資源簡介

第五章　透鏡及其應用
第1節　透鏡
【知識與技能】
1．了解什么是凸透鏡，什么是凹透鏡，了解凸透鏡和凹透鏡對光的作用。
2．了解透鏡的焦點、焦距。
【過程與方法】
1．讓學生進一步熟悉探究式學習的一般程序和方法。
2．重點培養學生“提出問題”的能力。
【情感、態度與價值觀】
鼓勵學生探究凸透鏡和凹透鏡在日常生活中的應用， 培養他們將科學技術應用于日常生活、 社會實踐， 服務于人類的意識。
【教學重點】
通過觀察和實驗，了解什么是凸透鏡和凹透鏡及它們對光的作用。
【教學難點】
指導學生對實驗進行仔細觀察、分析，最后通過概括得出結論。
凸透鏡和凹透鏡對光的作用
【提出問題】
　　生活中的照相機、投影儀都是利用透鏡工作的。透鏡有兩類。中間厚、邊緣薄的叫凸透鏡。中間薄、邊緣厚的叫凹透鏡。
問題：下列透鏡哪些是凹透鏡？哪些是凸透鏡？戴眼鏡的同學請判斷：近視鏡是什么透鏡？遠視鏡是什么透鏡？
【討論交流】
學生閱讀教材，討論歸納透鏡的特點。
【歸納總結】
1．透鏡：至少有一個面是球面的一部分的透明玻璃元件。
凸透鏡：中間厚、邊緣薄的透鏡，如：遠視鏡片。
凹透鏡：中間薄、邊緣厚的透鏡，如：近視鏡片。
如果透鏡的厚度遠小于球面的半徑，這種透鏡叫作薄透鏡。
2．主光軸：組成透鏡的兩個球面的球心連線叫作主光軸。
光心：在主光軸上有一個特殊的點，通過它的光線傳播方向不變，這一點叫作透鏡的光心，可以認為薄透鏡的光心就在透鏡的中心。
【實驗探究】
利用凸透鏡和凹透鏡嘗試研究它們對光的作用是怎樣的。學生觀察并記錄，老師利用電腦動畫展示光路分析圖，歸納總結。
【知識總結】
凸透鏡對光線有會聚作用，所以也叫會聚透鏡。凹透鏡對光線有發散作用，所以也叫發散透鏡。
焦點和焦距
【課堂討論】
通過上面的實驗可以發現，射到地面的太陽光是相互平行的，叫作平行光，凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚在一點，這個點叫作焦點(focus)，用“F”字母表示；焦點到光心的距離叫作焦距(focal length)，用“f”字母表示。
凹透鏡使平行于主光軸的光線發散，它沒有實焦點，但通過凹透鏡的光反向延長也可以交在主光軸上一點，這點是凹透鏡的虛焦點。
說明：實驗證明，透鏡兩側各有一個焦點，兩側焦距相等。
請同學思考過光心的光線經透鏡后傳播方向會如何？經過凸透鏡焦點的光線經凸透鏡后會怎樣？射向異側焦點的光線經凹透鏡后會怎樣？
【自主探究】
根據所提問題，同學們自主設計實驗，觀察現象，對所得結果進行分析。
【知識總結】
1．凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚在一點，這個點叫作焦點(focas)，焦點到光心的距離叫作焦距。
2．過光心的光線經透鏡后傳播方向不改變，如下圖：
3．據折射時光路可逆知，經過凸透鏡焦點的光線經凸透鏡后平行于主光軸；射向異側焦點的光線經凹透鏡后平行于主光軸；如下圖：
通過凸透鏡焦點的光線折射后平行于主光軸。
通過凹透鏡異側虛焦點的入射光線，折射后平行于主光軸。
第五章　透鏡及其應用
第1節　透鏡
一、凸透鏡和凹透鏡對光的作用
凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發散作用。
二、焦點和焦距
1．凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚在一點，這個點叫作焦點(focus)，焦點到光心的距離叫作焦距。
2．通過透鏡的光線特點。
第2節　生活中的透鏡
【知識與技能】
1．了解透鏡在日常生活中的應用。
2．知道照相機、投影儀、放大鏡成的像。
【過程與方法】
