關于作者
王西平，佛山市華辰實驗小學數學班班主任、物理競賽教練，多次入選省級以上教學競賽獲獎作品，榮獲“佛山市優秀輔導老師”稱號。中山市”多次。 2021年榮獲浙江省高中化學實驗操作創新獎技能大賽二等獎。
一、選題背景
《凸透鏡成像定律》實驗選自人民教育版高中數學八年級第二卷第五章第三節。
2、原創實驗不足
蠟燭火焰不穩定，色溫不夠
使用蠟燭火焰作為光源，色溫不夠； 蠟燭火焰變幻莫測，圖像不夠穩定，不易比較圖像與物體的大小關系； 蠟燭在燃燒過程中會不斷縮短，形成的圖像可能會超出光幕的范圍。
蠟燭火焰的形狀無法精確探究成像部分的規律
蠟燭的火焰大致呈左右對稱的圖形。 當光屏上接收到清晰的圖像時，可以判斷圖像相對于物體是否上下顛倒，但無法判斷左右是否顛倒。
光幕不透明，現象視角受到限制
由于光幕是不透明的，當我們觀察凸透鏡形成的圖像時，我們只能觀察到光幕前面所形成的圖像。 整個實驗過程中，我們沒有依賴光幕，能夠完成一些實驗規律的探索，但是我們此時無法確定圖像的虛擬現實，圖像的準確位置，并且很難檢測圖像距離。 使用不透明光幕后，該現象的視角受到限制。
光具座無法連接或旋轉
由于光具座固定后不方便通訊或旋轉，在實驗探索過程中，需要改變觀察位置才能完成實驗，給實驗帶來不便，也不方便教師演示和演示。解釋一下這個實驗。
光具座無法直接讀取物距和像距
由于光具座的零刻度線不在中間位置，每次連接蠟燭或光幕后都必須估算出準確的物距和像距，給實驗過程增加了不必要的麻煩。
3、創新教具引進
1.
創新設備
不對稱發光體（光源）、半透明光幕、旋轉支架、中間有零刻度線的光具座。
2.
實驗設備改進要點
(1)自制光源：光源上下左右發光位置可任意調整，保證光源不對稱。
(2)自制光幕：將光幕改為半透明有機玻璃板，保證在同一位置、同一角度觀察成像規則。 光屏上刻有與發光物體圖形一模一樣的水印，方便對比圖像與物體的尺寸關系。
(3)自制旋轉支架：底座可360°旋轉，使實驗操作更加方便。
(4)自制光具座標尺：零刻度線設置在標尺中心，方便、直接讀取物距、像距。
4. 教學應用
實驗前
將發光體、凸透鏡和光幕安裝在光具座上，打開定位光源開關，適當調節光幕高度，使定位光源的像點出現在光幕中央，關閉定位光源（也可以參考定位光源的位置，完成相應實驗規則的研究）。
實驗流程
探索圖像和物體之間的位置關系
打開定位光源左上方的一組發光晶閘管（與定位光源的位置相比），在光屏前觀察到的現象是圖像位于定位光源的左下方。定位光源，在光幕后面觀察到的現象是圖像位于定位光源下方的右側。
推論一：凸透鏡成虛像時，像與物體的位置關系是上下、左、右、上下（必須在光幕后面觀察）。
探索雙光屏的作用
將凸鏡固定在光具座中心零刻度線的位置，與發光物體的位置適當溝通，通過凸鏡直接觀察成像情況，無需使用光幕。 左圖是直接觀察發光物體的圖，下圖是通過凸透鏡觀察圖像的圖。 我們可以不依賴光幕來觀察成像情況。 光幕的使用只是為了確定圖像的位置（方便檢測圖像距離）和區分圖像的真實性。 但使用光幕后，視角無法改變。
推論2：為了正確完成探索性實驗，實驗者最好站在光幕后面觀察成像規律。
探究3 u>2f時的成像規律
將凸透鏡固定在光具座中心零刻度線位置，適當連接發光物體的位置，使物距滿足u>2f，固定發光物體的位置，連接發光物體的位置。再次調整光幕位置，直至光幕上出現清晰圖像，觀察并記錄成像特性。
推論3：當u>2f時，凸透鏡形成倒立縮小的虛像，且2f>v>f。
探究u=2f時的成像規律
