探究“貓眼”的成像特點(diǎn)

1、探究“貓眼”的成像特點(diǎn)背景一在上完透鏡后，班級(jí)里一個(gè)成績(jī)比較好學(xué)的學(xué)生小a拿出課 外輔導(dǎo)書(shū)上一道題目問(wèn)我，題目是這樣的：為了防盜，在門(mén)上裝上一個(gè)“貓眼”，使屋內(nèi)的人能看清屋外的人是 一個(gè)正立縮小的像，根據(jù)這一現(xiàn)象，“貓眼”應(yīng)該是a.凸面鏡b.凹面鏡c.凹透鏡d.凸透鏡小a：老師，這道題目參考答案選c,也只能選c,可是我仔細(xì)觀察了 我家里的“貓眼”，發(fā)現(xiàn)從家里向外面看的時(shí)候，外面的人是一個(gè)正立縮 小的像，但從外面看家里時(shí)，卻什么也看不到，而凹透鏡不管從哪面看都 能看到正立縮小的像，這是什么原因呢？這的確是一個(gè)比較好的問(wèn)題，如果直接告訴他答案，不能夠進(jìn)-步調(diào) 動(dòng)他學(xué)習(xí)的積極性，而且“貓眼”的原理不

2、是一句話(huà)兩句話(huà)就能夠說(shuō)清楚 的，更何況透鏡的組合一一望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡一一的內(nèi)容還沒(méi)有學(xué)習(xí)，于是 我決定先不給他答案，讓他帶著問(wèn)題繼續(xù)學(xué)習(xí)我當(dāng)時(shí)是這樣回答的.老師：你的問(wèn)題提得非常好，老師也曾經(jīng)有過(guò)類(lèi)似的疑惑，后來(lái)解決 t,你不妨先預(yù)習(xí)一下下面的內(nèi)容，或許能夠找到答案.小a對(duì)我的回答顯然不太滿(mǎn)意，帶著疑惑回去了.背景二在上完光的折射透鏡內(nèi)容后，評(píng)講本章習(xí)題時(shí)又遇到一 道題目：許多家庭防盜門(mén)都有貓眼，從室內(nèi)透過(guò)貓眼往外看，可以看到正立的 縮小的像，貓眼相當(dāng)于a.凸透鏡b.凹透鏡c.三棱鏡d.玻璃磚顯然答案仍然選凹透鏡，這時(shí)小a再次提出他的疑惑，顯然他還沒(méi) 有找到答案，而班里大部分見(jiàn)過(guò)貓眼的學(xué)生開(kāi)始躁

3、動(dòng)起來(lái)，覺(jué)得老師講的 題目有問(wèn)題，班里大部分同學(xué)在小聲地議論著.我覺(jué)得不解決這個(gè)問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)打擊他們學(xué)習(xí)物理的積極性但如何 讓大部分同學(xué)真正地理解貓眼的結(jié)構(gòu)，激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的興趣，體會(huì)科 學(xué)家探究物理規(guī)律的過(guò)程，于是我決定設(shè)計(jì)一節(jié)探究貓眼結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)探究 課.教學(xué)設(shè)計(jì)考慮到初二學(xué)生知識(shí)主要來(lái)源于感性認(rèn)識(shí)，不可能深入到理 論高度（即用三條主要光線畫(huà)成像特點(diǎn)），我特地購(gòu)買(mǎi)了一些貓眼，并且 每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別準(zhǔn)備兩個(gè)焦距不同的凸透鏡和凹透鏡（焦距分別是5 cm, 10 cm）, 一個(gè)光具座（便于調(diào)節(jié)透鏡的距離）.首先我訃學(xué)生猜想可能的情況，學(xué)生的猜想有：猜想1： 一個(gè)凸透鏡猜想2： 個(gè)凹透鏡猜想3：兩

4、個(gè)凸透鏡猜想4：兩個(gè)凹透鏡猜想5： 個(gè)凹透鏡，一個(gè)凸透鏡，凹透鏡焦距大，凸透鏡焦距小 猜想6： 個(gè)凹透鏡，一個(gè)凸透鏡，凹透鏡焦距小，凸透鏡焦距大 然后我讓學(xué)生觀察貓眼，學(xué)生除了看到正常家里所見(jiàn)到的情況，還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外面的人靠得很近時(shí)，可以成正立放大的像根據(jù)觀察到的現(xiàn)象, 我讓學(xué)生接著驗(yàn)證上面的猜想并且強(qiáng)調(diào)，如果是兩個(gè)透鏡，透鏡的茨離 不能太大，不超過(guò)5 cm,這與貓眼兩個(gè)透鏡間距較小有關(guān).對(duì)于猜想1,學(xué)生很快就否定了，因?yàn)橥雇哥R成像規(guī)律他們基本熟悉.猜想2很快也被否定，因?yàn)椴还苣阍鯓右苿?dòng)凹透鏡，始終是正立縮小 的像，并且換一面看仍然是正立縮小的像.猜想3,學(xué)生思考后，答案很快揭曉，貓眼不可能是這

