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(12)

附錄一凸透鏡成像概念測驗卷

凸透鏡成像概念測驗卷

親愛的同學：

這份測驗卷主要的目的是想了解你對於「凸透鏡成像」的一些想法。它不是考試，與你學校成績沒有關係，也不會對外公佈，個人的填答結果只提供研究者和教學者的參考，請放心填寫。你的填答結果對未來的教學會有很重要的幫助。謝謝你的合作，敬祝

事事如意學業進步

國立臺灣師範大學科學教育研究所碩士班研究生尤建捷敬上

2007.8.2

A1. 中間部分較邊緣部分厚的透鏡稱為什麼？

（1）凹透鏡（2）凸透鏡（3）三稜鏡（4）平面鏡。

A2. 在野外採取「用冰點火」的求生技巧時，可將冰塊作成下列何種形狀來聚集太陽光，才能達到點火的目的？

（1）（2）（3）（4）

A3. 透鏡成像是利用光線的何種性質？

（1）直線傳播（2）反射（3）折射（4）色散。

(13)

A4. 在桌上，由左到右依序放置點燃的蠟燭、凸透鏡、屏幕，調整適當距離，就可以在屏幕上看到蠟燭的影像，如下圖所示。請問：屏幕上的影像是如何形成的？

（1）蠟燭所發出的光經透鏡產生反射，在屏幕上成像。

（2）蠟燭所發出的光經透鏡產生折射，在屏幕上成像。

（3）蠟燭所發出的光照在透鏡上時，透鏡會產生影像，然後投射在屏幕上。

（4）蠟燭所發出的光平行穿過透鏡，在屏幕上成像。

（5）蠟燭所發出的光都會通過凸透鏡鏡心，在屏幕上成像。

（6）其他

A5. 如下圖，蠟燭在屏幕上形成清楚的倒立實像，如果移去凸透鏡，只留下蠟燭及屏幕在原位置，請問在屏幕上的像會變的如何？

（1）無法成像。

（2）模糊一些的完整倒立實像。

（3）模糊一些的完整正立像。

（4）其他

(14)

A6. 在室內放置電燈，在電燈的左、右邊各有一物體，打開電燈後，請你選出電燈所發出的光線，其行進的正確路徑為下列何項？

（1）燈泡上有無數個光點，每個點所發出的光只會照射到所看到的物體上。

（2）燈泡上有無數個光點，每個點僅能發出一條光，以一直線射出。

（3）燈泡上有無數個光點，每個點所發出的光向四面八方射出。

（4）其他

(15)

B1. 在桌上，由左到右依序放置點燃的蠟燭、凸透鏡、屏幕，調整適當距離，就可以在屏幕上看到蠟燭的影像，如下圖所示。

若用不透光的紙將透鏡的上半部遮住，如下圖所示，請問在屏幕上的像會變的如何？

（1）倒立實像只剩下半部。（2）上暗下亮的完整倒立實像。

（3）無法成像。（4）像縮小為原倒立實像的二分之一大小。

（5）亮度較暗的完整倒立實像。（6）其他

你選該答案的理由為下列哪一選項？

（1）因為凸透鏡上半部被擋住了，光只能通過下半部。

（2）因為凸透鏡鏡心被擋住了。

（3）因為像的大小跟透光區域大小有關。

（4）因為就算通過凸透鏡的光線減少了，但蠟燭上的每個點仍能發出四面八方的光線。

（5）因為無法用光線作圖法畫出成像。

（6）其他

(16)

B2. 在桌上，由左到右依序放置點燃的蠟燭、凸透鏡、屏幕，調整適當距離，就可以在屏幕上看到蠟燭的影像，如下圖所示。

若用不透光的紙將透鏡的下半部遮住，如下圖所示，請問在屏幕上的像會變的如何？

（1）倒立實像只剩上半部。（2）上亮下暗的完整倒立實像。

（3）無法成像。（4）像縮小為原倒立實像的二分之一大小。

（5）亮度較暗的完整倒立實像。（6）其他

你選該答案的理由為下列哪一選項？

（1）因為像的大小跟透光區域大小有關。

（2）因為凸透鏡鏡心被擋住了。

（3）因為無法用光線作圖法畫出成像。

（4）因為凸透鏡下半部被擋住了，光只能通過上半部。

（5）因為就算通過凸透鏡的光線減少了，但蠟燭上的每個點仍能發出四面八方的光線。

（6）其他

(17)

B3. 承上題，若減少不透光紙的面積，如下圖所示，請問在屏幕上的像會變的如何？

（1）完整的倒立實像。

（2）像縮小為原倒立實像的四分之三大小。

（3）亮度較暗的完整倒立實像。

（4）其他

你選該答案理由為下列哪一選項？

（1）因為就算通過凸透鏡的光線減少了，但蠟燭上的每個點仍能發出四面八方的光線。

（2）因為就算凸透鏡下半部被擋住了，但並未擋到蠟燭上每一點所發出的平行光。

（3）因為凸透鏡鏡心並沒有被擋住，所以會生成一完整的倒立實像，亮度也跟原來一樣。

（4）因為光線作圖法的三條光線未被擋住，所以仍可求其交點，形成完整倒立實像，亮度與原來一樣。

（5）因為像的大小跟透光區域大小有關。

（6）其他

(18)

