凸透镜聚能实验演示装置的制作方法

本实用新型涉及实验演示装置，特别涉及一种凸透镜聚能实验演示装置，主要用于学校科技课演示，属于教学演示器具技术领域。

背景技术：

在中小学的科技课堂上，通常会有各种科学现象的演示和教学。其中一个比较易于实现的是关于凸透镜的聚光原理演示，凸透镜有会聚光线的作用故又称会聚透镜，如果仅仅纯理论地分析凸透镜的折射原理，对于小学生而言，理解较为困难，也难以记住，印象不深，所以老师往往通过实验演示让学生直观地观察和体会凸透镜的聚光效应，从而加深学生对该知识点的掌握和认识。在实际教学中，老师往往手握或者让学生手握放大镜的手柄，利用光照让学生观察形成的焦点，然后将焦点对准纸片或者瓶中的水，利用凸透镜聚光原理将纸片加热燃烧或者将水加热到一定温度，使学生真实地感受凸透镜的聚光特性。虽然上述方式能够直观演示凸透镜聚光原理，但很不规范，而且由于聚光能力有限，所以要将纸片加热至燃烧或者将水加热到能够明显感觉到的温度，往往需要一定的时间，这个过程一直握持，会很不便，也不便于老师腾出手来给学生进行讲解。同时，该演示比较单一，缺乏变化，不利于更好地提高学生的兴趣。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提出一种凸透镜聚能实验演示装置，该实验演示装置使用方便，富于变化，能够多角度演示凸透镜聚光原理。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

凸透镜聚能实验演示装置，包括一箱体，箱体由前后左右四面侧壁和底板构成的上端敞口结构，以箱体其中一面侧壁作为支座安装有放大镜；所述放大镜由凸透镜和镜架构成，在镜架上一体形成有放置凸透镜的镜框和便于握持的握柄，所述凸透镜固定安装在镜框内；握柄安装在侧壁上，放大镜其余部位位于箱体内；在箱体内位于底板上放置有用于盛水的容器，所述容器可移动以始终位于凸透镜正下方；在每面侧壁内表面设置有反光镜，反光镜位于放大镜上方，以将光线反射到凸透镜上增大凸透镜的光线通过量。

本实用新型将放大镜直接安装在箱体上，做成一套规范的装置，箱体内放置有容器，当需要进行凸透镜聚能实验演示时，在容器中加入适量的水，然后将整套装置放置在日光照射下，而不用人手长时间握持放大镜，使用方便、简单。同时，反光镜能够利用反射原理将更多的光线投射到凸透镜上，大大缩短演示时间，使学生能够快速地感知凸透镜的聚光效应，从而加深认识。

进一步地，放大镜上的镜框为大小不同的两处，两镜框内对应安装有大小不同的两凸透镜，以便可选择地将某凸透镜对准容器用于聚能；箱体具有箱盖，箱盖与其中一侧壁上端可转动连接以将敞口遮盖并将放大镜封装在箱体内。放大镜具有两凸透镜，这样可以进行对比实验，使学生感受不同凸透镜对水的加热快慢的影响。而箱盖的设计，在不需要演示的时候，将箱盖合上，既保护了放大镜，又使整套装置更规整。

更进一步地，所述箱体四面侧壁分别与底板可转动连接，以可将任意一面侧壁打开或者合上，并设置有将合上状态固定的锁紧机构。当放倒某侧壁时，对应的反光镜不参与实验，这样可以有选择地将某个或者某些反光镜参与实验，并比较反光镜参与实验和不参与实验对实验结果的影响，使学生除了掌握凸透镜聚光作用外，还进一步直观理解反光镜的反射作用。

优选地，所述盛水容器为废弃的塑料瓶并带有瓶盖，在底板上铺设有保温材料，保温材料上表面具有与塑料瓶对应的用于放置塑料瓶的凹槽，所述塑料瓶通过凹槽卧放在保温材料上。所述箱体为废弃的纸箱。保温材料为快递包装内的减震泡沫。除了放大镜外，本实验演示装置中的其余部分，如箱体、容器、保温材料都是直接选用生活中的各种废弃物，这些废弃物来源广泛易得，经简单改造，甚至不用改造（如矿泉水塑料瓶）即可直接使用，基本不产生成本，环保实用。

在安装握柄的侧壁中部位置开设有通孔，通孔内嵌装有胶套，胶套中心孔与握柄大小对应，所述握柄通过胶套中心孔安装在该侧壁上。由于胶套与握柄具有很好的摩擦力，所以放大镜的位置既方便调节，又在调节到位后能够可靠定位。

箱体长度与放大镜长度对应，箱体宽度与放大镜宽度对应；安装握柄的侧壁位于箱体长度方向一端；在箱体内位于宽度方向的两侧壁上设有横杆，横杆的高度与胶套中心孔等高，横杆靠近与安装握柄的侧壁相对的侧壁；放大镜远离握柄的另一端放置在横杆上。这样，放大镜两端通过横杆与胶套支撑，比单纯通过胶套和侧壁支撑放大镜，放大镜的稳定性更好。当不需要实验时，可以将放大镜全部推进箱体内，合上箱盖即可。

