1、第五章 透镜及其应用51 透镜【知识与技能】1知道透镜及透镜的分类。2凸透镜的主光轴、光心、焦点和焦距。3凸透镜和凹透镜对光的作用，能画出透镜的三条特殊光线。【过程与方法】1让学生探究凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用以及如何测量凸透镜的焦距。2引导启发式教学法、讨论合作式教学法、实验教学法、多媒体辅助教学法。【情感态度与价值观】让学生能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象的美好与和谐。【情景导入】古代人在没有任何火源的情况下用冰块怎样取火？学习内容：透镜阅读课本 P90 至 P92 内容，基本概念和定义用红笔做上记号。【自学检测】1透镜有两类：中央厚边缘薄的透镜叫做凸透镜，它对光有会
2、聚作用，所以又叫会聚透镜；中央薄边缘厚的透镜叫做凹透镜，它对光有发散作用，所以又叫发散透镜。2通过透镜的两个球面球心的直线叫做主光轴_，每个透镜都有一条主光轴；主光轴上有一个特殊的点，能过它的光线传播方向不改变，这个点叫透镜的光心，用字母 O 表示。3由光的折射规律画出光透过三棱镜和玻璃砖的折射光路图。【合作探究】教师巡视督促指导一、凸透镜和凹透镜感受凸透镜与凹透镜中间及边缘的厚与薄。1下列透镜，属于凸透镜的是 ，它们的共同特点是 中间厚，边缘薄，属于凹透镜的是，它们的共同特点是 中间薄，边缘厚。讨论：这两类透镜形状有什么共同特点？把讨论的要点记录下来。至少有一个面是球面的一部分。2(1)凸透
3、镜可以看成三棱镜和平行玻璃砖组合的，如下左图所示 ，三条平行于凸透镜主光轴的光线射向凸透镜，请画出对应的折射光路图。(2)凹透镜也可以看成三棱镜和平行玻璃砖组合的，如上右图所示 ，三条平行于凹透镜主光轴的光线射向凹透镜，画出对应的折射光路图。二、透镜对光的作用学生动手实验：让太阳光(或手电筒发出的光 )垂直镜面分别照射凸透镜和凹透镜 (口径一样) ， 在透镜的另一侧离透镜较近的位置用白纸当作光屏，注意观察白纸上光斑大小的变化。观察发现：凸透镜后面的白纸上的光斑较小(填“大”或“小”) ；凹透镜后面的白纸上的光斑较大(填“大”或“ 小”) 。讨论：从以上实验，你能得到什么结论？结论：凸透镜对光有
4、_作用；凹透镜对光有_作用。在下列方框中分别画一个合适的透镜，并确定其位置。三、焦点和焦距1演示实验：用三条平行于凸透镜主光轴的光照射凸透镜，发现光线经过凸透镜折射后会靠近主光轴并相交于一点，说明凸透镜能使平行于主光轴的光会聚到一点，这个点叫做焦点，焦点到光心的距离叫做焦距，常用字母 f 表示，画出对应的光路图。2换一个凹透镜，重做上面的实验，纸上能得到很小很亮的光斑吗？3平行凹透镜主光轴的光线经过凹透镜折射以后会发散，其射出光线的反向延长线也会相交于一点，我们将这个点称为凹透镜的焦点(虚焦点)，画出对应的光路图。思考和讨论：(1)凸透镜和凹透镜有几个焦点？(2)从凸透镜焦点发出的光线经凸透镜
5、折射后会怎样射出？为什么？(3)对着凹透镜另一面焦点射入的光线经凹透镜折射后会怎样射出？为什么？四、透镜的三条特殊光线1根据前面的学习，你能总结出经过凸透镜的几条特殊光线吗？它们经过凸透镜折射后分别怎样射出？请画图说明。(提示：光路可逆原理)总结：(1)_的光线经凸透镜折射后_ ；(2)_的光线经凸透镜折射后_ ；(3)_的光线经凸透镜折射后_ 。2根据前面的学习，你能总结出经过凹透镜的几条特殊光线吗？它们经过凹透镜折射后分别怎样射出？请画图说明。(提示：光路可逆原理，按照前面凸透镜的作图方法，画出凹透镜的几条特殊光线的光路图)总结：(1)_的光线经凹透镜折射后_ ；(2)_的光线经凹透镜折射
6、后_ ；(3)_的光线经凹透镜折射后_ 。【展示交流】【精讲点拨】完成 P93 第 1 题提示：透镜焦距越短说明透镜对光线的折射能力越强。【即时练习】1课本上完成 P93 第 4 题。2思考：为什么在森林里面不能乱丢矿泉水瓶呢？【巩固练习】见课内训练52 生活中的透镜【知识与技能】1掌握照相机、投影仪(幻灯机 )、放大镜的成像特点。2能描述凸透镜成实像与虚像的主要特征。【过程与方法】经历制作模型照相机的过程，了解照相机的成像原理。【情感态度与价值观】在观察中增强对物理的兴趣，在探索中培养科学的实验方法，在小组合作中增强集体意识，锻炼团结协作的能力。【谜语导入】猜猜看：小小一座房，平时不开窗，旅
