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光學(xué)在中考題中一般不會出很難的題目,在考題中主要圍繞“辨別光學(xué)現(xiàn)象”、“探究平面鏡成像的特點”、“探究凸透鏡成像的規(guī)律”、“眼睛和眼鏡”這四個方面出題.在《2013年哈爾濱市初中升學(xué)考試說明》中,對知識內(nèi)容“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的考查,要求學(xué)生達到了解、技能、體驗和應(yīng)用的學(xué)習(xí)水平.
讓我們從教科版初中物理教材八年級上冊第四章的“家庭實驗室―――制作有透鏡的照相機”說起:
我要把針孔照相機改成帶凸透鏡的照相機,它能照近處的花朵,也能照遠處的景物.
觀察實像實像能用光屏承接.如果不設(shè)光屏,你能不能觀察到實像?用實驗檢驗?zāi)愕南敕?
這里通過對“科學(xué)探究:凸透鏡成像規(guī)律”的學(xué)習(xí),同學(xué)們可以進一步認識到凸透鏡既能成實像(它的應(yīng)用是照相機、投影儀等),又能成虛像(它的應(yīng)用主要是放大鏡).實像和虛像的區(qū)別是:實像既可以用眼睛觀察到,又可以呈現(xiàn)在光屏上,虛像只能用眼睛觀察到,而不能呈現(xiàn)在光屏上.注意:像的特征就是能觀察到.
一、考查凸透鏡成像的規(guī)律及其應(yīng)用,應(yīng)對每一種成像的情況以及特點熟知,并能與相應(yīng)的應(yīng)用相聯(lián)系.
[鏈接一]
(2013年哈爾濱中考調(diào)研)一位同學(xué)探究“凸透鏡成像規(guī)律”,凸透鏡的焦距是10cm,某次實驗蠟燭距透鏡18cm,移動光屏,光屏上出現(xiàn)清晰像的特點是_______,據(jù)此人們制成了________________.
探索與點撥
根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律:物距小于焦距成正立放大的虛像;物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大的實像,像距大于二倍焦距;物距大于二倍焦距成倒立縮小的實像,像距大于一倍焦距小于二倍焦距.每一種成像情況都對應(yīng)了不同的應(yīng)用,據(jù)此來進行分析即可.
解答:由于凸透鏡的焦距是10cm,則2f=20cm.蠟燭距透鏡18cm,大于一倍焦距小于二倍焦距,此時,在光屏上成倒立放大的實像,這一特點的應(yīng)用主要是投影儀和幻燈機.
答案:倒立放大的實像;投影儀(幻燈機).
二、探究凸透鏡成像的實驗,考查學(xué)生對實驗操作的要求,一定要注意實驗前的調(diào)整工作.
[鏈接二]
(2012年哈爾濱)某物理學(xué)習(xí)小組在研
究“凸透鏡成像規(guī)律”時,使用的器材如圖.(凸透鏡的焦距是l0cm,刻度尺上標記著點,相鄰兩點間距為10cm)
(l)實驗前,蠟燭、凸透鏡、光屏擺放和調(diào)整好的要求是____________________;
(2)凸透鏡放在D點,當圖中光屏上承接到燭焰的倒立、放大、清晰的像時,蠟燭應(yīng)放在圖中的______________________;
(3)保持凸透鏡位置不動,在實驗(2)的基礎(chǔ)上,想要在光屏上得到燭焰縮小、清晰的像,那么,接下來的操作是__________.
探索與點撥
在實驗中,為使像能清晰地成在光屏的中心,應(yīng)調(diào)整裝置中的燭焰、凸透鏡和光屏的高度,使它們的中心大致在同一高度、同一直線上;在凸透鏡成實像的規(guī)律中,物體距離凸透鏡越近,所成的實像距離凸透鏡越遠,所成的實像越大;反之,物體距離凸透鏡越遠,所成的實像距離凸透鏡越近,所成的實像越小.
解答:(2)根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知,物于凸透鏡一倍焦距和二倍焦距之間時,成倒立、放大的實像,所以蠟燭應(yīng)放在圖中的B和C兩點之間(在透鏡左側(cè),距凸透鏡lOcm至20cm之間;或“在透鏡左側(cè),到凸透鏡的距離大于一倍焦距,小于二倍焦距”).
(3)蠟燭向左移動一定距離,物距變大,像距變小,成的像也變小,因此想要在光屏上得到燭焰縮小、清晰的像,接下來的操作是將蠟燭移到B點左側(cè)(只要體現(xiàn)出B點左側(cè)的某一區(qū)域或某一點即可),并調(diào)整光屏位置于一倍焦距和二倍焦距之間.
答案:(1)將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在同一直線上,并且使燭焰、凸透鏡、光屏的中心在同一高度;
(2)B、C兩點之間;
(3)將蠟燭移到B點左側(cè),將光屏移到E、F兩點之間.
三、考查影響凸透鏡焦距大小的因素.主要是考查學(xué)生對凸透鏡聚光程度的理解以及實驗探究能力,這是初中物理課標上明確要求的、需要掌握的一種能力.
[鏈接三]
(2013年哈爾濱市香坊區(qū)一模)小聰同學(xué)通過學(xué)習(xí)眼睛的知識,知道眼睛的晶狀體相當于凸透鏡,它在睫狀肌的拉伸下,會變薄或變厚,會引起自身焦距的變化.于是他想探究一下“凸透鏡的焦距與透鏡的薄厚(指凸起程度)的具體關(guān)系?”他找來了三個除薄厚不同外,其它條件都相同的凸透鏡1、凸透鏡2和凸透鏡3,且三個透鏡按順序一個比一個厚(即凸起程度一個比一個大).請你幫他設(shè)計這次探究的全過程:
(1)在探究中除需要借助太陽光外,還需要什么器材?
(2)請你寫出探究的主要步驟,并把所要測量的物理量用相應(yīng)的字母表示.
(3)根據(jù)步驟中所收集到的實驗數(shù)據(jù),請寫出如何分析論證從而得出實驗結(jié)論.
探索與點撥
利用控制變量法進行探究性實驗.要探究凸透鏡的焦距與透鏡的薄厚的關(guān)系,首先我們要知道如何測量焦距,即讓凸透鏡正對太陽光,調(diào)整凸透鏡和地面的距離,直到地面上出現(xiàn)很小、很亮的光斑,測出凸透鏡和光斑的距離.據(jù)此分析即可知道需要的器材和如何設(shè)計實驗.
解答:我們先確定焦點的位置,然后測量每個凸透鏡的焦距,最后比較即可.在探究中除需要三個除薄厚不同外,其他條件都相同的凸透鏡1、凸透鏡2和凸透鏡3,借助太陽光外,還需要測量長度的刻度尺、做記號的白紙.
答案:(1)還需要刻度尺、白紙;
(2)①將三個凸透鏡1、2、3依次放在太陽光下,并用白紙接收到各自最小、最亮的光斑;
②用刻度尺分別測出三個凸透鏡到各自最小、最亮光斑的距離f1、f2、f3.
(3)如果f1>f2>f3,則在其它條件相同時,凸透鏡越薄(或凸起程度越小),焦距越大;如果f1
四、考查凸透鏡成像的應(yīng)用,要搞清物距與像距之間的關(guān)系,即凸透鏡成像的特點是由物距與像距之間的關(guān)系決定的.
