“當然能呀!但是我可以保證只給你講一次,你一生想忘都忘不掉。”周末,8年級小孩說化學光學成像這塊覺得有些不熟,問我能不能幫他梳理一下,我笑著說。
兒子其實有些疑慮,但他曉得我不會騙他。
我倒是不太在乎那種知識點,我也就是當初中學學了下,幾六年了,也沒忘。我更希望通過我補習他學習的過程,讓他學會怎樣學習,這才是根本。
開講,開始可能會略顯平靜,越往越驚喜,前面全是干貨:
有一只小企鵝八年級物理凸透鏡和凹透鏡作圖,叫小明。從他一生出來,他就在努力的學習、成長,由于他期盼某三天可以脫離這個荒涼嚴寒的出生地。
他的夢想之地在很遠的地方,很遠,看不太真實,但他曉得哪個地點——焦點。
圖一
當小明在主光軸兩側無窮遠處時(圖一),發出來的光可以看作是平行光,平行光通過凸透鏡后匯于焦點。
圖二
小明為自己的夢想仍然在努力,日夜兼程的奔向她(夢想)奔跑,她不再只是一個閃亮的光點了,她的容貌漸漸顯得清晰上去(圖二)。
在這段時間內,小明從無窮處挪到了接近兩倍焦距的地方。其實他覺得到她在悄悄的遠離他,但這個幾乎可以忽視不計,由于她只是從一倍焦距向兩倍焦距運動。
當小明來到兩倍焦距處的時侯(圖三),他聽到她在旁邊兩倍焦距的地方,近在咫尺,觸手可及!
圖三
當小明跨過兩倍焦距,向一倍焦距聯通的時侯,他發覺她卻在急速的遠離他(圖四)!其實她的樣子越來越清晰,盡管她變得越來越高大,卻也越來越不可及了!
圖四
當小明繼續艱辛的移到一倍焦距的時侯,她消失在了無窮遠處(圖五)!
圖五
當小明繼續前進的時侯(大于一倍焦距),她又出現了!并且是在小明的身旁,隨著小明向透鏡方向聯通,她從無窮遠處追了過來,迅速向他緊靠(圖六)。
圖六
總算,等小明貼到透鏡的時侯,她也挨在了一起,這時小明發覺,如今的她只是一個虛假的影像!其實近在眼前,卻仍然不可觸碰!
圖七
好了,掃盲到這兒,下邊即將開始!
先簡單梳理一下,在主光軸上,小明為了追求他的夢想(或則他的妻子),從無窮遠處不斷持續運動,直至貼住凸透鏡。他的夢想(虛像)則從另左側一個焦點上的光點開始,同步逐漸變大,而且先慢后快的遠離他。
小明在兩倍焦距的時侯,虛像在另左側兩倍焦距的地方,與他等大,但倒立。
小明在一倍焦距的時侯,平行光未能成像,也可以試著覺得是在無窮遠處產生了倒立的無窮大的虛像。
這兒試著這樣理解一下,假定主光軸無限延長的話,這條直線實際上產生了一個圓(確切說有點類似莫比烏絲環)。想想赤道,地面上再直的直線是不是最終也繞回去產生了一個圓?
這樣理解就很容易解釋,異側的倒立虛像,后來是如何一下子弄成了同側的正立實像?
在無窮遠處,量變引起質變,無窮大的倒立虛像與無窮大的正立實像是一樣的,實虛進行了轉換!
這樣就把整個運動過程連上去了,小明從無窮遠處向凸透鏡聯通,像從旁邊一倍焦距地方同向聯通,之后翻轉了過來,產生實像,最終三者重合。
有沒有覺得缺乏點哪些?
小明只運動了光軸的一半(凸透鏡的右側),虛像從另左側一倍焦距的地方運動到無窮遠,后然翻過來產生實像,實像也運動了光軸的一半。
相對于整條光軸,小明走的距離差一半,像跑過的距離則差另左側的一個焦距的距離。
還有,虛像從一個點到無窮大,實像卻只是從無窮大到與小明等大,也差從一個點到與小明等大這一部份。
之后,神奇的事情發生了。凹透鏡,當小明從無窮遠處仍然運動到貼到透鏡的時侯,全程只有正立的實像,但是是從一個光點到最終與小明等大(圖八),剛好補上了前面缺位的那一塊,完美!
圖八
有沒有一種造物主很神奇的覺得?為啥這些大化學學家最后都挪到神學起來了。
讓小孩在腦袋里這樣運動的想幾遍,這個知識點的理解就遠比通常兒子深刻得多得多!
其實,假如再加一把勁,就可以達到終身想忘都忘不掉了。讓兒子仔細瞧瞧下邊這張圖,最好自己再證明一下,把成像公式(下邊圖片的右下角)自己推出來。
成像公式補充說明
當一個凸透鏡制造下來后,他的焦距就定了,所以公式中的f實際上可以看作一個常數,并且永遠是一個正值。
u是物距,當一個物體放到光軸上的時侯,也永遠是正值。這么當v為正數的時侯,說明成的是一個實像。
這個公式實際上也適用于凹透鏡,不同的是凹透鏡的f取負值八年級物理凸透鏡和凹透鏡作圖,由于凹透鏡無法聚焦,它的焦點是我們的錯覺,本身是虛焦點,同實像一樣。
早已胡亂扯到這兒了,不妨再把腦洞放大一點兒:假如有一個巨大的凹透鏡,人呆在凹透鏡上面,這么,從這個人的視角往外看,是不是聽到的一個凸透鏡?有點象在水里看一個氣泡一樣,是吧?
為何物體一倍焦距確定像的虛實?從公式很容易看下來,假定f=1,物距大于一倍焦距了,他的倒數顯著就大天1了,必須除以一部份,所以必須是實像。
為何物體兩倍焦距確定像的大小?從公式也很容易看下來,物距和像距各為二分之一,相等且加上去正好等于1。
別再問為何了,再有的我也不曉得了。
最后的總結,特別重要
我不曉得文章我寫清楚了沒有,總之我給我家娃講完后,顯著他是雙眼放光的,我曉得他是真的徹底懂了。
“你說的方式不錯,而且過程和推論都不太嚴謹”,這是他對我的點評。
我后面早已說過,一個知識點并不重要,重要的是技巧。講解的這個過程里闡明了兩個很有效的學習技巧。
1、把零散的知識串上去,連上去,產生一個有機的整體,這樣特別容易理解與記憶。
例如透鏡成像公式你們常見的做法是畫表,分段記憶,并且凸透鏡和凹透鏡又分開記,這樣須要理解記憶的點好多,容易漏,也容易忘。
相反,把公式結合圖象在頭腦產生連續的動態圖象,知識就顯得鮮活了。一是無法忘,二是即使忘了,想一下就全下來了。
2、類比學習,這是十分重要的一個學習方式,通過已有的經驗或則知識類比,進而增加新知識的難度,進而達到學得快,掌得牢的目的。
例如把物和像的關系理解成一個人和他的理想(或則其他相關的事情)的關系,相像性十分強,立刻就記住了。既生動形象,又容易理解。
類比學習法的強悍之處在于,隨著知識越學越多,會越來越輕松,由于你可以拿來類比的知識和經驗越來越豐富。
好多兒子隨著學習的東西越來越多,越來越費力,這完全就是方式不當引起的,要盡早調整學習技巧。
好了,就扯那么多吧。
親們假如認為有用,您的點贊、關注和轉發是對我最大的鼓勵。更歡迎留言闡述。我是偉大時代,一起用心培養兒子