B4. 在桌上，由左到右依序放置點燃的蠟燭、凸透鏡、屏幕，調整適當距離，就可以在屏幕上看到蠟燭的影像，如下圖所示。

若用不透光的紙將凸透鏡的上、下半部遮住，如下圖所示，請問在屏幕上的像跟會變的如何？

（1）倒立實像只剩中間部分。（2）上下暗、中間亮的完整倒立實像。

（3）完整的倒立實像。（4）無法成像。

（5）像縮小為原倒立實像的二分之一大小。（6）亮度較暗的完整倒立實像。

（7）其他

你選該答案的理由為下列哪一選項？

（1）因為凸透鏡鏡心並沒有被擋住，所以會生成一完整的倒立實像，亮度也跟原來一樣。

（2）因為凸透鏡上、下半部被擋住了，光只能通過中間。

（3）因為像的大小跟透光區域大小有關。

（4）因為就算通過凸透鏡的光線減少了，但蠟燭上的每個點仍能發出四面八方的光線。

（5）因為無法用光線作圖法畫出成像。

（6）其他

(19)

B5. 在桌上，由左到右依序放置點燃的蠟燭、凸透鏡、屏幕，調整適當距離，就可以在屏幕上看到蠟燭的影像，如下圖所示。

若用不透光的紙將凸透鏡的中間部分遮住，如下圖所示，請問在屏幕上的像會變的如何？

（1）倒立實像只剩上、下半部，沒有中間部分。（2）上下亮、中間暗的完整倒立實像。

（3）無法成像。（4）完整的倒立實像。

（5）像縮小為原倒立實像的四分之三大小。（6）兩個完整的倒立實像。

（7）亮度較暗的完整倒立實像。（8）其他

你選該答案的理由為下列哪一選項？

（1）因為光線作圖法通過鏡心的特殊光線被擋住了。

（2）因為凸透鏡中間部分被擋住了，光只能通過上、下半部。

（3）因為就算通過鏡心的那一條光線被擋住了，但另外兩條線仍可通過，所以可使用光線作圖法求其交點，形成完整倒立實像，亮度與原來一樣。

（4）因為凸透鏡鏡心被擋住了。

（5）因為像的大小跟透光區域大小有關。

（6）因為就算通過凸透鏡的光線減少了，但蠟燭上的每個點仍能發出四面八方的光線。

（7）因為凸透鏡中間被遮住，所以變成兩個獨立的透鏡。

（8）其他

(20)

附錄二 POE 教學教案

主題：凸透鏡成像教學對象國中九年級學生

學生先備知識學生已學過國中自然與生活科技第三冊第四單元：

「光的傳播」、「光的反射」、「光的折射」

「透鏡的成像」、「色散與顏色」

教學時間 170 分鐘教學方法 POE 教學

教學準備全班：稜鏡×5、雷射光×1、雙凸透鏡×2、雙凹透鏡×1、平凸透鏡×1、透鏡成像光具台×1、屏幕×1、燈泡×1、不透光紙×4、學習單

教學目標具體目標

1. 能了解透鏡性質 1-1 能指出中間部分比邊緣部分厚的稜鏡組合能會聚光線。

1-2 能指出中間部分比邊緣部分薄的稜鏡組合能發散光線。

1-3 能指出中間部分比邊緣部分厚的透鏡能會聚光線。

1-4 能指出中間部分比邊緣部分薄的透鏡能發散光線。

1-5 能寫出實像形成是因凸透鏡的聚光性質。

2. 能了解光向四面八方傳播

2-1 能寫出物體所發出的光線向四面八方傳播。

2-2 能寫出物體所發出的光線部分被擋住了，所以像的亮度變暗。

2-3 能指出成像的大小並不受透鏡透光面積大小的影響。

2-4 能指出凸透鏡折射成像時，透鏡上所有的地方都跟透鏡

鏡心一樣重要。

(21)

具體目標教師教學內容學生活動時間教學資源

1-1 1-2

1-3 1-4

【實驗說明】

1. 說明每個實驗分為預測、觀察、解釋，講解注意事項 2. 詢問學生對於注意事項有什麼

疑問

【實驗 1-1】凹凸透鏡的性質 1. 教師拿出三種不同的稜鏡組

合。

2. 請學生在學習單上，寫下不同稜鏡組合的外表特徵。

3. 教師示範將由左向右三條平行的雷射光，分別射向三種不同的稜鏡組合。

4. 請學生在學習單上，畫出雷射光通過不同稜鏡組合時的路徑。

【實驗 1-2】：凹凸透鏡的性質

＜預測活動＞

教師：

1. 若將由左向右平行的雷射光分別射入四種透鏡，請預測當雷射通過四種透鏡時，雷射的路徑為何？

2. 請學生在學習單上，寫下自己預測的理由。

＜觀察活動＞

1. 教師示範將由左向右平行的雷射光射向四種透鏡。

聆聽實驗說明

學生將不同稜鏡組合的外表特徵寫在學習單上

學生畫出雷射光通過不同稜鏡組合時的路徑

學生在學習單上每個透鏡的五個選項中勾選自己預測的答案

學生在學習單上寫下支持預測的理由

7 分

15 分

23 分

學習單

稜鏡

學習單

雷射稜鏡

學習單

雷射

雙凹透鏡

(22)

