由教材中一道光学题引发的思考

摘要：本文针对教学中遇到的教材中一道光学题进行思考，探索编者的设计目的，分析讨论各种方法的优点和不足，目的在于寻求一种更易学生理解接受的解题方法，以帮助解决教学中遇到的问题.
关键词：凸透镜；焦距；折光能力
作者简介：杨戈（1978-），男，广东廉江人，大学本科，中学物理一级教师，主要研究方向是教材教法研究.
义务教育教科书人教版八年级《物理》上册第五章透镜及其应用第三节“动手动脑学物理”第4题：一位同学利用类似图1所示的器材做实验，先用焦距为20cm的透镜甲进行实验，在光屛上得到了清晰的缩小实像.接下来他想改用焦距为10cm的透镜乙继续进行实验.如果不改变发光体和凸透镜的位置，要在光屏上成清晰的像，光屏应该向哪个方向移动？教师用书中参考答案是：光屏向左移动.由于题中没有图，准确地说应该是“光屏应向透镜方向移动”.这的确是一道真正考查学生能力的好题，既考查了学生的实验操作能力，又突出考查了学生的逻辑推理分析能力，因此在各地中考中频繁出现.
笔者在教学中是这样分析的：由“先用焦距为20cm的透镜甲进行实验，在屛上得到清晰缩小的实像”可知，此时u>2f；当改用焦距为10cm的透镜乙继续实验，不改变发光体和凸透镜的位置，雖然物距不变，但由于透镜乙焦距比透镜甲焦距小，也就是发光体相对焦点更远了，即相当于增大了物距，根据凸透镜成实像规律：物远像距小像变小，可知，要在光屏上成清晰的像，像比原来变小了，像距应变小，因此光屏应靠近透镜移动.按这样分析后学生感到很茫然：不改变发光体和凸透镜的位置不就是物距不变吗？怎么相当于增大了物距.对于这一点，学生只停留在多个物体相对同一个透镜来比较物距.而同一物体相对两个不同的透镜距离就要看相对焦点的距离或相对焦距的倍数了.
课后笔者反思：这样的分析可能还是很多学生没办法接受，特别是思维能力不强的同学思路转弯不过来.有没有更好的分析方法？这引起了笔者的思考.根据凸透镜成像规律公式有： 1/u+1/v=1/f，由于焦距f甲>f乙，物距u不变，由公式分析可知像距v甲>v乙，这种方法简单明了，但凸透镜成像规律公式在高中物理选修3-4才学习，初中不作要求，这对初中生来说也是不可行的.
在初中物理光学教学中，通过作图方法分析凸透镜成像的特征，保持发光体和凸透镜的位置不变，分别作出焦距为20cm和焦距为10cm的成像过程图，如图2、图3所示，可以看出焦距更短的透镜乙成像更小，像距更小，因此光屏应靠近透镜移动.这种作图方法直观性很强，但要求作图准确性很高，偶然误差较大，会大大降低解题的准确性，同时这样解题耗时也较长.
在百思不得其解时，突然想到本章第一节最后一句指出：“凸透镜越厚，折光能力越强”，而且该节“动手动脑学物理”第1小题又通过练习总结了“凸透镜越厚，折光能力越强，其焦距越短”，从而呼应课本中的结论.透镜乙的焦距小于透镜甲的焦距，也就是透镜乙的折光能力比透镜甲更强，成像在更前方，因此光屏应向透镜方向移动才能接收清晰的像.若运用这一结论分析学生可能会更容易接受，同时也为第四节近视眼的形成原因与矫正方法的学习埋下伏笔，也许这正是编者在第三节编写这道题的目的所在.
以上是本人在教学中的做法和体会，目的是寻找一种更易学生理解掌握的方法，不足之处还望同行批评指出，以便在日后教学中有所提高.
参考文献：
[1]义务教育教科书物理八年级上册[M]北京：人民教育出版社2012.
[2]义务教育教科书教师教学用书物理八年级上册[M]北京：人民教育出版社2016.