时间:2023-03-23 15:11:31
导语:在平面镜成像实验的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
探究“平面镜成像特点”的实验是新课程标准规定的必做实验之一,在教学中我发现学生会遇到不少困难,如果学生糊涂地做实验,则如囫囵吞枣,只是表面上掌握知识,死记硬背结论。老师及时发现问题,及时化解显得十分重要,以下是我在教学中一些体会。
一、器材的选择
问题1:如何确定像的位置?这是个难点,根据生活经验,学生很容易猜想出平面镜成像的特点,这时可引导学生根据猜想选择器材。要探究平面镜成像的特点,首先要确定像的位置。学生遇到这样的问题:如果把棋子从平面镜前拿走,与镜后的像比较大小,则像就不存在了。老师提出问题:“既不拿走镜前棋子,又要能方便比较大小,有两全齐美的办法吗?”于是学生发现要选择两个完全相同的棋子,便于确定像的位置。
问题2:为什么用玻璃板代替平面镜做实验?老师提出问题。学生思考后找到答案,因为玻璃板是透明的,可以透过玻璃板看到像的位置。
问题3:有学生提出用棋子代替蜡烛更好一些。你认为选择棋子和蜡烛哪种做法更好?请说出你的理由。我引导学生讨论这个问题。学生进行讨论发现答案:选择棋子好,因为蜡烛在燃烧时变短,导致两支蜡烛不等大,用棋子能更好地比较像与物的大小关系;还因为用棋子做实验更环保。
问题4:将玻璃板和棋子放在白纸上、方格纸上都可进行实验。你认为选择白纸和方格纸哪种做法更好?说出你的理由。选择方格纸好,理由是使用方格纸可以直接在纸上判断像与物之间的位置关系,方便比较像与物到镜面的距离,使实验更简洁。
二、学生操作
问题1:玻璃板怎样放置在桌面上?由于学生之前学习了重力的知识,知道重力方向是竖直向下的,受此影响,大部分同学认为玻璃板应竖直放置。于是笔者做了这样的尝试:一张桌子的桌面是水平的,一张桌子的桌面与水平面成30°,通过实验,学生发现如果是水平桌面,则竖直放置和垂直放置是一样的,但如果桌面不是水平的,则只能垂直放置,在此基础上启发学生画图分析。
问题2:由于玻璃板有厚度,在白纸上画出玻璃板的位置时,会有两条线,记下平面镜的位置,那么以哪条线为标准较好呢?引导学生再次观察像,学生会观察到前面的像亮一些,后面的像暗一些,棋子通过玻璃板前面的面成像更清晰,所以结论是选择前面的线为标准,测量像与物到镜面的距离较好。
问题3:为了验证“平面镜中所成的像是虚像”的猜想,你的操作是什么?你是如何判断的?学生往往会出现两个问题:一是光屏放置在何处,如果放置在没有成像的地方,则光屏上没有像就不能说明平面镜所成的像为虚像;二是怎样看虚像,如果在玻璃板前面看,则虽然能看到像,但不能说明平面镜所成像为实像。引导学生总结出正确操作:移去玻璃板后的棋子,将一张白纸竖直放在棋子的像所在位置,直接观察白纸上是否有棋子的像。若白纸上没有棋子的像,则说明平面镜中所成的像是虚像。
三、数据处理
问题1:每组学生记录了三组数据,发现像与物到镜面的距离不相等,偏差较大,这是什么原因呢?引导学生回顾实验过程,评价实验过程。可能是像与物没有完全重合,导致像的位置找错了;可能是玻璃板有厚度,导致距离测错了;可能是玻璃板没有垂直放置,导致像的位置偏上或者偏下。
问题2:如果发现所记录的像距和物距相差很小,只是估计数字不同,还能得出像与物到镜面的距离相等的结论吗?学生会产生疑惑,启发学生发现只是测量误差引起的数据差别,并不能说明像与物到镜面的距离不相等。
四、评价结论
问题1:某学生身高1.6米,当该学生后退10米时,感到像变小了,能否证明像与物的大小不相等呢?当然不能证明,眼睛里的晶状体相当一个凸透镜,视网膜相当光屏。从人眼瞳孔中心对物体的张角与视角相等,所以视角的大小决定了视网膜上物体的像的大小。同一个人,离眼睛远的时候,它的视角比近处的视角小,因此,远处的人看起来比近处的小,近大远小就是这个道理。
问题2:若平面镜上分布几个黑墨水点,所成的像上也有几个黑点吗?当然没有,黑点只是影响反射光的多少,进而影响的是像的明亮程度。
明确探究问题,学生在观察的基础上发现问题,提出问题。为了降低探究的难度,需要设置探究阶梯,探究形式采用教师引导下的问题启发和讨论的方式,使学生既发挥自主性又不失盲目性。学生体验探究过程并能解决基本问题并简单应用,培养学生的问题意识和创新意识。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2011年版)[S].北京:北京师范大学出版社,2012.
知识目标
1.知道平面镜成像的特点和虚像的概念,知道平面镜的应用.
2.初步学习用光路图研究几何光学的成像问题.
能力目标
1.通过平面镜成像特点的实验,培养实验操作能力、观察能力.
2.通过对实验现象的观察与分析,以及归纳得出平面镜成像特点的过程,培养学生的分析概括能力.
3.通过根据平面镜成像特点,运用对称法确定物体在平面镜中所成的像,初步培养学生运用数学方法来解决物理问题的能力.
情感目标
通过平面镜在日常生活、生产、科技方面广泛的应用,激发学生强烈的求知欲,培养学生良好的非智力品质.
教学建议
教材分析
本节教材先通过日常生活中的镜子成像的现象引出平面镜成像的概念,然后通过实验归纳出平面镜成像的规律.再从光的反射定律出发,借助于作图分析发光点怎样成虚像,并扩展到物体怎样成虚像.最后加强了联系实际,列举了一些日常生活中用用平面镜的例子.并介绍了平面镜在潜望镜上的应用.讲好本节课的关键是指导学生做好实验,平面镜成像的规律是本节课的重点,虚像概念的建立是本节教学的难点.
教法建议
1.研究平面镜成像特点的实验,对于基础较好的学生,应作为探究性实验进行教学.
2.进行必要的实验指导:
1)尽可能选薄一些的玻璃,否则会看到两个不重合的像.
2)平板玻璃一定要保证竖直设置,两只蜡烛大小应一样并竖直放置以方便观察和研究.
3)怎样判定蜡烛B与蜡烛A的像重合:如图5-3-1,手移动B,当看见B与A的像变成一只点燃的蜡烛,从不同的角度看,都看到B的芯上有火焰,B正好跟A的像重合.这时,用笔贴近A和B的下端,描出它们与纸的接触线,得到两个小圆.这两个小圆的圆心,就是A和B的位置.
3.渗透从简单到复杂的研究物理问题的方法.
课本从发光点S的像推论物体的像,教学中还可把物体的像区分为发光物体的像和发光物体的像,并在教学中说明这种由简单到复杂的研究物理问题的方法.
4.在做好实验的基础上,借助光路图分析平面镜成像原理和虚像的概念,有助于学生理解.