＜解釋活動＞

1. 請學生將實驗結果與自己預測的結果對照，若不符合，將不符合的理由寫在學習單上。

學生在學習單上寫下自己的解釋

學習單

1-5 【實驗 1-3】：凸透鏡聚光成像 1. 教師示範實驗：在桌上放置一

燈泡，調整凸透鏡、屏幕到適當距離，使得在屏幕上可以清楚的看到燈泡的倒立實像。

＜預測活動＞

教師：

1. 若移去凸透鏡，只留下燈泡及屏幕在原位置，請問在屏幕上的像會變的如何？

2. 請學生在學習單上，寫下支持自己預測的理由。

＜觀察活動＞

1. 教師示範移去凸透鏡，只留下燈泡及屏幕在原位置。

2. 請學生將所觀察到的實驗結果，寫在學習單上。

＜解釋活動＞

1. 請學生將實驗結果與自己預測的結果對照，若不符合，將不符合的理由寫在學習單上。

學生在學習單上寫下可能的結果

學生在學習單上寫下支持預測的理由

學生在學習單上寫下觀察到的結果

學生在學習單上寫下自己的解釋

19 分燈泡雙凸透鏡屏幕

學習單

燈泡雙凸透鏡屏幕學習單

學習單

(23)

2-1 【實驗 2-1】：光的傳播

1. 教師示範實驗：在桌上放置一燈泡，調整凸透鏡、屏幕到適當距離，使得在屏幕上可以清楚的看到燈泡的倒立實像。

＜預測活動＞

教師：

1. 若將燈泡、凸透鏡、屏幕間的距離固定，三者保持一直線，

以燈泡為圓心，用畫圓的方式在平面上移動凸透鏡與屏幕到其它位置，此時，你認為燈泡在屏幕上會成像嗎？

2. 請學生在學習單上，寫下支持自己預測的理由。

＜觀察活動＞

1. 教師示範將燈泡、凸透鏡、屏幕間的距離固定，三者保持一直線，以燈泡為圓心，用畫圓的方式在平面上移動凸透鏡與屏幕到其它位置。

2. 請學生將所觀察到的實驗結果，寫在學習單上。

＜解釋活動＞

1. 請學生將實驗結果與自己預測的結果對照，若不符合，將不符合的理由寫在學習單上。

學生在學習單上寫下可能的結果

學生在學習單上寫下支持預測的理由

學生在學習單上寫下觀察到的結果

學生在學習單上寫下自己的解釋

20 分

透鏡成像光具台

燈泡雙凸透鏡屏幕

學習單

透鏡成像光具台

燈泡雙凸透鏡屏幕學習單

學習單

(24)

2-1

2-1 2-2 2-3

【實驗 2-2】：光的傳播

＜預測活動＞

教師：

1. 若將燈泡、凸透鏡、屏幕間的距離固定，三者保持一直線，

以燈泡為圓心，如立體球體般移動凸透鏡與屏幕到三度空間的其它位置，此時，你認為燈泡在屏幕上會成像嗎？

2. 請學生在學習單上，寫下支持自己預測的理由。

＜觀察活動＞

1. 教師示範將燈泡、凸透鏡、屏幕間的距離固定，三者保持一直線，以燈泡為圓心，如立體球體般移動凸透鏡與屏幕到三度空間的其它位置。

2. 請學生將所觀察到的實驗結果，寫在學習單上。

＜解釋活動＞

1. 請學生將實驗結果與自己預測的結果對照，若不符合，將不符合的理由寫在學習單上。

【實驗 3-1】：凸透鏡成像

1. 教師示範實驗：在桌上放置一燈泡，調整凸透鏡、屏幕到適當距離，使得在屏幕上可以清楚的看到燈泡的倒立實像。

學生在學習單上寫下可能的結果

學生在學習單上寫下支持預測的理由

學生在學習單上寫下觀察到的結果

學生在學習單上寫下自己的解釋

16 分

20 分

學習單

透鏡成像光具台

燈泡雙凸透鏡屏幕學習單

學習單

雙凸透鏡

燈泡

屏幕

(25)

2-1 2-2 2-3

＜預測活動＞

教師：

1. 若用大小約透鏡二分之一的不透光紙將凸透鏡的上半部遮住，請問在屏幕上的像會變的如何？

2. 請學生在學習單上，寫下支持自己預測的理由。

＜觀察活動＞

1. 教師示範用大小約透鏡二分之一的不透光紙將凸透鏡的上半部遮住。

2. 請學生將所觀察到的實驗結果，寫在學習單上。

＜解釋活動＞

1. 請學生將實驗結果與自己預測的結果對照，若不符合，將不符合的理由寫在學習單上。

【實驗 3-2】：凸透鏡成像

＜預測活動＞

教師：

1. 若用大小約透鏡二分之一的不透光紙將凸透鏡的下半部遮住，請問在屏幕上的像會變的如何？

2. 請學生在學習單上，寫下支持自己預測的理由。

＜觀察活動＞

1. 教師示範用大小約透鏡二分之一的不透光紙將凸透鏡的下半部遮住。

學生在學習單上寫下可能的結果

學生在學習單上寫下支持預測的理由

學生在學習單上寫下觀察到的結果

學生在學習單上寫下自己的解釋

學生在學習單上寫下可能的結果

學生在學習單上寫下支持預測的理由

12 分

學習單

雙凸透鏡燈泡屏幕不透光紙學習單

學習單

雙凸透鏡

燈泡

屏幕

(26)