[鏈接四]
(2012年哈爾濱市香坊區(qū)一模)在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中,當燭焰、透鏡及光屏的相對位置如圖所示時,恰能在光屏上得到一個清晰的像.下列哪種光學(xué)器材的成像原理與其相同()
A.電影機B.投影儀
C.放大鏡D.照相機
探索與點撥
由圖知,物距大于像距,所以此時成倒立、縮小的實像;
A.電影機是根據(jù)物距大于一倍焦距小于二倍焦距時,像距大于物距,成倒立、放大實像的原理制成的.不符合題意;
B.投影儀是根據(jù)物距大于一倍焦距小于二倍焦距時,像距大于物距,成倒立、放大實像的原理制成的.而此時圖中所示像距小于物距.不符合題意;
C.放大鏡是根據(jù)物距小于焦距時,成正立、放大虛像的原理制成的,所以不符合題意;
D.照相機是根據(jù)物距大于像距,成倒立、縮小的實像制成的.故符合題意.
五、利用凸透鏡成像特點,考查透鏡的光路圖,利用凸透鏡三條特殊的光線作圖.
[鏈接五]
(2013年哈爾濱市松北區(qū)二模)如圖所示,請你再畫出一束光路圖,并確定發(fā)光點S像的位置.
探索與點撥
一、搞好前階段學(xué)習(xí),做好知識鋪墊
整個光學(xué)部分,教育者應(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,杜絕將凸透鏡成像規(guī)律教學(xué)孤立化的傾向,把探究凸透鏡成像規(guī)律時涉及的基本概念分散開來。
1、重視小孔成像規(guī)律的探究,初步建立實像的概念。新教材處理小孔成像現(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,觀察遠處景物,記錄看到像的特點,再課堂匯報、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。應(yīng)該用燭焰代替景物,讓學(xué)生繼續(xù)探究小孔到燭焰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?zāi)芙⑵鹈枋鱿裉攸c的概念,如:實像、放大或縮小、倒立等,認識到像不總是縮小的,為以后探究凸透鏡成像做好知識準備。
2、做好平面鏡成像的探究,通過比較認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的特點,但從完善學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)分析,該實驗是學(xué)生第一次知道虛像的概念。本節(jié)通過著重比較實像與虛像的方法,為以后探究凸透鏡成像規(guī)律又準備了一個知識點。
二、讓學(xué)生用凸透鏡進行課前預(yù)習(xí)探究,形成初步感性認識
學(xué)生對凸透鏡成像沒有感性認識,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。所以應(yīng)做好學(xué)生探究凸透鏡成像規(guī)律前的預(yù)備實驗。教師最好把凸透鏡發(fā)給學(xué)生讓學(xué)生做一做、看一看,使學(xué)生認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識。
三、提高課堂提問的實效性
教師設(shè)計的問題目的明確,有針對性,環(huán)環(huán)相扣,就能引發(fā)學(xué)生的思考,研究過程也就順理成章,水到渠成了。“如何比較像與物體的大小?”讓學(xué)生將前面所學(xué)的知識遷移到對新問題的探究情境中。“如何觀察虛像?”既復(fù)習(xí)了實像和虛像的區(qū)別,也為下面的探究活動掃清了障礙。“實驗中,你要觀察什么現(xiàn)象,記錄什么數(shù)據(jù)?”幫助學(xué)生明確實驗?zāi)康暮蛯嶒炦^程中應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)。
四、巧妙利用凸透鏡成像時的光路圖
[關(guān)鍵詞]上位知識下位知識成像規(guī)律
凸透鏡成像規(guī)律是初二物理的教學(xué)重點也是教學(xué)難點。突破這個難點,對培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,對樹立學(xué)生的自信心,對提高整體教學(xué)質(zhì)量有著積極的意義。
(一)該規(guī)律成為教學(xué)難點的原因分析
1.從規(guī)律本身找原因:概念多、易混淆,如焦距、物距和像距,實像和虛像,放大和縮小。規(guī)律多,在不同的物距條件下所成像的性質(zhì)不同。
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。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,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)律將進入學(xué)生的物理認知結(jié)構(gòu),引起認知結(jié)構(gòu)的擴展、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。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備。
2.做好平面鏡成像的探究,通過比較認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)生的認知結(jié)構(gòu)分析,該實驗使學(xué)生第一次知道虛像概念,認識比較實像與虛像的方法,為以后探究凸透鏡成像規(guī)律又準備了一個上位知識點。
3.讓學(xué)生用凸透鏡進行課前預(yù)探究,形成初步感性認識。
學(xué)生對凸透鏡成像沒有感性認識,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,若適當增加放大鏡與物體間的距離,看到的像是增大呢,還是縮小?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識。
4.精心設(shè)計《凸透鏡成像規(guī)律》教案,為課堂探究做準備。
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出刻度線,標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。當成縮小像時,用大表示物體,小表示像。當物體成放大實像時,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。總結(jié)出成實像或虛像時,當物距連續(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。
教學(xué)目標
知識目標
1.凸透鏡成放大、縮小實像和虛像的條件
2.幻燈機、放大鏡的原理
能力目標
1.培養(yǎng)實驗?zāi)芰?/p>
通過正確組裝、調(diào)整實驗儀器培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?/p>
2.培養(yǎng)分析概括能力
通過對凸透鏡成像現(xiàn)象的觀察分析,總結(jié)出凸透鏡成像規(guī)律,并用列表的方法歸納出凸透鏡成放大或縮小、正立或倒立、實像或虛像的條件.
3.培養(yǎng)應(yīng)用知識解決實際問題的能力.
(1)利用凸透鏡的三條特殊光線,用作圖法解決凸透鏡的成像問題,培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力.
(2)通過對照相機、幻燈機、放大鏡原理的分析逐步培養(yǎng)運用所學(xué)基礎(chǔ)知識分析實際問題的能力.
4.通過觀察與實驗,就像和影、實像與虛像的成因,初步學(xué)習(xí)分析與綜合的思維方法.
分析,就是對各種相關(guān)現(xiàn)象分別進行研究,找出它們的相同點與不同點,找出最主要、最本質(zhì)、帶決定性的因素.并在分析的基礎(chǔ)上,把通過對各種現(xiàn)象分析得到的結(jié)論、以及相關(guān)因素聯(lián)系起來進行研究從而得到較為完整的認識.例如對實像、虛像的認識是在分析小孔成像、平面鏡成像、凸透鏡成像(三種情況)的基礎(chǔ)上,找出它們的共同點是由光形成,有光進入眼睛引起人們的視覺,因而與影有著本質(zhì)的不同.但它們的不同點是,實像由實際光線會聚形成,虛像是由反射(折射)光線的反向延長線相交形成,因而決定了它們的顯像方法也不相同.這就是在分析基礎(chǔ)上的綜合,綜合指導(dǎo)下的分析.在物理學(xué)習(xí)中,形成概念,掌握規(guī)律離不開分析與綜合,有意識地培養(yǎng)學(xué)生這方面的能力將有助于今后的學(xué)習(xí).
德育目標
通過研究凸透鏡成像的實驗,以及對其成像規(guī)律的分析有意識地滲透辯證唯物主義觀點.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)首先以學(xué)生實驗開始,觀察凸透鏡成放大的實像和虛像的條件.在學(xué)生獲得感性認識并認識規(guī)律的基礎(chǔ)上,講述幻燈機和放大鏡的原理.為了擴大學(xué)生的知識面,在講了幻燈機后還介紹了投影儀的構(gòu)造和原理,講了放大鏡后介紹了顯微鏡的原理.投影儀是教學(xué)中常用的儀器,原理與幻燈機類似.向?qū)W生簡單介紹顯微鏡的原理,有助于加強學(xué)科間的聯(lián)系.
