像还是虚像,只要物体向焦点移动,像距就变大,像的大小也变大。凸透镜的动态成像特点可用一句口诀来表述:物向焦点移,像变大且远。于是凸透镜的成像规律就可以用上面五句口诀来表述,这样记起来朗朗上口,容易记住,不易忘记。

2.数轴记忆,一目了然

在分析归纳总结凸透镜的成像规律后,可借助如图(3)所示的图形来加强记忆。

说明:

(1)焦点F是凸透镜成实像和虚像的分界点,当物体放在凸透镜的焦点上即(物距等于焦距)时,既不成实像也不成虚像,因为从焦点发出的光经过凸透镜折射后与主光轴平行射出,平行光线不能相交,所以不能成像。当物体放在焦点以外时成实像,当物体在焦点以内成虚像,即物体成像以焦点F分为界点,分为成虚像和成实像的区域,物体的位置分别在成虚像和实像的区域时,所成的像就是对应数轴图上的规律。

(2)二倍焦距处是凸透镜成放大像和缩小像的分界点,物体在2倍焦距处成等大的像,在2倍焦距以外成缩小的像,在2倍焦距以内成放大的像。

总之,在“探究凸透镜的成像规律”这一课题的教学中,以实验探究为基础,作图探究来强化,同时鼓励和帮助学生寻找一些记忆探究结论的方法会取得更好的教学效果。