教学设计示例
教学重点:通过实验总结得出平面镜的成像特点
教学难点:“虚像”概念的建立
教具:
同样大小(长短、粗细)的蜡烛一对、小蜡烛一只、大蜡烛一只;平面镜一面,平板玻璃一块,支架一幅,方格纸一张,同样大小的三角板(30度,60度)一对、刻度尺一把.
教学过程:
一、新课引入
方法1:由日常生活中的照镜子引入课题
课前要求学生在家中分别在大面镜前和小面镜前观察自己的像,提出平面镜成像的概念,并提出问题:
1)人或物体在镜中的像的形状、大小跟原物一样吗?
2)人或物体在镜前移动时,镜中的像怎样移动?
3)镜中的像是否能和小孔成的像一样呈现在光屏上?
通过对上述问题的议论和回答,引出研究平面镜成像特点的实验.
方法2:在教室前悬挂一大一小两面镜子(悬挂的角度尽可能是同学们都能看到自己的像),从而调动学生的兴趣,再准备几面镜子,让学生从前传到后,观察自己的像并与前面两面镜中的像相比较,提出问题引入新课.
二、新课教学
1.平面镜成像特点
探究平面镜成像特点
提出问题:我们生活中用的镜子是平面镜,平面镜成像有什么特点呢?具体地说就是像的位置有什么特点呢?像的大小有什么特点?
探究指导:要探究平面镜成像特点,必须解决好以下几个问题:
1)我们虽然可以看到物体在平面镜里的像,但如果在平面镜后面仿制一块光屏(白纸),屏上不会呈现物体的像,因此我们无法用尺子去测量像的位置和大小.怎样解决这个问题?为此,你选用什么样的“平面镜”?
2)如何确定像的位置?
3)如何比较物到镜面的距离与像到平面镜的距离关系?
4)如何比较物像的大小、形状的关系?
5)怎样观察物与像的左右关系?
6)怎样通过实验判定像的大小与物到镜的距离是否有关?
学生设计实验和进行实验
交流分析归纳得出探究结果:
1)平面镜所成像的大小和物体的大小__________.
2)像到平面镜的距离与到平面镜的距离关系是__________.
3)像的左右与物的左右关系是__________.
4)像的上下与物的上下关系是__________.
5)当物体远离或靠面镜移动时物体的像的移动情况是____________________.
像的大小、形状的变化情况是________________________________________.
2.虚像
方法1:从平面镜成像原理出发
让学生结合课本70页图5-14,根据光的反射定律画出发光点S射向平面镜的两条入射光线的反射光线,指出镜平面镜发射出来的光线是发散的,不会相交.由于光的直线传播,人们习惯的认为看见的东西都在前方,会觉得反射光像是从前方镜中的像点射来的.实际上镜中并没有光直接到达.这说明虚像点不是反射光线的交点,而是反射光线的反向延长线的交点,是虚的.
老师演示:(用摄像机代替学生的眼睛反映在大倍投上)
点燃的蜡烛放在平板玻璃前,通过玻璃观察观察到像,并用光屏接收像,直到认为接收到像,移动摄像机的镜头绕过玻璃直接对准光屏,光屏上并无像存在.
方法2:学生分组实验,分别尝试用光屏接收像,但接收不到,使学生对平面镜成虚像产生强烈印象.然后通过对平面镜成像光路图的研究,讨论两个问题:(1)到达观察者眼睛的光是从何处反射来的?(2)像点是怎样形成的?教学中,学生比较能接收像点实际上不存在的观点,但他们感到困惑的是人为什么会造成这样的感觉,因而给教学带来一些困难.可告诉学生,人们的这个认识的由来是根据光在均匀介质中沿直线传播的事实.
3.平面镜的应用
平面镜的应用比较广泛,结合课本上的插图,让学生了解平面镜的应用.除课本上提到的,可以让学生列举还看到在哪些地方使用平面镜,并结合每种情况,分析平面镜起什么作用.
三、板书设计
探究活动
水中燃烧着蜡烛
1.知识和技能
(1)了解平面镜成像的特点。
(0pt">(2)了解平面镜成虚像,了解虚像是怎样形成的。
(3)理解日常生活中平面镜成像的现象。
(4)初步了解凸面镜和凹面镜及其应用。
2.过程与方法
(1)经历“平面镜成像特点”的探究,学习对实验过程中信息的记录。
(2)观察实验现象,感知虚像的含意。
(3)通过观察感知球面镜对光线的作用。
3.情感、态度、价值观
(1)在探究“平面镜成像特点”中领略物理现象的美妙与和谐,获得“发现”成功的喜悦。
(2)培养实事求是的科学态度。
(3)通过对平面镜、球面镜的应用的了解,初步认识科学技术对人类生活的影响。
教学设计思想:
1、通过探究,使学生经历基本的科学探究过程,学习科学探究方法,发展初步的科学探究能力,领略物理课教学的特点和魅力。
2、本课的重点是:在“探究”和“设计”的过程上:“如何探究像与物是否等大”(实验目的)怎样比较虚像与物的大小找一个跟物体完全相等的物体(替代物)与像比较大小怎样才能同时观察到像与替身物把平面镜改为白玻璃(实验基本思想方法),从而有意识、有目的、有针对性地训练和提高学生思维的灵活性和技巧性,开拓学生思路,对学生思维的灵活性、深刻性和方向性进行训练,培养其发散思维能力。
教学过程设计:
一、新课引入
1、提出问题:照镜子,平面镜能成像(从生活中发现问题),平面镜成像有什么特点呢?
二、新课教学
2、提出猜想:
平面镜成像有什么特点呢?
(教师不做任何暗示,让学生充分想象)
[学生讨论、归纳]可能有下列猜想:(允许有不正确猜想)
(1)、像与物等大;
(2)、像与物到平面镜的距离相等;
(3)、像与物左右相反;
3、制定计划与设计实验:
如何来探究像与物的大小是否相等呢?
[明确探究目的]
[老师给学生思考空间,学生:思考、分析、讨论、归纳]
我们采用什么方法来验证像与物是否相等呢?[设疑]
比较像与物的大小。[明确探究方法]
找一个跟镜前物体完全相同的物体[替身物体]与像比较。
4、进行实验与收集证据:
同学们找桌子上的器材试试看,行不行。[白玻璃暂时不取出]
用两支相同的笔。
用两只相同的蜡烛。
同学们成功了吗?有什么障碍?
从平面镜的正面看见了像,想把“替身物体”放到平面镜后面的像位置上,从平面镜的背面,只看到“替身物体”,而看不见像,所以无法比较像与物的大小。
为什么像不见了呢?[学生:思考、讨论]
平面镜成的像不是真实存在的。
有没有真实存在的像,你们见到过吗?
小孔成像,像是有光线投射到光屏上形成的。
投影仪投射到银幕上的像。
电影院放映机投射到银幕的像。
树林里地面上圆形的小光斑就是太阳的像。
平面镜成的像是不是有实际光线会聚而成的呢?
不是的,平面镜的背面有一层漆,光线是不能透射过去的。
[小结]好!由实际光线会聚而成的,能够用光屏接收到的像,我们叫它实像,而平面镜成的像是光屏接收不到的,不是真实光线相交而成的像,所以叫作虚像。
怎样才能同时看见像和“替身物体”?