2-1 2-2 2-3 2-4

＜解釋活動＞

1. 請學生將實驗結果與自己預測的結果對照，若不符合，將不符合的理由寫在學習單上。

【實驗 4-1】：凸透鏡成像

1. 請學生回答問題：燈泡要能經由凸透鏡折射成像，凸透鏡哪一部份較為重要？將答案寫在學習單上。

＜預測活動＞

教師：

1. 若用大小約透鏡的四分之一、

形狀為圓形的不透光紙將凸透鏡的鏡心部分遮住，請問在屏幕上的像會變的如何？

2. 請學生在學習單上，寫下支持自己預測的理由。

＜觀察活動＞

1. 教師示範用大小約透鏡的四分之一、形狀為圓形的不透光紙將凸透鏡的鏡心部分遮住。

2. 請學生將所觀察到的實驗結果寫在學習單上。

＜解釋活動＞

1. 請學生將實驗結果與自己預測的結果對照，若不符合，將不符合的理由寫在學習單上。

學生在學習單上寫下自己的解釋

學生在學習單上勾選自己的答案

學生在學習單上寫下可能的結果

學生在學習單上寫下支持預測的理由

學生在學習單上寫下觀察到的結果

學生在學習單上寫下自己的解釋

18 分

學習單

雙凸透鏡燈泡屏幕不透光紙學習單

學習單

(27)

2-1 2-2 2-3 2-4

【實驗 4-2】：凸透鏡成像

＜預測活動＞

教師：

1. 若用中間為中空圓形的不透光紙，將透鏡的周圍遮住，如下圖所示，使得透光部分的面積約為透鏡的四分之一，請問在屏幕上的像會變的如何？

2. 請學生在學習單上，寫下支持自己預測的理由。

＜觀察活動＞

1. 教師示範用大小約透鏡的四分之三、形狀為中空橢圓的不透光紙將凸透鏡的周圍遮住。

2. 請學生將所觀察到的實驗結果寫在學習單上。

＜解釋活動＞

1. 請學生將實驗結果與自己預測的結果對照，若不符合，將不符合的理由寫在學習單上。

2. 請學生根據實驗 4-1、4-2 回答問題：燈泡要能經由凸透鏡折射成像，凸透鏡哪一部份較為重要？將答案寫在學習單上。

學生在學習單上寫下可能的結果

學生在學習單上寫下支持預測的理由

學生在學習單上寫下觀察到的結果

學生在學習單上寫下自己的解釋

學生在學習單上勾選自己的答案

20 分

學習單

雙凸透鏡燈泡屏幕不透光紙學習單

學習單

(28)

附錄三學習單

【實驗說明】

親愛的同學：

以下是一些有關於透鏡的實驗，由老師示範實驗，每個實驗過程包括預測、觀察、解釋等三個活動。

請注意下列幾點事項：

1. 每一個實驗進行之前，請先進行預測，之後再觀察老師示範的實驗。

2. 在進行預測時，請不要與同學討論，將你預測的理由儘量詳細的寫在學習單上。答案的正確與否並不重要，重要的是你心中的想法。

3. 當老師做完實驗後，請你比較實驗結果與你先前預測的結果有什麼不同，並說明其中可能的原因。請將原因寫在學習單上。非常感謝你的協助，敬祝學業進步！事事順心！

國立臺灣師範大學

(29)

班級：座號：姓名：

【實驗 1-1】

器材：稜鏡、雷射

＊請寫下下列不同稜鏡組合的外表特徵

稜鏡

特徵

＊請畫出雷射光通過不同稜鏡組合時的路徑（雷射光由左向右射入）

雷射光

(30)

【實驗 1-2】

器材：透鏡、雷射

＜預測活動＞

＊請你預測當雷射光分別通過下面四種透鏡時的路徑，勾選出你的答案後，請在「理由」

欄中寫下你選這個答案的理由。

透鏡

a b c d

請在四個選項中勾選出你的答案

□a1

□a2

□a3

□a4

□ 其它

□b1

□b2

□b3

□b4

□ 其它

□c1

□c2

□c3

□c4

□ 其它

□d1

□d2

□d3

□d4

□ 其它

(31)

＜觀察活動＞

＊請畫出實驗進行之後，你觀察到的實驗結果於下表：

雷射通過路徑

＜解釋活動＞

＊你發現實驗結果與你所預測的結果是否符合，請在下面勾選你的答案。

□ ^符合

□ ^不符合

＊你認為符合或不符合的理由是什麼？請寫在下面。

(32)