5、個(gè)結(jié)構(gòu)當(dāng)目鏡 焦距大物鏡焦距小時(shí)，調(diào)到清晰的像，像是倒立放大的，這正是顯微鏡的 成像特點(diǎn)當(dāng)目鏡焦距小物鏡焦距大時(shí)，調(diào)到清晰的像，像是倒立縮小的 像，這正是開(kāi)普勒累遠(yuǎn)鏡的成像特點(diǎn).猜想4被否定得也比較快，當(dāng)兩個(gè)凹透鏡疊加時(shí)，像更小，而且不管 是目鏡焦距大，還是焦距小，都是類(lèi)似的成像特點(diǎn).猜想5,當(dāng)目鏡是凹透鏡時(shí)，可以得到正立放大的像，當(dāng)目鏡是凸透 鏡時(shí)，可以得到正立縮小的像，并且當(dāng)兩個(gè)透鏡間距離在一定范圍內(nèi)改變, 像的大小也會(huì)發(fā)生變化這正是伽利略望遠(yuǎn)鏡的成像特點(diǎn)，也是生活中的 望遠(yuǎn)鏡的成像特點(diǎn)猜想5被否定.最后只剩下猜想6,學(xué)生已大致找到移動(dòng)的竅門(mén)，最后的結(jié)論是當(dāng)目 鏡是凸透鏡時(shí)可以得到正立縮小

6、的像，當(dāng)冃鏡是凹透鏡并且透鏡間距離不 超過(guò)5 cm時(shí)，不能成像這就是貓眼的成像特點(diǎn).當(dāng)學(xué)生通過(guò)自己探究得出貓眼的結(jié)構(gòu)，他們的心情不亞于哥倫布發(fā)現(xiàn) 了新大陸，我想我的效果也達(dá)到了.最后我在班級(jí)的宣傳板貼上了關(guān)于貓眼的光學(xué)原理：“貓眼”是由一個(gè)凹透鏡和一個(gè)凸透鏡組成，物鏡是凹透鏡，h鏡是凸透鏡，但物鏡的焦 距較短，目鏡的焦距離較長(zhǎng)，且日鏡的焦茨應(yīng)等于或人于物鏡與日鏡的距 離（貓眼的長(zhǎng)度）和h鏡的焦距之和當(dāng)我們從門(mén)內(nèi)向外看時(shí)，物鏡是凹 透鏡，目鏡是凸透鏡物鏡的焦距極短，它將室外的人或物成一縮得很小 的正立虛像，此像正好落在目鏡的第一焦點(diǎn)之內(nèi)，目鏡起著放人鏡的作用, 最后得到一個(gè)較為放大的正立虛像，此

7、像恰又成在人眼的明視距離附近， 對(duì)于門(mén)外的情況，就看得清楚了其光路圖如圖1所示.那么，同樣通過(guò)此“貓眼”，為什么從門(mén)外向里看（倒看）時(shí)，卻什 么也見(jiàn)不著呢？在倒看時(shí)，凹透鏡變成了目鏡，凸透鏡則成了物鏡，室內(nèi)的景物，通 過(guò)會(huì)聚透鏡后的折射光束本應(yīng)生成倒立的實(shí)像，但在尚未成像之前就落到 發(fā)散的凹透鏡上，由于焦距極短，最后得到的止立虛像距目鏡很近，只有 23 cm,又由于門(mén)鏡的孔徑很小，室外的人不得不貼近h鏡察看，這樣, 人眼與像之間的距離，也只不過(guò)23 cm,這個(gè)距離遠(yuǎn)小于正常人眼的近 點(diǎn)，因此，對(duì)于室外的窺視者，室內(nèi)的一切當(dāng)然也就“視而不見(jiàn)” 了其 光路圖2所示.教學(xué)反思以前教學(xué)中，我也遇到過(guò)類(lèi)似學(xué)生提問(wèn)，每次覺(jué)得直接告訴 學(xué)生答案，學(xué)生給我的信號(hào)是似懂非懂學(xué)生只停留在得到答案上，下次 遇到類(lèi)似的問(wèn)題又不懂了本次通過(guò)探究活動(dòng)的形式得到了貓眼的光學(xué)原 理，相信學(xué)生再遇到問(wèn)題，至少也會(huì)自己先動(dòng)手做一做.新課程改革實(shí)施六年結(jié)朿，筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，很多教師尤其是農(nóng)村 教師，課堂教學(xué)仍以傳授為主，學(xué)生的探究意識(shí)不強(qiáng)，最終導(dǎo)致學(xué)生對(duì)未 知的科學(xué)領(lǐng)域沒(méi)有較強(qiáng)的好奇心，求知欲望不強(qiáng).雖然木次探究活動(dòng)是課程標(biāo)準(zhǔn)耍求