第三章 光和眼睛（透镜及其应用）（复习课件）物理沪粤版2024八年级上册

第三章 光和眼睛(透镜及其应用) 八年级上册•沪粤版 阳光投影、水面倒影、雨后彩虹等日常景象，藏着光学入门密码——光的传播与作用规律。沪粤版 2024 版教材以 “光的运动轨迹与视觉形成” 为线索，将本章设为初中光学奠基篇，借 “光的传播规律 — 界面作用现象—视觉形成原理” 逻辑链搭认知桥，通过平面镜成像实验、眼睛结构探究培养现象解释能力，构建 “理论—实验—应用” 复习框架。 核心知识体系构建 1.基础规律层：光在同种均匀介质中沿直线传播（解释影子、小孔成像等），真空中光速3×10⁸m/s，“光年” 是长度单位；光遇介质分界面会反射（遵循 “三线共面、法线居中、两角相等”，镜面 / 漫反射均遵循，光路可逆）和折射（斜射时传播方向偏折，“空气中的角始终更大”，解释池水变浅、海市蜃楼）。 2.成像与色散层：平面镜成像（光的反射应用）特点为 “等大、等距、对称、虚像”（像无法呈现在光屏）；光的色散使太阳光经棱镜分解为七色光，红、绿、蓝是色光三原色，彩虹是水珠色散形成。 3.应用与认知层：眼睛晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，光经折射后在视网膜成倒立实像，再经神经传至大脑形成视觉；射击 “三点一线”（光的直线传播）、水中倒影（平面镜成像）、叉鱼瞄下方（光的折射虚像偏高）均可用光的规律解释。 八年级上册•沪粤版 科学探究方法提炼 实验贯穿三类方法：控制变量法（探反射 / 折射规律，控入射角、介质等）、模型法（用带箭头直线 “光线” 描述传播路径）、转换法（光屏辨实虚像、光斑判传播方向）。教材强化探究完整性（如从 “水面成像” 提问题到设计实验、总结特点、应用于潜望镜），跨学科实践结合生物眼睛结构分析视力矫正。 分层复习策略建议 采用 “三阶提升”：基础层需掌握光的传播规律、光速，区分镜面 / 漫反射、实/虚像，规范画光路图；提高层需厘清反射与折射异同，掌握平面镜成像实验关键（镜面垂直桌面、薄玻璃板定像位），准确解释光学现象，规避 “漫反射不遵循反射定律”“虚像不能被看到” 等误区；拓展层可复刻平面镜成像实验、造人工彩虹、调查视力矫正镜片原理。建议建 “现象—原理” 错题本，标注光路图错误（未画法线等）、现象解释偏差（混淆反射/折射成因）。 光的规律是认识自然的重要窗口，复习需掌握概念规律，建立 “现象溯源” 思维。能从水面倒影辨反射、从彩虹懂色散，便实现知识到能力的跨越，为后续透镜学习奠基。 第三章 光和眼睛(透镜及其应用) 第5节 奇妙的透镜 05 第6节 凸透镜成像规律 06 第7节 眼镜和光学仪器 07 第三章 光和眼睛(透镜及其应用) 单元复习 本章思维导图 第三章 光和眼睛(透镜及其应用) 单元复习 3.5 奇妙的透镜 第三章 光和眼睛(透镜及其应用) 单元复习 知识一 透镜的定义与分类 透镜的定义与分类——基础概念认知（物理观念） 1.透镜定义：利用光的折射改变光路的器件，通常由光学玻璃或树脂制成，两侧或一侧表面研磨成球面。 2.分类依据与类型： 中间比边缘厚的透镜叫作凸透镜（convex lens）； 中间比边缘薄的透镜叫作凹透镜（concave lens）。 透镜的基本概念——理解透镜的 “坐标系”（物理观念） 1.光心（O）：透镜的中心叫作光心，凡是经过光心的光，传播方向不变，这是透镜成像的重要参考点。 2.主光轴：通过光心O和球面球心C的直线叫作透镜的主光轴，是研究透镜光学性质的基准线。 知识二 透镜对光的作用 实验观察与规律总结： 用平行光分别照射凸透镜和凹透镜： （1）凸透镜对光有会聚作用——平行于主光轴的光经凸透镜折射后，会向主光轴偏折； （2）凹透镜对光有发散作用——平行于主光轴的光经凹透镜折射后，会偏离主光轴向外散开。