[学生:思考、分析、讨论、归纳]
要同时观察到像和替身物体,必须要让物体通过镜面的反射光线和替身物射出的光线都能进入人眼。(教师在此可作适当解释“光的反射”,具体下面要学习)
好![激疑]我们看见物体(棋子)在平面镜内成的虚像是由于物体射出光线(或反射)经过镜面的反射进入人眼的。怎样才能同时看见镜后的替身物呢?
本节课是在学习了光的传播和光的反射的基础上,对光的反射的延伸,是光学体系的重要组成部分,它与学生的生活实际联系十分密切,大部分学生对平面镜成像有比较丰富的感性认识.教材以探究平面镜成像特点为主线,让学生经历探究平面镜成像特点的过程.通过实验得出平面镜成像的有关知识,注重引导学生运用所学的知识去分析解释大量生活中的成像问题.体现出“从生活走向物理,从物理走向社会”的新课程理念.本节课是一个完整的探究过程,学生经历此探究过程,学习对实验过程中信息的记录和处理,领略物理现象的美妙与和谐,获得“发现”成功的喜悦.在实验中,要让学生通过观察实验现象把不正确的认识纠正过来,培养实事求是的科学态度.
2教学目标
2.1知识和技能
(1)了解平面镜成像的特点;
(2)了解平面镜成虚像,了解虚像是怎样形成的;
(3)了解日常生活中平面镜成像的现象.
2.2过程与方法
经历“平面镜成像特点”的探究,学习对实验探究的基本思路和方法.
2.3情感、态度与价值观
(1)通过对平面镜的物与像对称的讨论,领略平面镜成像的简洁对称之美;
(2)使学生在“探究”中体会克服困难、解决问题的过程,发现成功的喜悦,激发学生探索自然奥妙的好奇心和求知欲;
(3)认识平面镜在科学技术、生产和生活中的广泛应用.
3教学重难点
教学重点:(1)平面镜成像的特点;(2)实验探究的方法与合作学习.
教学难点:(1)虚像的概念;(2)平面镜成像原理.
4课程资源
本节课以课程资源作为载体,而不仅仅是内容.物理学家劳厄说:重要的不是获得知识,而是发展能力.“教给学生方法比教给学生知识更重要”,因此在教学中应引导学生学会观察、动手、动脑、交流、表达的方法,发展学生思维的深刻性、灵活性和创造性.
大力挖掘生活中的相关现象,可以更进一步激发学生的好奇心,对提高学生兴趣和注意力有较大的帮助.本节课探究实验器材简单,易于操作,能让学生很好享受学习的快乐和探究的成就感.多媒体的运用更是加大了课堂容量,使学生乐而学之.
教师演示:带底座的玻璃板(可以旋转)、平面镜、蜡烛、 火柴、课件、万花筒.
学生探究实验器材:一张带底座的玻璃板、高度相等和不等的蜡烛若干、火柴、一张白纸、刻度尺、平面镜、小刀、实验报告单.
5教学方法、策略分析
苏霍姆林斯基说过:“在人的心灵深处,都有一种根深蒂固的需要.这就是希望自己成为一个发现者、研究者、探索者”.新的课程理念认为:在注重知识技能的同时更应注意过程与方法.本节课的具体的教学方法和教学手段有:分组实验法,科学探究法,直观演示法,等效替代法,自主讨论和评估交流.
总的教学策略是教师引导,学生自主探究、交流合作讨论的教学模式,紧密联系生活实际,提高学生学习兴趣和学习效率.合理搭建探究的“脚手架”,降低探究难度.通过“想一想、看一看、猜一猜、讲一讲、动一动、试一试、画一画、比一比”等多种活动,使学生手、脑、眼并用,印象深刻,体验丰富,学生动静结合、一张一弛,松紧有度.
6教学流程图
7教学设计
一、创设问题情境,激发探究欲望
播放《加菲猫》动画视频,引入课题.
设计意图:通过视频短片,将学生带到创设的问题情境中,寓教于乐,激发学生的学习兴趣.
二、平面镜成像实验探究
1.提出问题
学生利用课桌上的平面镜自我观察,提出与平面镜有关的问题.
设计意图:教学理论认为,问题是思维的动因,是探究的起点,人们只有发现和提出问题,才能积极思考和寻求解决方法.
2.猜想假设
鼓励学生根据生活中的切身体验大胆猜想:
像和物的大小相同.
像和物的距离相等.
像、物左右相反.
像远小近大.
设计依据:牛顿指出,没有大胆的推测,就不可能有伟大的发现.
3.设计实验
教师引导学生设计实验:
(1)如何选用器材?
(2)如何确定像的位置?
(3)如何确定像和物的大小关系?
(4)如何比较像和物到镜面的距离?
设计完毕,个别组展示设计方案,鼓励学生利用身边的物体展开实验.
完善实验方案,明确探究目标.
设计意图:培养学生设计方案,选择实验器材的能力,有利于发挥学生的实验创新,培养学生的创新精神和创新能力.注意引导等效替代法的应用.
4.进行实验
教师巡视指导,学生实验探究,强调分工合作,相互交流.重点指导能力较弱的小组,同时提醒学生注意安全.
设计意图:体现“以学生为主体,以教师为主导”的新课程理念和教师对学生的人文关怀.
5.分析论证
小组展示实验并在课堂上交流探究结果.此环节由学生自己总结,教师做适当引导,然后师生共同整理探究结果:
(1)像和物到镜面的距离相等;
(2)像和物的大小相同;
(3)像和物的连线垂直镜面.
设计意图:让学生自己总结实验结论,一方面学生总结可以不受限制,可能会提出与结论不一致的问题;另一方面学生在互相质疑中能引起学生的兴趣,加深对问题的理解,培养学生分析问题和归纳问题的能力.
6.交流评估
提出问题交流,为学生日后实验探究打下良好基础.
(1)你做了几次实验?做一次可以吗?
(2)当蜡烛远离平面镜时像会变小吗?像的大小由什么因素决定?
(3)像和蜡烛到镜面距离的测量值都相等吗?
(4)如果玻璃板是倾斜的,水平桌面上还能够找到蜡烛的像吗?
设计意图:领略物理现象的美妙与和谐,获得发现成功的喜悦.让学生认识基本的科学探究方法,体现“从物理走向社会”的新课程理念.
三、虚像
1.利用多媒体课件从理论上分析平面镜成虚像的原因.
2.教师用白纸承接多媒体投影的像.
3. 故事:猴子捞月.
设计意图:通过让学生感受虚像,然后利用现代化教学手段从理论上分析,突破教学难点,符合从感性到理性的认知规律.
四、看看做做再获新知
学生游戏,再通过几何画板软件分析平面镜成的像和物是一个轴对称图形,发现规律,深化理解.
设计意图:缓解学生探究疲劳,活跃气氛,再获新知.超越学科本位,为日后作图练习打下良好基础.
五、基本应用
1.列举平面镜的应用,多媒体播放平面镜应用例子,说明平面镜可以成像和改变光路.
2.举例县城工行大楼玻璃幕墙对路人的影响,分析平面镜成像对我们的不利影响.
设计意图:体现了“从物理走向社会”的新课程理念.教育学生一分为二的看问题,让学生深刻认识物理就在身边,体现了教学的乡土特色.
六、课后拓展
教师演示两块平面镜的组合的成像情况,激发学生课外动手动脑的探究兴趣.
