实验探讨影响凸透镜焦距的因素

实验探讨影响凸透镜焦距的因素
作者：廖天生
来源：《中学生数理化·教与学》2013年第01期
在初中物理教材中介绍了用平行光（太阳光）聚焦法测量凸透镜焦距的方法.学生对于如何测量焦距已经有了比较清楚的认识，但脑子里面一直以来很困惑一个问题：为什么不同的凸透镜测量出来的焦距会不同呢？学生很想知道凸透镜的焦距长短与什么因素有关.
局限于实验室的凸透镜，从外观上来看，每个凸透镜几乎都差不多，根本无法用肉眼明显区分凸透镜的凸出程度，也很难从外观上看出不同的凸透镜的制作材料是否不同，所以学生要利用实验室的凸透镜去探讨凸透镜的焦距长短是否与凸透镜的制作材料及凸透镜的凸出程度有关就显得心有余而力不足.
下面结合自己的教学实践谈谈笔者是怎样解决上述问题的.
一、自制凸透镜
1.制作材料
透明气球三个，注射器、502胶水各一支，小透明胶塑料圈、量筒各一个，软橡皮管、空心硬塑料管、细线各一根，适量的水和煤油.
2.制作方法
（1）制作两个材料不同的凸透镜
用量筒量取体积相同的水和煤油，分别倒入两个完全相同的透明气球中，使它们的凸出程度相同，然后用细线扎紧口.这样就做成了水透镜和煤油透镜.
（2）制作一个焦距可变的水凸透镜
在一个用完了的小透明胶塑料圈上挖一个小孔，在小孔中插入一根空心硬管，用502胶水固定好，然后把它放入透明气球中，将气球拉紧固定在空心硬管上扎紧，空心硬管上端套上软橡皮管，软橡皮管的另一端接注射器.如图1.
图1
二、利用自制的凸透镜探究凸透镜的焦距长短与什么
因素有关
1.探究凸透镜的焦距长短与凸透镜的材料是否有关
将自制的两个材料不同但凸出程度相同的凸透镜（水透镜和煤油透镜）放在太阳光下分别测出它们的焦距，然后比较它们的焦距就能发现凸透镜的焦距长短与凸透镜的材料是否有关.
2.探究凸透镜的焦距长短与凸透镜的凸出程度是否有关
将自制的焦距可变的水凸透镜放在太阳光下先测出一次焦距，然后用注射器向水凸透镜中注水，使其变得更为凸出，再次测出焦距，然后比较两次测出的焦距大小就能确定凸透镜的焦距长短是否与凸透镜的凸出程度有关.
通过对自制的凸透镜焦距的探讨，学生能够直观形象地看到凸透镜的焦距长短确实与凸透镜的材料和凸出程度都有关.这样能使学生从感性认识上升到理性认识，加深学生对难点知识的理解.
三、知识拓展
该自制的焦距可变的水凸透镜除了能探究凸透镜的焦距长短与凸透镜的凸出程度是否有关之外，它还能用于探究近视眼的成因.下面来说说如何利用自制的焦距可变的水凸透镜来探究近视眼的成因问题.
图2
如图2，安装好实验装置，中间的凸透镜用自制的焦距可变的水凸透镜代替，先让烛焰所成的像清晰地呈现在光屏的中央，然后用注射器向水凸透镜中注水，使其变得更凸（相当于眼睛的晶状体变凸），这时发现光屏上的烛焰的像变得不清晰了.若将光屏往前移动，发现光屏上的烛焰的像又变得清晰了，这说明此时烛焰的像成在光屏的前方，类似于像成在视网膜的前方，这就是近视眼的成因.
总之，通过用自制的凸透镜来对凸透镜焦距的长短与什么因素有关的实验探讨，笔者发现有时用自制的教具去进行实验会收到意想不到的效果.因而，在物理教学中，教师应充分利用身边的资源自制一些教具.这样，既能提高课堂效率，又能弥补学校实验室仪器配备的不足，更能培养学生的创新思维能力.。