教法建議
本節(jié)跟講照相機的方法相似,仍是先讓學(xué)生做實驗,觀察凸透鏡成放大的實像和虛像的條件.在學(xué)生獲得感性認識并認識規(guī)律的基礎(chǔ)上,講幻燈機和放大鏡的原理.為了擴大學(xué)生的知識,建議結(jié)合實際情況介紹投影儀、顯微鏡的構(gòu)造和原理.針對本節(jié)內(nèi)容,在教學(xué)中應(yīng)以實驗教學(xué)為主,以學(xué)生為主體,教師適當提問,啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,思考問題,解決問題.
教學(xué)設(shè)計示例
一、研究凸透鏡成像規(guī)律的實驗教學(xué)說明
1.凸透鏡的成像規(guī)律是一個連續(xù)的變化過程,讓學(xué)生從這一物理現(xiàn)象變化全過程的高度來分析這一物理現(xiàn)象,有助于加深學(xué)生對這部分內(nèi)容的理解認識.
2.由于本實驗要求學(xué)生同時觀察和考慮的內(nèi)容比較多,如凸透鏡的焦距、凸透鏡焦點的位置、2倍焦距的位置、物體的位置、像的位置,同時還要觀察像的性質(zhì).對于一個初二的學(xué)生來講容易在觀察某一內(nèi)容時忽略觀察其他內(nèi)容,或者雖然觀察了但是頭腦中沒有反映出其它的內(nèi)容,這樣就很難從整體上把握整個物理變化過程,為此在本節(jié)實驗設(shè)計中采取了兩個辦法.
(1)每進行完一個內(nèi)容的實驗(如物于2倍焦距以外),要求同學(xué)畫圖從理論上進行分析,并逐步形成物體在這個范圍內(nèi)成像的物理模型、然后由教師利用復(fù)合投影的燈片進行分析.從而使學(xué)生在實驗現(xiàn)象與物理模型之間建立起必然的聯(lián)系,從而加深對這一物理過程的認識和理解.
(2)三個內(nèi)容的實驗全部完成以后.可用計算機模擬物體從2倍焦距以外移到焦點以里的過程.凸透鏡成像由小到大、由實到虛、從倒立變?yōu)檎ⅰ⒃谕哥R另一側(cè)用屏幕接取到用眼直接觀看的整個動態(tài)變化,從而對凸透鏡成像形成一個宏觀的整體的認識(也可通過投影或畫圖進行).
3.為便于操作,也為使學(xué)生對實驗現(xiàn)象形成深刻的認識從而為探索規(guī)律打下基礎(chǔ),實驗前應(yīng)要求學(xué)生在光具座中透鏡兩側(cè)的標尺上明顯的標出與焦距和2倍焦距等長的位置以便在實驗中能迅速準確的找到應(yīng)找的位置,并對物、像所處位置形成深刻的印象.
二、凸透鏡的成像規(guī)律教學(xué)說明
要教育、引導(dǎo)學(xué)生不要死記硬背凸透鏡的成像規(guī)律,要在理解的基礎(chǔ)上掌握它.掌握它的途徑有三個
1.認真完成研究凸透鏡成像規(guī)律的實驗,通過實驗獲得深刻的感性認識.
2.采用作圖法,利用凸透鏡三條特殊光線中的任意兩條,作出凸透鏡在三種情況下的成像光路圖,從而在頭腦中形成凸透鏡成像的物理模型,并形成一個動態(tài)的變化過程.
3.將實驗現(xiàn)象、物理模型與平時應(yīng)用幻燈機、放大鏡的實際有機聯(lián)系起來,以加深理解和記憶.
三、課時安排1課時
四、學(xué)生活動設(shè)計
(一)完成“研究凸透鏡的成像規(guī)律”學(xué)生分組實驗.
1.完成分組實驗.(分兩個階段完成)
2.利用凸透鏡的特殊光線,運用作圖法來研究凸透鏡的成像規(guī)律.(分兩個階段完成)
3.每完成一個階段的實驗及相應(yīng)的理論分析后,討論、研究在實踐中哪些光學(xué)儀器是運用這一原理制作的或工作的.
(二)結(jié)合上節(jié)照相機的知識分析、研究在三種情況下凸透鏡成像的變化過程及變化規(guī)律.
五、教學(xué)過程設(shè)計方案
1.引入課題
方案一:教師采用幻燈機和投影儀在屏幕上展示各種有關(guān)幻燈機和放大鏡的圖片,向?qū)W生介紹這些儀器的主要工作元件都是凸透鏡,從而引入新課.
方案二:結(jié)合上節(jié)課講到的照相機,指出照相機的工作原理,提出問題:如果物體放在1倍焦距與2倍焦距之間,物體成像特點是什么;若物體放在焦點以內(nèi),能成像嗎?像的特點是什么?從而引入新課.
2.新課教學(xué)
學(xué)生實驗:研究凸透鏡成像規(guī)律
研究物于1倍焦距與2倍焦距之間(畫出板圖)、位于焦點以里(畫出板圖),兩個位置凸透鏡的成像情況(包括像的位置,像的性質(zhì)(指像與物比是放大還是縮小、像是倒立還是正立,是虛像還是實像)).我們用u來表示物體到透鏡的距離,用v表示像到透鏡的距離、f表示焦距.
教師介紹儀器及使用方法,并重點強調(diào)以下幾個問題
(1)告訴同學(xué)凸透鏡的焦距
(2)把透鏡放在標尺中央,從透鏡的位置開始在左右兩邊的標尺上用粉筆標出等于焦距和2倍焦距的位置.
物體分別設(shè)兩個位置,進行兩個實驗,分兩次完成.每完成一個實驗,做一次小結(jié),再進行下一個實驗.對每個位置成像情況的研究都要通過三個途徑進行
(1)通過實驗研究物體在某一位置的成像情況.略調(diào)整物距和光屏位置,看像發(fā)生什么變化.
(2)利用凸透鏡的特殊光線(兩條就可以),用作圖法研究凸透鏡在同一位置的成像情況.
(3)研究、分析在照相機、幻燈機、放大鏡三種儀器中,哪種儀器利用了凸透鏡在這一位置的成像原理.
教師講完后,問同學(xué)們有無問題,然后宣布開始第一個實驗,將物體(蠟燭)放在1倍焦距與2倍焦距之間.
學(xué)生開始實驗,教師在同學(xué)中間巡視并進行指導(dǎo).學(xué)生實驗結(jié)束,教師組織提問、進行總結(jié).
教師利用作圖法分析物體從2倍焦距以外向透鏡移近的過程中,凸透鏡成像的變化情況(有條件可用計算機模擬).
物體從大于2倍焦距以外的位置向焦點處移近的過程中,像成在透鏡另一側(cè),像離透鏡越來越遠,像越來越大.2倍焦距處是一個變化點,物體在2倍焦距以外成縮小實像,進入2倍焦距內(nèi)(大于焦距)成放大實像.焦點處是又一個變化點,而且使像發(fā)生了質(zhì)的變化,物距大于焦距成倒立實像,物距小于焦距成正立放大虛像.應(yīng)使學(xué)生們頭腦中對整個成像情況形成一個動態(tài)的模型.
教師結(jié)合實驗講述幻燈機、放大鏡的構(gòu)造及應(yīng)用.為了擴大學(xué)生的知識面,在講了幻燈機后簡要介紹一些投影儀的構(gòu)造和原理.講放大鏡之后可介紹一下顯微鏡的知識,有助于學(xué)科間的聯(lián)系.
