第三章 透镜及其应用

第三章透镜及其应用
第1节透镜
学习目标：
1．认识凸透镜、凹透镜，了解焦点、焦距等基本概念。

2．了解凸透镜和凹透镜对光的作用，会作相关的光路图。

学习重点：通过观察和实验，了解凸透镜对光线起会聚作用和凹透镜对光线起发散作用。

学习难点：能够对实验进行仔细观察、分析，最后通过概括得出结论。

学具准备：凸透镜（若干）、凹透镜（若干）。

学习过程：
（一）思维启动
一队旅行者冒着-48℃的严寒跋涉着。

到了中午，当他们拣来了一堆干草准备生火做饭时，却发现打火机丢了，怎么办？一位博士灵机一动，带领大家用冰磨制了一块像放大镜一样的冰块，博士拿着这一冰块迎着太阳，把阳光聚集到干草上，一会儿，干草就着了火。

你相信吗？课下试试看？（二）探究发现
探究一：认识凸透镜和凹透镜
观察身边的凸透镜或凹透镜，阅读教材第一段和第二段，完成下面的问题：
1．中间厚、边沿薄的是，例如：
2．中间薄、边沿厚的是，例如：
3．认识教材中图3.1-1中的各种形状的凸透镜和凹透镜
我们继续认识凹透镜和凸透镜，大家仔细观察教材中图3.1-2中凸透镜和凹透镜的示意图，
叫主轴，光心的特殊性在于。

探究二：凸透镜和凹透镜对光的作用
从透镜盒中拿出一个凸透镜，正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，来回移动，观察有什么现象？（做做看）新课标第一网
有亮点出现，那你知道亮点是怎么形成的吗？“亮点”会随着纸的来回移动而在亮度上、大小上发生变化。

亮点变亮说明它的光进入我们眼睛中的变多。

归纳：凸透镜对光
现在，请你动手，让光斑变得最小，最亮。

并测量这个最小、最亮的光斑到凸透镜的距离，记录下来，换另一个凸透镜，重做上面的实验。

再换一个凹透镜，重做上面的实验，纸上能够得到很小、很亮的光斑吗？（做做看）
用凹透镜无论如何移动，都得不到很小、很亮的光斑。

这些现象说明凸透镜和凹透镜对光线有不同的作用，根据观察到的现象不难发现：
凹透镜对光
小练习
1.一束平行光线照射到某透镜后，光线发散了，这个透镜一定是（）
A.凸透镜
B.凸镜
C.凹透镜
D.凹镜
2.下图中各图分别表示经过透镜后的光路图，其中正确的是（）
3.在下面的方框中填上适当的透镜。

探究三：透镜的焦点和焦距
射到地面的太阳光是相互平行的，叫做平行光，凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点（如下图左所示），这个点叫做，用字母表示；焦点到光心的距离叫做，用字母表示。

凹透镜使平行于主光轴的光线发散，因此它没有实焦点（如上图右所示），但通过凹透镜的光反向延长也可以交在主光轴上一点，这点是凹透镜的虚焦点。

合作探究：1.让平行光通过厚薄不同的凸透镜，观察焦点位置的变化？（认识焦距和凸透镜的厚薄的关系）
2.将一点光源（如小电珠）放在凸透镜的焦点位置，观察它发出的光经凸透镜折射后怎样传播？这掲示了光的什么性质？
讨论交流：.如何判断一个透镜是凸透镜还是凹透镜？
（三）课堂小结
1.凸透镜对光有作用，凹透镜对光有作用，它们的光学符号分别是。