【實驗 1-3】

器材：雙凸透鏡、屏幕、燈泡

＜預測活動＞

＊在桌上，由左到右依序放置點亮的燈泡、凸透鏡、屏幕，然後調整凸透鏡與屏幕到適當距離，使得在屏幕上可以清楚的看到燈泡的倒立實像。

（1）若移去凸透鏡，只留下燈泡及屏幕在原位置，請問在屏幕上的像會變的如何？

（2）你的理由為何？

＜觀察活動＞

＊請寫下做完實驗後，你觀察到的結果：

＜解釋活動＞

＊你發現實驗結果與你所預測的結果是否符合，請在下面勾選你的答案。

□ ^符合

□ ^不符合

＊你認為符合或不符合的理由是什麼？請寫在下面。

(33)

班級：座號：姓名：

【實驗 2-1】

器材：雙凸透鏡、屏幕、燈泡、透鏡成像光具台

＜預測活動＞

＊在桌上，由左到右依序放置點亮的燈泡、凸透鏡、屏幕，然後調整凸透鏡與屏幕到適當距離，使得在屏幕上可以清楚的看到燈泡的倒立實像。

（1）若將燈泡、凸透鏡、屏幕間的距離固定，三者保持一直線，以燈泡為圓心，用畫圓的方式在平面上移動凸透鏡與屏幕到其它位置，此時，你認為燈泡在屏幕上會成像嗎？

（2）你的理由為何？

＜觀察活動＞

＊請寫下做完實驗後，你觀察到的結果：

＜解釋活動＞

＊你發現實驗結果與你所預測的結果是否符合，請在下面勾選你的答案。

□ ^符合

□ ^不符合

＊你認為符合或不符合的理由是什麼？請寫在下面。

(34)

【實驗 2-2】

器材：雙凸透鏡、屏幕、燈泡、透鏡成像光具台

＜預測活動＞

＊在桌上，由左到右依序放置點亮的燈泡、凸透鏡、屏幕，然後調整凸透鏡與屏幕到適當距離，使得在屏幕上可以清楚的看到燈泡的倒立實像。

（1）若將燈泡、凸透鏡、屏幕間的距離固定，三者保持一直線，以燈泡為圓心，如立體球體般移動凸透鏡與屏幕到三度空間的其它位置，此時，你認為燈泡在屏幕上會成像嗎？

（2）你的理由為何？

＜觀察活動＞

＊請寫下做完實驗後，你觀察到的結果：

＜解釋活動＞

＊你發現實驗結果與你所預測的結果是否符合，請在下面勾選你的答案。

□ ^符合

□ ^不符合

＊你認為符合或不符合的理由是什麼？請寫在下面。

(35)

班級：座號：姓名：

【實驗 3-1】

器材：雙凸透鏡、屏幕、燈泡、不透光紙

＜預測活動＞

＊在桌上，由左到右依序放置點亮的燈泡、凸透鏡、屏幕，然後調整凸透鏡、

屏幕到適當距離，使得在屏幕上可以清楚的看到燈泡的倒立實像。

（1）若用大小約透鏡二分之一的不透光紙將凸透鏡的上半部遮住，請問在屏幕上的像會變的如何？

（2）你的理由為何？

＜觀察活動＞

＊請寫下做完實驗後，你觀察到的結果：

＜解釋活動＞

＊你發現實驗結果與你所預測的結果是否符合，請在下面勾選你的答案。

□ ^符合

□ ^不符合

＊你認為符合或不符合的理由是什麼？請寫在下面。

(36)

【實驗 3-2】

器材：雙凸透鏡、屏幕、燈泡、不透光紙

＜預測活動＞

＊在桌上，由左到右依序放置點亮的燈泡、凸透鏡、屏幕，然後調整凸透鏡、

屏幕到適當距離，使得在屏幕上可以清楚的看到燈泡的倒立實像。

（1）若用大小約透鏡二分之一的不透光紙將凸透鏡的下半部遮住，請問在屏幕上的像會變的如何？

（2）你的理由為何？

＜觀察活動＞

＊請寫下做完實驗後，你觀察到的結果：

＜解釋活動＞

＊你發現實驗結果與你所預測的結果是否符合，請在下面勾選你的答案。

□ ^符合

□ ^不符合

＊你認為符合或不符合的理由是什麼？請寫在下面。

(37)

班級：座號：姓名：

【實驗 4-1】

器材：雙凸透鏡、屏幕、燈泡、不透光紙

＊問題：你認為燈泡要能經由凸透鏡折射成像，凸透鏡哪一部份較為重要？

（請勾選）

□ ^{凸透鏡鏡心部分}

□ ^{凸透鏡周圍部分}

□ ^{都一樣重要}

□ ^其他

＜預測活動＞

＊在桌上，由左到右依序放置點亮的燈泡、凸透鏡、屏幕，然後調整凸透鏡、

屏幕到適當距離，使得在屏幕上可以清楚的看到燈泡的倒立實像。

（1）若用大小約透鏡的四分之一、形狀為圓形的不透光紙將凸透鏡的鏡心部分遮住，請問在屏幕上的像會變的如何？

（2）支持你預測的理由為何？

＜觀察活動＞

＊請寫下做完實驗後，你觀察到的結果：

＜解釋活動＞

＊你發現實驗結果與你所預測的結果是否符合，請在下面勾選你的答案。

□ ^符合 □ ^不符合

＊你認為符合或不符合的理由是什麼？請寫在下面。

(38)