3.總結(jié)
分析了幻燈機、放大鏡的工作原理,結(jié)合前面學(xué)過的照相機,總結(jié)凸透鏡成像規(guī)律和特點.到目前為止,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過小孔成像、平面鏡成像,凸透鏡成像的三種情況.這里有三個成實像的情況,兩個成虛像的情況.實像是由實際光線會聚形成的,虛像是由反射光線(平面鏡成像)或者折射光線(物于焦點以里的凸透鏡成像)的反向延長線相交形成的.從岸邊觀察水中的魚、石子,看到的也是水中物體的虛像.它們的相同之處是:不論實像、虛像都是由光線形成的.從這點看影又與它們有本質(zhì)的不同,影是光線照不到的黑暗區(qū)域.
探究活動
【課題】實驗學(xué)習(xí)投影儀的使用方法
【組織形式】學(xué)生活動小組
【活動流程】
提出問題;猜想與假設(shè);制訂計劃與設(shè)計實驗;進行實驗與收集證據(jù);分析與論證;評估;交流與合作.
【參考方案】利用學(xué)校的投影儀學(xué)習(xí)如何使用投影儀,并會一般的維護.
【備注】
關(guān)鍵詞:凸透鏡成像規(guī)律;圖文結(jié)合
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2007)3(S)-0006-3
對凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用,許多學(xué)生丈二和尚摸不著頭腦,感到非常困難。由于絕大多數(shù)初中生在學(xué)習(xí)上不能用理智戰(zhàn)勝情感,主要靠興趣,一旦有難題擺在面前無法攻克的時候,積極性就會受到打擊,從而導(dǎo)致興趣驟降。如果不能及時調(diào)整,甚至還會產(chǎn)生破罐子破摔以至放棄學(xué)習(xí)的念頭,所以必須要解決好這個難關(guān)。本文通過對物理同行研究方法的闡述,結(jié)合自己設(shè)計的一堂課,再用圖文結(jié)合的方法概括凸透鏡成像規(guī)律,讓學(xué)生輕松掌握凸透鏡成像規(guī)律。
1 學(xué)生感覺凸透鏡成像規(guī)律難的原因
①物理概念含混不清。 表現(xiàn)為物距、 像距、焦距不分,不知道這三個物理量所代表的具體物理意義。如果再用字母符號表示這三個物理量,可能就有更多的同學(xué)感到頭痛了。比如說:如像f<v<2f、f<u<2f、 u>2f、 v>2f,這些式子所表示的物理意義就有很多同學(xué)搞不清楚,更不用說讓他們?nèi)シ治鐾雇哥R成像的規(guī)律及有關(guān)問題了。
②對于成像的性質(zhì)和物距像距的關(guān)系含糊不清。 表現(xiàn)為:不知道當物體成倒立縮小的實像時,是物距在u>2f,還是v>2f;當f<u<2f時到底是成縮小的像還是放大的像,是實像還是虛像。
③不能分析動態(tài)問題。 比如物體從遠處向凸透鏡移動的過程中,物體所成的像將會發(fā)生什么樣的變化;又如用照相機先照了一張單人照后,還想再照一張集體照時應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)鏡頭。當學(xué)生面對這些問題時,找不到突破口,不知道該如何下手。
2 目前比較通用的兩種突破凸透鏡成像規(guī)律教學(xué)的方法
為了幫學(xué)生突破學(xué)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律這個難關(guān),有不少的物理同行做了很多研究,想出來一些方法幫助學(xué)生記憶凸透鏡成像的規(guī)律。現(xiàn)在比較流行的有兩種:一種是光路圖法,通過畫出光路圖分析到底成的是什么樣的像;第二種是順口溜法,將凸透鏡成像的內(nèi)容編成順口溜的形式幫助學(xué)生記憶。
光路圖法分析凸透鏡成像規(guī)律涉及到四幅圖,如下:
光路圖法分析凸透鏡成像規(guī)律雖然說可以從本質(zhì)上認識凸透鏡成像規(guī)律,找到成像的原因,但是也存在以下問題:
首先由于現(xiàn)在課程標準明確提出了對凸透鏡成像規(guī)律的光路圖不要求掌握,只要求通過實驗探究出凸透鏡成像規(guī)律的內(nèi)容,因此,如果老師補充講解光路圖,就會增加學(xué)生學(xué)習(xí)的負擔。
其次,光路圖的理解有一定的難度。理解能力強的同學(xué)能夠理解并應(yīng)用,可是中等和中下成績的學(xué)生在畫光路圖的時候,根本不理解為什么這么畫,就成了知其然而不知其所以然。
再次,在利用光路圖分析的時候,有時如果作圖不規(guī)范,分析結(jié)果時還可能出錯,得出錯誤的結(jié)論。
最后,每分析一種成像情況都要畫出一幅圖,略顯麻煩。
對于凸透鏡成像規(guī)律的順口溜,最流行的是“十字法”和“七字法”。
“十字法”的內(nèi)容是:“一焦分虛實,二焦分大小”;“七字法”的內(nèi)容是“物近像大,像越遠”。這兩句順口溜雖然瑯瑯上口容易記憶,但是所涵蓋的成像規(guī)律內(nèi)容似乎顯得很局限,只涉及到了虛像和實像之分,以及成像的動態(tài)變化,成像性質(zhì)、物距和像距的具體關(guān)系并無體現(xiàn),對學(xué)生分析解決問題的幫助并不是很大。
針對以上兩種方法的局限性,能否找到一個更好的方法呢?我設(shè)計了下面一堂實驗課。
3 我對突破凸透鏡成像規(guī)律教學(xué)的設(shè)計
3.1 讓學(xué)生在實驗探究的基礎(chǔ)上探究出凸透鏡成像的規(guī)律
3.1.1 劃分實驗小組,準備實驗器材
將班上54位同學(xué)分成18個實驗小組,每小組3人,每組一套實驗器材:光具座一臺、火柴一盒、凸透鏡、光屏、蠟燭各一個。
3.1.2 從生活走向物理,提出要研究的問題
結(jié)合凸透鏡的特點,引導(dǎo)學(xué)生思考:日常生活中我們所使用的放大鏡是一個凸透鏡,利用放大鏡看物體時成的是什么樣的像;然后讓學(xué)生用本組的凸透鏡看書上的字,再讓學(xué)生看教室外的物體。經(jīng)過觀察后學(xué)生驚奇地發(fā)現(xiàn):原來“放大鏡”看物體并不總是放大的,還可以是縮小的。于是學(xué)生的興趣也提起來了,與此同時老師順勢引導(dǎo),既然凸透鏡可以成放大的像,也可以成縮小的像,那到底在什么情況下成放大的像,什么情況下成縮小的像呢?這樣很自然就和學(xué)生一起提出了實驗要探究的物理問題。
3.1.3 學(xué)生根據(jù)已有體驗,提出猜想和假設(shè)
根據(jù)自己拿起凸透鏡觀察的體驗,學(xué)生會猜想:當物體距離凸透鏡很近的時候會成放大的像;當物理距離凸透鏡很遠的時候會成縮小的像。這時老師再引導(dǎo):距離凸透鏡很近很遠都是一個模糊的范圍,每一個同學(xué)對很近很遠的理解不一樣,那研究出來的結(jié)果就可能不一樣。而每一個凸透鏡的焦距都是一定的,我們不妨就以凸透鏡的焦距做標準來研究,于是給出物體距離凸透鏡一倍焦距,二倍焦距的位置。同時用“↕”代表凸透鏡,“O”代表光心,“水平軸”代表光具座,畫出下圖,再結(jié)合圖讓學(xué)生明白物距u>2f,f<u<2f,0<u<f到底是個什么樣的范圍。
3.1.4 制定計劃與設(shè)計實驗