2.依据下图叙述透镜的三条特殊光线
（四）达标检测
1.如图所示，画出了光通过透镜前后的方向，在图中Ｏ处应填的适当类型的透镜是（）
A. 凸透镜
B.凹透镜
C.凸、凹透镜都有可能
D.凸、凹透镜都不行
2.关于透镜对光线的作用，下列叙述不正确的是（）
A.凸透镜对光线有会聚作用；
B.点光源发光经凸透镜后的光线一定是发散的；
C.凹透镜对光线有发散作用；
D.点光源发光经凹透镜后的光线一定是发散的.
3.我们所指的薄透镜是（）
A.厚度很薄的透镜
B.中央很薄的透镜
C.中央比两头薄的透镜
D.厚度比球面半径小得多的透镜
4.跟主光轴平行的光线经过凸透镜后会聚在上的一点，这个点叫做凸透镜的 .让凹透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，纸上得到最小、最亮的光斑.（填“能”或“不能”）
5.无论是凸透镜对光线的会聚作用，还是凹透镜对光线的发散作用，实际上都是因为玻璃对光的作用而产生的.
6.在阳光下镜片放在镜下方的________处，纸片会燃烧.光心的特点是，薄透镜的光心就在 .
7.根据透镜的特征完成图中的光路图
8.根据图中给出的光线通过透镜前后的传播方向，在图中填上适当的透镜.
第2节生活中的透镜
学习目标：
1．了解透镜在日常生活中的应用
2．知道凸透镜成像时，物到透镜的距离与像大小的关系
3．经历制作模型照相机的过程，了解照相机的成像原理。

重点难点：凸透镜成像的几种情况的主要特征，物距与像距大小的比较
学具准备：照相机、投影仪、放大镜、挂图。

学习过程：
（一）思维启动：大家喜不喜欢照相和看电影？如果喜欢，那么知不知道照相机和电影放映机的原理呢？我们这节课就来学习相关的知识。

（二）探究新知：
1、照相机
（结合实物、挂图）自己了解照相机的结构及其各部分作用。

照相机的主要构造有：
讨论交流：①我们所用的照相机拍摄景物时，在胶片上所成的像有什么特点？
②怎样调节，可使胶卷上的像变大？
想想做做：结合教材63页同学们协作动手制作模型照相机。

制作方法：在直径较大的圆纸筒一端固定一个凸透镜，在直径较小的图纸筒一端固定半透明塑料薄膜，再把小纸筒有屏幕的
一端套入大纸筒内。

制作完成后，同学们把模型照相机对着室外，并前后拉动直径较小的纸筒，直到在半透
明薄膜上看到室外景物清晰的像，观察所成的像，回答：
（1）像是缩小还是放大？
(2) 像是正立还是倒立？
(3) 像是虚像还是实像？（可根据进入眼中的光线是否来自像点进行判断）
2、投影仪
（结合实物）了解投影仪的主要构造：
做一做：去掉反光镜，让像直接成在天花板上，观察天花板上像的大小、正倒，并回答：①使用投影仪时，那段距离是物距；那段距离是像距？物距与像距相比，谁大谁小？
②物、像哪个大、哪个小？
③根据平面镜成像的特点，要满足以上物像大小的关系，物距、像距应有什么样的关系？
④为了能使人们看到正立的像，投影片应该如何放置？
⑤如果希望像变得大一些，而且还要保持清晰，我们应该采取哪些措施？
⑥安装上反光镜的作用是什么？（可再装上反光镜比较一下）
3、放大镜
用课桌上的凸透镜看书上的字，说出看到的情况：（与其他同学交流）
（1）字是放大还是缩小？
（2）字是正立还是倒立？
归纳：放大镜是凸透镜，能使物体成（放大或缩小）的像，但这个像与投影仪所成的像是不同的，它是（倒或正）立的虚像，并且像与物体在侧。

联系生活：能否利用其他物品来替代玻璃凸透镜制成放大镜？（举例说明）
4、结合教材65页示意图，了解凸透镜成实像和虚像的情况：
实像总是立的，虚像总是立的；
实像和物体在透镜的侧，虚像和物体在透镜的侧。