（答案：会聚；发散） ★易错点：“会聚”≠“一定相交”，而是指光线偏向主光轴；“发散”≠“不相交”，而是指光线偏离主光轴（选填“偏向” 或 “偏离”）。 知识三 焦点与焦距 1.焦点（F）： 凸透镜：平行于主光轴的光经折射后会聚于主光轴上的点，是实焦点（实际光线会聚形成，可呈现在光屏上）； 凹透镜：平行于主光轴的光经折射后发散，发散光线的反向延长线相交于主光轴上的点，是虚焦点（非实际光线会聚，不可呈现在光屏上）。 2.焦距（f）：从焦点到光心的距离叫作焦距，是衡量透镜会聚或发散能力的物理量（焦距越短，会聚、发散能力越强）。 知识四 凸透镜焦距的测量 1.实验方法：用手电筒的平行光水平照射凸透镜，移动光屏找到光的会聚点（光斑最小、最亮），该点到光心的距离即为焦距。 2.提高准确度的措施：多次测量求平均值，避免偶然误差；确保光屏与主光轴垂直，保证光线沿主光轴传播。 3.误差分析：影响测量准确度的因素可能有：光线不够平行、光屏未对准最亮光斑、透镜光心与光屏中心不在同一高度等，体现实验设计的严谨性。 知识五 透镜的生活应用与安全警示 1.常见透镜识别： 老花眼镜（远视镜）是凸透镜，利用其会聚作用矫正远视眼； 近视眼镜是凹透镜，利用其发散作用矫正近视眼。（★易错点：易混淆两者类型） 2.自然与科技应用： 晋代《博物志》记载“削冰令圆，举以向日，以艾承其影得火”，利用凸透镜对光的会聚作用取火； 阳光下用凸透镜“点燃” 纸张，原理是凸透镜将太阳光会聚于一点，使该点温度升高达到纸张燃点。 3.安全警示：森林中不可随意丢弃盛有饮料的透明瓶—— 瓶中残留的水会使瓶子成为凸透镜，会聚太阳光可能引发火灾，体现“物理知识指导安全生活” 的责任意识。 一、透镜的特点与分类 【例题1】许多家庭的门上都装有防盗门镜（俗称“猫眼”），其原理如下图所示。这样从室内透过防盗门镜向外看，可以看到来客的正立、缩小的像，同时扩大了视野。由此可以推测，此时防盗门镜的作用相当于一个（    ） A．凸透镜 B．凹透镜 C．三棱镜 D．玻璃砖 【答案】     B 一、透镜的特点与分类 【例题2】如图所示的四个透镜，属于凸透镜的有________，属于凹透镜的有________（两空均填编号）。 【答案】   ②③ ①④ 二、凸透镜和凹透镜对光线的作用 【例题3】公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示，下列说法错误的是（    ） A．“削冰令圆”指的是把冰削成凹透镜 B．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光 C．“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点 D．“则火生”是因为冰透镜能会聚光线 【答案】A 二、凸透镜和凹透镜对光线的作用 【例题4】如图所示，一块矩形玻璃砖切割成图中形状后拉开一段距离，平行于主光轴的光线从左面射入，则从最右边射出的光线（　　） A．可能是平行光线 B．一定是发散光线 C．一定是会聚光线 D．可能是会聚光线，也可能是发散光线 【答案】D 三、用平行光测定凸透镜焦距 【例题5】如图，平面镜MN垂直于凸透镜的主轴CC′，点光源S位于主轴上，光线SA经平面镜反射和透镜折射后与主轴平行。已知S到透镜和平面镜的距离分别是10cm、4cm，则此透镜的焦距是（　　）   A．20cm B．18cm C．14cm D．8cm 【答案】B 三、用平行光测定凸透镜焦距 【例题6】如图，甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm，下列说法正确的是（　　） A．平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点 B．