既然給出了一倍焦距,二倍焦距,于是學(xué)生很自然就會想:物體在這些位置到底成什么樣的像?于是學(xué)生設(shè)計在每個位置都做一次實驗。在0<u<f做一次;在f做一次;在f<u<2f做一次;在2f做一次;在u>2f做一次。總共做5次實驗,然后記錄實驗現(xiàn)象。
3.1.5 進行實驗和收集數(shù)據(jù)
學(xué)生在做實驗的時候有可能沒有將光屏、凸透鏡、蠟燭的中心調(diào)節(jié)在同一直線上而得不出像,這時老師應(yīng)該給予指導(dǎo)和幫助。當物體在一倍焦距以內(nèi)的時候,無論怎樣移動光屏,在光屏上都得不到燭焰的像,這時學(xué)生會覺得在這個范圍內(nèi)凸透鏡不成像,此時讓學(xué)生從凸透鏡的另外一側(cè)(蠟燭位于凸透鏡的一側(cè),另外一側(cè)是光屏),光屏的一邊向凸透鏡里看,這時學(xué)生會驚奇地看到一個正立的放大的像,只不過這個像不能呈現(xiàn)在光屏上,因此是虛像。在一倍焦距處的時候也是無論怎樣移動光屏都得不到像,這時再引導(dǎo)學(xué)生思考:當物體處于一倍焦距的時候,也就是物體在焦點處發(fā)出的光經(jīng)過凸透鏡變成平行光,所以不成像。
最后學(xué)生將通過實驗將得出的實驗結(jié)論填在下表中:(單位均為cm)
3.1.6 分析與論證
通過表中的數(shù)據(jù)可知:
焦距f=10cm,當物距u =30cm時,是大于2倍焦距的,由于能用光屏接收,因此是實像,此時像距v=15cm,在一倍焦距和二倍焦距之間,最后得出當物距u>2f時,成倒立縮小的實像,像距在f<v<2f。
當物距u =20cm時,即等于2倍焦距,由于能用光屏接收,因此是實像,此時像距v=20cm,恰好等于二倍焦距,最后得出:當物距u=2f時成倒立等大實像,像距v =2f。
其它組數(shù)據(jù)以此類推,最后總結(jié)出凸透鏡成像的規(guī)律:
3.2 利用圖文結(jié)合總結(jié)凸透鏡成像規(guī)律
通過實驗,學(xué)生基本上對凸透鏡成像規(guī)律有了一定的了解,這時再讓學(xué)生根據(jù)實驗所得出的結(jié)論完成下圖:
“O”代表:光心
“水平軸”代表:光具座(物體就在光具座上移動)
“↕“ 代表:凸透鏡
“f”代表:一倍焦距
“2f”代表:二倍焦距
“實(倒)”表示物體在該處成倒立實像
“虛(正)”表示物體在該處成正立虛像
“大”“等”“小”分別表示物體在該處成放大,等大,縮小的像
從該圖首先可以很清楚地看到物距與成像的關(guān)系:當物體距凸透鏡的距離u在0和f之間的時候,即0<u<f時,成的是正立放大的虛像;當物體距凸透鏡的距離u在f和2f之間的時候,也就是f<u<2f時,成倒立放大實像; 物體距凸透鏡的距離u在2f的時候,也就是u=2f時,成倒立等大的實像;當物體距凸透鏡的距離u在2f以外的時候,也就是u>2f時,物體成倒立縮小的實像。
其次,從該圖上可以很明確的找到實像和虛像的分界點是一倍焦距處,成實像的時候大小的分界點是二倍焦距處。
另外,通過該圖還可以很好的分析凸透鏡成像的動態(tài)問題。如果物體從遠處向一倍焦距靠近的時候,像的變化由小到等再到大,因此是越來越大。相反,當物體從一倍焦距處遠離凸透鏡時,像由大到等再到小,因此越來越小,這樣一來“物近像大像遠”也包括在里面。
到此為止,凸透鏡成像規(guī)律的絕大部分已包括在里面了,唯一不足的是像距和成像的關(guān)系還不在其內(nèi)。
由于當物距f<u<2f時,像距v>2f;
物距u>2f時,像距f<v<2f;
物距u=2f時,像距v=2f;
物距和像距恰好相反這個特點很明顯,因此學(xué)生記住了物距和成像的關(guān)系,也就記住了像距和成像的關(guān)系。
這樣一來通過這一幅圖,就能記住凸透鏡成像規(guī)律的所有內(nèi)容。因此,從內(nèi)容上來說,我這種方法和前面兩種方法相比,其涵蓋的凸透鏡成像規(guī)律的內(nèi)容就要全面得多。
(一)“圣經(jīng)式”的教科書,只會照本宣科
作為初中物理的復(fù)習(xí),肯定是要求以教科書為參照,抓好知識要點。但是在這一個過程中,多數(shù)物理老師都是照本宣科,只是重復(fù)著教科書,重復(fù)的知識、重復(fù)的課后習(xí)題,復(fù)習(xí)課堂教學(xué)程就成為了乏味的知識點回味。
(二)沒能抓住知識間的聯(lián)系
對于復(fù)習(xí)課堂教學(xué),只要是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力——溫故而知新。所謂的溫故絕對不是將原來教科書上知識重復(fù)一遍,但是大多數(shù)的教師都沒能注重“知新”,教師沒能懂得將舊的知識加以總結(jié)、概括,沒有將分散的物理知識點系統(tǒng)化。
(三)例題沒有明確指向,目標模糊
部分教師,在復(fù)習(xí)課堂教學(xué)上直接大講特講,導(dǎo)致學(xué)生不能正確的理解教學(xué)所講授的知識,感覺到了無從下手;部分教師則以練習(xí)來代替講解。堆積如山的作業(yè),將復(fù)習(xí)課堂教學(xué)直接變成了作業(yè)課。
二、初中物理復(fù)習(xí)課堂教學(xué)存在問題的主要原因
(一)很多學(xué)生都感覺復(fù)習(xí)的內(nèi)容已經(jīng)學(xué)過一次了,沒有興趣再去重復(fù)一次,也覺得沒多大的必要,從而讓學(xué)生對復(fù)習(xí)課堂教學(xué)產(chǎn)生了厭倦心理,而且,每一位學(xué)生的基礎(chǔ)、習(xí)慣、學(xué)習(xí)能力強弱都各有不同,導(dǎo)致對于知識的理解能力不一,所以實際的接受能力也不同。
(二)教師沒有深入的研究復(fù)習(xí)課堂教學(xué)的具體課程內(nèi)容,也沒能夠形成一定的系統(tǒng)模式。
(三)復(fù)習(xí)課堂教學(xué)程的難度很大。教師在上復(fù)習(xí)課堂教學(xué)的時候,所講解的全是重點、經(jīng)典題型,并且很多都相對復(fù)雜。
三、初中物理復(fù)習(xí)課堂教學(xué)的幾點注意
(一)抓好基礎(chǔ),明確考點
從筆者多年對中考試題的研究發(fā)現(xiàn),在中考中物理題型的具體比值為難、中、易為1:3:6,其中的基礎(chǔ)知識點的考察占了60%,但是學(xué)生往往在基礎(chǔ)中的失分現(xiàn)象較為嚴重,所以抓好基礎(chǔ)才是首要條件。
如功率與機械效率:為了抓好基礎(chǔ)復(fù)習(xí),著重對這兩個基礎(chǔ)概念進行的分析。功率是描述做功快慢的物理量,其定義是在一定的單位時間內(nèi)所完成的功,而機械效率則是描述機械性能的優(yōu)劣的程度,其定義是在總功中,有用功所占的比值。兩者的公式分別是P=W/t、=W有用/W總,前者的單位是瓦特,后者則是無單位的百分數(shù)。
(二)建立專題復(fù)習(xí)
1、中考題型
根據(jù)中考題目類型,分設(shè)填空、選擇、實驗、作圖、計算等專題,在上述五大板塊中精選題目,進行專門練習(xí),使復(fù)習(xí)的知識縱橫交錯,讓學(xué)生從整體上掌握復(fù)習(xí)重點,化解難點。
2、熱點知識
