在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，光學(xué)實(shí)驗(yàn)器具繁多，保管和使用十分麻煩，且透鏡特性演示實(shí)驗(yàn)需更換不同焦距、不同類型透鏡。為此，筆者改裝制作的簡易透鏡合成演示儀。用水透鏡代替原實(shí)驗(yàn)玻璃透鏡，可在同一裝置上實(shí)現(xiàn)透鏡特性實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，增加了實(shí)驗(yàn)的對(duì)比度，減少操作繁瑣度。同時(shí)制作材料環(huán)保、廉價(jià)。

簡易水透鏡中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)是目前教學(xué)的趨勢，這也是目前新課程教材增加了許多研究性實(shí)驗(yàn)的原因。隨著高效課堂的深入，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在中學(xué)學(xué)科教學(xué)中的地位越來越重要。筆者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，在原有物理光學(xué)透鏡實(shí)驗(yàn)中，演示時(shí)需多次更換透鏡，過程操作繁瑣且缺乏趣味性，致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課積極性銳減。鑒于此，筆者利用低碳環(huán)保的一些成本低廉的材料，制作出了使用方便的簡易透鏡合成演示儀，很好地解決了廣大師生在透鏡實(shí)驗(yàn)中的這一問題，使中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課真正達(dá)到高效。

1透鏡特性演示儀的設(shè)計(jì)及制作

1.1設(shè)計(jì)方案、原理及創(chuàng)新點(diǎn)

1.1.1設(shè)計(jì)方案

制作的簡易透鏡合成演示儀，利用水透鏡代替玻璃透鏡，同裝置演示不同焦距的凸透鏡及凹透鏡特性演示實(shí)驗(yàn)。簡易透鏡合成演示儀裝置，包括（圖1）透鏡圓環(huán)5，連通管9，透鏡圓環(huán)5兩面均覆有透明膠膜6，其兩側(cè)分置的光屏2和光源14，和光屏2滑動(dòng)連接的滑軌1，透鏡圓環(huán)5上方設(shè)有的排氣管3，下方經(jīng)連通管9連接的排水管7和壓水閥10，排氣管3上設(shè)有的排氣閥4，排水管7上設(shè)有的排水閥8；壓水閥10另一端又連接的吸水閥11和活塞13，吸水閥11另一端連接的水箱12。在進(jìn)行透鏡特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在水箱12內(nèi)加適量清水，關(guān)閉排水閥8，然后通過活塞13的運(yùn)動(dòng)結(jié)合壓水閥10和吸水閥11的配合運(yùn)動(dòng)向透鏡圓環(huán)5內(nèi)打水，通過控制透明膠膜6鼓起或內(nèi)陷程度，來演示透鏡特性實(shí)驗(yàn)。

1.1.2設(shè)計(jì)原理

該設(shè)計(jì)利用大氣壓原理、液體壓強(qiáng)原理、連通器原理及透鏡成像原理。設(shè)計(jì)原理示意見圖2、圖3。

1.1.3創(chuàng)新點(diǎn)

把水透鏡安裝到光學(xué)演示裝置上，解決了原有實(shí)驗(yàn)中多次更換透鏡的不足。最主要的是該演示儀中的水透鏡能夠連續(xù)變焦，實(shí)現(xiàn)不同焦距、不同類型透鏡實(shí)驗(yàn)。同時(shí)還節(jié)約經(jīng)費(fèi)、操作簡易、設(shè)計(jì)合理，使用的材料低碳環(huán)保，實(shí)驗(yàn)對(duì)比明顯。利用生活中的廢舊材料，尤其適合廣大農(nóng)村學(xué)校使用。

1.2所需的材料和工具及加工

材料：鋁合金窗框料，10cm長鋼筋（直徑6mm），302膠水，100ml注射器，250ml吊桶，輸液器、廢卷尺，乳膠膜，光屏等。

工具：剪刀，美工刀片，鋼鋸，絲錐等。

加工技法：均為手工制作。

1.3制作過程

（1）用長70cm的55系列鋁合金框料為軌道底座。

（2）用長度3cm的55系列鋁合金斷橋隔熱材料制作光學(xué)滑塊。

（3）再在光學(xué)滑塊上用絲錐開絲孔（6mm）。

（4）用100ml注射器和透性薄膜制作水透鏡，再連接水槽和注射器，制成可變焦水透鏡。

（5）將光屏、水透鏡、光源等原件連接到光學(xué)滑塊上，制成簡易透鏡合成演示儀。圖4：

2透鏡特性合成演示儀的應(yīng)用

2.1透鏡特性合成演示儀演示實(shí)驗(yàn)

2.1.1凸透鏡合成演示

在進(jìn)行透鏡特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，向透鏡圓環(huán)5內(nèi)打水，使透明膠膜6鼓起并調(diào)整好鼓起高度，可通過則鼓起高度實(shí)現(xiàn)不同焦距的凸透鏡實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)其成像等特性實(shí)驗(yàn)。

2.1.2凹透鏡發(fā)散演示

同上所述，向鼓起透明膠膜的透鏡圓環(huán)內(nèi)抽水，由于大氣壓作用，使其內(nèi)陷，通過調(diào)整透明膠膜內(nèi)陷程度來實(shí)現(xiàn)不同焦距的凹透鏡實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)其成像等特性實(shí)驗(yàn)。全部實(shí)驗(yàn)完畢后，打開排氣閥4和排水閥10清空裝置中殘留的水待下次使用。

2.2其他用途

演示儀中的水透鏡，可應(yīng)用到諸如照相機(jī)、攝像機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、潛望鏡放大鏡等透鏡裝置。

3透鏡特性合成演示儀的優(yōu)勢

3.1準(zhǔn)確示范

該裝置可通過控制透鏡圓環(huán)上透明膠膜鼓起高度及內(nèi)陷深度來實(shí)現(xiàn)不同焦距的透鏡特性演示實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確的示范物理教學(xué)中透鏡的成像特性。

3.2趣味的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)增強(qiáng)了創(chuàng)新思維能力

傳統(tǒng)的物理透鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，要不斷地更換不同焦距透鏡，這樣就會(huì)使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生疲勞等，改裝的簡易透鏡合成演示儀不僅增加了趣味性，又運(yùn)用多項(xiàng)物理原理，也增加了學(xué)生的動(dòng)手操作能力及創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維能力。

3.3方便靈活設(shè)計(jì)理念激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)作激情

該系統(tǒng)的建立，不僅很好地解決了傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)儀器的繁瑣，還對(duì)開拓學(xué)生思維、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣起到了良好的促進(jìn)作用。尤其對(duì)培養(yǎng)中學(xué)生創(chuàng)新能力方面起到積極作用。符合教育改革技能型人才的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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