7、行出了门，把你抓进房。学习内容：阅读课本 P94 至 P96 文字内容，插图，基本概念、定义用红笔做上记号。【自学检测】1物体经过照相机形成的像是倒立、缩小的实像。2物体经投影仪成倒立、放大的实像。3物体经放大镜成正立、放大的虚像。【合作探究】教师巡视督促指导一、照相机1P94“想想做做” ，动手制作模拟照相机，方法：在直径较大的圆纸筒一端固定一个凸透镜，在直径较小的圆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，把模拟照相机对着室外，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。回答问题：像是正立还是倒立？像是缩小还是放大？像是
8、虚像还是实像？2介绍照相机结构：闪光灯、快门、光圈、调焦环、镜头、胶卷、暗箱。3让学生说说照相机各部件的作用。(教师作补充说明)(1)镜头相当于一个凸透镜；(2)照相机底部安放有胶片(或数字感光元件 )，它的作用是记录像；(3)还有快门(控制 曝光时间)；(4)光圈(控制进 入镜头光线的多少 )；(5)调焦环(调节 镜头焦距，使想要拍 摄的物体在照相机上清晰成像)。4演示照相机成像过程。二、投影仪1介绍结构：反光镜、凸透镜、灯泡、屏幕。2教师操作让学生观察其成像的过程。3投影仪的工作原理(1)投影仪成的像是放大的，那它所成的像与原物体有什么差异？让学生看投影片上字母 F 的方向和开口一侧向着哪
9、个方向放置，同时观察像的情况。(2)引导学生归纳出像是左右颠倒，而且上下也颠倒。(3)让学生观察投影片(物体)到镜头的距离和像到镜头的距离谁较近一些，得出结论：4提问：要想在屏幕上得到正立的像则投影片如何放置？将投影片倒立放置或旋转180放置。5如何能让我们看着方便，将画面投在前面的屏幕上？平面镜作用：改变光的传播方向。灯泡作用：提高投影片亮度，从而使成的得像亮度更高。三、放大镜1学生利用放大镜看书本文字(可自制水滴放大镜) 。(1)学生利用凸透镜观察其成像，并回答观察到的像的特点。(2)让学生用纸承接像，看能否承接的上。(3)让学生观察放大镜到字的距离的远近变化与所看到的字的大小的变化情况。
10、2小结：放大镜工作原理：_。四、实像和虚像1实像：光通过凸透镜射出后会聚在那里所成的像，并能使胶片感光记录下来(光屏承接得到像)。例：照相机和投影仪所成的像。特点：实像与物体分居凸透镜的两侧，倒立的。体验凸透镜成实像：学生画凸透镜成实像光路。2虚像：通过凸透镜射的光没有会聚，人眼逆着出射光的方向看去，感到光是从放物同侧成虚像发出的(出射光线的反向延长线会聚成的像 )， 光屏承接不到，也不能使胶片感光。例：平面镜所成的虚像，放大镜所成的虚像。特点：物体和虚像位于凸透镜同侧，正立的。体验：凸透镜成虚像，学生画凸透镜成虚像光路。【展示交流】【精讲点拨】P96 第 4 题，以自制照相机为例，怎样改变像
11、的大小。【即时练习】1P96 第 3 题。2测绘人员绘制地图，需要在直升机上从空中向地面照相，在航空摄影中照相机内的感光胶片上所成的像是(B)A正立缩小的实像 B倒立缩小的实像C倒立等大的实像 D倒立放大的实像【巩固练习】见课内训练53.1 凸透镜成像的规律【知识与技能】1理解凸透镜成像的规律，知道物距引起像距变化的规律。2认识凸透镜成实像、虚像的条件。3会画各种成像的光路图。【过程与方法】1能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。2通过探究凸透镜成像规律的过程，体验科学探究的主要过程与方法。3学习从物理现象中归纳科学规律的方法。学习从物理现象中总结归纳科学规律的方法。【情感态度与价值观】1乐