甲透镜的焦距更短，其会聚能力较乙透镜弱 C．用一张不透明厚纸片挡住甲透镜的上半部分，透镜的焦距会变小 D．平行于主光轴的红光和紫光经乙凸透镜折射后，紫光与主光轴相交的点更靠近凸透镜 【答案】D 四、凸透镜和凹透镜特殊光线作图 【答案】 【例题7】如图，光线a（图中未画出）射到平面镜上，其反射光线b平行凸透镜的主光轴，b经凸透镜折射后，射到屏上的A点。 （1）画出光线a； （2）画出光线b经凸透镜折射后的光路，并标出凸透镜右侧的焦点F； （3）保持光线a不变，若平面镜转动角度小于90°，则________（选填“顺时针”“逆时针”）转动平面镜，可使a的反射光线通过凸透镜光心O。 3.6 凸透镜成像规律 第三章 光和眼睛(透镜及其应用) 单元复习 知识一 实验探究基础 实验探究基础——明确核心概念与实验器材 1.关键概念定义： 物距（u）：物体到透镜光心的距离； 像距（v）：像到透镜光心的距离； 焦距（f）：焦点到光心的距离，是凸透镜成像规律的重要参考量。 2.实验器材与作用： 光具座：提供刻度标尺，便于测量物距和像距； 器材组装顺序：从左到右依次为蜡烛、凸透镜、光屏（确保主光轴重合）。 实验操作与注意事项——确保实验准确性 1.实验前调节： 调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度，目的是使像能成在光屏的中央（避免像偏离光屏）。 实验环境应较暗（选填 “较亮” 或 “较暗”），便于清晰观察光屏上的像。 2.实验步骤核心：改变物距u，移动光屏找到最清晰的像，记录像的大小、正倒、虚实及像距v，体现“控制变量法” 的科学探究思路 知识二 凸透镜成像规律 物距u与焦距f的关系 像的大小 像的正倒 像的虚实 像距v与焦距f的关系 应用实例 u > 2f 缩小 倒立 实像 f < v < 2f 照相机 u = 2f 等大 倒立 实像 v = 2f 测焦距 f < u < 2f 放大 倒立 实像 v > 2f 投影仪 u = f —— —— 不成像 —— 不成像（平行光） u < f 放大 正立 虚像 像与物同侧（v > u） 放大镜 根据实验探究，不同物距u与焦距f的关系对应不同成像特点，规律如下： 知识三 成像规律的关键辨析 1.实像与虚像的区分： 实像：由实际光线会聚形成，能（选填“能” 或 “不能”）呈现在光屏上，且都是倒立（选填“正立” 或 “倒立”）的； 虚像：由反射或折射光线的反向延长线相交形成，不能（选填“能” 或 “不能”）呈现在光屏上，凸透镜成虚像时是正立（选填“正立” 或 “倒立”）的。 2.特殊点的意义：u = 2f是像“放大” 与 “缩小” 的分界点：u > 2f成缩小像，u < 2f（u ≠f）成放大像； u = f是像“实像” 与 “虚像” 的分界点：u > f成实像，u < f成虚像。 ★易错点： 误认为“凸透镜成虚像时像距小于物距”（实际u < f时，像距v > u，像比物大且同侧）； 混淆“物距与焦距的关系”（如将 “f < u < 2f” 记为成缩小像，实际成放大实像）。 知识四 规律应用与计算 1.放大镜原理：当u < f时，凸透镜成正立、放大的虚像。用焦距 10 cm 的凸透镜作放大镜，标本与透镜的距离应小于 10 cm（选填“大于 10 cm”“等于 10 cm” 或 “小于 10 cm”）。 2.投影仪与照相机： 投影仪：需将投影片放在f < u < 2f（物距范围），成倒立、放大的实像，镜头到屏幕的距离（像距）需v > 2f； 照相机：被拍摄物体在u > 2f（物距范围），成倒立、缩小的实像，底片到镜头的距离（像距）在f < v < 2f。 3.