（三）课堂小结
照相机成像
生活中凸透镜的应用
投影仪成像
放大镜成像
（四）达标检测
1、投影仪中投影片上的字或画相当於______,他通过凸透镜成像时,得到的一个倒立、______的
________像.我们所看到的像是正立的,是应为投影片是______(选择"正"或"倒")放的
2、照相机的镜头相当於一个______.来自物体的光经过照相机的镜头后会聚於胶卷上,形成一个
_____立,_______的像
3、在透明塑料片下压着一张报纸，塑料片上有一水滴，透过水滴看到报纸上的字比旁边的字
_______(填“大”或“小”)，这说明此时的水滴相当于一个_______镜，它成的是_______、_________、________像。

4、下面是对凸透镜成像的说法，其中正确的是( )
A．凸透镜只能成实像 B．凸透镜只能成虚像
C．凸透镜只能成放大的像 D．凸透镜既能成实像，又能成虚像
6、手持凸透镜在人眼和课本之间移动，下列说法正确的是 ( )
A．凸透镜在任何位置都能看到课本放大的像
B．凸透镜在离课本较远时，才能看到课本放大的像
C．凸透镜在离课本较近时，才能看到课本放大的像
D．无论凸透镜放在什么位置都不能看到课本放大的像
7．关于透镜，下列说法中不正确的是（）
A．照相机的镜头相当于一个凸透镜
B．用凸透镜可以看清物体的细小之处
C．凸透镜和凹透镜都有两个焦点
D．光线通过凸透镜后会聚到主轴上的点一定是焦点
8．将一本书放在盛有水的圆形玻璃杯后面不远处,透过杯子看书上的字,你有什麼发现?为什麼会发生此现象?
第3节探究凸透镜成像规律
学习目标：
1．知道凸透镜所成像的虚实、倒正、大小与物体和透镜位置的关系。

2．能在探究实践中，初步获得提出问题的能力。

3．学习从物理现象中归纳科学规律的方法，乐于观察、实验、制作等科学实践。

学习重点：理解凸透镜的成像规律。

学习难点：通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。

一、思维启动：
无论是照相机、投影仪、放大镜它们成像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系？
二、探究凸透镜成像规律：
实验：将一支点燃的蜡烛和一张白纸放在凸透镜的两侧，移动蜡烛和白纸的位置，你发现能得到什么样的像？
（提示：成像情况，焦距f；物体离凸透镜的距离为物距，用u表示；像到凸透镜的距离为像距，用v表示）
（一）提出问题
（二）猜想假设：（学生说出自己的猜想，可以进行小组讨论。

）
学生猜想
（三）制订计划
1、你认为需要哪些器材探究凸透镜成像？
2、你认为除了观察像的、、特点外，还需测什么量？
（提示：凸透镜焦距已知，不必测量，标签上已注明）
3、你认为该实验应分几种情况来研究，该怎样设计试验？
（提示：可参考课本66、67两页）
（四）进行实验
(各组按步骤去探究成像规律,比一比哪一组能最快得出正确结论)
注意：实验前要调整蜡烛光屏和凸透镜的高度，使它们的中心在同一高度上。

1、把蜡烛放在较远处,使物距u>2f,调整光屏到凸透镜的距离,使烛焰在屏上成清晰的实像,观察
实像的大小和正倒.记下物距u和像距v(此步骤做两次)。

2、把蜡烛向凸透镜移近,使物距在2f和f之间,即f<u<2f,重复以上操作,进行观察并记下物距
u和相距v.(此步骤做两次)。

3、继续移近蜡烛,使物距u<f,调整光屏的位置,看能否在屏上找到像.如果不能,试着观察到蜡
烛的像,观察一下是实像还是虚像?并观察像的大小和正倒.记下物距u和像距v(像距只需估测)(此步骤做两次)。

4、把蜡烛从距凸透镜较远处逐渐移近透镜,同时移动光屏保证屏上的像清晰,注意观察像的大
小、正倒以及像距的大小,看有什么规律.
（五）数据收集
根据计划进行实验探究，并把现象和数据填在表格中。

