八年級上冊物理:從《凸透鏡成像的規律》看怎樣做「真」實驗

2020-12-05 葉老師物理

#校園創作大賽#

課堂教學改革走到今天,已經步入了「深水區」。課堂觀察發現,幾乎所有物理老師的課堂教學都陷入了一個固定模式:引導學生按照教師的教案「循序漸進」。特別是實驗探究課表現得尤為突出,基本上都是由教師提供實驗儀器,讓學生根據實驗步驟進行實驗從而得出或是驗證實驗結果(論)。在這樣的課堂上,學生實際上仍然處於被動地位,沒有經歷基於經驗事實建構理想模型的抽象概括過程;也沒有分析綜合、推理論證等科學思維方法的內化;更遑論基於事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、批判,進而提出創造性見解的能力的形成。因此,還原物理實驗探究課的本來面目,凸顯物理實驗探究課的本質,是深化課堂教學改革的關鍵所在。我們根據《基於核心素養的真實性學習研究》,呈現《凸透鏡成像的規律》一節課的實錄(部分),以期拋磚引玉。

師:通過上節課的學習,我們已經了解了照相機、投影儀和放大鏡三種由凸透鏡構成的器材的成像情況,知道了實像和虛像。大家說說看,照相機、投影儀和放大鏡各自成像的特點是什麼?

生:照相機成倒立、縮小的實像;投影儀成倒立、放大的實像;放大鏡成正立、放大的虛像。

師:很好。為什麼同樣是凸透鏡,成的像卻有所不同呢?今天,我們就通過實驗來探究凸透鏡成像的規律。(板書課題)

師:(展示PPT)這是我們這節課的學習目標和學習重、難點。

學習目標:

1.經歷凸透鏡的成像實驗過程,理解物距、像距等概念;收集物距不同情況下凸透鏡成像的實驗證據。

2.通過對物距和焦距的區間比較,歸納出凸透鏡成像的規律。

學習重點:經歷凸透鏡的成像實驗過程,收集物距在不同區間時凸透鏡成像的實驗證據。

學習難點:對實驗證據的歸納得出凸透鏡成像的規律;對凸透鏡成像規律的成因分析。

師:請仔細觀察照相機、投影儀和放大鏡的成像情況。我們可以發現有一個因素導致了它們成像情況不同,這個因素是什麼?你的證據是什麼?友情提示:你可以用實驗臺上的放大鏡進行觀察、說明。

生:物體到凸透鏡的距離。因為物體離放大鏡近時看到的是正立放大的像,離得遠時是倒立縮小的像。

師:非常好!物體到凸透鏡的距離我們簡稱物距。現在,我們發現了物距會影響凸透鏡的成像情況。那麼,還可能有什麼因素會影響凸透鏡的成像情況呢?你猜想的依據是什麼?

生:可能與凸透鏡的焦距有關。因為焦距小的凸透鏡對光線的偏折能力強,焦距大的凸透鏡對光線的偏折能力弱。

師:好!實踐是檢驗真理的唯一標準。實驗臺上有焦距為5cm和10cm兩種不同的凸透鏡,請選擇其一在光具座上組裝你們小組的實驗裝置並進行實驗。友情提示:

1.在把光源、凸透鏡和光屏自左向右組裝到光具座上時,注意調節三者的中心大致在同一水平高度,這樣可以使像成在光屏的中間便於觀察。

2.固定凸透鏡,物距一定時,可以移動光屏尋找成像。

3.實驗結論可以記錄在導學案上的表格或是課本上的表格內。

生:(組裝實驗裝置、進行實驗、記錄證據)

實驗過程中的生成性問題:

1.怎樣確定屏上所成的像就是最清晰的?

2.物距較小的時候光屏上無法成像,像距怎樣測量?

師:剛才兩個小組發現了一些問題,經過大家的討論和實驗,我們達成了共識:

問題1:若將光屏向左或向右做微小移動時都會導致像變模糊,那麼,這個位置的成像就是最清晰的。

問題2:有的同學想到了測量平面鏡成像時的方法——等效替代,但經過實驗發現無法實現等效替代。這個問題看來我們現在解決不了。既然如此,我們暫時就用「與物同側」表示虛像的「像距」。

生:(繼續實驗)

師:好了,我們基本上都完成了凸透鏡的成像實驗。請用焦距為5cm的凸透鏡進行實驗的小組分享你們的結論。

生:當u>2f時……

師:等等。你們是怎麼想到用2f、f這樣的區間來表示物距情況的?

生:看書。

師:很好,看書是一種有效的學習方式。請繼續!

生:(展示表格)

師:請用焦距為10cm的凸透鏡進行實驗的小組分享你們的結論。

生:(展示表格)我們小組得出的結論基本上與剛才那組相同,對於u=f時的情況,我們認為也可能是由於光具座太小測量不出來,所以我們的結論是:不確定。

師:非常好!我們用焦距不同的兩種凸透鏡所做的實驗,得出的結論大致相同。可以推測,如果換用其它焦距的凸透鏡,所得到的實驗結論也應該大致相同。回到我們剛才分析的照相機、投影儀和放大鏡的成像情況,我們現在知道,照相機的成像是u>2f時的情況、投影儀成像是2f>u>f時的情況,放大鏡成像則是u<f時的情況。至於為什麼物距不同,凸透鏡的成像情況不同以及u=f時到底是什麼情況,實際上,我們課本上的插圖已經暗示過我們了。(展示PPT)

師:想進一步探究的同學,可以課後參照我們課本上的插圖,畫出不同物距成像時的光路圖……

……

雖然本節課仍然有好幾處明顯是教師安排的「程序」,但在還原物理實驗探究課的本來面目、凸顯物理實驗探究課的本質方面,在變「驗證性」實驗為探究性的「真」實驗的路上,畢竟邁出了創新的第一步,對學生科學思維的形成,具有一定的指導作用。本節課在2017年度的人教版教材跟進培訓會上受到參會教師的一致好評。

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