1．凸透鏡成像時， 簡單比較物到透鏡的距離與像到透鏡的距離。
2．能簡單描述凸透鏡成像的幾種情況的主要特征。
【情感、態度與價值觀】
培養學生對科學的求知欲望，建立科學技術應用于實際的意識。
【教學重點】
凸透鏡成像的幾種情況的主要特征， 物距與像距的大小比較。
【教學難點】
通過觀察照相機、投影儀、放大鏡的像，再經過分析、綜合、最后得出它們各自成的像。
照相機
【提出問題】
節日家人團聚或外出旅游，總要留影作紀念，這就需要照相機，同學們有沒有想過照相機為什么能拍照？照相機前面的鏡頭是什么透鏡？照相機的構造是什么樣的？為什么同樣的照相機能拍出全景和不是全景的照片？為什么照片中景物比實物小？
【實驗探究】
用兩個粗細相近的紙筒，使一個紙筒剛好能套入另一個，在小的紙筒前面固定一個凸透鏡，在大的紙筒前面固定一個半透明塑料薄膜作為屏幕，把紙筒有屏幕的一端朝里，套入較大的紙筒，就制成了模擬照相機。按照方案制作好后，對準某個人或物體，拉動紙筒改變透鏡和屏幕之間的距離，能觀察到什么？
觀察現象并思考，回答以上問題。
【知識總結】
照相機的鏡頭相當于一個凸透鏡，來自物體的光經過照相機鏡頭后會聚到膠卷上，形成一個倒立、縮小的像。拍照時，物體離鏡頭比較遠。
投影儀
【課堂討論】
教學中常用到投影儀，現在觀察它的結構，想想使用它有什么優點？
【自主探究】
教師動畫演示： 把投影儀上的平面鏡(反光鏡)取下，投影片放到載物臺上(正放)，調節鏡頭，在天花板上就能得到投影片上圖案的像，再把反光鏡安上，把圖案打到銀幕上。天花板上得到一個倒立、放大的像。用平面鏡使像反射到銀幕上。實物投影儀能直接投影實物。投影儀成倒立、放大的像。
繪制有關投影儀成像的光路圖：
【知識總結】
投影儀的構造和照相機的構造相似，都有凸透鏡，不同點是：照相機的物體離鏡頭比較遠，成倒立、縮小的像；投影儀的物體離鏡頭比較近，成倒立、放大的像。
放大鏡
【提出問題】
放大鏡是凸透鏡，也是常用的光學儀器之一。現在用它看書上的字觀察有什么現象？用放大鏡看遠處的物體會怎樣？
【自主探究】
放大鏡能使書上的字放大，字是正立的，說明放大鏡能成正立、放大的像。
放大鏡成像和照相機、投影儀不同，放大鏡成像是正立的，投影儀和照相機成像是倒立的。
剛開始移動放大鏡，離書越遠，字越大，到了一定距離以后，字變模糊。伸直胳膊拿著放大鏡看外面的景物是倒立、縮小的。
【知識總結】
放大鏡是凸透鏡，當看近處物體時，能成正立、放大的像。
實像和虛像
【提出問題】
剛才我們通過自己動手、觀察、研究了照相機、投影儀、放大鏡的成像特點。它們都是通過凸透鏡實現成像的，但他們的成像原理相同嘛？有什么不一樣的地方？
【課堂討論】
回顧剛才的實驗，學生分成小組討論，歸納總結。
【知識總結】
1．照相機和投影儀成像是光通過凸透鏡射出會聚所成。如果把感光膠片放在那里，是可以記錄所成的像，這種像叫作實像。物體和實像分別于凸透鏡的兩側。
2．同平面鏡所成的像是虛像的原理一樣，放大鏡所成的像也是虛像。凸透鏡成虛像時，通過凸透鏡射出的光沒有會聚，只是人眼逆著出射光方向看去，感到光是從放置物體那一側的虛像發出的，所以物體和虛像位于凸透鏡的同側，虛像無法用光屏承接。
第五章　透鏡及其應用
第2節　生活中的透鏡
一、照相機、投影儀和放大鏡
1．照相機鏡頭相當于一個凸透鏡，能成一個倒立、縮小的像。物體離鏡頭遠。
2．投影儀鏡頭相當于一個凸透鏡，能成一個倒立、放大的像。物體離透鏡很近。
3．放大鏡是凸透鏡，能成一個正立、放大的像。物體離透鏡很近。
二、實像和虛像
1．如果光屏放在像的位置能夠承接到所成的像，這種像叫作實像。與物體分別位于凸透鏡的兩側。
2．如果光屏放在像的位置不能承接到所成的像，這種像叫作是虛像，與物體位于凸透鏡的同側。