把近幾年來中考中的熱點、重點問題編成若干個專題進行復(fù)習(xí),如科學(xué)探究專題、電路故障專題、圖像專題、數(shù)據(jù)處理專題等。這些題在練習(xí)中采用題組的形式從不同的角度反復(fù)出現(xiàn),讓學(xué)生通過觀察、比較,分析題目之間的異同,既解決問題,又掌握方法和技巧。
(三)物理實驗復(fù)習(xí)
中考物理試題中,物理實驗大約占據(jù)總分數(shù)的25%左右,所以應(yīng)當重視實驗這一塊,其中有兩點需要我們的特別注意:其一,掌握各種儀器與測量的工具;其二,注重、摸清測量的原理、方法與步驟,做到學(xué)以致用。
把蠟燭放在 2 倍焦距以外,觀察到“倒立縮小的實像”,把蠟燭放在 1 倍焦距和 2 倍焦距之間,觀察到“倒立放大的實像”,把蠟燭放在焦點以內(nèi),觀察到“正立放大的虛像”。針對這些現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生反思并總結(jié):物體由 2 倍焦距向焦點移動過程中,像逐漸變大;物距小,像距大,像變大;2 倍焦距是成放大與縮小像的轉(zhuǎn)折點,1 倍焦距是成實像與虛像、正立與倒立的分界點;等等。這些歸納過程為知識的遷移和靈活運用打下了良好的基礎(chǔ)。
再如探究“電流做功與電壓大小和電流大小的關(guān)系”,設(shè)計出并聯(lián)、串聯(lián)兩個實驗(如下兩個圖所示),在通電時間相同的情況下,探究電流做功跟電壓大小的關(guān)系。
關(guān)鍵詞:新課改;初中物理;實驗課;自主學(xué)習(xí)
一、演示實驗要與興趣結(jié)合
物理演示實驗是物理教學(xué)中最常見的手段,在演示實驗中如果不遵循新課改的要求而僅僅去關(guān)注實驗?zāi)芊耱炞C書本定律的合法性,這樣的演示效率是不夠的。在演示實驗中,教師還應(yīng)該對實驗過程進一步設(shè)計,關(guān)注實驗過程本身的趣味性,充分利用演示激發(fā)學(xué)生的好奇心,激發(fā)學(xué)生自主探究思維的積極性。
例如,在電路圖的教學(xué)過程中,電子自板可以展示具體的過程,而且把電路圖、實物圖、數(shù)據(jù)表格和結(jié)論匯集在一個屏幕上,讓師生根據(jù)需要對電路圖進行修改調(diào)整等,讓演示過程與板書內(nèi)容在視覺上充分融合。這些多媒體設(shè)備的使用,能夠充分激發(fā)學(xué)生的興趣。
二、高度重視分組實驗活動
分組實驗是學(xué)生合作探究的過程,是學(xué)生高度自主的學(xué)習(xí)過程,是學(xué)生真正進入角色,手、眼、腦并用地進行有目的的探索活動。這個時候要重視對學(xué)生能力的培養(yǎng),學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力如何,可以一目了然。
在分組活動中,教師首先要保證學(xué)生的參與度,在分組過程中要引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)的分工,讓每一個學(xué)生都有參與活動的機會,防止學(xué)生被一些能力較強的學(xué)生“排擠”在外。其次,要激發(fā)學(xué)生合作探究,通過學(xué)生實際的參與與探究活動,實現(xiàn)學(xué)生認識、理解、技能與態(tài)度上的實質(zhì)性變化。
三、注意科學(xué)研究方法的滲透
在物理實驗課的分組探究過程中,教師要注意科學(xué)研究方法的指導(dǎo),讓學(xué)生逐步形成科學(xué)探究的一般方法:“提出問題-猜想與假設(shè)-制訂計劃與設(shè)計實驗-進行實驗與收集證據(jù)-分析與論證-評估-交流與合作。”學(xué)生一旦將科學(xué)方法內(nèi)化為自己的思維和行為方式,其學(xué)習(xí)將會事半功倍。
例如,在《簡單電路連接》的探究過程中:第一,讓學(xué)生按照兩盞燈都亮的要求將現(xiàn)有器材連接成一個電路,然后教師從眾多電路中選出幾個類似的,組織學(xué)生進行討論,通過比較歸納出其相同之處,總結(jié)之后得出電路的“串聯(lián)”這一連接方法。第二,要求學(xué)生改變電路,只讓一盞燈亮而另一盞燈不亮。學(xué)生分組進行自主分析、探究,尋找出電路連接方法。這樣,有的學(xué)生就會成功連接出“并聯(lián)”電路,而有的學(xué)生就會連接成短路電路導(dǎo)致其中一盞燈不亮。通過觀察,學(xué)生會發(fā)現(xiàn)電路與串聯(lián)電路有區(qū)別。通過討論與實踐操作,大家發(fā)現(xiàn)用這兩種電路都可只讓一盞燈亮,另一盞燈不亮,得出電路并聯(lián)和電路的短路連接方法。
四、訓(xùn)練學(xué)生的動手能力
新課改要求學(xué)生多動手,因為動手是自主學(xué)習(xí)能力提高的途徑,也是學(xué)生學(xué)習(xí)能力的表現(xiàn),而且能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,提高學(xué)習(xí)的質(zhì)量。在物理實驗教學(xué)中,要積極引導(dǎo)學(xué)生把物理實驗延伸到課外,充分利用生活中的材料以及書本教材中的“小實驗”,訓(xùn)練學(xué)生的動手能力。
例如,在學(xué)習(xí)液壓機之前,組織課外活動,借來油壓千斤頂操作給學(xué)生看,然后讓學(xué)生自己操作;在學(xué)習(xí)了光學(xué)之后,指導(dǎo)學(xué)生自制潛望鏡、望遠鏡等,使課內(nèi)與課外能夠互相補充,讓知識與生活結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。再如在《電磁鐵》一節(jié)中,提供了電磁鐵的自制方法,方便學(xué)生去自己制作,課外做好后可以拿到課堂上展示。在制作過程中,他們能夠更加深刻地記住電磁鐵,這就為學(xué)生學(xué)習(xí)《電與磁》等內(nèi)容奠定了較好的基礎(chǔ)。
五、重視引導(dǎo)學(xué)生進行反思與總結(jié)
新課改還提倡培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。實驗是實踐活動,是感性思維與理性思維相互融合的過程。在實驗教學(xué)中,可以讓學(xué)生在實驗操作的基礎(chǔ)上,觀察實驗現(xiàn)象,分析產(chǎn)生實驗現(xiàn)象的原因,深入反思實驗條件和實驗現(xiàn)象的變化,總結(jié)實驗規(guī)律。
例如,在“凸透鏡成像”的實驗中,把蠟燭放在2倍焦距以外,觀察到“倒立縮小的實像”;把蠟燭放在1倍焦距和2倍焦距之間,觀察到“倒立放大的實像”;把蠟燭放在焦點以內(nèi),觀察到“正立放大的虛像”。針對這些現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生反思并總結(jié):物體由2倍焦距向焦點移動過程中,像逐漸變大;物距小,像距大,像變大;2倍焦距是成放大與縮小像的轉(zhuǎn)折點,1倍焦距是成實像與虛像、正立與倒立的分界點;等等。這些歸納過程為知識的遷移和靈活運用打下了良好的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:基礎(chǔ)教育;課程改革;自主學(xué)習(xí)