实验计算应用： 凸透镜固定在光具座 50 cm 刻度线处，蜡烛在 30 cm 刻度线处，光屏在 70 cm 刻度线处成倒立等大实像，则物距u = 20cm，像距v =20cm，焦距f =10cm。 一、探究凸透镜成像规律 【答案】主光轴 倒 5.0 投影仪 17.5 右 【典例1】小华利用“F”光源来研究凸透镜成像。 （1）实验前，小华应调整“F”光源和光屏的中心在凸透镜的________上； （2）小华将“F”光源、凸透镜和光屏按照图1所示位置放置时，光屏上能成清晰的像，所成的像是________立的。凸透镜的焦距为________cm； （3）小华继续进行研究，当出现图2所示场景时，光屏上的像是清晰的； ①依此成像原理可制成________（选填“投影仪”“照相机”或“放大镜”）； ②现保持光源和光屏位置不变，小华将凸透镜移至另一位置，发现光屏上也成清晰的像，此时凸透镜所在位置的刻度是________cm。若要再模拟近视眼成因，小华仅需将光屏向________移动少许。 一、探究凸透镜成像规律 【答案】(1)光路是可逆的；(2)入射角大小；(3)缩小 近视；(4)更亮 【典例2】物理兴趣小组的同学展示了以下两个实验： (1)图甲为探究“光的反射规律”实验，若让另一束光线沿BO方向射向平面镜，反射光线沿OA方向射出，这一现象说明：在光的反射现象中________； (2)为了得到“反射角等于入射角”这一普遍规律，接下来的操作是改变________，多次实验； (3)“探究凸透镜成像的规律”实验，凸透镜的焦距为10cm，图乙中光屏上呈现出清晰的像，该像的性质是倒立、________的实像，将蜡烛移至5cm刻度线处，其他元件的位置不变，若使清晰的像再次呈现在光屏上，需在蜡烛与凸透镜间放置一个________（选填“近视”或“远视”）眼镜； (4)实验中，保持蜡烛、凸透镜和光屏的位置不变，用焦距相同、直径更大的凸透镜替换原凸透镜，光屏上呈现的像与原来的像相比________（选填“更大”“更小”或“更亮”）。 二、凸透镜成像规律应用 【答案】D 【典例3】用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律，将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如图所示的位置，下列说法中正确的是（　　） A．只向左移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰缩小的像 B．只向右移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像 C．只向右移动蜡烛至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像 D．只移动凸透镜至适当位置，光屏上能呈现烛焰等大的像 二、凸透镜成像规律应用 【答案】C 【典例4】某同学在探究凸透镜成像规律时，做了两次实验，且均规范操作。他将发光体分别放在距同一凸透镜10厘米和12厘米处，且分别移动另一侧的光屏，其中只有一次在光屏上能找到清晰像。关于该像情况，以下判断正确的是（　　） A．像距小于10厘米，放大的虚像 B．像距小于12厘米，缩小的实像 C．像距大于20厘米，放大的实像 D．像距等于24厘米，等大的实像 三、凸透镜成像时像距与物距的关系 【答案】 B 【典例5】在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当点燃的蜡烛、凸透镜及光屏处于如图所示的位置时，在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法中正确的是（　　） A．蜡烛燃烧变短，光屏上的像也会向下移动 B．此时在光屏上成的像是缩小的 C．该凸透镜的焦距范围为15cm＜f＜30cm D．