一、項目背景
　　
　　同學們在學習光的折射現(xiàn)象時。普遍感到抽象、難理解。特別是在學習透鏡的原理和特點時，凹透鏡對光線起發(fā)散作用、凸透鏡對光線起會聚作用等知識點學生較難理解。而一般的實驗室里配置的透鏡是玻璃透鏡，其表面的曲線是不能改變的，也就是說這種透鏡的焦距是不能改變的，所以學生對此方面的知識理解較困難。眼睛的成像原理、近視眼、遠視眼的形成原理及其矯正更是抽象，而學校實驗室是沒有這些演示設備來讓學生們直觀地看到眼睛和透鏡的原理圖和矯正圖。為了使學生更好的理解此部分知識，筆者制作了一臺演示儀，能讓學生們清楚地看到“當凹透鏡的表面越凹時，透過它光線就越發(fā)散了；當凸透鏡的表面越凸時，透過它光線就越會聚”。同時，能讓學生清楚看到：近視眼是眼球前部的晶狀體變厚了，成像在視網(wǎng)膜的前面。應該用凹透鏡矯正；而遠視眼卻是晶狀體變薄了，成像在視網(wǎng)膜的后面，應該用凸透鏡矯正。
　　
　　二、制作過程
　　
　　1　制作透鏡模型
　　找來一個直徑約10厘米、厚度約6厘米的塑料盒子，把盒子的上下表面去掉，用透明皮球的球皮粘上去，在盒子的側面鑿穿一個小孔，連上一根軟管和注射器，這樣“眼睛模型”就做成了。當用注射器往盒子里注入清水時，盒子兩側球皮就會向外變凸而成了凸透鏡：當用注射器往外抽水時，在大氣壓強的作用下，盒子兩側球皮就會往里面凹即成了凹透鏡。用注射器適當?shù)爻樗妥⑺涂梢苑奖愕馗淖兒凶觾蓚惹蚱さ耐拱汲潭龋瑥亩淖兺哥R和焦距。
　　
　　
　　找來一個直徑約20厘米的透明球形容器。剖開球體的1／4，在剖面上粘上一層球皮，同樣連上一根軟管和注射器，這樣“晶狀體模型”就做成了。當用注射器往晶狀體模型里注入清水時，晶狀體模型的球皮就會向外凸而成了近視眼；當用注射器往外抽水時，在大氣壓強的作用下，晶狀體模型的球皮就會往里面凹即成了遠視眼。
　　2　制作裝透鏡模型和眼球模型的容器
　　由于激光燈的光束在空氣很難觀察到，所以用透明有機玻璃制作了一個長40厘米、寬18厘米、高15厘米的容器。把眼睛和透鏡的模型放入其中，在窗口側面鑿穿兩個小孑L，以便讓連接注射器的軟管穿過。往容器中注入蚊香煙霧，蓋上蓋子，這樣煙霧就密封在容器中了。
　　3　制作激光燈支架
　　在容器側面粘上一塊有機玻璃板，在上面粘上小磁鐵，金屬外殼的激光燈就被吸在上面了。這樣就可以方便地通過改變兩個激光燈的角度來改變光束的夾角，用來演示來自遠處光線和近處光線。
　　
　　三、功能和使用
　　
　　1　演示凹透鏡的光路圖：把注射器的活塞往外拉，透鏡模型的兩側球皮往內(nèi)凹陷，就變成了凹透鏡。讓兩支激光燈平行入射，會看到兩束平行光束發(fā)散了。
　　2　演示凸透鏡的光路圖：把注射器的活塞往內(nèi)壓，透鏡模型的兩側球皮往外凸出，就變成了凸透鏡。讓兩支激光燈平行入射，會看到兩束平行光束會聚了。
　　3　演示凸透鏡的表面越凸。焦距越小，對光的會聚作用越強。逐漸將注射器的活塞往內(nèi)壓，透鏡模型的兩側球皮逐漸往外凸出，兩束平行光相交點離透鏡越來越近，說明凸透鏡對光的會聚作用越強了。
　　4　演示凹透鏡的表面越凹，對光的發(fā)散作用越強。逐漸將注射器的活塞往外拉，透鏡模型的兩側球皮逐漸往內(nèi)凹進，兩束平行光發(fā)散的角度越來越大了，說明凹透鏡對光的發(fā)散作用越來越強了。
　　5　演示眼睛的原理：眼睛相當于凸透鏡，看遠近不同距離的物體時，靠調(diào)節(jié)眼球前部晶狀體的凸凹程度來改變其焦距，從而能在視網(wǎng)膜上成清晰的像。用兩支平行光束入射來模擬遠處的物體射來的光，這里將注射器活塞外拉使晶狀體模型的表面變薄一點，使兩束光束剛好會聚在視網(wǎng)膜上，再調(diào)節(jié)激光燈的角度，使其變成發(fā)散的兩束光線。這時兩束光線相交在視網(wǎng)膜的后面。將注射器活塞內(nèi)壓使晶狀體模型的表面變凸一點，使兩束光束剛好會聚在視網(wǎng)膜上，這樣我們就能清楚地看到近處的物體了。
　　6　演示近視眼的成因：近視眼形成的原因是晶狀體變凸了，對光線的會聚作用強了，使遠處物體成像在視網(wǎng)膜的前面。演示時將激光燈調(diào)成平行光來模擬遠處的物體。將注射器的活塞往內(nèi)壓使晶狀體變凸，讓學生觀察到兩束光線相交在視網(wǎng)膜的前面。
　　7　演示遠視眼的成因：遠視眼形成的原因是晶狀體變薄了，對光線的發(fā)散作用強了，使近處物體成像在視網(wǎng)膜的后面。演示時將激光燈調(diào)成發(fā)散光來模擬近處的物體。將注射器的活塞往外拉使晶狀體變薄，讓學生觀察到兩束光線相交在視網(wǎng)膜的后面。
　　8　演示近視眼的矯正方法：將連著晶狀體的注射器活塞往內(nèi)壓，使晶狀體模型表面變凸來模擬近視眼。用透鏡模型來模擬眼鏡，這時，將連著眼鏡模型的注射器的活塞逐漸往外拉，眼鏡的表面在大氣壓的作用下逐漸變凹，使兩束平行光也逐漸相交在視網(wǎng)膜上了，這就說明了近視眼患者要帶凹透鏡。
　　9　演示遠視眼(老花眼)的矯正方法：將連著晶狀體的注射器活塞往外拉，使晶狀體模型表面變薄，來模擬遠視眼。這時，將連著眼鏡模型的注射器的活塞逐漸往內(nèi)壓，眼鏡模型的表面逐漸變凸，使兩束發(fā)散光也逐漸相交在視網(wǎng)膜上了，這就說明了遠視眼患者要帶凸透鏡。
　　
　　四、創(chuàng)新點
　　
　　1　把眼睛的晶狀體模型焦距都可以改變。方便讓學生理解凸透鏡和凹透鏡對光線的作用，理解近視眼、遠視眼的原理及其矯正。
　　2　裝置密封在大容器中，注入煙霧后可以看清楚光的傳播方向。
　　
　　評委點評
　　本項目設計制作了多功能透鏡原理演示儀。用透明的球皮粘成透鏡和晶狀體的表面，用注射器注入清水，使其成為凸透鏡，抽出清水成為凹透鏡?？梢杂脕硌菔景肌⑼雇哥R的成像原理和近視眼的成因。
　　適用于初中物理光學部分教學使用。材料成本低廉，技術可行。
　　建議：采用更好的透明膜代替球皮；提高精度和手工質(zhì)量；考慮重力對水透鏡形狀的影