巧用凸透镜成像规律解题

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  讲完《光的折射 透镜》这章之后,经常听到学生这样说:“老师在物理课上讲的内容我都能听懂,可一做题目却又无从下手.”“这章的物理题目我平时练得挺多,但一碰到新题却又不知所措.”这给我们一个重要的提示:学生听懂物理知识与学会应用物理知识之间存在着很大的差距;解题训练单靠量的积累并不一定地导致质的提高.要能真正熟练应用凸透镜成像规律解题,要做到以下几点.
  1理解记忆基本概念和规律
  这一章的概念、规律很多,对于学生来讲也很生僻,因此要记住这些内容不太容易.这就要求学生上课时要能理解每一个知识点,这样才有助于记忆这些概念规律.其实大部分题目只要同学们能把几种成像情况熟记在心就能解决了.凸透镜成像规律:u>2f 缩小 倒立 实像 2f>v>f 照相机;u=2f 等大 倒立 实像 v=2f ;2f>u>f 放大 倒立 实像 v>2f 放映机,幻灯机,投影机;u=f 不成像 平行光源:探照灯;u  如:将点燃的蜡烛沿凸透镜的主轴,从大于二倍焦距处逐渐向透镜移动时,在光屏上可先观察到、的实像,当蜡烛移到距凸透镜二倍焦距时可观察到、的实像,接着移动蜡烛可观察到、的实像,最后在光屏上观察不到像了,可在凸透镜的另一侧观察到、的虚像.
  2掌握探究凸透镜成像规律的实验
  学生在做探究凸透镜成像规律的实验时,不仅要观察成像情况还要注意一些细节问题.如①在探究凸透镜成像规律的实验中,把烛焰、凸透镜、光屏放在同一条直线上,并调整三者的中心大致在同一高度,这样做的目的是保证烛焰所成的像成在光屏的中央.这时,可以让学生改变蜡烛的高度、透镜的高度或光屏的高度,观察像的位置的变化,并试着调节实验器材从而使像成在光屏的中央.②通过实验观察,总结出光屏上不能出现像的原因:烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度;蜡烛放在凸透镜的焦点上或焦点内.③当透镜上有一黑点或遮住透镜的一部分时,光屏上还能出现完整的像,只是亮度变暗.④确定凸透镜的位置,在移动蜡烛的同时注意观察光屏移动的方向,以及观察像的大小变化.
  当学生完成实验的同时也解决了这些问题,那么关于考查凸透镜成像规律的实验的题目就能迎刃而解了.
  3掌握特殊规律
  对于物体移动考查像的位置及大小变化等情况的习题是难点,用成像规律来解就没那么方便了.因为物距改变不仅会导致像距改变,还可能使像的性质发生改变,这就会引起解题思维的混乱,使学生无从下手.即使是掌握较好的同学也要花相当长的时间来回忆并且画图才能完成.因此,除了掌握好“一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小”等规律,还要掌握一些特殊规律.
  (1)成实像时,物近像远像变大,物远像近像变小.更为具体的解释就是:物体靠近透镜时,像远离透镜,像越来越大,最后在同侧成虚像.物体远离透镜时,像靠近透镜,像越来越小.
  (2)成实像时,物距相同,焦距越大,像距越大,像越大.
  (3)凸透镜成虚像时,物近像近像变小、物远像远像变大.
  (4)利用透镜的特殊光线作透镜成像光路:①平行于主光轴的入射光线经过凸透镜折射后,折射光线经过焦点;②经过凸透镜光心O的入射光线沿直线传播;③经过焦点的入射光线经凸透镜后折射光线平行于主光轴.我在教学过程中发现,掌握了凸透镜成像作图法,就可以利用图形直观地将像的大小、正倒、虚实、大致位置以及它们的变化情况表示出来,从而帮助学生理解、记忆和从整体上把握凸透镜的成像规律.
  理解这些特殊规律后,关于如何调节照相时照远景近景、如何调节投影仪的像的大小和位置、如何调节通过放大镜看到的像,这样的题目就没有困难了,分析如下:①拍照片照远景时,相机远离被拍摄物,镜头后缩;照近景时,相机要靠近被拍摄物,镜头前伸.(理由是:凸透镜成实像时:物近像远像变大、物远像近像变小)②放大投影仪投出的像时,镜头要向下调节,同时要增大投影仪到屏幕的距离;缩小投影仪投出的像时,镜头要向上调节,同时要减小投影仪到屏幕的距离.(理由同上题)③通过放大镜看到的像需要放大时,应将放大镜到被观察物的距离适当增大(不能比透镜的焦距大);通过放大镜看到的像缩小时,应将放大镜到被观察物的距离减小 (理由:凸透镜成虚像时:物近像近像变小、物远像远像变大).
  凸透镜成像规律对于学生而言,是学习中的重点和难点.同时,这部分知识与日常生活联系相当紧密,能引起学生的注意,激发其学习的兴趣.那么,在应用凸透镜成像规律解决实际问题时,学生只要能够从以上几点入手,应该会降低解题的难度,提高解题的正确率.
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