洪家旺

摘 要：八年級物理《眼睛與視力矯正》中的眼睛成像的原理、近視眼和遠(yuǎn)視眼的矯正實(shí)驗(yàn)存在著實(shí)驗(yàn)操作難度大、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯等不足，給教學(xué)帶來了很大的困難.為了降低教學(xué)難度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和教學(xué)效果，必須對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì).本文對眼睛與視力矯正實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的背景和基本思路、可變焦水透鏡的制作、使用說明和注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)等方面進(jìn)行了闡述.

關(guān)鍵詞：眼睛 視力矯正 可變焦水透鏡

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的背景和基本思路

1．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的背景

《眼睛與視力矯正》是滬科版八年級物理第四章《多彩的光》第六節(jié)的內(nèi)容，教材用凸透鏡模擬眼睛的晶狀體.在實(shí)際教學(xué)中，若用凸透鏡模擬眼睛的晶狀體，在探究眼睛成像的原理時(shí)，要使遠(yuǎn)近不同的物體的像成在光屏上，就要換用不同焦距的凸透鏡來實(shí)現(xiàn)，由于器材限制，在實(shí)際操作中很難找到一個(gè)焦距剛好的凸透鏡，要使像清晰地成在光屏上，就要改變凸透鏡與光屏的距離，這與眼睛的實(shí)際調(diào)節(jié)也不相符.演示近視眼和遠(yuǎn)視眼晶狀體形狀改變引起焦距變化時(shí)，也只能換用不同焦距的凸透鏡來實(shí)現(xiàn)，晶狀體形狀變化無法演示；探究近視眼和遠(yuǎn)視眼的矯正也很難把像準(zhǔn)確成在視網(wǎng)膜上.總之，用教材提供的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，操作難度大，實(shí)驗(yàn)效果不明顯，凸透鏡的焦距不能連續(xù)改變，這給實(shí)際教學(xué)帶來很大的困難.

2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路

用可變焦水透鏡模擬眼睛的晶狀體，同時(shí)，用可變焦水透鏡代替凸透鏡和凹透鏡矯正近視眼和遠(yuǎn)視眼，通過推或拉注射器的活塞改變水透鏡的焦距，改進(jìn)了教材用凸透鏡模擬眼睛晶狀體的焦距不能改變以及用凹透鏡和凸透鏡矯正近視眼和遠(yuǎn)視眼焦距不能連續(xù)改變的不足.

二、可變焦水透鏡的制作

1．器材

PVC水管（外徑21.0mm和33.0mm）、橡皮膜、橡皮筋、注射器（規(guī)格5ml和10ml）、水.

2．制作

（1）模擬晶狀體的水透鏡的制作

截取一段長為28.0mm的水管（外徑21.0mm），在管壁打一小孔，把注射器（規(guī)格5ml）的針嘴插入小孔，使針嘴與小孔緊密連接（可以用膠水把它們粘住），把水管浸沒在水中，往外拉注射器的活塞（拉一半左右），用橡皮膜把整個(gè)水管封裝起來，用橡皮筋固定.

（2）代替凸透鏡和凹透鏡矯正視力的水透鏡的制作

用長度為13.0mm、外徑為33.0mm的水管和注射器（規(guī)格10ml），制作方法同上.

三、實(shí)驗(yàn)裝置圖

如圖1所示.

四、實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的科學(xué)方法、科學(xué)原理

1．科學(xué)方法：等效替代法、模擬法.

2．科學(xué)原理：帕斯卡原理、壓強(qiáng)、凸透鏡成像規(guī)律、凸透鏡的會聚作用、凹透鏡的發(fā)散作用.

五、使用說明及注意事項(xiàng)

1. 使用說明

（1）眼睛成像的原理模擬實(shí)驗(yàn)

把蠟燭、水透鏡和光屏擺好（光屏到水透鏡的距離大概為9cm）.改變蠟燭到水透鏡的距離（蠟燭到水透鏡的距離為12~26Bcm）,推或拉注射器的活塞（在這個(gè)過程中，不能移動(dòng)水透鏡和光屏），使光屏上的像清晰.

結(jié)論：眼睛成像的原理和凸透鏡成像的原理一樣，是通過改變晶狀體的焦距使遠(yuǎn)近不同的物體成像在視網(wǎng)膜上的.

（2）近視眼和遠(yuǎn)視眼的矯正模擬實(shí)驗(yàn)

步驟1：把蠟燭、水透鏡和光屏擺好，移動(dòng)蠟燭，使蠟燭到水凸透鏡的距離較?。ㄝ^大），推或拉注射器的活塞，使光屏上的像清晰.這表示近視眼（遠(yuǎn)視眼）能看清近處（遠(yuǎn)處）的物體.

步驟2：把蠟燭遠(yuǎn)離水透鏡移動(dòng)一定距離，光屏上的像變得模糊，保持物距和像距不變.這表示近視眼（遠(yuǎn)視眼）看不清遠(yuǎn)處（近處）的物體.

用水透鏡加在水透鏡前面，并推或拉注射器的活塞，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰燭焰的像，記下透鏡的類型.

實(shí)驗(yàn)記錄：在近視眼（遠(yuǎn)視眼）模型前加一個(gè)合適的______透鏡，能改善物體在“視網(wǎng)膜”上的成像情況.

結(jié)論：近視眼可以用凹透鏡矯正；遠(yuǎn)視眼可以用凸透鏡矯正.

2.注意事項(xiàng)

（1）封裝橡皮膜時(shí)，應(yīng)在水面下進(jìn)行，避免出現(xiàn)空氣泡.

（2）封裝橡皮膜最好在實(shí)驗(yàn)前1天以內(nèi)，避免橡皮膜彈性變差影響實(shí)驗(yàn)效果.

（3）在推或拉注射器活塞時(shí)，用力要輕，速度要慢.

六、實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

與課本實(shí)驗(yàn)相比，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)有下列特點(diǎn)：

（1）水透鏡的焦距可以連續(xù)改變，實(shí)驗(yàn)操作難度降低.用可變焦水透鏡代替凸透鏡形象地模擬了眼睛的晶狀體，同時(shí)，用可變焦水透鏡代替凸透鏡和凹透鏡矯正近視眼和遠(yuǎn)視眼，通過推或拉注射器的活塞改變水透鏡的焦距，改進(jìn)了教材用凸透鏡模擬眼睛晶狀體的焦距不能改變以及用凹透鏡和凸透鏡矯正近視眼和遠(yuǎn)視眼焦距不能連續(xù)改變的不足，極大地降低了教材實(shí)驗(yàn)的操作難度，教學(xué)效果顯著.（2）實(shí)驗(yàn)形象、生動(dòng)，操作簡單，現(xiàn)象明顯，便于學(xué)生實(shí)驗(yàn)、觀察.本實(shí)驗(yàn)?zāi)苄蜗?、逼真地模擬眼睛成像的原理以及近視眼和遠(yuǎn)視眼的矯正過程，操作簡單，現(xiàn)象明顯，便于學(xué)生實(shí)驗(yàn)和觀察，真正能達(dá)到讓學(xué)生經(jīng)歷探究物理現(xiàn)象的過程，使學(xué)生在探究物理現(xiàn)象的學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，達(dá)到提高學(xué)生的觀察能力和主動(dòng)探究的學(xué)習(xí)能力的目的，比教材中提供的實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果好.（3）取材便利，制作簡單，成本低廉，便于推廣使用.本實(shí)驗(yàn)的器材全部來源于生活中常見的物品，制作工藝特別簡單，成本2元左右，很容易普及、推廣使用.

［責(zé)任編輯：黃春香］