巧制作 精设计 破难点
——浅谈苏科版8年级物理“视力的缺陷与矫正”的教学设计

孙九林

(南京市人民中学，江苏 南京 210005)

1 水透镜的制作方法

图1

(1) 器材: 热溶胶枪、熔胶棒各1根,如图1所示.注射器、塑料软管、学生用胶带的内圈、空圆珠笔笔芯(长3 cm左右)、橡皮膜(透明安全套)各1只，细线1根，水.

(2) 制作方法.

① 在胶带圈上钻一个比圆珠笔芯略大点的圆孔并将空圆珠笔芯插入孔内,再用热熔胶将孔隙处进行密封处理.

② 将透明安全套套在胶带圈上并拉紧后再用细线将安全套口扎紧在空圆珠笔芯上.

③ 将空圆珠笔芯的一端套在塑料软管上,软管的另一端套在注射器的针孔处并将接口处密封;再将一段细金属杆固定在空圆珠笔芯上,这样就做成了一个水透镜.

图2

④ 通过注射器向水透镜中注满水,排出水透镜内的空气,如图2所示.

(3) 操作方法.

通过注射器向水透镜中注水或往外抽水,可以改变水透镜的凹凸程度,从而进行相关实验探究.

2 利用水透镜说明凸透镜的焦距与透镜的外凸程度有关

图3

(1) 在水透镜中注入适量的水,用一束平行光沿水透镜的主光轴射向水透镜,以白色墙壁为背景,调整平行光源的入射角度,直至墙上出现如图3所示的光路,图中光线的相交点即为水透镜的焦点.测出焦点到透镜中心的距离为f1,即为水透镜的焦距.

(2) 在上述第1步的基础上,用注射器从水透镜中往外抽出适量的水,使水透镜的凸起程度变小,再测出此时水透镜的焦距为f2,如图4所示.

(3) 在上述第1步的基础上,用注射器朝水透镜中再注入适量的水,使水透镜的凸起程度变大,再测出此时水透镜的焦距为f3,如图5所示.

图4

(4) 比较f1、f2、f3的大小,结果发现f3

3 利用水透镜模拟人眼的晶状体

(1) 用F形发光字母代表成像物体(以下简称物体),如图6所示.

(2) 将物体、水透镜(模拟人眼的晶状体)及光屏(模拟人眼的视网膜)置于光具座上,并调整三者的高度使它们的中心在水透镜的主光轴上.

(3) 保持水透镜的位置不变,将物体置于水透镜的两倍焦距之外,调整光屏的位置,直至光屏出现物体清晰的像,如图7所示.

图6

(4) 保持水透镜和光屏的位置不变,将物体靠近水透镜,观察到光屏上的像变得模糊不清,此时用注射器往水透镜中注入适量的水,发现屏上的像又变清晰了,用此来模拟人眼看近处物体的情况,如图8所示.

(5) 保持水透镜和光屏的位置不变,将物体远离水透镜,观察到光屏上的像变得模糊不清,此时用注射器从水透镜中抽出适量的水,发现屏上的像又变清晰了,用此来模拟人眼看远处物体的情况,如图9所示.

图8

4 利用水透镜演示近视眼的成因和矫正方法

① 将F形发光字母(以下简称物体)、水透镜和光屏依次放在光具座上,其中水透镜模拟人眼的晶状体,光屏模拟人眼的视网膜.

② 调节物体、水透镜和光屏的高度,使它们的中心都在水透镜的主光轴上.

③ 保持物体的位置不变,调整水透镜和光屏的位置,使得光屏上成物体倒立缩小的实像.如图10所示.

④ 保持物体、水透镜和光屏的位置不变,用注射器往水透镜中注入适量的水,使得水透镜的凸起程度变大(焦距变短),可看到光屏上的像变得模糊不清.如图11所示.

图10

⑤ 此时若将光屏向靠近水透镜的方向移动适当距离,则可看到光屏上的像又变得清晰起来,说明近视眼的晶状体比正常眼的要突起一些,成像在视网膜的前方.

图12

⑥ 保持物体和水透镜的位置不变,将光屏仍然右移到④中所在的位置,此时用一个焦距合适的凹透镜置于水透镜的左侧,结果看到光屏上的像又变得清晰起来,如图12所示.说明凹透镜的作用是使像相对于水透镜(晶状体)向后移,因此,近视眼要佩戴适当度数的凹透镜进行矫正.

5 利用水透镜演示远视眼的成因和矫正方法

① 将F形发光字母(以下简称物体)、水透镜和光屏依次放在光具座上,其中水透镜模拟人眼的晶状体,光屏模拟人眼的视网膜.

② 调节物体、水透镜和光屏的高度,使它们的中心都在水透镜的主光轴上.

图13

③ 保持物体的位置不变,调整水透镜和光屏的位置,使得光屏上成物体倒立缩小的实像.如图13所示.

④ 保持物体、水透镜和光屏的位置不变,用注射器从水透镜中抽出适量的水,使得水透镜的凸起程度变小(焦距变长),可看到光屏上的像变得模糊不清.

⑤ 此时若将光屏向远离水透镜的方向移动适当距离,则可看到光屏上的像又变得清晰起来,说明远视眼的晶状体比正常眼的要扁平一些,成像在视网膜的后方,如图14所示.

图14

⑥ 保持物体和水透镜的位置不变,将光屏仍然右移到④ 中所在的位置,此时用一个焦距合适的凸透镜置于水透镜的左侧,结果看到光屏上的像又变得清晰起来,如图15所示.说明凸透镜的作用是使像相对于水透镜(晶状体)向前移,因此,远视眼要佩戴适当度数的凸透镜进行矫正.

通过这样的实验设计,使学生对正常眼如何通过调节晶状体的厚薄来看清远近不同的物体、近视眼和远视眼的形成原因及矫正方法等问题能够彻底理解,从而达到了很好的教学效果.