第3節　凸透鏡成像的規律
第1課時　探究凸透鏡成像的規律
【知識與技能】
1．理解凸透鏡成像的規律。
2．知道凸透鏡成放大、縮小實像和虛像的條件。
【過程與方法】
1．通過探究活動， 體驗科學探究的全過程和方法，直觀感受凸透鏡的成像規律。
2．學習從物理現象中歸納科學規律的方法。
【情感、態度與價值觀】
通過實驗探究活動，讓學生直觀的感受到凸透鏡的成像規律，感受物理學探究實驗的樂趣。
【教學重點】
理解和認識凸透鏡成像的規律。
【教學難點】
指導學生在探究過程中，建立起實驗與物理模型之間的聯系。
凸透鏡成像的規律
【提出問題】
在上一節的實驗中，我們探究了生活中的凸透鏡：照相機、投影儀和放大鏡，它們成像時的物體和像到凸透鏡的距離有什么特點？請思考一下，什么是物距、像距？使用凸透鏡產生這么多的現象，所成的像有哪些特點？成像的條件是什么呢？請同學們大膽做出猜想。
【自主探究】
查閱資料知道，物體到凸透鏡的距離叫作物距；像到凸透鏡的距離叫作像距。照相機和投影儀都成倒立的實像，所不同的是：物體離照相機的鏡頭比較遠，成縮小的像；物體離投影儀的鏡頭比較近，成放大的像。放大鏡成放大、正立的虛像，物體離放大鏡很近。
可見，像的虛實、大小、正倒跟物體離凸透鏡的距離(物距)有關系。
【實驗探究】
器材：光具座、光具座附件、蠟燭、火柴、凸透鏡、光屏。
　　說明：擺放順序可以從左到右依次為蠟燭、凸透鏡、光屏，也可從右到左依次為蠟燭、凸透鏡、光屏。
使蠟燭、凸透鏡、光屏放在同一直線上。
調整它們的高度，使燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度。
固定凸透鏡，移動蠟燭和光屏進行觀察實驗。
固定蠟燭，移動凸透鏡、光屏進行觀察實驗。
注意事項及實驗步驟：
a．將凸透鏡固定在光具座的中央，蠟燭和光屏在凸透鏡的兩側，使燭焰、透鏡、光屏的中心在同一高度；
b．將蠟燭放在離凸透鏡的距離盡量遠的位置，點燃蠟燭；
c．移動光屏，直到光屏上出現清晰的燭焰的像為止；
d．記錄下蠟燭到凸透鏡的距離、像到凸透鏡的距離、像的大小和倒正；
e．將蠟燭向凸透鏡移近一段距離，重復上述操作，直到不能在光屏上得到燭焰的像；
f．繼續把蠟燭向凸透鏡靠近，試著用眼睛觀察像在何處，像是怎樣的？
進行實驗與收集證據：
探究一：在光屏上找到物體完整清晰的實像。
教師巡回指導：引導、啟發、點撥或發提示卡片并提示學生。
請學生代表講解找到清晰完整像的方法。
①物體、凸透鏡、光屏三者中心在同一高度；②光屏上的像最亮、最清晰時，光屏所在位置就是像所在位置。
學生總結：光屏上可以找到倒立、縮小的實像和倒立、放大的實像。
探究二：探究凸透鏡成倒立、放大的實像和倒立、縮小的實像的規律。
記錄實驗數據，得出凸透鏡成像的初步規律。
1．當u＞2f時，成倒立、縮小的實像，此時，f＜v＜2f。
2．當u＝2f時，成倒立、等大的實像，此時，v＝2f。此點為成實像大小的分界點。
3．當f＜u＜2f時，成倒立、放大的實像，此時，v＞2f。
4. 當u＝f時，不成像。此點為成像虛實的分界點。
5. 當u＜f時，成正立、放大的虛像。
實驗表格
物距 成像性質 像距 應用
u＞2f
u＝2f
2f＞u＞f
u＝f
u＜f
【知識總結】
1．當物距大于焦距時，生成倒立實像，當物距小于焦距時，生成正立虛像，并且虛像比物體的尺寸大。
當物距大于2倍焦距時，像距在f～2f之間，得到了倒立、縮小的實像。當物距等于2倍焦距時，像距等于2倍焦距，得到了倒立、等大的實像。當物距在1倍焦距與2倍焦距之間時，像距大于2倍焦距，得到了倒立、放大的實像。
2．當成虛像時，像與物的左右相反，上下相同；當成實像時，像與物的左右、上下均相反。