物距与焦距的关系物距u/cm 像的性质像距v/cm 虚实大小正倒
U>2f
U>2f
2f>u>f
2f>u>f
U<f
U<f
（六）分析数据得出结论
1、像的虚实:当物体放在______________时,凸透镜成实像,当物体放在_____________时,凸透镜
成虚像.
2、像的大小:当物体放在______________时,凸透镜成的像是缩小的实像.当物体放在
_______________时,凸透镜成的像是放大的实像._____缩小的虚像(填“有”或“没有”)
3、像的正倒:凸透镜所成的像_________正立的实像,___________倒立的虚像.(填“有”或“没
有”)
4、当物体逐渐向凸透镜移近时,物体所成的像逐渐_______,像离凸透镜的距离逐渐_______(填
“变大”或“变小”)
（七）凸透镜规律概括
请根据实验中收集的数据进一步讨论并填好下列内容：
1、点是成实像和虚像的分界点
2、成实像时，点是成放大像和缩小像的分界点
3、凡是实像都是（填“正立”或“倒立”）的，且在光屏上（填“能”或“不能”）；
凡是虚像都是（填“正立”或“倒立”）的，且在光屏上（填“能”或“不能”）
4、成实像时，像和物在凸透镜的（填“同侧”或“异侧”）；成虚像时，像和物在凸
透镜的（填“同侧”或“异侧”）。

5、物体从远处逐渐靠近焦点的过程中，所成像越来越（填“大”或“小”或“不变”），
像距越来越（填“大”或“小”）。

三、巩固训练：
1、一束平行光正对凸透镜照射时，在离透镜15cm处的光屏上得到一个亮点，那么当物体位于
透镜前35cm处时，在透镜的另一侧可得到 ( )
A、倒立缩小的实像
B、倒立放大的实像
C、正立放大的虚像
D、正立缩小的虚像
2、烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个放大的像，若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏
位置对调一下，则 ( )
A、光屏上仍能成一个放大的像
B、光屏上能成一个缩小的像
C、光屏上不能成像，但通过透镜能看到
D、以上说法都不对
3、已知凸透镜的焦距为10厘米，物体离开凸透镜的距离为15厘米，那么所成像是（）
A、倒立缩小的实像
B、倒立放大的实像
C、正立缩小的像
D、正立放大的像
4、将一滴水滴在水平放着的塑料贺卡的字上，人看到水滴下面的字是（）
A、等大的实像
B、放大的虚象
C、等大的虚象
D、缩小的实像
5、在“研究凸透镜成像”实验中
(1)实验所需的主要器材有光具座、___________、___________、___________。

(2)把凸透镜、光屏、蜡烛放在一条直线上，要调整________和________的高度，使它们的中心大致在______________。

(3)把烛焰放在距凸透镜2倍焦距以外，移动光屏时，眼睛要观察________，一直到光屏上出现______________为止，这时光屏上成的是________、________的实像。

(4)如果保持凸透镜位置不变，先后把烛焰放在图中a、b、c、d各点，分别调整光屏的位置，则烛焰放在_______点时，光屏上的像最小，放在_______点，光屏上的像距镜最远。

四、课堂小结：
根据本节课凸透镜成像规律完成记忆口诀：
一焦分虚实，分大小；异侧倒，虚像同正大；物远像近小，物近像。

五、达标检测：
1、做“研究凸透镜成像”的实验，当把蜡烛放在下图中的a点位置时，光屏在另一侧的适当
位置处将得到 __________像，(填，大小，倒正，虚实)若将蜡烛从a点移到b点时，得到____________像。