12、于参与观察、实验、制作等科学实践。2通过探究活动，激发学生的学习兴趣，培养学生具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常生活中的物理学规律。【情景导入】用凸透镜观察课本上的字，让凸透镜逐渐远离课本，发现了什么现象？凸透镜还能成什么样的像？学习内容：凸透镜成像的规律阅读课本 P97 至 P98 内容。【自学检测】凸透镜成清晰的像时，物体到凸透镜光心的距离叫物距。像到凸透镜光心的距离叫像距。【合作探究】教师巡视督促指导一、探究凸透镜成像的规律1提出问题：(根据照相机、投影仪、放大镜的成像特点任选一种) ，像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系呢？2猜想：(1)_。(2
13、)_。3设计实验(根据猜想设计)(1)选择焦距一定的凸透镜，如何测定凸透镜的焦距？你所测得凸透镜的焦距f_cm 。让凸透镜正对太阳光，用纸板承接最小最亮点，用刻度尺测亮点到透镜的距离，选择适当大小焦距的凸透镜(方便做 实验) ，最好在 10cm20cm 。(2)把物距相对于焦距分出不同的区域分析成像：物距较远处 u2f；物距较近处 f2fu2f2fuf2fufu2f，调节光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像(轮廓最清)，观察像的大小、正倒，测出物距 u，像距 v，按要求依次做出表格中其它物距范围的成像实验，将数据填入上表。5分析数据，回答下面问题：(1)当物距 u2f 时，凸透镜成
14、倒立缩小的实像，像距 fv2f；应用：照相机。当物距 fu2f 时，凸透镜成倒立放大的实像，像距 v 2f；应用：投影仪。当物距 uf 时， 凸透镜成正大放大的虚像；应用：放大镜。(2)凸透镜成放大的像时，物距跟像距相比，_比较大 ，成缩小的像时，物距跟像距相比，_比较大，由此你可以得出什么结论？(3)凸透镜所成的像有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？二、实验后讨论：u2f，u f 的成像情况。1当 u2f 时，_ 。2当 uf 时，_ 。【展示交流】【精讲点拨】1一倍焦点分虚实(一倍焦点不成任何像 )，二倍焦点分大小 (二倍焦点成倒立、等大的实像) ， 虚像同侧正，实像异侧倒。2物体移动引起
15、像的位置变化规律：物(靠) 近(凸透镜) 像退( 远离凸透镜)；一个物距对应一个像距。【即时练习】1完成 P99 第 1 题。2一个焦距为 10 厘米的凸透镜前有一物体，沿主光轴从离凸透镜 40 厘米处逐渐移到15 厘米处。在此过程中像的大小变化情况(C )A都成放大的像B都成缩小的像C先成缩小的像，后成放大的像D先成放大的像，后成缩小的像【巩固练习】见课内训练53.2 凸透镜成像的规律应用【知识与技能】1巩固凸透镜的成像规律。2能运用三条特殊光线解决问题。学习内容：凸透镜成像的规律应用【自学检测】以下关于凸透镜成像的说法是否正确？若是错误的，还要给出正确的说法。凡是实像，都是倒立的( )凡是
16、虚像，都是正立的( )凸透镜只能成放大的像或缩小的像( )凸透镜成的虚像，既有放大的又有缩小的( )焦点处是虚实像的分界点( )2f 处是放大像与缩小像的分界点( )【合作探究】教师巡视督促指导一、(分组演示，教师可先示范 )利用三条特殊光线分别作出凸透镜所成的倒立缩小的实像、倒立放大的实像和正立放大的虚像。二、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以上说法都不对分析：既然在光屏上得到放大的实像，说明物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，像在另一侧