班級：座號：姓名：

【實驗 4-2】

器材：雙凸透鏡、屏幕、燈泡、不透光紙

＜預測活動＞

＊在桌上，由左到右依序放置點亮的燈泡、凸透鏡、屏幕，然後調整凸透鏡、

屏幕到適當距離，使得在屏幕上可以清楚的看到燈泡的倒立實像。

（1）若用中間為中空圓形的不透光紙，將透鏡的周圍遮住，如右下圖所示，

使得透光部分的面積約為透鏡的四分之一，請問在屏幕上的像會變的如何？

（2）支持你預測的理由為何？

＜觀察活動＞

＊請寫下做完實驗後，你觀察到的結果：

＜解釋活動＞

＊你發現實驗結果與你所預測的結果是否符合，請在下面勾選你的答案。

□ ^符合 □ ^不符合

＊你認為符合或不符合的理由是什麼？請寫在下面。

(39)

＊根據實驗 4-1、4-2，你認為燈泡要能經由凸透鏡折射成像，凸透鏡哪一部份較為重要？（請勾選）

□ ^{凸透鏡鏡心部分}

□ ^{凸透鏡周圍部分}

□ ^{都一樣重要}

□ ^其他

(40)

附錄四學習單預測、解釋活動分析之規準

※實驗 1-2 學習單預測、解釋活動分析之規準

類型

代碼說明判準例子

11 正確類型（一）

正確運用透鏡外觀來判斷其散光、聚光性質。

＊說明中包含透鏡外觀的描述並正確對應到散光、聚光性質。

S3：圖 a 因為它中間比較細，所以會散光，它不是面鏡，所以不會反射。

圖 b 因為它中間比較寬，像，所以會聚光。圖 c 因為中間比較寬，

所以會聚光。圖 d 因為中間比較寬，所以會聚光。

S5：圖 a 光線會往較厚的區塊折射，因而散光。圖 b 光線往較厚區塊折射，

而聚光..

S12：圖 a 中間薄，兩邊厚，所以散光。圖 b 中間較兩邊厚所以聚光。圖 c 中間厚，兩邊薄，應會聚光線…..

12 正確類型（二）

以判斷此透鏡為何種透鏡來說明其散光、聚光性質。

＊說明中指出此種透鏡為何種透鏡並正確對應到散光、聚光性質。

S7：圖 a 外型不同，行徑不同，此透鏡為雙凹透鏡，所以散光。圖 b 外型不同，行徑不同，此透鏡為凸透鏡，有聚光的效果。圖 c 外型不同，

行徑不同，此透鏡為雙凸透鏡，有聚光的效果….

S19：圖 a 凹透鏡會散光。圖 b 平凸的凸透鏡是會聚光線。圖 c 凸透鏡會聚光，在焦點上相會…

19 其它正確答案＊說明內容無法歸類於上述類

(41)

※實驗 1-2 學習單預測、解釋活動分析之規準（續上頁）

類型

代碼說明判準例子

72 錯誤類型（二）

對雙凸透鏡、雙凹透鏡的外觀及散光、聚光性質對應正確，

但在平凸透鏡的外觀及散光、

聚光性質對應錯誤。

＊在圖 a、圖 c 說明中包含透鏡外觀的描述並正確對應到散光、聚光性質，而在圖 b、圖 d 的說明中包含透鏡外觀的描述卻錯誤對應散光、聚光性質。

S2：圖 a 中間薄，上與下較厚，所以會散光。圖 b 半圓形，左半邊較圓渾且光後較圓渾的地方照入，因此光會聚光。圖 c 中間較厚，上與下較薄，所以聚光。圖 d 半圓形，右半邊較圓渾且光由較平面的地方照射入，因此會散光。

S16：圖 a 因為上下兩邊較凸，中間較凹，所以會散光。圖 b 因為光由較平的面出來，所以會散光。圖 c 因為上下兩邊較尖，中間較寬，所以會聚光。圖 d 因為光由較圓面出，所以聚光。

73 錯誤類型（三）

對雙凸透鏡、雙凹透鏡的外觀及散光、聚光性質對應正確，

但在平凸透鏡提到有一邊是平的，所以雷射光會直線射出。

＊在圖 a、圖 c 說明中包含透鏡外觀的描述並正確對應到散光、聚光性質，而在圖 b、圖 d 的說明中包含光會直接穿過；或透鏡有一邊是平的，

所以雷射光會直線射出。

S4：圖 a 由實驗 1-1 得知中間內凹光線會發散。圖 b 由四方鏡實驗看出平面物體射出平行光。圖 c 實驗 1-1 得知中間形狀凸出，光線會會聚。

圖 d 由四方鏡實驗看出平面物體射出平行光。

S13：圖 a 因為這透鏡的形狀外胖內瘦，因此會將光發散出去。圖 b 我認為光可能會直接穿過。圖 c 因為此透鏡為橢圓形，因此我認為光線穿過此透鏡時，光線會因折射而聚焦。圖 d 我認為光可能會直接穿過。