2、在研究凸透镜成像规律实验中,当物体到凸透镜的距离小于焦距时,物体所成的像是_____、
_____、_____像,常用的________就是根据这一原理制成的.
3、在研究凸透镜成像的实验中，经凸透镜成放大的实像，则物距u应满足( )
A、u＞2f;
B、2f＞u＞f;
C、u=2f ；
D、u＜f
4、在物体由远处向凸透镜焦点移近的过程中，像距与实像的变化情况是：( )
A、像距逐渐增大，像逐渐变大
B、像距逐渐增大，像逐渐变小
C、像距逐渐减小，像逐渐变大
D、像距逐渐减小，像逐渐变小
5、如下图为凸透镜成像的示意图．由于不慎将透镜的上沿摔掉一块(图中阴影部分)，则所成的
像将（）
A、像的A′部分消失了
B、像的B′部分消失了
C、成像的效果不受影响
D、像A′B′是完整的，亮度变暗
第四节眼睛和眼镜
学习目标：
一、知识目标
1．了解眼睛的构造，知道眼睛是怎样看见物体的.
2．了解眼镜是怎样矫正视力的.
二、能力目标新课标第一网
1．通过观察实验和实践，培养学生理论联系实际，实事求是，求真务实的科学态度.
2．培养学生的观察能力、思维能力、参与组织能力和实践能力.
学习重点：
培养学生用前面所学凸透镜成像规律的知识，加深对眼睛的了解.
学习难点：
将科学知识应用于日常生活的意识的培养.
学习方法：
观察法、讨论法.
学习用具：
挂图、眼睛模型、投影仪、
学习过程：
一、回顾复习
1．凸透镜成像规律
物距像距像的特点
u>2f
u=2f
f<u<2f
u=f
u<f
2．实像和虚像的分界点是，放大与缩小像的分界点是。

3. 实像都是形成的，（能或不能）承接，（倒或正）立，物象
（同侧或异侧）。

虚像是形成的，承接，立的，物象侧。

二、自学探究
眼睛是一个既复杂又奇妙的器官，它帮助我们认识身外的世界.判断物体的大小、距离、质
感、颜色及长、宽等.你们知道眼睛是如何看到物体的吗？
观察图3.4—1眼球的结构回答下列问题。

1.眼睛的主要部分是眼球，眼球是由构成。

2.眼球好像一架，晶状体和角膜相当于，视网膜相当
于。

瞳孔相当于照相机的，可以控制进入眼睛的光量。

3.小组讨论我们是如何看到物体的？是凸透镜成像的那种情况？像有何特点?
4.认真观察图3.4-2，小组讨论我们的眼睛是如何看到近处和远处的物体的？
近视眼、远视眼的成因及矫正：
“眼睛是心灵的窗户”，可是我们有些同学成了近视眼，有些人成了远视眼，你们知道近视眼和远视眼是怎么形成的吗?
1、特点
近视眼只能看清的物体，看不清的物体.
远视眼只能看清的物体，看不清的物体.
2、成因及矫正
认真观察图3.4-3和3.4-4,观察近视眼同学的眼睛
近视眼的晶状体太，折光能力太，来自远处的光汇聚在视网膜的方。

所以我们要让进入眼睛的光提前发散，在眼睛前方放镜，使像成在视网膜上。

阅读课本和图分析远视眼的情况：
近视眼镜是镜，远视眼镜是镜。

3、自学《科学世界》眼睛的度数，回答课后问题。

三、阅读拓展：
儿童、青少年眼睛中的晶状体弹性强，睫状体的调节能力大，但是如果看书写字的姿势不正确，书本放得离眼太近，或采光、照明条件不好，或持续用眼的时间过长，都会使睫状体内的肌肉持续收缩.晶状体凸度增大，久而久之，一旦看远方物体时，睫状体内的肌肉就不能放松.变凸的晶状体也不能恢复到正常状态，这样就造成了假性近视。