17、二倍焦距之外，位置对调后，即变成物体在二倍焦距之外的成像情况，根据光路的可逆性可知，放在实像位置的物体发出(反射) 的光也能通过凸透镜会聚到 原物体位置，所以能在光屏上得到清晰的缩小的实像。三、小组讨论：在做凸透镜成像实验时无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能原因有：烛焰在焦点以内；烛焰在焦点上；烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度；烛焰到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。正确的是(A)A BC D四、已知物体和物体通过凸透镜后成的像的位置，确定凸透镜的位置，焦点位置并完成光路图。【展示交流】【精讲点拨】1如图为凸透镜成像的示意图由于不慎将透镜的上沿摔掉
18、一块(图中阴影部分) ，则所成的像将(D)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 AB 是完整的，亮度变暗 小结：凸透镜的口径影响通光量(通过凸透镜光线的多少)，凸透镜部分被遮挡只影响成像的亮度，并不会影响到像的完整性。2讨论 P99 第 6 题(可以用数码相机示范做法，再解释做法的原因)：照相时，如果发现部分同学没进入镜头，则应让照相机(摄影师) 远离被照物体(增大物距)，这是为了照到更大范围 (也可以从视角角度理解：视角一定 ，视点(眼睛)离物体越远观察到的范围越大)，同时要把镜头往后缩 ，目的是让胶片上的像清晰( 物距增大，像距会减小)【即时练习】1摄影师给小明
19、拍了一张全身照后，又想给小明拍一张半身照，摄影师应_(填“靠近”或“远离 ”)小明，同时“调焦” ，使镜头 _(填“向前伸”或“向后缩”)。2某兴趣小组同学在研究凸透镜成像规律实验时，记录并绘制了物体离凸透镜的距离u 跟实像到透镜的距离 v 之间的关系(如图) ，则凸透镜的焦距为 ( )A60 厘米 B40 厘米C20 厘米 D10 厘米【巩固练习】见课内训练54 眼睛和眼镜【知识与技能】1了解近视眼和远视眼的成因。2知道近视眼和远视眼的矫正方法。【过程与方法】1通过对近视眼和远视眼成因及矫正方法的探究，提高利用物理方法认识和解决人体生理问题的意识和能力。2通过可变焦距透镜的成像模拟实验，尝试
20、应用控制变量、对比、替代等一些物理问题的研究方法。【情感态度与价值观】1强化眼保健意识。2体验科学规律、科学技术在日常生活中的应用。3通过海伦凯勒的简介，体会残疾人的痛苦和对生活的热爱。【情景导入】生活中有一种说法，叫：“耳听为虚，眼见为实” ，这说明眼睛是我们最值得信赖的。你们有没有想过，有的人一生都生活在黑暗中，感受是怎样的？其实大家只要有生活在漆黑的夜里的经验，就不难体会一个失明的人对光明的渴望。下面请大家听一篇散文。播放散文：假如给我三天光明片段。学习内容：眼睛和眼镜阅读课本 P100 至 P102 文字内容，插图，基本概念、定义用红笔做上记号。【自学检测】眼睛帮助我们认识身外的世界，
21、观察 P100 图 5.41 眼球的结构，回答下列问题。眼球好像一架照相机，晶状体和角膜相当于凸透镜，把来自物体的光会聚在视网膜上，在视网膜上形成倒立、缩小的 实像，视网膜相当于胶片， 瞳孔相当于照相机的光圈，可以控制进入眼睛的光量。【合作探究】教师巡视督促指导一、认真观察图 5.42，小组讨论：正常的眼睛是如何看到近处和远处的物体的？1人眼看清远物体的原理：看远物时：睫状体放松，晶状体变薄，对光的折射能力变弱，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼睛就可以看清远处的物体；2人眼看清近物体的原理：看近物时：睫状体收缩，晶状体变厚，对光的折射能力变强，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看
