刘强

【摘 要】本文的研究目的是使学生学会利用光路作图法去分析、理解其成像规律，从而少走弯路，避免枯燥繁杂的死记硬背，利用形象思维，达到事半功倍的效果，彻底理解和掌握凸透镜成像的规律。本文用到的方法是光路作图以及图像分析法，通过作图以及图像法的分析，得出的结论是：一倍焦距点为成实像和虚像的分界点，也是分倒立像和正立像的分界点，二倍焦距点为成放大像与缩小像的分界点。成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小；成虚像时，物近像近像变小，物远像远像变大。

【关键词】三条特殊光线；光路作图；图像法；实像；虚像

凸透镜成像问题始终是学生学习的难点，一遇这样的问题就倍感头痛，无从着手，学生很难掌握凸透镜成像规律，更谈不上利用这些规律来解决实际问题，笔者总结多年来的教学经验，利用光路作图及图像法形象地表示凸透镜成像规律，效果较好，现总结如下。

光路作图虽不是初中物理课程标准所要求的内容，但是“受之以鱼”不如“授之以渔”，教给学生利用光路作图法去分析、理解其成像规律，可以少走弯路，避免枯燥繁杂的死记硬背，利用形象思维，达到事半功倍的效果。

首先要让学生认清以下主要概念：主光轴（通过凸透镜的两个球面的球心的连线），光心（凸透镜上有个特殊的点，光线通过时方向不变，这个点既光心），焦点（阳光通过凸透镜后汇聚成一个最小最亮的点，这个点的温度很高，称作焦点），焦距（焦点到透镜光心的距离）。通过课件演示或者通过实验，使学生掌握三条特殊光线的光路传播规律。

凸透镜中有三条特殊光线，它们经凸透镜折射后的方向并不难记，学生很容易掌握。它们是：①平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后通过焦点，②通过凸透镜光心的光线方向不改变，③从焦点射来的光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出。其实光路作图就是任选其中的两条光线，让这两条光线通过凸透镜后的折射光线相交，或让这两条光线通过凸透镜折射后的反向延长线相交，从而得出像点，再进行理想推理，物体上的所有的点通过凸透镜折射后就汇聚成了整个物体的像。（从同一物体上的同一个点可以反射出无数条光线），通常为了方便，选①与②两条即可完成光路作图。

图（一）表示同一物体在同一凸透镜的不同位置经凸透镜折射后的成像光路。为了便于观察和分析，用1、2、3分别表示同一物体的三个典型位置，用1o、2o、3o分别表示所成像的位置，用实线表示实像，用虚线表示虚像，使学生看起来非常直观易懂。

①当物距u>2f时，像距f2f，成倒立、放大的实像。③当物距uu，成正立、放大的虚像。教师可以再画出一图，继续分析这三种成像情况，进一步分析引导学生得出，实像总是倒立的，像和物在透镜的异侧，虚像总是正立的，像和物在透镜的同侧。u>2f、f

（图一）

由此图容易看出：当u=2f时成等大、倒立实像；当u=f时无交点，表示不成像（或认为像成在无穷远处）。

当物体在一倍焦距之外（u>f）时，物体离凸透镜越近，像距越大；物体离凸透镜越远，像距越小，即物近像远，物远像近；当物距u=2f时，像距v=2f；物体在无穷远处时，像距v=f；当物体在一倍焦距之内（u

用h0表示物体的大小，f左侧表示正立虚像，f右侧表示倒立实像，当物距为零（即物体紧贴于薄凸透镜一侧）时，像的大小与物体等大；当物体位于凸透镜的一倍焦距之内时成正立放大虚像；物体在一倍焦距上时不成像，也可认为像在无穷远处；当物体处在二倍焦距时，成等大的实像；当物体处在二倍焦距之外时，成倒立缩小实像；当物体在无穷远处时，像的大小几乎为零。一倍焦距点为成实像和虚像的分界点，也是分倒立像和正立像的分界点，二倍焦距點为成放大像与缩小像的分界点。还可以得出，成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小；成虚像时，物近像近像变小，物远像远像变大。

总之，在教学过程中教师要启发学生积极思考，积极动手操作，不但动手操作实验，还要动手设计，作图，草画思路过程，针对谋道物理题，画出反应题目意思的图像，图形，设计图等，这会大大提高了解题能力，还能培养创新意识，符合新时代科技创新的教育理念。