保持蜡烛不动把凸透镜移动到35cm处，光屏向右移动，光屏上出现清晰的像 三、凸透镜成像时像距与物距的关系 【答案】 A 【典例6】如图1，在装有水的杯子里，小红将一支铅笔分别紧贴杯壁内、外竖直放置，两次都观察到铅笔放大的像，俯视图如图2、图3所示，下列说法正确的是（　　）   A．图2中铅笔向前移，像一直变小 B．图2中铅笔向前移，像先变小后变大 C．图3中铅笔向后移，像一直变大 D．图3中铅笔向后移，像先变小后变大 四、放大镜和水透镜 【答案】放大镜 一倍 正立 同 【典例7】工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。 （1）凸透镜起到________的作用； （2）凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的________焦距范围之内； （3）通过凸透镜看到的是仪表________（填“正立”或“倒立”）的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的________侧。 四、放大镜和水透镜 【答案】折射 凸透镜 【典例8】某汽车司机下车时，随手将一瓶矿泉水放在仪表台上，如图所示。不料因阳光照射、水瓶聚光，车内物品被点燃引发火灾。太阳光经过矿泉水瓶发生了________（选填“反射”或“折射”），矿泉水瓶相当于________。因此，提醒大家在车内不要放置有聚光效果的物品。 3.7 眼镜和光学仪器 第三章 光和眼睛(透镜及其应用) 单元复习 知识一 眼睛的成像原理 1.眼睛的结构与作用： 眼睛中的晶状体相当于凸透镜，对光有会聚作用；眼球后部的视网膜相当于光屏，承接物体的像；睫状体通过调节晶状体的弯曲程度，改变其焦距，使不同距离的物体都能在视网膜上成清晰的像。 2.成像本质： 物体经晶状体折射后，在视网膜上成倒立、缩小的实像，再通过视神经将信息传入大脑产生视觉，与凸透镜成像原理一致。 知识二 近视眼与远视眼——视力问题的成因与矫正 1.视力问题成因： 近视眼：晶状体曲度过大（或眼球前后径过长），远处物体的像成在视网膜前（选填“前” 或 “后”）； 远视眼：晶状体曲度过小（或眼球前后径过短），近处物体的像成在视网膜后（选填“前” 或 “后”）。 2.矫正原理与镜片类型： 近视眼需戴凹透镜矫正：凹透镜对光有发散作用，使像后移至视网膜上； 远视眼（老花眼）需戴凸透镜矫正：凸透镜对光有会聚作用，使像前移至视网膜上。（★易错点：易混淆矫正镜片类型） 3.实验模拟（水透镜探究）： 向水透镜注水增加凸起程度（模拟晶状体变厚），像会成在光屏前（选填“前” 或 “后”），模拟近视眼成因； 结论：晶状体调节能力下降（过凸）是近视的重要原因，需养成良好用眼习惯。 知识三 眼镜的度数 照相机 眼镜的度数——量化透镜性能（物理观念 + 计算应用） 1.度数定义：眼镜的度数等于镜片焦距（单位：米）的倒数乘以 100，公式为：度数=(1/fm)×100 。 2.计算实例： 焦距为 0.5 m 的老花镜（凸透镜）度数为200度； 焦距为-0.25 m 的近视镜（凹透镜）度数为-400度（负号表示凹透镜）。 ★易错点：计算时忽略焦距单位需换算为 “米”，或混淆正负号（凸透镜度数为正，凹透镜为负）。 照相机——影像的保存工具（科学态度 + 原理应用） 1.构造与原理： 镜头相当于凸透镜，感光胶片（或感光元件）相当于光屏； 成像规律：被摄景物在镜头 u > 2f（物距范围）时，成倒立、缩小的实像（与眼睛成像原理一致）。 2.操作调节：拍摄近景时，需调节镜头靠近胶片（增大像距），使像清晰；拍摄远景时，镜头远离胶片（减小像距）。 