一、以“趣”激學(xué),引導(dǎo)學(xué)生由“要我學(xué)”變?yōu)椤拔蚁雽W(xué)”
常言說:“好的開端是成功的一半。”新課引入是課堂教學(xué)的前奏曲。有趣的引課不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,引起解決難題的好奇心,為下面的正課教學(xué)做足情緒,而且巧妙的開頭設(shè)計還可以將學(xué)生推倒最佳的心理準備狀態(tài),它既能夠激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)熱情,又為隨后的智力活動搭好了“腳手架”,更能激發(fā)學(xué)生強烈的求知欲望,因此,教師在實施“趣導(dǎo)―自主學(xué)習(xí)”教學(xué)時,應(yīng)高度重視新課的引入。
比如,在講“物體的浮沉條件”時,老師事先準備好三個兵乓球,一個灌水讓它能懸浮在水中,一個裝沙密封能沉入水中,一個不裝東西漂浮在水面。授課之前,老師把三個乒乓球包在毛巾中。授課時先拿裝水的乒乓球,用手拿著放入水中,提問學(xué)生:“放手后乒乓球怎樣呢?”學(xué)生猜想“上浮”,結(jié)果老師放手后乒乓球是懸浮的,這時學(xué)生很驚訝;接著,老師拿取乒乓球在毛巾中擦水時換成裝沙的乒乓球,提出“現(xiàn)在乒乓球在水中會怎樣能?”學(xué)生異口同聲說“懸浮”,結(jié)果老師一放手乒乓球是下沉的,這時學(xué)生顯得一臉茫然;最后,老師再次給乒乓球在毛巾中擦水時換成不裝東西的乒乓球,放入水中,讓學(xué)生展開討論,有的說上浮、有的說下沉,結(jié)果放手后乒乓球是上浮的。老師提出:“為什么會這樣呢?”在這種情況下激起學(xué)生想知道結(jié)論的興趣。然后引入這節(jié)課所要學(xué)習(xí)的課題,提出“物體的浮沉由什么來決定的?”讓學(xué)生展開自主學(xué)習(xí)、討論,完成了該節(jié)課的引入,由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔蚁雽W(xué)”。
二、以“導(dǎo)”督學(xué),誘導(dǎo)學(xué)生由“怕學(xué)”變?yōu)椤皶W(xué)”
初中生“怕學(xué)”物理的原因,與兒童、青少年的心理不成熟有關(guān),也與初中物理課堂的教學(xué)模式過于單一僵化有關(guān)。但是,在難以改變大氣候、大環(huán)境的情況下,并不影響教師對自己每一節(jié)課細節(jié)的精益求精。教師完全可以在其具體教學(xué)中,從學(xué)生實際出發(fā),了解不同學(xué)生的需求,創(chuàng)建新的教學(xué)模式,啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的自覺性和自發(fā)性。輔導(dǎo)學(xué)生制作物理實驗的小器材,是一種全新的教學(xué)方式,可以誘導(dǎo)學(xué)生由“怕學(xué)”變?yōu)椤皶W(xué)”。
比如,在講授“物體的浮沉條件”時,布置學(xué)生準備制作“浮沉子”的材料:一個大的可樂瓶(或礦泉水瓶)和一個藿香正氣水的瓶。然后,老師跟學(xué)生一起制作“浮沉子”。在可樂瓶中裝部分的水和藿香正氣水瓶裝部分水,把藿香正氣水瓶倒立插入可樂瓶中,調(diào)整藿香正氣水瓶中的水量,使的藿香正氣水瓶剛好懸浮在水中,蓋上瓶蓋,一個“浮沉子”制作完成。引導(dǎo)學(xué)生用力捏可樂瓶,觀察“浮沉子”的運動情況,提出“浮沉子為什么會下沉呢”?讓學(xué)生仔細觀察,用力捏可樂瓶時,藿香正氣水瓶中的水有什么變化。學(xué)生饒有興趣地對著自己制作的“浮沉子”觀察,發(fā)現(xiàn)用力捏可樂瓶時,藿香正氣水瓶中的水量在增加,排開水的體積在變小。同時引導(dǎo)學(xué)生得出排開水的體積在變小,藿香正氣水瓶受到的浮力變小,而藿香正氣水瓶的重力不變,所以,藿香正氣水瓶下沉了。教師進一步提出:“如何使浮沉子上浮呢?”把這問題放手給學(xué)生討論,由學(xué)生總結(jié)。這樣,跟學(xué)生一起制作“浮沉子”,學(xué)生對著自己制作的“浮沉子”討論物體的浮沉條件,學(xué)生很有成就感,使學(xué)生由原來的“怕學(xué)”物理變?yōu)椤皶W(xué)”物理。
三、以“教”促學(xué),由“跟師學(xué)”變?yōu)椤拔疑茖W(xué)”
教會學(xué)生學(xué)習(xí)的方法,是終身學(xué)習(xí)的首要條件。“授人以漁”必須讓學(xué)生成為課堂教學(xué)真正的主人,讓課堂成為學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”的陣地,教師就要改變“我來講,你來聽”的教學(xué)習(xí)慣。以“教”促學(xué)教學(xué)法既要突出學(xué)生在課堂上的主體地位,又要發(fā)揮教師在課堂上的重要作用,要充分體現(xiàn)教離不開學(xué),學(xué)離不開教,通過學(xué),確定教的方向、方法,通過教,促使學(xué)的得法,學(xué)有成效。
比如,在講“凸透鏡成像的規(guī)律”這節(jié)課時,老師演示凸透鏡成像,當物體離凸透鏡較遠時,成倒立、縮小的實像;慢慢把物體靠近凸透鏡時,成倒立、放大的實像;當物體靠凸透鏡很近時,成正立、放大的虛像。老師拋出第一個問題:“凸透鏡成像特點可能與什么因素有關(guān)?”讓學(xué)生進行猜想,學(xué)生甲回答:“凸透鏡成像特點與物距有關(guān)。”這時,老師站在講臺上,拿取手機,調(diào)到前攝像頭,保存手機離臉部的距離不變,改變焦距對著自己自拍三次,把三次大小不同的照片傳到白板上展示,讓學(xué)生觀察成像的特點。再次提出:“凸透鏡成像特點還可能與什么因素有關(guān)?”學(xué)生乙回答:“凸透鏡成像特點與焦距有關(guān)。”到此,在師生的共同努力下完成了第一層次的教學(xué),找到了凸透鏡成像的特點與物距和焦距有關(guān)。接著拋出第二個問題:“凸透鏡成像的特點與物距和焦距有關(guān),我們要研究凸透鏡成像的特點,該怎么辦?”學(xué)生通過討論,提出了采取“控制變量法”,使焦距一定(用同一個凸透鏡),改變物距,來觀察像的變化。到此,學(xué)生學(xué)會運用控制變量法解決實際問題,潛移默化地學(xué)習(xí)了科學(xué)方法和思想。在學(xué)生實驗探究的過程中老師提出:“虛像和實像的分界點,放大實像和縮小實像的分界點在哪里?”讓學(xué)生用演示來回答這個問題。最后有學(xué)生總結(jié)出凸透鏡成像的規(guī)律。至此,學(xué)生通過動手、動口、動腦,親身經(jīng)歷實驗過程,體驗到成功的喜悅,從中掌握了實驗法、觀察法、分析歸納法,培養(yǎng)了學(xué)生的實驗探究能力,由“跟師學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔疑茖W(xué)”。