设计意图:用先进的网络手段开拓学生视野,将探究活动延伸到生活,培养学生的自主探究意识.
七、课堂小结
设计意图:梳理知识
八、随堂检测
展示试题(含关于加菲猫的原创试题)
设计意图:初步评估教学效果,体现教学的独创性.
九、板书设计(略)
十、教学反思
一、关于像
所谓像就是从物体发出的光线经过光具后所形成的与原物相似的图景.
1.实像
实像是指从物体发出的光线经过光具后,实际的光线在空间相交所成的像,它是真实存在的,既可以用眼睛观察到,又可以呈现在光屏上.如小孔成像、放映电影、幻灯时所成的像都是实像.
2.虚像
虚像是指从物体发出的光线经过光具后,实际的光线变得发散而不能会聚在一点,但这些发散光线的反向延长线相交于一点而形成物体的像.这个像不是由实际光线会聚而成的,当然也不能在光屏上呈现出来.如在放大镜、显微镜、望远镜等光学仪器中观察到的像都是虚像.
注意 人眼能看见镜子里的虚像,并不是有光线从虚像上射入人眼.平面镜的虚像并不是由实际光线相交而成,而是由镜前物体上射向平面镜的实际光线,经平面镜反射后的反射光线的反向延长线相交而成,进入人眼的是反射光线,但光线好像是从镜后虚像上射出的,从而造成光是从虚像发出的这种感觉.捞不到“水中月”、摘不到“镜中花”就是这个道理.
通过平面镜成像的实验,使我们体会到:虚像的特点是能被人看见,但不能在光屏上呈现.
二、平面镜成像
1.平面镜中像的形成
平面镜所成的像是物体发出(或反射出)的光线入射到镜面发生反射,由反射光的延长线在镜后相交而形成的.如图1所示,光源S在平面镜后的像并不是实际光线会聚而成的,而是由反射光线的反向延长线会聚而成.如果用光屏放在平面镜后的S′处,是接收不到这个像的.
2.平面镜成像的特点
平面镜成像的特点是:(1)平面镜所成的像是一个正立等大的虚像;(2)像与物左右相反;(3)像与物体的大小相同;(4)像和物到镜面的距离相等;(5)像与物对应点的连线和镜面垂直.后三个特点也可以简单地说成是像和物体关于平面镜对称,即反应在图纸上是以平面镜为轴将像旋转180°(或以平面镜为轴折叠像物),像和物体恰好重合.
3.正确理解平面镜成像的特点
学习平面镜成像的规律,应避免产生以下两点错误:
(1)对于平面镜成像中像和物的的连线跟镜面垂直,且它们到镜面的距离相等两个特点,不能只注意其中的一点而忽略了另一点.
(2)对于平面镜中像与物的大小相等的特点,虽然从字面上都能理解,但由于视觉经验,往往会错误地认为“物体距平面镜越远像越小”.纠正的方法可先通过实验,用“重合法”来检验,将玻璃板前的棋子A逐渐远离玻璃板,从前面看去,虚像在逐渐“变小”,但把比A小一号的棋子B放在虚像位置上时,发现两者不能重合,而只有将与A等大的棋子放在虚像的位置上时,两者才能重合,这说明无论物体和平面镜的距离如何改变,也无论虚像“看上去”如何变化,虚像的大小始终和物体等大.
那么当人向平面镜走近时,为何觉得他的像变大了呢?这是人的视觉经验造成的.一辆汽车在远处,我们会觉得它很小,当它向我们驶过来时,我们会觉得它越来越大.二者的道理是相同的.同样可以解释“物体距平面镜越远像越小(等大的虚像看上去会变小)”,这是因为虚像距离平面镜前观察者的距离变远了,导致像的两端与眼睛所成的视角变小了,而像还是与物体等大的.
4.影子和倒影的区别
要区别影子和倒影这两种现象,首先要分清两者的成因.影子是由光在均匀介质中沿直线传播形成的,当光在传播路径上遇到不透明的物体时,它的传播将受到阻挡,在不透明物体的后面形成与物体形状相似的黑色区域,这就是影子.而倒影则是物体通过水射面(如水面)反射所成的虚像,如靠近河岸的树木和房子等在水中都会留下倒影.因此,影子和倒影是不同的,它们的区别在于前者属于光的直线传播现象,后者属于光的反射现象.
三、平面镜成像特点的应用
1.确定镜中像的位置
例1在图2甲中画出ABC在平面镜中所成的像.
解析根据平面镜成像时,像和物体关于平面镜的对称关系作图.欲画出ABC在平面镜中的虚像,需首先确定三角形上A点、B点和C点在平面镜里的轴对称点A′点、B′点和C′点,再根据像是正立的、等大的虚像,用虚线连结三点即可,如图2乙所示,图中AA′、BB′、CC′都是辅助线,要用虚线表示,而像A′B′C′是虚像,也需要用虚线来表示.
2.确定平面镜的位置
例2图3甲中S为发光点,从它发出的两条光线经平面镜反射后的两条反射光线分别与虚线a′、b′重合,根据平面镜成像规律在图中画出平面镜,并找出S在平面镜里的像S′.
解析平面镜所成的像是反射光线延长线的交点,并且像和物的对应点的连线与镜面垂直,像和物到镜面的距离相等.在图3乙中,延长a′、b′相交于S′,S′即为S的像.连结SS′,作SS′的中垂线PQ,即为镜面.注意标明平面镜的正、反.
3.确定像的位置以及看到像的范围
例3如图4甲所示,M为平面镜,S是一个点光源,在S与M之间有一块不透明的挡板P.问:(1)点光源S在平面镜中的像在哪里?(2)哪些地方可以看到这个像?
解析(1)从点光源S处向平面镜M引两条光线SA、SB,过入射点A、B分别作垂直于镜面的法线,根据光的反射定律分别作出反射光线AA′、BB′,如图4乙所示.反向延长AA′和BB′相交于S′,则S′即为点光源在平面镜中的像.由图4乙可见,像的位置跟没有挡板P时是一样的;(2)光源S发出的光射向平面镜,因挡板P的阻挡,平面镜上只有AB部分被照射到,反射光线只存在于AA′和BB′之间的范围内,所以,只有在这个范围内才能看到平面镜中的像.
说明物体发出的光,只要能到达平面镜,就能在平面镜中成像.像与物的连线总是跟镜面垂直,像和物到镜面的距离相等.要确定能看到像的范围,就要分析反射光线的范围.哪里有反射光线,哪里就能看到像.
4.确定反射光线的位置
例4如图5甲所示,S为平面镜前的一个点光源,A为镜前的一点,试画出从S点发出的经平面镜反射后经过A点的反射光线.
解析此题涉及了光反射的许多知识点,由平面镜成像的原理可知反射光线的反向延长线必经过像点.因此可利用平面镜成像的特点作出点光源的像点S′;然后连结S′A,S′A和平面镜相交于O点,O点即为入射点,SO为入射光线,OA是反射光线,最后完成光路图,如图5乙所示.
说明本题利用了平面镜成像的规律――物、像关于镜面是对称的,先找到点光源S经平面镜形成的像S′,连接S′A交平面镜于O点,再连接SO完成光路图,这种解题的思路方法,应用在很多平面镜的解题中.
