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简 单 · 对 称 · 和 谐——透镜成像规律美育探索
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[内容提要]本文以光学中透镜成像规律的教学为例，讨论了在物理教学中用审美的眼光去审视、领会，把握教材，达到智育和美育的结合，首先阐述了成像规律的简单性，继而讨论像与物的对称性，最后分析凸凹透镜和谐统一性。
[关键词] 简单性 对称性 对称破缺 和谐性 科学美感
自然界是美丽和谐的，反映自然规律的基础科学——物理学也是美丽和谐的。在物理学理论的大花园中，既有国色天香的牡丹，又有幽姿淑态的海棠和雪容玉肌的茉莉，只要你在物理教学中用审美的眼光去审视、领会、把握教材，这样的奇花异草随处可见。
本文以美学欣赏的角度就透镜成像规律教学进行粗浅的探索。
一、
简单性
自然界表面看起来纷繁复杂，其实内部却蕴含着极简单的规律，只不过人们还没有发现其规律而已。
如光学中透镜成像问题。一个物体发出的光线有无数多条，其中射向透镜的入射光线也不可胜数，
那么，如何确定这些入射光线经透镜后的折射光线的方向呢？这是较复杂的问题。但由于三条特殊光线的存在，这个问题却变得异乎寻常的简单，只要根据三条特殊光线中的任意两条，就可作出物体的像。然后据物像一一对应原理，物体发出的任一光线经透镜折射后都要经过像点。折射光线的方向就这样简单地确定了。对于三条特殊光线的学习应不满足于此，要引导学生注意其来源。启发问道：“同学们，假如时光倒退几百年，你们能否像当时的科学家一样总结出这么简单的三条特殊光线作图法呢？”学生可能会惊奇：“是阿，我怎么没想到要思考这个问题呢？”。这大概跟教师平时教学时只重结论，轻结论得出过程有关。他们习惯于接受结论，而不对结论进行发问题。经教师提出后，少数学生经过努力回顾、联系，也能发现这三条特殊光线与前面知识的渊源关系：一束光垂直照射两种介质的界面，折射光线垂直透射，这与过光心的光线传播方向不变对应；太阳光经凸透镜后会聚于一点，这与平行主轴的光线经透镜折射后过焦点对应：放在焦点的点光源发出的光经透镜后平行主轴射出，这又与经焦点的光线折射后平行主轴对应。
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