透镜特性演示装置

在中学物理实验教学中，光学实验器具繁多，保管和使用十分麻烦，且透镜特性演示实验需更换不同焦距、不同类型透镜。为此，笔者改装制作的简易透镜合成演示仪。用水透镜代替原实验玻璃透镜，可在同一装置上实现透镜特性實验，增强了学生的实验兴趣，增加了实验的对比度，减少操作繁琐度。同时制作材料环保、廉价。

简易水透镜中学物理实验仪器培养学生创造性思维，引导学生进行研究性学习，培养学生创新意识是目前教学的趋势，这也是目前新课程教材增加了许多研究性实验的原因。随着高效课堂的深入，实验教学在中学学科教学中的地位越来越重要。笔者在实验教学中发现，在原有物理光学透镜实验中，演示时需多次更换透镜，过程操作繁琐且缺乏趣味性，致学生对实验课积极性锐减。鉴于此，笔者利用低碳环保的一些成本低廉的材料，制作出了使用方便的简易透镜合成演示仪，很好地解决了广大师生在透镜实验中的这一问题，使中学物理实验课真正达到高效。

1透镜特性演示仪的设计及制作

1.1设计方案、原理及创新点

1.1.1设计方案

制作的简易透镜合成演示仪，利用水透镜代替玻璃透镜，同装置演示不同焦距的凸透镜及凹透镜特性演示实验。简易透镜合成演示仪装置，包括（图1）透镜圆环5，连通管9，透镜圆环5两面均覆有透明胶膜6，其两侧分置的光屏2和光源14，和光屏2滑动连接的滑轨1，透镜圆环5上方设有的排气管3，下方经连通管9连接的排水管7和压水阀10，排气管3上设有的排气阀4，排水管7上设有的排水阀8；压水阀10另一端又连接的吸水阀11和活塞13，吸水阀11另一端连接的水箱12。在进行透镜特性实验时，先在水箱12内加适量清水，关闭排水阀8，然后通过活塞13的运动结合压水阀10和吸水阀11的配合运动向透镜圆环5内打水，通过控制透明胶膜6鼓起或内陷程度，来演示透镜特性实验。

1.1.2设计原理

该设计利用大气压原理、液体压强原理、连通器原理及透镜成像原理。设计原理示意见图2、图3。

1.1.3创新点

把水透镜安装到光学演示装置上，解决了原有实验中多次更换透镜的不足。最主要的是该演示仪中的水透镜能够连续变焦，实现不同焦距、不同类型透镜实验。同时还节约经费、操作简易、设计合理，使用的材料低碳环保，实验对比明显。利用生活中的废旧材料，尤其适合广大农村学校使用。

1.2所需的材料和工具及加工

材料：铝合金窗框料，10cm长钢筋（直径6mm），302胶水，100ml注射器，250ml吊桶，输液器、废卷尺，乳胶膜，光屏等。

工具：剪刀，美工刀片，钢锯，丝锥等。

加工技法：均为手工制作。

1.3制作过程

（1）用长70cm的55系列铝合金框料为轨道底座。

（2）用长度3cm的55系列铝合金断桥隔热材料制作光学滑块。

（3）再在光学滑块上用丝锥开丝孔（6mm）。

（4）用100ml注射器和透性薄膜制作水透镜，再连接水槽和注射器，制成可变焦水透镜。

（5）将光屏、水透镜、光源等原件连接到光学滑块上，制成简易透镜合成演示仪。图4：

2透镜特性合成演示仪的应用

2.1透镜特性合成演示仪演示实验

2.1.1凸透镜合成演示

在进行透镜特性实验时，向透镜圆环5内打水，使透明胶膜6鼓起并调整好鼓起高度，可通过则鼓起高度实现不同焦距的凸透镜实验，实现其成像等特性实验。

2.1.2凹透镜发散演示

同上所述，向鼓起透明胶膜的透镜圆环内抽水，由于大气压作用，使其内陷，通过调整透明胶膜内陷程度来实现不同焦距的凹透镜实验，实现其成像等特性实验。全部实验完毕后，打开排气阀4和排水阀10清空装置中残留的水待下次使用。

2.2其他用途

演示仪中的水透镜，可应用到诸如照相机、摄像机、望远镜、显微镜、潜望镜放大镜等透镜装置。

3透镜特性合成演示仪的优势

3.1准确示范

该装置可通过控制透镜圆环上透明胶膜鼓起高度及内陷深度来实现不同焦距的透镜特性演示实验，准确的示范物理教学中透镜的成像特性。

3.2趣味的物理实验教学增强了创新思维能力

传统的物理透镜实验教学过程中，要不断地更换不同焦距透镜，这样就会使学生在实验过程中产生疲劳等，改装的简易透镜合成演示仪不仅增加了趣味性，又运用多项物理原理，也增加了学生的动手操作能力及创新设计思维能力。

3.3方便灵活设计理念激发了学生的创作激情

该系统的建立，不仅很好地解决了传统物理实验教学中实验仪器的繁琐，还对开拓学生思维、激发学生学习兴趣起到了良好的促进作用。尤其对培养中学生创新能力方面起到积极作用。符合教育改革技能型人才的培养。

参考文献：

＼[1＼]韩独石.制作并组装液体内部压强实验装置[J].物理教学探讨，2010，（3）：58-59.

＼[2＼]康峰.透镜特性演示装置＼[P＼].2011.