探究凸透镜成像规律的实验是初中物理中的一个重要实验,对于多数初中生来说,这是他们在学习物理后遇到的第一个内容繁多、结论严谨、应用广泛的实验,新课标也把这个实验规定为学生必做的分组实验,此实验在初中物理教学中的重要性不言而喻。做好此实验不但可让学生顺利掌握相关内容,更能使学生体验探究成功的乐趣,提高学生学好物理的信心,培养学生的发展性学力。由于本校学生自主探究能力较弱,为了提高实验效果,本人在分析原有实验方案的基础上,对实验过程进行细化、对虚像的观察方法指导进行深化、对数据处理方法进行改进。
教学目标:
1、会使用相关的实验仪器,能通过观察和实验收集凸透镜成像规律的有关数据和资料;
2、经历从所观察到的凸透镜成像的有关现象和所收集的实验数据中,归纳出凸透镜成像规律的过程;
3、培养学生交流合作能力、创新能力。
实验内容设计:
1、用凸透镜观察烛焰,找寻不同的像,形成感性认识;
2、学会正确摆放实验器材,并在此基础上,在光屏上找到一个清晰的像,让学生掌握找到清晰像的方法,为凸透镜成像规律的探究奠定基础;
3、调整烛焰、光屏的位置,找寻清晰的不同的像,让学生在实验中获得凸透镜成像影响因素的感知,提出猜想
4、依次探究倒立缩小实像、倒立放大实像、倒立等大实像、正立放大虚像和不成像的条件,记录数据、绘制图像、分析数据、得出结论。
实验方法设计:
1、在引入环节中,在学生回忆生活中凸透镜成像后,采用观察法让学生用凸透镜观察烛焰,让学生从抽象思维转化为形象思维。
2、在探究成像规律的实验中,学生仅仅是对成像特点有感性的认识,缺乏严谨的理性分析,所以本环节的主要是引导学生在实验过程中采用“控制变量法”和“多次实验总结规律”
3、在数据分析环节,采用图像法使实验结果更直观。
教学过程设计:
教学中以了解、学习研究物理问题的方法为基础,掌握知识为中心,培养发展性学力为方向,紧抓重点突破难点,设计如下教学程序:
1、教学引入
先提问:你知道生活中那些地方或装置上用到凸透镜吗?物体通过凸透镜可以成哪些像呢?再让学生利用桌上提供的凸透镜,观察烛焰。(自然而然地引出凸透镜成像规律实验,也激发了学生的探究兴趣。)
2、教学过程
(1)初步体验
首先向学生介绍实验所需用到的器材,并告知器材的正确摆放位置,然后让学生动手试试并观察:a.凸透镜能成像吗? b.屏上的像清晰吗?
(此过程既能让学生掌握找到清晰像的方法,又能让学生在实验中观察到多种不同的像,进一步丰富学生的体验,为学生的抽象思维奠定形象思维的基础,提高学生的发展性思维能力)
(2)实验探究
探究1:把蜡烛放在离透镜较远的地方,移动光屏直到屏上呈清晰的像为止,观察像的特点,逐渐移动蜡烛靠近透镜,并调节光屏的位置,使烛焰在光屏上成清晰的像时,观察像的特点。
通过实验所观察到的现象,提问:凸透镜成像是这样的丰富,那么,凸透镜成像与哪些因素有关呢?学生在实验中获得感知,提出猜想:“物体与凸透镜之间的距离”、“凸透镜的焦距”、“光屏与凸透镜的距离”。
针对学生的猜想教师演示:用控制变量法,固定物体、凸透镜的位置,移动光屏,成像情况改变了吗?像变模糊了,是像的距离变化了呢?还是其他位置根本就没有清晰的像呢?
(排除“光屏与凸透镜的距离”这一因素,凸出本实验的重点:凸透镜焦距不变时,物距变化对成像的影响。)
探究2:移动蜡烛的位置,并调节光屏的位置,使烛焰在光屏上成清晰缩小的像时,测量并在表格中记录这时的物距和像距。
探究3:移动蜡烛的位置,并调节光屏的位置,使烛焰在光屏上成清晰放大的像时,测量并记录这时的物距和像距。
(由于实验要求学生同时观察和思考的内容比较多,如凸透镜的焦距、焦点位置,二倍焦距位置、物体位置、像的位置,同时还要观察像的性质。对于初中学生
来讲,很容易注意了这方面的内容而忽略观察其他内容,从而就很难从整体上把
握这个物理变化的过程。为了突破这一难点,指导学生把三组物距、像距标在数轴上,进行数据分析,得出规律。)
(4)探究4:根据探究2和探究3的结果,想一想物体放在什么位置时可能成等大的像?
(5)探究5:移动蜡烛到一倍焦距内,调节光屏的位置,烛焰还能在光屏上成像吗?
过渡:既然不是成实像,那会不会成虚像呢? 又该如何观察呢?
请同学们回忆我们是如何看到由于光的折射形成的水中的“假鱼”的呢? 那么,在凸透镜中发生的是折射,且折射光线与入射光线在透镜的两侧,所以我们若想看到虚像,也应该逆着折射光线的方向观察。 所以我们的眼睛应该在哪侧观察呢?
(关于虚像的观察,是本节课教学中难点的难点,教材上直接告诉学生观察虚像的方法,学生也学会了观察虚像,但是,学生的学习结果是:知其然,不知其所以然。在这一环节中,我们除了达到让学生“知其然知其所以然”之外,还在潜移默化中教会学生利用“知识迁移”的方法解决新问题)
(6)探究6:移动蜡烛到一倍焦距处,调节光屏的位置,烛焰还能在光屏上成像吗? 用眼睛直接透过凸透镜观察,你能看到像吗?
通过6个探究实验,学生能完整总结出凸透镜成像规律的表格。并且为了帮助学生加深印象,我利用多媒体播放动画,重现整个实验,并且帮助学生总结出凸透镜成像动态规律。
3、课堂小结
课堂小结的主要目的是通过总结,使学生对所学内容有系统的认识,同时通过总结反思,将对学习方法的总结提升到一个新的高度。所以在进行课堂小结时,我用两个问题对学生进行总结:
(1)本堂课中你学习了什么知识?
(2)你在学习方法上有哪些收获?
4、课后作业
凸透镜成像规律特别难记,请同学们回去后尝试寻找一种有效的记忆方法,如编口诀、画图像等等。本题课后作业的目的是训练学生主动寻求有效的学习方法,从而培养学生的学习能力。
教学反思与自我评价:
在整个实验的过程中,我突出实验的重点,利用循序渐进的方法突破实验的难点。还根据实验的特点,学生的实际、教师的特长,以及教学设备的情况,我利用实物投影来帮助学生分析实验数据,知道学生绘制图像;利用FLASH软件帮助学生总结更深层次的规律。充分体现以‘教师为主导,学生为主体’,教师的“导”立足于学生的“学”,以学法为重心,放手让学生自主探索,主动地参与到整个实验中,力求使学生在积极、愉快的课堂气氛中提高自己的能力,从而达到预期的教学效果,力求实现教学过程与教学结果并重,知识与能力并重的目标。