5.确定时钟的时刻
例5如图6所示,是从平面镜中看到一台石英钟的指针位置,此时钟的实际读数应是( )
A.8点20分 B.4点20分
C.3点40分 D.10点40分
解析本题图示不是钟的实体,而是石英钟在平面镜中所成的像.平面镜成像有一个特点:像和物对镜面是对称的.由此可知,“平面镜中的指针位置是以12点、6点的连线”为对称轴左右对换的.所以要读出图中的实际读数,应把纸翻过来读反面的像,即读数为3点40分,本题答案应选C.
说明平面镜成像的特点是:像的性质――正立的虚像;像的大小――与原物体等大;像的位置――像与物到镜面距离相等,它们的连线垂直于镜面.
1.在物理知识方面要求。
(1)掌握光的反射定律,会用光的反射定律解释有关的现象;
(2)掌握平面镜成像的原理和规律;
(3)应用平面镜成像的规律解决一些简单的物理问题。
2.通过演示实验,概括出平面镜成像的特点,应用光的反射定律推导出平面镜成像的特点。培养学生的观察、概括能力,通过相关物理量变化规律的学习,培养分析、推理能力。
3.通过简单的物理问题的解决使学生理解解决物理问题的基本原理和基本方法,如何建立已知与未知和所求之间的关系。从而加深物理方法的学习。
二、重点、难点分析
1.重点是使学生掌握平面镜成像的原理及推导过程。平面镜成像的特点是解决平面镜问题的关键。平面镜成像是虚像,学生作图时要注意用虚线;平面镜成像,其像和物关于平面镜对称的含义是像正立且与物等大。
2.教学难点之一是如何澄清学生头脑中“像”的概念。要突破这一点就要让学生清楚物理中像的准确定义,生活中像、影、相又指的是什么意思。严格区分教学中的相似与物理的“相似”有什么不同。
3.教学中的另一个难点是如何应用平面镜成像的特点解决实际问题。最关键的是要抓住最简单、最基本的方法。
三、教具
1.平面玻璃,蜡烛两只(完全相同),火柴,大白纸一张(8开或更大一些),直角三角板,铅笔。
2.教学用直角三角板、直尺。
四、主要教学过程
(一)引入新课
光的反射现象和平面镜在初中物理中已经学到一些知识,今天我们来进一步研究。光的反射现象处处可见,平面镜也是日常生活中常见的物品,它们有什么特性呢?
(二)教学过程设计
1.光线和光束。
光线是利用光的直线传播而从光束中抽象出来的概念。物体发出的光束,用一条带箭头的直线来表示光的传播方向——光线。光线是光束的抽象结果,实际是不存在的,而光束是客观存在的。在画光线时注意光的传播方式用直线表示,要用实线,而光的传播方向箭头一般标在直线段的中央部分。光束可分为平行光束、发散光束、会聚光束三种情况。
2.光线传播到两种介质的分界面所发生的现象:反射和折射现象可能同时发生,也可能
只发生反射现象,但有折射现象的同时一定有反射现象,只是反射现象有时极不明显而不考虑。通过作图介绍入射点、法线、入射光线、反射光线、入射角和反射角的概念。光在介质中传播时会有能量损失(被吸收)。光在两种介质界面上发生反射或折射时也要有能量损失。
3.光的反射定律。
(1)(三线共面)。反射光线在入射光线和法线所决定的平面内;(因果关系要注意)
(2)(法线居中)反射光线跟入射光线分别位于法线的两侧;
(3)(两角相等)反射角等于入射角。(因果关系)
4.镜面反射和漫反射。
(1)镜面反射:能成虚像的反射,入射光线是有规律的,反射光线仍遵从一定规律进行排序。
(2)漫反射:入射光线是有规律的,而反射光线是无序的,不能成虚像的反射,但每一条光线都遵从光的反射定律,漫反射是由于两介质的界面不光滑平整而造成的。
5.平面镜成像。
演示在白纸中央用直尺画一条直线,然后平放在水平桌面上,在直线的一侧点一个点A,将平面玻璃垂直于纸面且与纸上直线重合放置,将一支蜡烛点燃竖直放在A处,在A点这侧看点燃蜡烛的像。将另一支未点燃的蜡烛放在直线(平面玻璃)的另一侧,缓慢移动直至未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像重合,好像未点燃蜡烛也燃烧起来一样。在纸上记下未点燃蜡烛的位置。在同学们都看清楚的前提下,将点燃的蜡烛熄灭。让同学讨论看到的现象,总结平面镜成像的特点。
(1)像:由物发出(或反射)的光线经光具作用为会聚的光线(或发散的光线)所形成的跟原物“相似”的图景。这里的“相似”一词与数学的相似含义不完全相同,数学中的相似是指对应处成相同的比例,而这里的“相似”有时不同对应处比例不同。例如哈哈镜中人的像与人相比相差很大,但仍认为是人的像。
(2)实像:是由实际光线会聚而形成。可用眼直接观察,可在光屏上显示,具有能量到达的地方。
(3)虚像:是实际光线的反向延长线会聚而形成,不可在光屏上显示,只能用眼睛直接观察。
关于像的概念让学生一定要很清楚,特别是要区分生活中的“像”的概念。
A.像片是物而不是“像”,画像和像片具有相同的含义。
B.照相,实质上是取得一个与人“相似”的一幅画片,只不过不是用笔画,而是通过成像的原理制作就是了。照“相”与长“相”具有相同的含义。
C.“看电影”也有人误认为是“看电像”,在初中就学过像的概念。但人们在电影院看电影是要看银幕上的图景,银幕上的图景对于底片(拷贝)来说是像的位置,像呈现在银幕上,作为物被眼晴看到,若真看“像”应眼睛向着放映机看,那是不可能的。
D.“成像是客观的,观像是有范围的”。若电影院银幕处末放银幕,放影机放影时,拷贝上的像仍呈在放银幕处。戴近视镜的同学看到的并不是真实的物,而是这些物正立缩小的虚像。
(4)平面镜成像。
A.平面镜对光的作用,只改变光的传播方向,不改变光束的性质。即平行光束经平面镜反射仍为平行光束。发散(会聚)光束经平面镜反射仍为发散(会聚)光束。
B.平面镜成像为虚像,作图时用虚线表示。
C.(将演示实验中的白纸呈现给学生,通过作图,测量得出)像点和物点关于平面镜呈面对称。
6.平面镜的应用。
(1)平面镜控制光路。
例1已知入射光线及平面镜的位置,控制反射光线。一束光线与水平成40°角射来,欲使光线沿水平方向传播,所放平面镜与水平面成____________角。答案:20°或70°。
解析:题目中只要求反射光线水平,一定要注意可能出现两种情况。一种是入射光线与反射光线之间的夹角是40°,一种是入射线与反射光线之间的夹角是140°。
例2证明:若入射光线的方向不变,将平面镜绕入射点转动θ角,则反射光线的方向转动2θ角。
证明:因为平面镜转动θ角,则法线转动θ角,当入射光线不变时,则入射角增加(或减少)θ角,由光的反射定律可知反射光线与法线的夹角也增加(或减少)θ角,则反射光线与入射光线之间的夹角增加(或减少)2θ角,即反射光线转动的角度为2θ角。
若上题改为若入射光线的方向不变,平面镜绕入射点以角速度ω匀速转动时,则反射光线转动的角速度ω′=2ω,。
(2)平面镜成像的观察。
例3一人站在湖边塔楼顶上观察空中的气球,已知楼顶离湖面高为H,人高不计。他看空中静止的气球时,仰角为30°。他看水中气球的虚像时,俯角是60°,问气球静止在湖面上方,离湖面多高?答案:2H.