當成實像時，物距增大，像距近減小，像變小；當成虛像時，物距增大，像距增大，像變大。
第五章　透鏡及其應用
第3節　凸透鏡成像的規律
第1課時　探究凸透鏡成像的規律
一、物距與像距
二、凸透鏡成像的規律
第2課時　凸透鏡成像規律在生活中的應用
【知識與技能】
知道凸透鏡成像規律在生活中的應用。
【過程與方法】
結合之前的探究活動，查閱資料，歸納總結有關凸透鏡成像規律的應用。
【情感、態度與價值觀】
培養學生對科學的求知欲， 樂于探索自然現象和日常生活中的物理學道理，勇于探究日常用品中的物理學原理。
【教學重點】
了解凸透鏡成像規律在生活中的應用。
【教學難點】
分析在照相機等物體在成像過程中，物距、像距與焦距的關系。
凸透鏡成像規律在生活中的應用
【提出問題】
結合第1課時所學知識，請學生思考，照相機、投影儀和放大鏡都有凸透鏡，成的像都不一樣，有大小、正倒和虛實的差異，是什么原因影響了凸透鏡所成的像？
【自主探究】
物距 成像性質 像距 應用
u＞2f
u＝2f
2f＞u＞f
u＝f
u＜f
　　記錄照相機、投影儀和放大鏡結構中凸透鏡的焦距和物距、像距的大小，相互比較填入上表。
【知識總結】
第五章　透鏡及其應用
第3節　凸透鏡成像的規律
第2課時　凸透鏡成像規律在生活中的應用
第4節　眼睛和眼鏡
【知識與技能】
1．了解眼睛的構造，知道眼睛看見物體的原理。
2．了解眼鏡是怎樣矯正視力的。
【過程與方法】
1．通過觀察實驗和實踐，培養學生理論聯系實際、實事求是、求真務實的科學態度。
2．培養學生的觀察能力、思維能力、參與組織能力和實踐能力。
【情感、態度與價值觀】
培養學生珍惜生命、關愛健康的意識，能自覺注意保護視力，培養學生將科學技術應用于日常生活的意識
【教學重點】
培養學生用前面所學凸透鏡成像規律的知識，加深對眼睛的了解。
【教學難點】
將科學知識應用于日常生活的意識的培養。
眼睛的結構及功能
【課堂討論】
多媒體播放眼睛的構造圖和模型。
展示：多媒體播放照相機和人眼球的對比圖片
眼睛是一架“神奇”的照相機
教師總結：晶狀體和角膜的共同作用相當于一個凸透鏡，視網膜相當于光屏，當物體的像成在視網膜上時，我們就看見物體了。
向學生提問：我們是如何看清遠處與近處的景物的？學生自由討論交流。【自主探究】
學生閱讀教材內容，觀察老師提供的眼球的自動調焦演示視頻，歸納總結。
【知識總結】
1．看遠處與近處景物通過改變晶狀體形狀，使景物的像始終落在視網膜上，就看清楚了。
2．對比眼睛與照相機的結構：
　　　　　
瞳孔——光圈　　　　　　晶狀體——鏡頭
視網膜——膠片 晶狀體的厚薄調節——調焦
近視眼及其矯正
【提出問題】
資料：近視眼只能看清近處的物體，看不清遠處的物體。近視眼的視網膜距晶狀體過遠或者晶狀體太厚，折光能力太強，致使遠處射來的平行光線還未到達視網膜就已聚成一點，而當光到達視網膜時又都分散開，形成一個模糊的光斑，因此看不清遠處的物體。
那么近視眼鏡的矯正是怎么做到讓近視眼看清物體的呢？
【自主探究】
學生可以觀察身邊的近視眼鏡，進行有關的實驗，總結它的特點和作用。
　　參考器材：光具座，凸透鏡，蠟燭，光屏，火柴，近視眼鏡(凹透鏡)。
方案：組裝好器材，使燭焰的像落在光屏前方，此時像變得模糊。把凹透鏡放在凸透鏡前觀察。
現象：光屏上出現了燭焰清晰的像。
結論：近視眼用凹透鏡矯正。
【知識總結】
近視眼會使光線會聚點提前，所以利用近視眼鏡(凹透鏡)能使光發散的特點來矯正。
遠視眼及其矯正
【提出問題】
遠視眼是由于晶狀體太薄，近處物體的像成在了視網膜后面而看不清。引導學生設想用凸透鏡將光線會聚，使近處物體傳來的光線仍能會聚在視網膜上，從而看清近處的物體。那么遠視眼又是如何來矯正的呢？
【自主探究】