在教學(xué)中,通過教師有趣的引課和演示實驗,使學(xué)生能夠自發(fā)地選擇和確定學(xué)習(xí)內(nèi)容和目標;通過教師的激勵和引導(dǎo),學(xué)生明確了要探究的目的和內(nèi)容;通過學(xué)生的自主猜想,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維。總之,“趣導(dǎo)―自主學(xué)習(xí)”教學(xué)是以“趣”“導(dǎo)”“教”為教學(xué)特色,是效培養(yǎng)初中生自主學(xué)習(xí)能力的教學(xué)方法。
一、抓好課堂內(nèi)的演示實驗教學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
實驗教學(xué)能否達到最優(yōu)目的,關(guān)鍵的問題是看我們在課堂教學(xué)中能否引起學(xué)生較大的興趣。有的演示實驗,做之前可以做一些趣味性的改進,既能達成實驗?zāi)康模帜芗ぐl(fā)學(xué)生興趣。如在演示水的不善于傳熱的實驗時,把事先準備好的小魚放到試管底部,然后在試管上部加熱,水沸騰時,魚卻在管底沒有什么異樣。學(xué)生感到十分驚奇。從而引起了學(xué)生的興趣,增添了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的積極性。
做壓強的實驗時,雞蛋握在手中,使勁握也難以破碎,但手拿雞蛋在碗邊輕輕一敲即破。學(xué)生看到這個現(xiàn)象,然后根據(jù)所學(xué)知識要求學(xué)生分析,他們更能很快說出“雞蛋緊握在手中時,受力面積大,壓強小;而在碗邊輕敲時,受力面積小,壓強大。可見,壓力的作用效果不僅跟壓力大小有關(guān),還跟受力面積有關(guān)。”
二、認真設(shè)計學(xué)生分組實驗課,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維和實驗操作技能
分組實驗多以測量性、驗證性和實用性實驗為主。要提高學(xué)生分組實驗的教學(xué)效果,就必須使學(xué)生真正進入實驗角色。根據(jù)教育心理學(xué)的觀點,課堂教學(xué)的目的不在于教師完成某種過程,而在于通過某種活動促使學(xué)生在行為上發(fā)生某些重要的變化,如在學(xué)生身上引起的認識上、理解上、技能上、態(tài)度上的變化。如果學(xué)生通過主動參與教學(xué),在教師的積極指導(dǎo)下獲得物理知識,則會印象更加深刻,并增強他們的學(xué)習(xí)動機。根據(jù)這一思想,將初中物理第一冊中電學(xué)的一節(jié)課《電路的連接方法》由原來的驗證性實驗改為學(xué)生的探究性實驗,教學(xué)中采用啟發(fā)式教學(xué)和按步驟進行實驗操作,能讓學(xué)生親自感受電路不同連接所導(dǎo)致的結(jié)果。這種新手操作便能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維。
如在探究《標桿的平衡條件》時,學(xué)生學(xué)習(xí)了《標桿》后,知道平衡指的是什么狀態(tài),在老師的引導(dǎo)下,學(xué)生進行分組探究其平衡條件,通過自己動手,填寫實驗數(shù)據(jù),然后小組討論,分析數(shù)據(jù),最后總結(jié)得出結(jié)論,這個過程既能培養(yǎng)學(xué)生實驗操作技能,又能讓學(xué)生感受物理規(guī)律是通過大量實踐探索,最后總結(jié)出來的,他們便確認了規(guī)律的正確性。
三、充分發(fā)揮課外活動和教材中“小實驗”的作用,訓(xùn)練學(xué)生動手制作的能力
為了從多方面培養(yǎng)學(xué)生做物理實驗的興趣,當學(xué)生掌握了一些基本原理和實驗技能后,應(yīng)配合課堂實驗教學(xué),組織好課外實驗活動,例如:在學(xué)習(xí)液壓機前,借來油壓千斤頂,利用課外活動操作給學(xué)生看并讓學(xué)生自己操作。在學(xué)了光學(xué)后,指導(dǎo)學(xué)生自制望遠鏡、潛望鏡等等。這樣把課內(nèi)和課外內(nèi)容銜接好,課內(nèi)外就能相互補充。
教材中的“小實驗”具有取材容易、貼近生活、直觀明了、便于操作的特點,不僅能加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解,而且能極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,鍛煉學(xué)生的動手制作能力和獨立操作能力,發(fā)展智力。例如:初中物理第一冊中的《電磁鐵》一節(jié)中,提供了如何自制電磁鐵的方法,可以讓學(xué)生利用課余時間制作,同時展示他們的作品。然后讓他們探討如何能提高電磁鐵的磁性,怎樣制作的電磁鐵磁性才能達到最佳,通過“小制作,”同學(xué)們對電磁鐵的特點印象更深。事實表明,按這種方式學(xué)習(xí)物理,大多數(shù)知識學(xué)生都會學(xué)得有趣,對知識也掌握很好。
四、定期地開放實驗室,給學(xué)生創(chuàng)造更多的動手機會
由于人的個性差異,一些學(xué)生往往不滿足于課堂上所看到的或書本上所接觸到的實驗,他們表現(xiàn)出較強的動手欲,很多想法都想付諸實施;而另有一些學(xué)生動手能力不強,在實驗中往往處于旁觀者的地位,有時想自己試著做實驗。因此定期地開放實驗室,既可以給學(xué)生施展身手、創(chuàng)造動手的機會,又可以為動手能力較差的同學(xué)提供一個鍛煉場所,提高他們的實驗?zāi)芰Α嵭械霓k法可以采取自愿參加,全方位開放,也可能根據(jù)興趣愛好,組織專題研究和探討。學(xué)生在這種環(huán)境下或復(fù)習(xí)已學(xué)實驗的操作,或做些自己設(shè)計的小實驗,將能極大地增進學(xué)習(xí)物理的興趣,有益他們動手能力的增強,有利于創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。
五、重視實驗后的總結(jié)和反思,培養(yǎng)學(xué)生反思能力
反思實驗規(guī)律,讓學(xué)生在實驗操作的基礎(chǔ)上,觀察實驗現(xiàn)象,分析產(chǎn)生實驗現(xiàn)象的原因,深入反思實驗條件和實驗現(xiàn)象的變化,總結(jié)實驗規(guī)律,加深對知識的理解和應(yīng)用。例如在研究“凸透鏡成像”的實驗中,把蠟燭放在2倍焦距以外,觀察到“倒立縮小的實像”,把蠟燭放在1倍焦距和2倍焦距之間,觀察到“倒立放大的實像”,把蠟燭放在焦點以內(nèi),觀察到“正立放大的虛像”。根據(jù)上述實驗現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生反思,可總結(jié)出以下規(guī)律:(1)物體由2倍焦距向焦點移動過程中,像逐漸變大。(2)物距小,像距大,像變大。反之亦成立。(3)2倍焦距是成放大與縮小像的轉(zhuǎn)折點,1倍焦距是成實像與虛像、正立與倒立的分界點。以上規(guī)律化的知識,學(xué)生印象深刻,為知識的遷移和靈活運用打下了良好的基礎(chǔ)。