解析:几何光学的突出特点是几何作图。此题作图的技巧是:先画一条水平线(在塔楼顶上)AB.A为塔楼顶端,过A点做AS直线且∠SAB=30°。过A点作垂直于AS的直线(用虚线)AS′,且SS′直线(用虚线)要垂直于AB。SS′直线交AB于C点。找到SS′直线的中点O,过O点作SS′的垂线MN,MN交AS′于D点,用实线连接AD,DS,且标明AS、AD、DC的光线箭头。如图所示,注意箭头方向不要画反,A点为观察者。过A点作MN的垂线交MN于正点。AE即为塔楼高,S′为气球S的像。SO即为所求h。
由图可知:
代入数据得
。
解得:h=2H
例4图2中AB表示一直立的平面镜,是水平放置的米尺(有刻度的一面朝着平面镜),MN是屏,三者相互平行,屏MN上的ab表示一条竖直的缝(即a、b之间是透光的)。某人眼睛紧贴米尺上的小孔S(其位置见图),可通过平面镜看到米尺的一部分刻度。试在本题的图上用三角板作图求出可看到的部位,并依次写出作图的步骤。
解析:
图3作图步骤:
①作S点对AB的对称点S′,S′就是S的像点。
②连接S、a并延长,与AB交于C点。
③连接S′、C并延长,与交于一点,此点就是可看到部位的左端。
④连接S′、b并延长,与交于一点,此点就是可看到部位的右端。
上述顺序也可以是②①③④或①④②③。
图4作图步骤:
①分别作、Ma、bN对于AB的对称线、M′a′、b′N′,则就是对于平面镜AB的像,M′N′是MN对于平面镜AB的像。
②连接S、a并延长,与交于一点,并作该点对于AB的对称点,此对称点在上,是可看到部位的左端。
③连接S、b′并延长,与交于一点,作该点对于AB的对称点,此对称点也在上,是可看到部位的右端。
上述顺序也可以是①③②。
(3)平面镜与运动学的综合应用。
例题略。
(三)课堂小结
1.平面镜是一个非常重要的光学元件,在生活中应用也很广,这部分光学知识为将来的学习打下了基础。
2.几何光学的学习要突出几何作图,同学们应严格按照规范化的作图格式进行训练,紧紧抓住平面镜成像特点进行思考问题。
五、教学说明
1.将演示实验改为分组实验,效果会更好。但要掌握好教学时间。
考点1 光的传播
基础知识链接:光在同种均匀介质中沿直线传播,光传至两种物质的分界面,又返回原物质中去的现象叫光的反射,光从一种物质进入到另一种物质。传播方向发生改变叫光的折射。
例1(2006北京市考题)如图1所示的4种现象中,由于光的直线传播形成的是( )
【分析】了解生活中的光现象所蕴涵的光学知识是解决此类问题的关键。选项A是铅笔上的光从水中射入空气时发生折射形成的。B是岸边物体射向水面的光,反射进入人眼形成的,是光的反射。C中屏幕上的手影是由于光的直线传播形成的。D中的平面镜成像是光的反射现象。
答案:C.
考点预测:以生活中的光现象为载体,将光的几种传播方式融和在一起考查,是该考点的主要命题形式。此类题在中考中逐年增多,这就要求同学们在日常生活中,应多留心观察发生在身边的自然现象并思考其背后所包含的知识和规律。如倒影和日光下的影子,小孔成像、平面镜成像和凸透镜成像的区别。
考点2 光的反射与折射的规律
基础知识链接:光射向两种透明物质的分界面时,将同时发生光的反射和折射。反射光线遵循光的反射定律,折射光线遵循光的折射规律。光的反射和折射的相同点:(1)反射光线和折射光线都与对应的入射光线、法线在同一平面上;(2)反射光线、折射光线都和对应的入射光线分居法线两侧;(3)反射角和折射角都随对应的入射角的增大而增大;(4)光在反射和折射时光路都是可逆的。不同点:(1)反射有两种类型,镜面反射与漫反射,折射也有两种情况,斜射与垂直入射;(2)反射角总等于入射角,而折射角不等于入射角,当光线从空气斜射入水或玻璃时,折射角小于入射角,当光线从水或玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角,简记为“空气中的角总是大的”。
例2(2006山东省济宁市考题)某实验小组在探究光的折射规律时,将光从空气分别射入水和玻璃,测得数据如下表:
分析表格中的数据,你肯定能得出一些规律,请写出一条:________.
【分析】对于这类多个物理量的数据变化的问题,分析时要注意运用科学的方法,类比联想,找到各个物理量之间的变化规律。例如:光从空气分别射入水和玻璃时,入射角在变化,找出折射角变化的规律。
答案:①入射角为0°,折射角也为0°;②入射角增大,折射角也随着增大;③光从空气斜射入不同介质中的折射角不同。
考点预测:光的反射与折射规律的实验探究是今后中考命题的趋势。在平时学习中要注重培养科学探究能力,同时要掌握控制变量法、转化法、等效替代法等常见的物理方法。另外,通过作光路图考查同学们对光的反射与折射规律的认识,是该考点的基本命题形式。
考点3 平面镜成像
基础知识链接:平面镜成像的特点是:物体在平面镜中所成的像是虚像,像和物体大小相等,上下(或左右)相反。它们的连线垂直于镜面,它们到镜面的距离相等。简记为:正立、等大、对称、虚像。
例3(2006山东省济宁市考题)“猴子捞月”的寓言故事说,猴子看到井中有个月亮,就以为月亮掉进井水中了,以下说法中正确的是( )
A.水中出现月亮属于光的反射现象
B.水中出现月亮属于光的折射现象
C.水中的月亮到水面的距离比天上的月亮到水面的距离近
D.水中的月亮比天上的月亮小
【分析】“水中出现月亮”这个现象是平面镜成像形成的,属于光的反射现象,不属于光的折射现象。如果同学们误选C或D,是受平时错误的生活经验误导所致。根据平面镜成像的特点,可以判断水中的月亮到水面的距离等于天上的月亮到水面的距离,水中的月亮和天上的月亮一样大。
答案:A.