74 錯誤類型（四）

運用透鏡外觀來判斷其散光、

聚光性質，卻對應錯誤且有些部分以「反射」來解釋原因。

＊說明內容部分包含透鏡外觀的描述卻錯誤對應散光、聚光性質，以及部分用反射回答。

S6：圖 a 中間較瘦，光往內折射。圖 b 中間較高，光往外折射。圖 c 圖形對稱，光會直線前進。圖 d 中間比外面高，光會反射。

S18：圖 a 雷射光通過兩面都是凹的，會往內射。圖 b 雷射光通過較凸的，

會內射。圖 c 雷射光透過兩面都是凸的會反射。圖 d 雷射光通過較平

的，會往外射。

(42)

79 其它錯誤答案＊說明內容無法歸類於上述類型的錯誤答案。

99 未答

※實驗 1-3 學習單預測、解釋活動分析之規準

類型

代碼說明判準例子

21 正確類型（一）

以凸透鏡聚光的性質來解釋實像形成的原因。

＊說明中提到像無法形成是因為移去凸透鏡則無法聚光即屬之。

S2：看不到像。因為要有凸透鏡才能成像，因為可以聚光。

S8：沒有像。光無法聚集。

S9：無法成像。因為沒有凸透鏡聚光。

S11：像不見。因為凸透鏡是集中光，若沒有凸透鏡光會散開。

11 正確類型（二）

僅確認有無凸透鏡為影響成像的因素，但未說明原理。

＊說明中提到要有凸透鏡才能成像，或若要成像則燈泡、

凸透鏡、屏幕缺一不可等描述，但未說明凸透鏡的聚光性質。

S16：不會出現像，應該只有糊糊的光影。因凸透鏡拿走了。

S18：沒有透鏡看不到像。

S27：像會不見。因為沒有凸透鏡，所以倒立實像無法呈現。

19 其它正確答案＊說明內容無法歸類於上述類

型的正確答案。

(43)

※實驗 1-3 學習單預測、解釋活動分析之規準（續上頁）

類型

代碼說明判準例子

72 錯誤類型（二）

說明中提到無凸透鏡時，

成像會變的模糊不清。

＊說明中提到像變模糊或像變的不清楚即屬之。

S3：像變模糊。有凸透鏡才可以成像。

S5：不清楚的像產生。無法讓光聚集很多。

73 錯誤類型（三）

說明中提到因為無凸透鏡反射，所以不會成像。

＊說明中只要包含反射即屬之。

S7：不會有影像。因為透鏡會幫助反射。

79 其它錯誤答案＊說明內容無法歸類於上述類型的錯誤答案。

S30：在屏幕上的光不變。因為隨著光的向光性。

99 未答

(44)

※實驗 2-1、2-2 學習單預測、解釋活動分析之規準

類型

代碼說明判準例子

21 正確類型（一）

以光向四面八方傳播的概念來解釋。

＊說明中提到光向四面八方傳播或類似用語，例如散射、

散開等。

＊說明內容包含光向四面八方傳播的概念即屬之。

S1：會。因為光會往四面八方，所以仍會成像。

S2：會。因為光會向四面八方發射並進去凸透鏡，使燈泡在屏幕上成像。

S6：會。因為光是由四面八方射出來的。

S13：會成像。只要三者在同一直線上，光必能穿透凸透鏡將像呈現在屏幕上（因為光不是只能直射，它也能散射）。

11 正確類型（二）

僅以光是直線傳播來解釋原因，且未能更進一步指出光向四面八方傳播。

＊說明中回答會成像，但僅以光是直線傳播來解釋原因，

且未能更進一步指出光向四面八方傳播。

S4：會。因為光是直線的前進。

S10：會。因為之間的距離固定，且成一直線。

S12：會。因為三者成直線且距離不變。

S13：會成像。因為三者保持在一直線上，光必能穿過凸透鏡在屏幕上成像。

12 正確類型（三）

僅以凸透鏡透光成像來解釋原因，且未能更進一步指出光向四面八方傳播。

＊說明中回答會成像，但僅以凸透鏡透光成像來解釋原因，且未能更進一步指出光向四面八方傳播。

S8：會成像。因為凸透鏡還在，光可以聚集。

S24：會。因為光通過透鏡而成像。

S27：有。因為光在凸透鏡上折射。

其它正確答案＊說明內容無法歸類於上述類

(45)