知识四 显微镜与望远镜 仪器 主要组成 成像原理（简化） 主要作用 显微镜 物镜（凸透镜）、目镜（凸透镜） 物镜：物体在1倍焦距与2倍焦距之间（f < u < 2f），成放大、倒立的实像；目镜：实像在目镜1倍焦距内（u < f），成放大、正立的虚像。 观察微小物体（如细胞） 望远镜 物镜（凸透镜）、目镜（凸透镜） 物镜：远处物体在 2倍焦距外（u > 2f），成缩小、倒立的实像；目镜：实像在目镜 1 倍焦距内（u < f），成放大、正立的虚像。 观察远处物体（如天体） 一、近视眼和远视眼的成因及矫正 答案：后 远 凸 二、 眼镜的度数 焦距（米） 镜片度数 2 50 1 100 0.5 200 0.2 500 三、照相机 答案： 凸 实 小 四、投影仪 五、显微镜 六、 望远镜 【例题1】小彤的爷爷能看清远处的物体，却看不清近处的物体，是因为来自近处某点的光会聚在他视网膜的 （选填“前”或“后”）方，小彤推断爷爷可能患上了 （选填“近”或“远”）视眼，需要配戴 （选填“凸”或“凹”）透镜进行矫正。 【例题2】小明发现自己戴的近视眼镜的镜片是一块凹透镜，于是他查阅相关资料得知：①物体通过凹透镜成缩小的像，且物距越大、像距越大、像越小；②同一物体，物距相同时，通过焦距越小的凹透镜，所成的像越小；③近视眼镜的镜片度数与其焦距的关系如下表： （1）分析表格数据中近视眼镜的镜片度数与其焦距的数量关系，可得结论： ； （2）小明将近视眼镜逐渐靠近纸上文字时，看到的文字大小将逐渐 （选填“增大”或“减小”）； （3）小明分别将A、B 两副不同度数的近视眼镜，放置在书籍前相同位置，通过镜片观察到不同的像，如图（a）、（b）所示，请判断哪副眼镜的镜片度数较高，并说明理由： 。 【答案】近视眼镜的镜片度数与焦距成反比 增大 将A、B两副不同度数的近视眼镜，放置在书籍前相同位置，由图可知，B眼镜成的像更小，所以B眼镜焦距小，近视眼镜的镜片度数与焦距成反比，所以B眼镜的度数较高。 【例题3】广东生产的无人驾驶电动垂直起降航空器首飞成功，彰显了我国科技在城市空中交通领域的领先地位。航空器可用于高空摄影、旅游观光等，航空器的摄像头相当于 透镜，远处的物体通过摄像头成倒立缩小的 （选填“实”或“虚”）像。在摄像头远离物体的过程中，像的大小将变 。 【例题4】在学习了凸透镜成像规律后，小慧同学计划制作一个“手机投影仪”。现有器材如下：焦距分别为10cm、20cm、30cm的凸透镜各一个，手机一部，长为30cm的纸盒，胶带和剪刀等。“投影仪”模型如图所示，将手机和凸透镜分别固定在纸盒的两端，调整“投影仪”到墙面的距离，可在墙上看到手机画面清晰放大的像。下列说法正确的是（　　） A．应选择焦距为10cm的凸透镜 B．应选择焦距为20cm的凸透镜 C．将手机正立放置，在墙上看到的像是正立的 D．墙上手机画面的像是虚像 【答案】B 【例题5】为了模拟探究显微镜的工作原理，小明在白纸上画上红色箭头，放在高约为15mm的透明塑料盒下方，在盒的上方滴上一滴水，如图甲所示，通过水滴（相当于凸透镜）可看到位于水滴下方红色箭头放大的像；将一个焦距为30cm的凸透镜放在水滴正上方，如图乙所示，保持凸透镜水平，调整凸透镜与水滴之间的距离，会看到箭头更大的像。关于该实验，下列说法中正确的是（　　 ）　 A．水滴模拟显微镜的目镜 B．箭头通过水滴成放大的实像 C．水滴上方的凸透镜模拟显微镜的物镜 D．水滴上方的凸透镜和投影仪成像特点相同 【答案】B 【例题6】如图是简易天文望远镜内部结构。远处的物体经过物镜成一个 、 （分别填写“倒立”“正立”与“放大”“等大”“缩小”）的实像，这个实像经过目镜成一个正立 像（选填“虚”或“实”）。如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （选填“近视”或“远视”）镜片来代替。 【答案】倒立 缩小 虚 远视 $