考点预测:平面镜成像特点的应用及其探究一直是中考的热点。解答有关平面镜成像特点的应用型题目,重在熟记平面镜成像特点,然后再利用其成像特点解题。而对于平面镜成像特点的探究型试题,关键是掌握运用等效替代法来比较像与物的关系。
考点4 光的色散及其看不见的光
基础知识链接:太阳光是一种复合光。透明物体的颜色由日光中物体能透过的色光的颜色决定;不透明物体的颜色由日光中被物体反射的色光的颜色决定;混合颜料的颜色由各种颜料共同反射的色光的颜色决定。
“红、黄、蓝”称为颜料的“三原色”;“红光、绿光、蓝光”称为光的“三基色”。
红外线的主要特性是热作用强。各种物体吸收了红外线后温度升高。因此人们利用红外线来加热物品。由于红外线穿透云雾的能力比较强,利用灵敏的红外探测器吸收物体发出的红外线。再用电子仪器对吸收的信号进行处理,可以显示出被测物体的形状和特征,这就是红外遥感。紫外线的主要特性是化学作用强,很容易使照相底片感光;紫外线的生理作用强,能杀菌;应用紫外线的萤光效应,可以进行防伪。
例4(2006浙江省嘉兴市考题)2006年3月某日7时40分,黑龙江省大庆市市民惊奇地发现东方冉冉升起的太阳周围出现了多个“小太阳”(如图3所示),太阳的上方还有一道美丽的彩虹。出现这种天象的原因主要是在特殊的天气条件下,云中竖直挂列着许多小冰晶(小冰晶相当于三棱镜)。
(1)天空出现的彩虹,可以说明太阳光是一种________(填“单色光”或“复色光”)。
(2)人们能够看到多个“小太阳”,是由于太阳光经小冰晶反射和________后所形成的虚像。
【分析】由于云中竖直挂列着许多小冰晶,而小冰晶相当于三棱镜,太阳光通过小冰晶后分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种色光。形成了美丽的彩虹。说明太阳光是一种复色光。至于人们能够看到多个“小太阳”,是由于太阳光经小冰晶反射和折射后形成了虚像。
答案:复色光;折射。
考点预测:光的色散、红外线、紫外线等内容贴近生活实际,将是2007年中考的亮
点。其中牛顿的色散实验既可以作为光学史问题考查,也可以作为实验探究题出现。红外线与紫外线还可以与电磁波结合在一起考查,具有一定的综合性和开放性。命题形式以信息题居多,解题的窍门是从所给材料中汲取与问题相关的信息。再进行分析、处理,得出正确的结论。
考点5 透镜
基础知识链接:透镜是利用光的折射规律来工作的光学器具,有主光轴、光心、焦点和焦距,可分为凸透镜和凹透镜两类。远视镜片中间厚、边缘薄叫凸透镜;近视镜片中间薄、边缘厚叫凹透镜。凸透镜对光线有会聚作用,能使平行于主光轴的光线会聚到焦点上;凹透镜对光线有发散作用,使平行于主光轴的光线向外发散。
例5(2006福建省厦门市考题)在图4中,完成光线从左边射向凸透镜折射后,再射向凹透镜折射后的光路。
【分析】在作透过透镜的光路图时,主要是利用3条特殊光线作图,即:过光心的光线传播方向不变;平行于主轴的光线经凸(或凹)透镜后过实焦点(或虚焦点);过实焦点(或虚焦点)的光线经凸(或凹)透镜后平行于主轴
答案:所作光路图如图5所示。
考点预测:作透过透镜的光路图历来是中考作图题的主要内容,利用3条特殊光线作图是解题的关键。另外。对透镜对光线的作用的考查也要引起重视。
考点6凸透镜成像及视力矫正
基础知识链接:
例6(2006江苏省扬州市考题)在做“探究凸透镜成像规律”的实验时,在光屏上得到了一个缩小清晰的像(如图6所示),此时物距范围:______。有位同学摘下近视眼镜放在蜡烛与透镜之间(靠近透镜)。结果光屏上原来清晰的像变模糊了。
(1)若不改变蜡烛和透镜位置,将光屏向_______(左/右)调节,才能使像变清晰。
(2)请根据此实验,简要说明近视眼看不清楚物体的原因:________.
【分析】根据图6所示,在光屏上得到了一个缩小清晰的像,根据凸透镜成像规律可知,此时物距范围是u>2f(或物体在2倍焦距之外)。照相机就是根据这个成像原理制成的。由于近视眼镜是凹透镜,对光线起发散作用,所以将近视眼镜(凹透镜)放在蜡烛与透镜之间(靠近透镜),使原来所成的像向右移动了,那么在不改变蜡烛和透镜位置的情况下,应将光屏向右调节,才能使像变清晰。近视眼看不清楚物体是因为物体成像的位置在视网膜之前。
答案:u>2f或物体在2倍焦距之外);右;物体成像在视网膜之前。
考点预测:随着中考试题与生活、生产实际结合得越来越紧密,凸透镜的成像规律及其应用必将成为光学考查的重点,牢记成像规律是此类试题的解题关键。同学们在平时学习时应熟练掌握照相机、投影仪、放大镜、眼睛、近视眼镜等原理与凸透镜成像规律的对应关系,说不定在07年中考中就会应用到。
考点7显微镜、望远镜及光污染
基础知识链接:通常的望远镜(或显微镜)可看做是由两个透镜组成的。靠近眼睛的透镜叫做目镜。靠近被观察物体的透镜叫做物镜。显微镜的目镜和物镜都相当于凸透镜,将物体两次放大。而有一种望远镜的目镜和物镜也都是凸透镜,物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像。目镜的作用相当于放大镜,用来把这个像放大。
例7(2006湖北省宜昌市考题)显微镜镜筒的两端各有一组透镜,每组透镜的作用相当于一个_____透镜,人眼通过显微镜观察微小物体时,看到的是放大的______像(填“虚”或“实”)。
【分析】由于显微镜对物体是起放大作用,其目镜和物镜的作用都相当于凸透镜,将物体两次放大,成放大的虚像。
答案:凸;虚。
考点预测:望远镜、显微镜及光污染也是中考的热点问题。考查的题型多以选择题、填空题或分析简答题为主,目的在于培养同学们将科学技术应用于日常生活的意识,是新课改基本要求的具体体现,值得同学们重视
很多教师会遇到这样的问题:在短短的时间里怎么把那么多的探究实验复习好?探究实验中,实验器材、实验原理、实验步骤、实验记录、实验结论等等,又该如何复习?