发生假性近视以后，如仍不注意采取有效的防治措施，就会造成变凸的晶状体不能恢复正常，就会变成真性近视.
预防近视要做到：①读书、写字姿势要正确，眼与书的距离约33 cm.②看书一小时后休息，要远眺几分钟.③要认真做眼睛保健操.④不要在直射强光下看书.⑤不在光暗的地方看书.
⑥不躺卧着看书.⑦不在走路时看书.
四、学习小结：
1．眼睛好像一架照相机，主要由瞳孔（好像照相机的）、角膜及晶体（功能好像照相机的）、视网膜（好像照相机的）组成.
2．近视眼佩戴矫正.
3．远视眼佩戴矫正.
五、达标检测：
1．下面是关于眼的示意图，请据图回答：
（1）分别填上近视眼、远视眼、正常眼
（2）图中甲眼、丙眼比较，不同点是：a ；b .
2．下列与近视眼不符合的是（）
A.晶状体曲度过大
B.物像落在视网膜前方
C.眼球前后径过短
D.可用凹透镜纠正
3．你观察到光线逐渐增强时，瞳孔的变化过程是_____，结合瞳孔的位置，你认为瞳孔的变化，可能是由_____来调节的.
4．物像只有落在__________上，人才能够清晰地看到这个物体.这就需要眼球内_________等结构具有灵敏的调节功能。

5.人用眼睛观察一个物体，例如观察一棵树，其光学原理就像图中的一支蜡烛通过凸透镜成
像在光屏上一样。

__________就相当于图中的蜡烛，人眼睛的_________就相当于凸透镜，_________就相当于光屏。

6．图中分别画出了眼睛看近处和看远处的各两种光路，在A、B、C、D四种光路中，__________描述了正常眼的成像情况；__________描述了近视眼的成像情况；__________描述了远视
眼的成像情况。

A B C D
第5节望远镜与显微镜
教学目标：
1．知识与技能
通过活动，了解望远镜和显微镜的基本结构。

2．过程与方法
学习从物理现象中归纳科学规律的方法，通过两个透镜的组合，培养发散思维的能力。

尝试应用已知的科学规律解释具体问题，获得初步的分析概括能力。

3．情感态度与价值观。

通过探索活动，体验探究的乐趣，乐于观察试实验。

了解望远镜和显微镜的发展历程，初步认识科学技术对于社会发展和人类生活水平的影响。

学习重点：
显微镜、望远镜的原理
学习难点：
如何让学生通过两个透镜组合得出显微镜、望远镜的成像情况以及原理。

显微镜、望远镜的结构是如何满足组合出的两个透镜成像原理的。

看清物体与视角的关系。

学习方法：
探究性学习（以启发式为主，在教师引导下学生自主探索知识）
学习过程：
一、显微镜
请阅读课本p71图3.5—1显微镜的结构回答问题
1．显微镜的两端各有一组透镜，都相当于镜，靠近眼睛的叫，靠近被观察物体的叫。

2．来自被观察的物体的光经过物镜后成一个的像，原理同一样。

目镜的作用相当于，能把像再放大一次，经过两次放大我们就可以看到
肉眼看不到的物体了。

二、望远镜
请阅读课本回答问题：
1．望远镜有两组组成。

靠近眼睛的叫，靠近物体的叫。

2．物镜成像，目镜成像。

3．我们要看清物体还与什么有关？阅读课本p72页图3.5-4回答。

4. 通过两个透镜观察物体：
（1）以凹透镜为目镜，以焦距较大的凸透镜为物镜，调节二者间的距离，观察远处的物体，你看到的像是________________。

（2）以焦距较小的凸透镜为目镜，以焦距较大的凸透镜为物镜，调节二者的距离，观
察远处的物体，你看到的像是________________。

（3）以焦距较大的凸透镜为目镜，以较小的凸透镜为物镜，调节两者间的距离，观察近处的物体，你看到的像是________________。

5.一般天文望远镜的目镜和物镜使用的都是镜，镜的焦距较
大。

当被观察物体在物镜两倍焦距以外时，物体成一个别的像（填“放大”或“缩小”，“实”或“虚”），然后这个像再经过目镜（填“放大”或“缩小”），观察者就能看清楚远处的物体。

6. 显微镜的目镜和物镜使用的都是镜，镜的焦距较大。

当被观察物体在物镜的
一倍焦距和两倍焦距之间时，物体通过物镜成一个的像，然后这个像位于目镜的一倍焦距以内，物体通过目镜成一个，这样我们就能看清楚很微小的物体。

7. 请上网或查资历料，收集国内外有关天文望远镜和显微镜目前的最新情况。

新课标第一网。