凸透鏡成像演示裝置

針對學生對凸透鏡成像理解的障礙，我們研究、設計和製作這套裝置，它具有“分步驟、立體化”的演示效果，能幫助學生真正理解凸透鏡成像的實質。

作者：李為模曾園紅；圖文整理：曾園紅

在教學中，大家都清楚物體通過凸透鏡可以成倒立的實像，但不少教師在物理教學中發現一個問題：學生對於凸透鏡成像中“倒立”的理解存在很大的障礙，學生僅僅把這個“倒立”簡單地理解為“上下顛倒”，而沒有理解實物和像之間是“上、下、左、右‘完全’顛倒”的實況。

在人教版、北師大版的初中《物理》及初中《科學》教材中關於凸透鏡成像的探究都有很明確的實驗或活動安排，其實驗活動的要求也基本相同，即都要求學生理解物體通過凸透鏡成像的“虛、實、正、倒、放大、縮小”等，提供的器材均為蠟燭、光距座、凸透鏡、光屏等。

基於學生理解凸透鏡成像的困難，不少教師進行了改進，有的將蠟燭（光源）用燈泡替代[1]，有的用發光二極體製成電子蠟燭做光源[2]，還有的用發光二極體製作“F”字型的光源[3]，等等，對學生的理解都起到了一定的幫助作用。

針對這個問題，我們在“凸透鏡成像演示裝置設計”思路[注]的基礎上，共同研究、設計和製作了一套演示凸透鏡成像的裝置，這套裝置具有“分步驟、立體化”的演示效果，能幫助學生真正理解凸透鏡成像的實質。以下就介紹該裝置的演示步驟。

[注]“‘凸透鏡成像演示裝置設計’思路”由德智外國語學校吳燕梅老師提供。

參考文獻：

[1]張振福.“探究凸透鏡成像規律”實驗中光源的改進.中學物理教學參考，2005.5，(27).

[2]羅禮汗.兩個中學物理實驗用具的改進.甘肅教育·理化生教學，2007.3，(52頁).

[3]曾彤兵.用發光二極體改進中學物理實驗.實驗技術，2003.6，(28頁)

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針對學生對凸透鏡成像理解的障礙，我們研究、設計和製作這套裝置，它具有“分步驟、立體化”的演示效果，能幫助學生真正理解凸透鏡成像的實質。

演示步驟：

步驟一：分步驟演示，讓學生理解物體通過凸透鏡成“什麼樣”的“倒立”實像。

1、用紅、綠髮光二極體製作“

”形狀光源，並用獨立的開關和電源分別控制紅、綠光源，如圖1—1、1—2所示。

圖1—1圖1—2

2、將光源、凸透鏡和光屏按要求放置在光距座上，並進行調節，準備實驗，如圖2—1、2—2所示。

圖2—1圖2—2

3、單獨開啟綠色二極體單箭頭型光源，引導學生觀察它的“倒立”的像，是“左右”倒立？“上下”倒立？還是“上下左右”同時或全部倒立？如圖3所示。

4、單獨開啟紅色二極體單箭頭型光源，重複3步驟，強化對“倒立”的理解，如圖4所示。

圖3圖4

5、同時開啟紅、綠“

”光源，引導學生觀察它的“倒立”的放大或縮小的實像，從“整體”上來理解“倒立”的含義，如圖5—1、5—2所示。

圖5—1圖5—2

針對學生對凸透鏡成像理解的障礙，我們研究、設計和製作這套裝置，它具有“分步驟、立體化”的演示效果，能幫助學生真正理解凸透鏡成像的實質。

步驟二：通過光路暗箱，分步驟演示，讓學生理解物體通過凸透鏡“為什麼”成“倒立”實像。

6、用六支鐳射筆製作“┓”型特殊光源（特殊物體），每支鐳射筆都有獨立的開關控制，另外用一支鐳射筆做參考用，它的光線剛好通過凸透鏡的光心，也有獨立開關控制，並把這個特殊光源（特殊物體）安裝固定在光路暗箱上，如圖6—1、6—2示。

圖6—1圖6—2

7、單獨開“┓”特殊光源（特殊物體）中的“上下”兩支鐳射筆，從光路暗箱的側面觀察光路的傳播，兩條光路“上下倒立”如圖7所示。

8、單獨開“┓”特殊光源（特殊物體）中的“左右”兩支鐳射筆，從光路暗箱的上面“俯視”觀察光路的傳播，兩條光路“左右倒立”，如圖8所示。

圖7圖8

9、按“從左到右、從上到下”的順序依次開啟“┓”特殊光源（特殊物體），可以“動態的、立體化”的觀察到“┗”型的像，如圖9—1、9—2所示。

圖9—1圖9—2②

10、開啟參考用鐳射筆，觀察它的光線傳播情況，可以看到通過凸透鏡光心的光線其傳播方向不發生變化，如圖10—1、10—2所示。

圖10—1圖10—2

責編：唐妍梅