根據剛才對近視眼如何矯正的推測，引導學生自己設計實驗，小組合作探究，探究遠視眼的矯正。
【知識總結】
遠視眼會使光線會聚點置后，所以利用遠視眼鏡(凸透鏡)能使光會聚的特點來矯正。
眼鏡的度數，保護眼睛
【知識拓展】
1．透鏡的焦度(Φ)：透鏡焦距的倒數。
公式：Φ＝(f為透鏡焦距)。
單位：Φ：m－1；f：m。
2．眼鏡度數＝透鏡焦度×100。
3．凸透鏡的度數用正數表示，凹透鏡的度數用負數表示。
兒童、青少年眼睛中的晶狀體彈性強，睫狀體的調節能力大，但是如果看書寫字的姿勢不正確，書本放得離眼太近，或采光、照明條件不好，或持續用眼的時間過長，都會使睫狀體內的肌肉持續收縮。晶狀體凸度增大，久而久之，一旦看遠方物體時，睫狀體內的肌肉就不能放松。變凸的晶狀體也不能恢復到正常狀態，這樣就造成了假性近視。
發生假性近視以后，如果仍不注意采取有效的防治措施，就會造成變凸的晶狀體不能恢復正常，會變成真性近視。所以同學們平時要注意保護好自己的眼睛。
第五章　透鏡及其應用
第4節　眼睛和眼鏡
一、眼睛的結構及功能
成像特點：倒立、縮小的實像；調節：改變焦距。
二、近視眼及其矯正
近視眼(會聚點提前)：凹透鏡矯正。
三、遠視眼及其矯正
遠視眼(會聚點置后)：凸透鏡矯正。
四、眼鏡的度數，保護眼睛
第5節　跨學科實踐：制作望遠鏡
【知識與技能】
了解望遠鏡的基本結構。
【過程與方法】
親自動手實驗，利用身邊的凸透鏡和紙筒制作簡易望遠鏡。
【情感、態度與價值觀】
通過探究活動， 體驗探究的樂趣， 使學生樂于觀察、實驗。初步認識科學技術對于社會發展和人類生活的影響。
【教學重點】
知道望遠鏡的基本結構。
【教學難點】
根據凸透鏡成像原理，能夠自己動手制作簡易望遠鏡。
制作望遠鏡
　　項目分析：
了解望遠鏡的構造：
1．望遠鏡的組成：
2．望遠鏡的物鏡的直徑很大，能夠會聚更多的光，使得所成的像更明亮。
3．物鏡的焦距比較長，目鏡的焦距比較短，它們的焦點是重合的。
物鏡的作用相當于照相機，成縮小的實像。
目鏡的作用相當于放大鏡，成放大的虛像。
如圖甲所示是天文望遠鏡的內部結構，其原理圖如圖乙所示。
【實驗探究】
設計簡易望眼鏡：
(1)確定望遠鏡的放大倍率
自制望遠鏡選用單片凸透鏡作為目鏡和物鏡。為了使成像質量好一些，其放大倍率不宜過大。去放大倍率2～3倍即可。
(2)選擇物鏡和目鏡
可以直接購買凸透鏡片，或者利用身邊的放大鏡片和老花鏡片。根據放大倍率的要求，選擇適當焦距的凸透鏡分別作為物鏡和目鏡。除了滿足焦距的需求，物鏡的直徑還應該比目鏡的直徑大一些。物鏡應該選擇焦距較長、直徑較大的凸透鏡。目鏡選擇焦距較短、直徑較小的凸透鏡。
(3)設計鏡筒
為了讓望遠鏡可以對不同遠近物體進行觀察，需要調節兩個凸透鏡之間的距離。鏡筒可以設計成兩段，讓物鏡鏡筒比目鏡的粗一些，這樣套在一起便于調節。觀察最遠處的物體時，兩塊凸透鏡之間的距離約等于兩塊凸透鏡的焦距之和，觀察較近處的物體時，兩塊凸透鏡之間的距離要稍大些。
(4)制作和調試望遠鏡
根據所選凸透鏡的焦距和直徑制作鏡筒。
(5)試用與調整。
用制作的簡易望遠鏡觀察物體，調整鏡筒之間的距離，保證能夠看到清晰的像。
(6)展示交流
完成制作后，請同學們展示成果，介紹自己的制作方案，分享自己的收獲。
【知識總結】
望遠鏡這節課的重點是理解望遠鏡的物鏡和目鏡的工作原理，要想讓學生理解它的工作原理，必須使學生具備一定的先前知識，那就是照相機、投影儀和放大鏡的工作原理。學生只有在理解它們的工作原理的基礎上，才能夠上好本節課。通過親自動手實驗制作望遠鏡，既提高了學生們的學習興趣，也鞏固了他們對透鏡成像的理解。
第五章　透鏡及其應用
第5節　跨學科實踐：制作望遠鏡
1．望遠鏡的結構：目鏡和物鏡。
2．實踐活動：制作望遠鏡。

展開更多......

收起↑