其实,不少实验之间是有关联的,有的实验是后面实验的基础,后面的实验是前面实验的推进或提升。把这样的实验组合在一起进行复习,可有效提高复习效率。
怎么组合?组合后又怎么复习?我是这样做的:
复习课不同于新课,不能再重复实验,因而,就要利用多媒体信息量大,且直观的特点,在有限的时间里复习更多的内容。具体应注意在短时间内系统地复习彼此有关的物理现象。如复习光学的探究实验时,就把“光的反射定律”、“光的折射定律”、“平面镜成像特点”、“凸透镜成像规律”实验组合在一起 ,光的反射就是探究实验:“平面镜成像特点”的基础,“平面镜成像特点”就是“光的反射”的推进。“光的折射定律”与“凸透镜成像规律”也有相应的联系。利用多媒体能很快地再现光的反射、光的折射的情景,迅速激活学生脑海中已有的相关知识。并且能直观地找出平面镜成的虚像是反射光的反向延长线会聚而成的,而凸透镜的虚像是折射光的反向延长线会聚而成的;凸透镜成实像是折射光会聚而成的。电学实验复习时,可把探究电流与电压、电阻关系,测量小灯泡的电阻,测量小灯泡电功率的实验组合在一起,这几个实验的关联是:一图多用。通过多媒体的再现,让学生感受到这几个实验的纽带:实验的电路图是一样的,只是要测量的物理量不同,实验的原理不同。
通过组合,能帮助学生理顺知识间的关系,同时,利用多媒体能迅速找出每个实验的规律和结论。例如,复习凸透镜成像规律实验时,通过多媒体用Flash再现实验场景,就能很快得出成像的规律。
复习的时候,还要注意细节。
复习中,实验器材、步骤、结论的复习,是常规的复习手段。但是,现在很多实验考题更注重实验的细节,利用多媒体能很好地再现实验过程,让学生发现以往不注意的细枝末叶。例如:在探究凸透镜成像实验中,蜡烛在光屏上所形成的影像随着物距的变化而变化的这一现象,不是很明显,误差较大,致使学生对凸透镜成像的特点不甚理解,并产生迷惑。所以,在凸透镜成像规律中,可以通过多媒体的Flas再现凸透镜成像规律模拟实验,演示物距从无穷远至小于焦距的整个实验过程中,物距、像距和像的变化情况,整个模拟实验过程流畅、直观、明了,从而使学生对该实验有了一个清晰完整的认识。学生对F点及2F点是什么像和什么像的分界点,感到很难,同样可以通过多媒体的Flash演示,拖动蜡烛,逐渐向凸透镜靠拢。让学生自己去发现,F点是实像与虚像的分界点,也是倒立像与正立像的分界点;2F点是放大与缩小的像的分界点。在平面镜成像中,通过多媒体的展示,让学生发现实验中为什么像与物不重合,为什么会有两个像。这样,能加深对“实验为什么要用薄的玻璃板,以及控制玻璃板必须与桌面竖直”的认识。同样,对于晶体的熔化、水的沸腾实验,这两个除了有关联外,里面的细节也可以通过多媒体的再现,让学生去发现,给晶体海波和非晶体蜂蜡加热的方式:浴水法加热,然后进一步知道为什么要用浴水法加热?这样既能复习,又能培养学生的观察能力及分析能力。
关键词 研究方式;光学;中考复习
用研究的方式进行初中光学中考复习,既是学习方式多样性的选择,也是有效教学的方向性尝试。笔者在地区示范性中考复习课《光》教学中(苏科版),就知识结构、知识应用等中考复习问题,形成了下列经验。
一、光学知识结构的研究式复习方法
1.复习准备。
时空安排 时间:20min左右;方式:学生操作、感悟、小组交流,师生展评。操作、思考、表述、倾听、完善认知地图等多样性研究式复习方式,以适合于学生的个性需求。
情境设置 教师通过图片、问题、器材、资料等积极营造复习情境。情境一:选展一张高清样山水图片,在适当位置就“树阴间阳光的直线传播”、“水面上阳光的波粼反射”、“叶梗下露珠的倒像折射”进行特写。情境二:问题引领,①点亮每个人心灵窗户的阳光,以哪种方式来到你眼前?②若要正确认识、熟练表述、深刻理解光学知识的话,你会选择哪些复习方法?情境三:老师为每个复习小组各准备了3份“实验套装”,①激光笔、蜡烛(附火柴)、光直线传播及小孔成像实验仪。②光反射及平面镜成像实验仪。③光折射及透镜成像实验仪等。情境四:人手2册资料,《光学复习概要》(笔者编)和《物理复习指导》(市教研室编)。情境五:心理激发,有了这些“武器”,你有出色完成光学复习的信心吗?(有)
2.复习过程。
图片连线 学生用伴学单上散列光的直线传播、反射、折射图例以及小孔成像、平面镜反射成像、凸透镜折射成像、显微镜、望远镜等原理图,教师组织学生研究图片信息,尝试用铅笔线把“有光学关系的图”连接起来。
图片配音 组织学生在小组内开展“看图说话”活动。
实验点睛 伴学单要列实验要求。大部分学生独立思维并操作,少数学生有老师当面指导。实验分三类:①利用激光再认光在物质中沿直线传播的实验情形;利用蜡烛、板孔、刻度尺再探光准直原理和小孔成像规律。②利用激光、光反射实验仪再认光的反射现象,再探光的反射定律,再悟角反射原理和(平行/垂直/互成夹角)时两块平面镜的成像原理。③利用激光、光折射实验仪再认光折射现象,再探光折射规律,再悟照相机、投影仪、放大镜工作原理等。
要点备忘 每位学生在伴学单的空白处,个性化摘记重点概念、规律以及复习备忘点。
智慧共享 师生选择性投影有特点的“备忘”,完成光学知识复习的思维碰撞和学力交融。
3.复习反思。
传统指令性中考复习课堂,常态化出现教师主讲学生主练模式。兼顾面窄,信息量少,到位程度也不够。精细化设计,充要性准备,多方式活动,专家型引领,是突破中考复习效能瓶颈的重要思路。在实验、练习中操作,在阅读、思辨中明理。
二、光学知识应用的研究式复习方法
1.研究准备。
时空安排 时间:25min左右;方式:①观察演示、图片、动画和视频;②完成独立解题的个别化复习任务;③在集体品题的基础上,强化对学习习惯、方法及光学知识的掌握。
情境设置 继续关注图、文、器、材在问题情境中的作用。情境一:伴学单呈现分层递进式光学应用类问题。情境二:心理激发,说“磨刀不误砍柴工”、还说“实践是检验真理的唯一标准”,接下来我们比一比,看谁能“又好又快”解析示题?情境三:选用器材验证一二,你的解题依据---即“知识根”在哪?情境四:整体感知教师用“树枝散”方式展示的《光学》概念图。
2.研究过程。
知识应用题的设计需要关注多个维度,例如,①知识的回忆,包括光现象判断、光传播作图、光成像规律应用的选择与填空等。②从定量解析递进到对状态变化规律的感悟。③根据实际要求对光线、像的位置、角度和大小进行设计。教师要对从网络、书籍上摘到的问题进行二次加工。例如,平面镜成像应用题可以分①判断是否是平面镜成像现象。②用对称法和反射法完成平面镜成像作图。③平面镜成像问题中“物、像、镜”的位置/大小计算。④物体分别做与镜面平行/垂直/成45°夹角的匀速直线运动、抛体运动或圆周运动时,对像的位置/大小及运动形态变化的过程进行想象、直觉、分析、综合等方面的思维。⑤对发廊镜、果店镜、走道镜、小区水塘等方面的工程设计提出建议。
利用水雾、2000mw激光笔、装有牛奶糖水的方形无色塑料瓶,可以同时演示光的直线传播、光从空气斜射入/垂直射入水中(或相反)、光在糖水中曲线传播等实验。用300mm长的大号红烛、强光小手电(蒙有阴刻了黑体F字样的黑纸)、带孔塑板(每隔12cm镂有圆形、角形、正方形等三种小孔)、140mm凸透镜、200×200mm平面镜等器材,教师在讲台前操作,可使物体通过小孔、平面镜、凸透镜所成的像远投到教室的后墙上,场面震撼,效果明显。教师的“大号”演示实验,对学生感悟“小孔形状不影响像性”、“平面镜物像总对称于镜面”、“凸透镜物近像远像变大”等规律,很有帮助。而凸透镜成像原理、海市蜃楼原理、早晨看太阳原理等还可以选用动画或视频来辅助学生复习。数字化手段的有机择用,能充分展现出物理学的真、善、美。
3.复习反思。
初中光学中考复习时,如果只采用温概念、讲例题、练习题等方法,知识的“空降”、“空心”等低效问题不能解决。用多样性方式进行研究式复习,可使目标多元富且具场景性,内容分层且具挑战性,个人独立性和团队协作性也能充分得到体现,可谓一举多得。
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