“探究凸透镜成像规律”实验的改进胡敏顾锋卢海洋摘要：“探究凸透镜成像的规律”既是初中物理的一大重要探究实验，又是学生学习的一大难点。但目前大多数物理教师采用蜡烛、白屏、带传统刻度尺的光具座等实验仪器进行探究实验，往往会出现光源不稳定、光源亮度不足、读数不便利、像的大小判断不科学等问题。为增加该探究实验的成功率，使学生深入理解凸透镜成像的规律，教师需要在教学中对光源、刻度尺与光屏进行改进。关键词：仪器改进；平行光源；发光二极管：G64：A：1673-9132（2017）14-0226-03DOI：10.16657/jki.issn1673-9132.2017.14.148《全日制义务教育物理课程标准》在内容标准中提出“探究并知道凸透镜成像的规律”。由此可见，“探究凸透镜成像的规律”既是初中物理的一大重要探究实验，又是学生学习的一大难点。该探究实验的成功与否直接影响了学生对于凸透镜成像规律及其相关知识的掌握程度，做好该探究实验还能培养学生科学探究的能力，使学生深入体会科学学习的方法，增强学生的探究意识。实验仪器的选择对实验是否成功至关重要，在科技飞速发展的今日，理应对此实验的传统仪器进行一定的改进。一、传统仪器及其不足上图为目前大多数学校的实验室普遍配置的传统实验仪器，用蜡烛、10cm焦距的凸透镜、光屏以及带刻度尺的光具座等实验器材来演示和探究凸透镜成像的规律。（一）光源的不足虽然传统实验将蜡烛作为光源有简单易行的优点，但仍然存在以下几点不足。1.在实验过程中需要不断调整位置以在光屏上找到最清晰的像，耗时较长。而蜡烛在燃烧过程中会不断变短，因此，实验过程中难以保证烛心、凸透镜光心与光屏中心处于同一高度，需要学生不断地对蜡烛的高度进行调整，导致操作繁琐。2.很小的空气流动都会引起烛焰的晃动，使烛焰的大小不稳定，会影响光屏上像的清晰度，不仅不利于学生找出最清晰的像，导致像距的误差较大，而且难以科学地探究像的大小的变化规律，严重阻碍了实验规律的得出。3.除了烛焰会前后晃动，蜡烛本身也具有一定的厚度，这会导致测量物距的误差较大。4.烛焰的形状具有左右对称的特点，因此，在观察光屏上的实像时只能发现上下倒立的特点，却不能观察到左右相反的特点，需要用手轻轻煽动才能看到。5.由于蜡烛具有亮度不足和不稳定的特点，此实验需要在封闭的暗室中进行，而多个蜡烛同时长时间燃烧会产生大量的二氧化碳，浓烈的气味会使人感到不适，不利于学生的身体健康。6.在实验中使用蜡烛存在安全隐患，若使用不慎容易引起火灾；蜡油流到桌面，难以清理，容易污染實验室环境。（二）刻度尺的不足常见的光具座上带有刻度尺，通常其最左端为零刻度线，且刻度从左至右依次变大。因此，学生在读取物距时需要将凸透镜的位置读数减去光源的位置读数，在读取像距时用光屏的位置读数减去凸透镜的位置读数，给数据的记录带来了诸多不便。此外，不少学生还会忘记计算，导致实验数据的错误，直接影响了实验规律的得出。（三）光屏的不足传统实验使用的光屏是一块白屏，无法准确地反映像的位置与大小，学生通常靠目测来判断像的大小变化和比较像与物的大小关系，具有较大的不确定性。例如，当物体处于两倍焦距时，由于像比较暗，学生往往会认为这时的像是缩小的，由此得出错误的实验结论。二、实验仪器的改进（一）光源的改进针对蜡烛烛焰的不稳定、亮度不足以及左右对称等缺点，对光源作改进。下面，分别对“①”形平行光源和“F”形LED光源的制作方法与原理作简要介绍。1.“①”形平行光源（1）制作材料微型遮光筒（约10cm长）、“6V3W”的小灯泡、凸透镜（焦距约为5cm）、挡光板、导线两根、电源、胶水。（2）制作方法a.利用胶水将凸透镜粘于微型遮光筒的一端。b.在离凸透镜光心5cm位置处的微型遮光筒的一侧开一个小洞，并将小灯泡通过此洞装入筒内。导线接在小灯泡的正负端，引于筒外，用于连接电源。c.如图2，将挡光板的中间挖成“①”形，并将其置于凸透镜的前方。d.分别在微型遮光筒与挡光板的下方固定一个支架，方便在光具座上进行实验。（3）仪器原理小灯泡位于凸透镜的焦点处，其发出的光经过凸透镜的折射后会成为平行于主光轴的光线，再...