总之，本凸透镜聚能实验演示装置使用方便、灵活，富于变化，能够多角度演示凸透镜聚光原理。

附图说明

图1-本实用新型具体实施例的凸透镜聚能实验演示装置的结构示意图；

图2-图1的俯视图；

其中，箱体1，侧壁11，横杆111，底板12，箱盖13，反光镜14，锁紧机构15，放大镜2，镜架21，镜框211，握柄212，凸透镜22，容器3，保温材料4，凹槽41，胶套5。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1、图2，从图上可以看出，本实用新型凸透镜聚能实验演示装置，包括一箱体1，箱体1由前后左右四面侧壁11和底板12构成的上端敞口结构，以箱体1其中一面侧壁11作为支座安装有放大镜2；所述放大镜2由凸透镜22和镜架21构成，在镜架21上一体形成有放置凸透镜22的镜框211和便于握持的握柄212，所述凸透镜22固定安装在镜框211内；握柄212安装在侧壁11上，放大镜2其余部位位于箱体1内；在箱体1内位于底板12上放置有用于盛水的容器3，所述容器3可移动以始终位于凸透镜22正下方；在每面侧壁11内表面设置有反光镜14，反光镜14位于放大镜2上方，以将光线反射到凸透镜22上增大凸透镜22的光线通过量。

本实用新型将放大镜2直接安装在箱体1上，做成一套规范的装置，箱体1内放置有容器3，当需要进行凸透镜22聚能实验演示时，在容器3中加入适量的水，然后将整套装置放置在日光照射下，而不用人手长时间握持放大镜2，使用方便、简单。同时，反光镜14能够利用反射原理将更多的光线投射到凸透镜22上，大大缩短演示时间，使学生能够快速地感知凸透镜22的聚光效应，从而加深认识。

进一步地，放大镜2上的镜框211为大小不同的两处，两镜框211内对应安装有大小不同的两凸透镜22，以便可选择地将某凸透镜22对准容器3用于聚能；箱体1具有箱盖13，箱盖13与其中一侧壁11上端可转动连接以将敞口遮盖并将放大镜2封装在箱体1内。放大镜2具有两凸透镜22，这样可以进行对比实验，使学生感受不同凸透镜22对水的加热快慢的影响。而箱盖13的设计，在不需要演示的时候，将箱盖13合上，既保护了放大镜2，又使整套装置更规整。

更进一步地，所述箱体1四面侧壁11分别与底板12可转动连接，以可将任意一面侧壁11打开或者合上，并设置有将合上状态固定的锁紧机构15。实际锁紧机构采用按扣方式，即一侧壁设有母扣，对应相连的另一侧壁通过连接带设有公扣。当公扣扣接在母扣上时，实现合上状态固定，分开则可打开。或者采用子母带粘接结构，即相邻两侧壁中，两侧壁上设有相互粘接的子母带。当放倒某侧壁11时，对应的反光镜14不参与实验，这样可以有选择地将某个或者某些反光镜14参与实验，并比较反光镜14参与实验和不参与实验对实验结果的影响，使学生除了掌握凸透镜22聚光作用外，还进一步直观理解反光镜14的反射作用。

优选地，所述盛水容器3为废弃的塑料瓶并带有瓶盖，在底板12上铺设有保温材料4，保温材料4上表面具有与塑料瓶对应的用于放置塑料瓶的凹槽41，所述塑料瓶通过凹槽41卧放在保温材料4上。所述箱体1为废弃的纸箱。保温材料4为快递包装内的减震泡沫。除了放大镜2外，本实验演示装置中的其余部分，如箱体1、容器3、保温材料4都是直接选用生活中的各种废弃物，这些废弃物来源广泛易得，经简单改造，甚至不用改造（如矿泉水塑料瓶）即可直接使用，基本不产生成本，环保实用。

在安装握柄212的侧壁11中部位置开设有通孔，通孔内嵌装有胶套5，胶套5中心孔与握柄212大小对应，所述握柄212通过胶套5中心孔安装在该侧壁11上。由于胶套5与握柄212具有很好的摩擦力，所以放大镜2的位置既方便调节，又在调节到位后能够可靠定位。

箱体1长度与放大镜2长度对应，箱体1宽度与放大镜2宽度对应；安装握柄212的侧壁11位于箱体1长度方向一端；在箱体1内位于宽度方向的两侧壁11上设有横杆111，横杆111的高度与胶套5中心孔等高，横杆111靠近与安装握柄212的侧壁11相对的侧壁11；放大镜2远离握柄212的另一端放置在横杆111上。这样，放大镜2两端通过横杆111与胶套5支撑，比单纯通过胶套5和侧壁11支撑放大镜2，放大镜2的稳定性更好。当不需要实验时，可以将放大镜2全部推进箱体1内，合上箱盖13即可。

总之，本凸透镜22聚能实验演示装置使用方便、灵活，富于变化，能够多角度演示凸透镜22聚光原理。

最后需要说明的是，本实用新型的上述实施例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。