79 其它錯誤答案＊說明內容無法歸類於上述類型的錯誤答案。

S30：不會成像。從燈泡照射到凸透鏡中，光所射出來的位置會在不同的定點。所以在「三度空間」裡的位置所反射出來的光沒照映到。

99 未答

※實驗 3-1、3-2、4-1、4-2 學習單預測、解釋活動分析之規準

類型

代碼說明判準例子

21 正確類型（一）

正確解釋像大小不變及像變暗的原因。

＊說明內容必須解釋像大小不變及像變暗的原因。因為光向四面八方傳播，遮住部分透鏡，光還是可以通過透鏡的其它部分，所以仍會成像，只是通過的光線減少，

所以變暗。

S9：大小不變，亮度降低。透鏡並未被完全遮住所以仍會有像。但因通過透鏡的光線減半所以亮度降低。

S22：不會改變，應該只會變暗。因為不管遮住哪一部份，光有透過去都會成像，但亮度變暗。

S24：像不變，但變暗了。因為只要光通過任何一部份都會成像，但被遮住 3/4，所以會變暗。

S29：成像，但會變的比較暗。因為可以聚光，但其它地方光無法透過，

所以光會減少。

11 正確類型（二）

僅正確解釋像變暗的原因。

＊說明中僅解釋因為部分的光被擋住了，因此像變暗，而未說明像大小不變的原因。

S2：會在屏幕上成像，只是會暗一點。因為紙張把上半部遮住，使光進凸透鏡較少，所以較暗。

S4：變暗。因為下半部遮住，只剩 1/2 光亮度。

S13：變的比較暗。因為光沒有完全穿過透鏡使屏幕上的成像變的比較暗。

S25：變暗。因光只透過凸透鏡的一半，所以會變暗。

正確類型（三）

僅正確解釋會成像的原因。

＊說明中僅解釋因為有光通過凸透鏡，因此依然可會聚形

S1：像不改變，但亮度變弱。因凸透鏡會聚光，所以下半部的光仍會聚在

一起，仍有倒立實像。

(46)

※實驗 3-1、3-2、4-1、4-2 學習單預測、解釋活動分析之規準（續上頁）

類型

代碼說明判準例子

19 其它正確答案＊說明內容無法歸類於上述類型的正確答案。

71 錯誤類型（一）

當平行光遇到凸透鏡上的不透明物而無法通過時，在不透明物後方的屏幕則無法完整成像。

＊說明中提到像不完整是因為部分的光或部分透鏡被擋住即屬之。

S21：成像的上方會看不見成像，剩下半部。因為拿來遮的物體會有影子，

影子會蓋掉成像。

S22：只能看到下半部。因為光是直線前進，因此遮住凸透鏡的上半部，

當然只能看得到下半部。

S25：一半不見。因凸透鏡被遮住一半。

72 錯誤類型（二）

當平行光遇到凸透鏡上的不透明物而無法通過時，在不透明物後方屏幕的成像會較暗。

＊說明中提到像部分變暗是因為部分的光或部分透鏡被擋住即屬之。

S8：大小不變，但上面變暗。因為下面可以透光。

73 錯誤類型（三）

凸透鏡的成像原理與針孔

＊說明中以凸透鏡鏡心遮住與否來決定是否成像即屬之。

S9：不會成像。因鏡心被遮住。

S10：不會成像。因為鏡心很重要，被遮住就不能成像，其它通過的光線

會散開，所以無法成像。

(47)

※實驗 3-1、3-2、4-1、4-2 學習單預測、解釋活動分析之規準（續上頁）

類型

代碼說明判準例子

74 錯誤類型（四）

透光面積決定成像大小，當凸透鏡沒有被遮蔽時，則形成完整大小不變的像，若凸透鏡部分區域被遮住，仍會形成完整的像，但像會縮小。

＊說明中有提到像變小即屬之。

S10：像會變成原本的 1/2，且變暗。因為遮住上半部，只是通過的光線會減少，所以會變暗，且像會變小。

S11：變小。因為光會從下半部份照到屏幕上，可是會變小。

S14：可成像會變得較小。

S18：變小、變暗。因為就算上半部被遮住，但一樣有像而且會變小，也會變暗。

S30：會變成縮小 1/2，還是會較暗。

75 未提供解釋

只寫出觀察到的現象，未進一步解釋原因。

＊說明中只描述觀察到的現象，而未解釋原因。

S14：可成像。因遮住和不遮還是不變。

S26：成像變暗。不知道。

79 其它錯誤答案＊說明內容無法歸類於上述類型的錯誤答案。

99 未答

(48)

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附錄一凸透鏡成像概念測驗卷

事事如意學業進步

國立臺灣師範大學科學教育研究所碩士班研究生尤建捷敬上

（1）凹透鏡（2）凸透鏡（3）三稜鏡（4）平面鏡。

A2. 在野外採取「用冰點火」的求生技巧時，可將冰塊作成下列何種形狀來聚集太陽光，才能達到點火的目的？

（1）（2）（3）（4）

（1）直線傳播（2）反射（3）折射（4）色散。

A4. 在桌上，由左到右依序放置點燃的蠟燭、凸透鏡、屏幕，調整適當距離，就可以在屏幕上看到蠟燭的影像，如下圖所示。請問：屏幕上的影像是如何形成的？

（1）蠟燭所發出的光經透鏡產生反射，在屏幕上成像。

（2）蠟燭所發出的光經透鏡產生折射，在屏幕上成像。

（3）蠟燭所發出的光照在透鏡上時，透鏡會產生影像，然後投射在屏幕上。

（4）蠟燭所發出的光平行穿過透鏡，在屏幕上成像。