谭颖+陈达成+潘明

相信很多教师在八年级物理探究凸透镜成像的规律实验中都会遇到相同的问题：一是在实验中物距相等时，不同组的同学测出的像距不相同，有的相差甚远；二是像与原物的大小怎样确定，像比原物大还是小的问题，这个主要体现在物距等于2倍焦距时，一部分同学得出的是倒立放大实像，一部分同学得出的是倒立缩小的实像，真正得到倒立等大的实像的同学为数不多。其实问题的原因在于光屏上所成的像是摇晃的烛焰形成的，烛焰摇晃难以判断当时的像是否是最清晰；其次是像的大小与物体本身的大小想必是由人的主观意识来比较完成的，这样只能说是判断而不是测量比较，不能定量以进行对比，不能够有力地说明像的大小这一性质。

如何更准确地判断成像是否清晰；如何测量判断像是放大还是缩小，用什么方法进得定量的测量；如何确定物距像距。针对这问题，笔者认为对探究的实验进行改进，对实验器材及准确程度要求更高。

一、改进实验装置

1.改换成像物体

原来光具座利用蜡烛作为凸透镜成像的物体，在实验中点燃的蜡烛火焰总是会左右摇晃或时高时低，也就是说火焰总是处于相对运动的状态，这样不利于观察火焰经过凸透镜所成的像是否处于最清晰的状态，从而会影响到像大小的判断和像距的测量。为此，笔者认为成像物体由蜡烛更换为长宽约为4×3cm2数码显示管即可。让数码显示管显示数字“7”，实验之前可以先测量好“7”的横段和竖段的长度，在实验过程中告知学生物体“7”的大小，以便学生更容易对比物像的大小，使得实验更快更顺利进行。

2.改进光屏

一般来说光屏只是一面白屏，上面没有任何起到标记作用的测量刻度。笔者认为把光屏标上刻度，以光屏的中心为原点，建立直角坐标系，以0.05cm为单位标上刻度，横坐标测量像的宽度，纵坐标测量的高度。这样像的大小就可以准确的测量出来了。

3.增加刻度尺

光具座上的滑块与滑动横杆之间存在一定的间隙，并且会随使用时间、次数的增加而增大，致使安置在滑块上的成像物体（数码显示管）、凸透镜、光屏并没有垂直于滑动横杆，它们之间的实际距离并不是滑块指示的距离。由于数码显示管、凸透镜、光屏向左或向右偏侧，很多偏离的幅度都在0.5cm左右，甚至更大，这样实验测出的数据与真实的数据相差之距可想而知。

假如A、B两组的光具座成像物体（数码显示管）与凸透镜都垂直于滑动横杆，使两个物体物距相同，而A、B两组光具座光屏的倾斜情况不一样，A往左倾0.3cm，B往右倾0.4cm，那么A、B两组得到的像距相差了0.7cm。

由此可见，刻度的准确性非常重要，它关键到成像的性质，所以在原来光具座的上方增加一支与下方对应的刻度尺极其重要。上下各一支刻度尺便可准确地测量和放置好数码显示管、凸透镜、光屏，不至于它们实际距离和滑块指示的距离不一致了。

实验装置改进后，在实验中调整好数码显示管、凸透镜、光屏，使它们在同一直线，同一高度上。确定物距，使数码显示管显示“7”字，光线经凸透镜在光屏中间形成倒“7”字，很容易确定所得到的像是否是最清晰。

经过多次的实验和学生得到的数据总结，像大小这一性质，特别是在临界状态（2倍焦距处），像大小便可测量比较出来。在每次实验中像距相差一般都在0.1cm左右。这样的结果比改进前明显好多了，所以对实验装置的改进是非常必要的。

二、改进探究方法

在探究的过程中，我们教师都会告诉学生：先把蜡烛放在离凸透镜尽量远的地方，使物距大于2倍焦距，调整光屏与凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成一清晰的像，观察像的大小、正倒，测量出物体和像到凸透镜的距离；再把蜡烛向凸透镜靠近，使物距在1倍到2倍焦距之间，重复刚才的操作。当把蜡烛移到透镜的焦点时，看看在光屏上能否形成像；把蜡烛再次向凸透镜靠近，使物中小于1倍焦距时，光屏上能否看到像，这时怎样才能看到像。

这样的探究方法，先给学生灌输了一个固定的探究思维模式，即在某个规定的范围内进行探究，虽然能让学生在探究的过程中得出我们想得到的结果，但是对于一个对凸透镜成像规律一点也不了解的学生来说为什么要规定在这个范围内，学生一点也不清楚。学生亲身体验科学探究的全过程和方法到哪里去了？为什么要在1倍到2倍焦距之间呢？对于这些问题，也不知怎么回答他们最为恰当。因为我们划分区域是在已经探究得出结论后划分的，对于不懂得成像规律的学生没有必要给他们划分，应让他们在各个位置进行探究测量，然后根据成像的性质规律，归纳总结得出在某个区域内成某种性质的像。

以焦距为10cm的凸透镜为例，设计的表格

让学生从远到近，相隔几厘米测量一次。如物距在40cm、35cm、30cm、25cm等处时，学生得到的都是倒立缩小的实像，而这些距离40cm、35cm、30cm、25cm都是大于2倍焦距20cm，即u>2f，那么学生归纳总结：当物距u大于2倍焦距时，物体经凸透镜所成的像是倒立缩小的实像。同样，物距在17cm、15cm、12cm等处都大于1倍焦距小于2倍焦距，即2f>u>f，可以得到：当物距u大于1倍焦距小于2倍焦距时，物体经凸透镜所成的像是倒立放大的实像。

当物体再向凸透镜靠近时，学生在物体的另一侧经凸透镜观察，看到的是正立放大的虚像，而8cm、6cm、4cm都比1倍焦距（10cm）小，即u

三、实验改进的其他好处

1 .安全

使用数码显示管代替蜡烛非常安全，如果实验使用蜡烛，经常会有一些调皮的学生在实验的过程中点燃纸张，这样全班学生和实验室的安全受到威胁；另外，在空间很有限的教室里，同时点燃几十根蜡烛，放出大量的二氧化碳和一些其他有害气体排放，影响到师生的身心健康；第三，一般地板上都会有很蜡滴，学生不小心踩到容易发生滑倒等严重情况，使用数码显示管则可避免这些问题。

2.方便简洁

很多老师在做完这个都会感到后期的工作量是多么的大，光具座、课桌和地板上到处都是蜡滴，难以清理，并可能发生学生滑倒等更严重等情况，使用数码显示管则可避免这些问题。

3.低碳、低能耗、环保

现在整个社会提倡低碳、低能耗、环保，我们的实验室利用数码显示管代替蜡烛，没有二氧化碳和一些其他有害气体排放，真正做好节能环保。

综上所述，探究凸透镜成像规律实验的改进是非常有必要的。只有不断的改进创新，我们的教学才会不断的向前发展，迈上新的台阶。

（作者单位：广西桂林市第十三中学）