在前面實驗的基礎上，適當連接發光物體的位置，使物距滿足u=2f，固定發光物體的位置，再次連接光幕的位置，直到在屏幕上出現清晰的圖像。光幕，觀察并記錄成像特性。
推論4：當u=2f時，凸透鏡形成倒立的等大小虛像，v=2f。
探索5個f>u>f時的成像規律
在前面實驗的基礎上，適當連接發光物體的位置，使物距滿足2f>u>f，并固定發光物體的位置，再次連接光幕的位置，直至清晰圖像出現在光屏上，觀察并記錄成像特性。
推論5：當2f>u>f時，凸透鏡形成倒立的放大虛像，且v>2f。
探索6個u=f時的成像定律
在前面實驗的基礎上，將v與發光物體的位置適當連接起來，使得物距滿足u=f，并且發光物體的位置固定，只需要定位光源打開電源，再次來回連接光幕的位置，觀察并記錄光幕。 現象，光屏上出現大小相等的方形光點。
推論6：當u=f時，不成像，得到平行光。
探索七個你
在前期實驗的基礎上，適當連接發光物體的位置，使物距滿足uLED燈通過凸透鏡觀察成像情況，方便比較像與像之間的尺寸關系物體。
推論七：當你
探究八個物體連接時圖像的變化
當物體在垂直于主光軸的平面內按順時針方向通信時，即物體通信時顏色變化的順序為紅、黃、綠、紫。 我們可以站在半透明光幕后面，通過半透明光幕觀察圖像的紅、黃、綠、紫順序也是順時針的（與不透明光幕觀察到的現象不同）。
推論8：當物體在垂直于凸透鏡主光軸的平面內順時針傳播時，圖像也順時針傳播。
實驗推論
五、實驗教學評價
01
操作方便，圖像清晰
在創新的實驗設備中，光具座的零刻度線位于中間位置，可以直接讀取物距和像距。 光源采用高色溫發光晶閘管，每組光源可獨立控制，采用多種顏色排列組合，成像清晰，療效顯著。
02
內容準確、豐富
在創新的實驗設備中，光源的圖案可以隨意調整。 光源可調節為點光源，可調節為上下左右不對稱圖案，也可調節為旋轉環形圖案，方便實驗者獲得正確、直觀的實驗結果推論。
03
廣闊且鼓舞人心
在創新的實驗設備中，光源可以調節為上下、左右不對稱，并且光幕是半透明的。 實驗者可以從不同角度觀察成像情況，便于發現蠟燭成像的惡果。 還可以引導中學生發揮主觀能動性，借助日常學習和實踐中學到的知識積極創造、探索和發現，敢于提出問題，在理論和實踐上大膽創新。
6. 視頻顯示
專家點評
審稿人：朱曉青
學校數學班主任、中山市名牌班主任
東莞市教育教學研究室教學研究員
華東師范大學碩士生導師
化學實驗教學的創新可以有三個思考方向：一是實驗設備的創新。 對現有設備進行改造升級，或開發新的實驗設備，克服現有設備的缺陷。 二是實驗原理的創新。 借助新原理進行實驗探究凸透鏡的成像規律，實驗精度更高，實驗現象更容易觀察，實驗操作更簡單方便，實驗設備更容易獲得，實驗成本更低。 三是實驗教學過程的創新。 創新了實驗教學的內容、方法和實施流程，例如借助現有實驗設備開展更多實驗。 設計和開發新的實驗實際上就是創新探究凸透鏡的成像規律，而設計和開發新的實驗實際上包括以上三個方面。
探究凸透鏡的成像特性是中學化學實驗教學的重點和難點內容。 王西平老師的課至少有上述一到三項創新。 實驗設備有五項創新。 一是改進后的實驗支架可以360°旋轉，方便中學生全方位觀察； 估計物距和像距； 三是將不透明光幕改為半透明，方便觀察同一位置、同一方向、同一角度的物體和圖像。 四是光屏上有與燙印的物體大小相同的圖形，方便比較圖像與物體大小的關系； 五是自制LED光源，有四組不同的顏色組合。 王西平老師在第三方面的創新主要有：借助該裝置，減少了很多實驗內容，改進了實驗教學方法，使其更加有序、高效、準確。 實驗數據的處理是本課的重點和難點。 如果簡單地告訴中學生“驗證”u>2f, u=2f, f
結尾