22、清近处的物体。“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？二、近视眼及其矫正1近视眼特点：近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体。2成因及矫正(认真观察图 5.43)近视眼的晶状体太厚，折光能力太强，来自远处的光会聚在视网膜的前方。所以我们要让进入眼睛的光发散(填“ 会聚”或“发散”) 一些，在眼睛前方放 凹透镜，使像成在视网膜上。三、远视眼及其矫正(认真观察图 5.44)1远视眼特点：远视眼只能看清远处的物体，看不清近处的物体2成因及矫正(认真观察图 5.44)远视眼的晶状体太薄，折光能力太弱，来自远处的光会聚在视网膜的后方
23、。所以我们要让进入眼睛的光会聚(填“ 会聚”或“发散”) 一些，在眼睛前方放 凸透镜，使像成在视网膜上。四、眼镜的度数1透镜焦度是指透镜焦距的倒数。2眼镜的度数等于透镜焦度乘 100 的值，计算公式为： 100。1f3眼镜的正、负度数分别表示是凸透镜和凹透镜。五、为了保护我们的视力，应该注意哪些用眼卫生？不要长时间用眼，不要在强光下或太暗的环境下看书等。【展示交流】【精讲点拨】如何鉴别一副眼镜是近视眼镜还是远视眼镜？你能想出哪几种办法？【即时练习】1P102 第 4 题。2下图所示的四幅图，有的能够说明近视眼或远视眼的成像原理，有的给出了近视眼或远视眼的矫正方法。下列判断正确的是(AD)A图能
24、够说明远视眼的成像原理 ，图给出了远视眼的矫正方法B图能够说明远视眼的成像原理 ，图给出了远视眼的矫正方法C图能够说明近视眼的成像原理 ，图给出了近视眼的矫正方法D图能够说明近视眼的成像原理 ，图给出了近视眼的矫正方法【巩固练习】见课内训练55 显微镜和望远镜【知识与技能】1了解显微镜、望远镜的基本构造，掌握显微镜和望远镜的原理。2了解我们看到的物体与视角的关系。【过程与方法】通过自制望远镜培养学生动手动脑的习惯。【情感态度与价值观】乐于参与观察、实验、制作等科学实践。【情景导入】你是否看过木星的照片？你是否想过，若能飞近土星环，那是件多么令人兴奋的事！你可能想不到，1600 年以前没有任何人
25、看到过木星和土星环。直到 1609 年，望远镜发明后才使地球人看见了那些天体。学习内容：显微镜和望远镜阅读课本 P103 至 P105 文字内容，插图，基本概念、定义用红笔做上记号。【自学检测】1显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫物镜。物镜的作用相当于投影仪，目镜的作用相当于放大镜。2望远镜也有两组凸透镜，靠近眼睛的凸透镜叫目镜，靠近被观测物体的凸透镜叫物镜。【合作探究】教师巡视督促指导一、显微镜结合显微镜的结构和成像光路图，小组相互讨论以下问题：(1)显微镜主要有哪几部分组成？什么是物镜，什么是目镜？由原理图分析
26、显微镜的物镜焦距比目镜的焦距短(填“ 长”或”短”) ，反光镜是什么镜？它的作用是什么？(2)物体放在了什么地方，经过物镜后成什么像？它与生活中的哪种透镜相似？(3)物体经过目镜后成什么像，它与生活中的哪种透镜相似？显微镜的成像原理物镜 目镜镜头类型作用成像特点二、望远镜结合望远镜的结构和成像光路图，小组相互讨论以下问题：(1)由原理图分析望远镜的的物镜焦距比目镜的焦距长( 填“长”或”短”)。(2)远处的物体经过物镜镜后，成什么像？它与生活中的哪种透镜相似？(3)物体经过目镜后成什么像，它与生活中的哪种透镜相似？望远镜的成像原理物镜 目镜镜头类型作用成像特点【展示交流】【精讲点拨】1实验室有
27、如下一些镜头可供选择(见图) ，要使被观察的物体放大 50 倍，应选择的镜头组合为 C。A和 a B 和 bC和 c Db 和 c2显微镜放大倍数：如果目镜的放大倍数是 10 倍，物镜的放大倍数是 40 倍，则该显微镜的放大倍数是 400 倍。3视角：物体的边缘跟眼睛所夹的角。视角越大，物体在视网膜上所成的像越大，看物体越清楚。这就是我们通常所说的“近大远小” 。物体对眼睛所成视角的大小不仅与物体大小有关，还与距眼睛的距离有关。小明站在平面镜前，当他逐渐靠近镜子时，由于像相对于他的眼睛所成的视角逐渐大，所以产生一种“像在变大”的错觉，其实平面镜所成的像的大小没变，因为平面镜成所的像与物体大小相等。【即时练习】阅读 P106 第一题，解释现象原因。【巩固练习】见课内训练
