3.5 奇妙的透镜（导学案）物理沪粤版2024八年级上册

3.5 奇妙的透镜 （导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 2.3.5 了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 物理观念：了解凸透镜和凹透镜的形状以及对光的作用。 科学思维：知道什么是主光轴、光心、焦点和焦距。 科学探究：观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 科学态度与责任：通过实验探究，使学生能保持对自然的好奇心，初步领略自然现象的美好与和谐。 【学习重点】 1．凸透镜和凹透镜的定义及结构区别；凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用； 2．焦点、焦距的概念；测量凸透镜焦距的实验方法。 【学习难点】 1．区分凸透镜的实焦点和凹透镜的虚焦点；理解透镜对光作用的原理； 2．准确测量凸透镜的焦距并分析影响测量准确度的因素。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．透镜： （1）透镜是利用光的______制成的能改变光路的器件。透镜有两类，中间比边缘______的叫做凸透镜，中间比边缘______的叫做凹透镜。 （2）透镜的中心叫做______，凡是经过这一点的光都不改变____________。 （3）通过光心和球面球心的直线叫做透镜的____________。 2．透镜对光的作用：凸透镜对光有______作用，凹透镜对光有______作用。 3．透镜的焦点和焦距：平行于主光轴的光经凸透镜折射后，会聚于主光轴上的某一点，这一点也是光斑最小、最亮的一点，叫做凸透镜的______。平行于主光轴的光经凹透镜折射后将向外散开，将发散的光线反向延长也会相交于主光轴上的一点，由于这一交点不是实际光线会聚的点，因此叫做凹透镜的______。从______到______的距离叫做焦距。 4．通过透镜的三条特殊光线： （1）通过光心的光传播方向______。 （2）平行于主光轴的光，经凸透镜折射后，折射光线经过______。 （3）平行于主光轴的光，经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过____________。 （4）过焦点的光经凸透镜折射后与主光轴______。对于凹透镜来说，若入射光线的正向延长线过虚焦点，则折射光线与主光轴______。 【课堂探究】 探究一、透镜的分类 1．透镜有两类，中间比边缘厚的叫做____________，中间比边缘薄的叫做____________。 2．在如图所示的透镜中，属于凸透镜的有______；属于凹透镜的有____________。 友情提醒 凸透镜能使光会聚，凹透镜能使光发散，会聚不一定相交，而发散不一定不相交；会聚指光线经过透镜折射后较原光线向主光轴偏折，发散指光线经透镜折射后较原光线远离主光轴。 【例题1】如图所示，从光源发出的光线，穿过金属板上的小孔进入烟箱，按图示那样传播，则a、b、c三个位置上必然分别放置着（　　） A．a是凹透镜，b是平板玻璃，c是凸透镜 B．a是凹透镜，b是平板玻璃，c是凹透镜 C．a是平板玻璃，b是凸透镜，c是凹透镜 D．a是凸透镜，b是平板玻璃，c是凹透镜 探究二、透镜对光的作用 1．透镜对光线的作用： 类型 凸透镜 凹透镜 作用 对光有______作用 对光有______作用 光路图 2．在台湾南投县一间道场曾发生火灾，当时勘查发现祸源竟是“水晶球”，原来道场为趋吉避凶，在门口摆放了一个水晶球，水晶球相当于一个______镜，对光线有______作用，使水晶球下方的塑料地毯点燃，引起火灾。 【例题2】完成光源B发出的光线a、b经过凹透镜折射后的光路图和B的像B′______；根据作图说明凹透镜成的像是实像还是虚像？_____；人眼在S处透过凹透镜能否观察到这个像？_____。 探究三、透镜的焦点和焦距 1．如图所示，图中O点是凸透镜的______，F点是凸透镜的______，f叫凸透镜的______，直线MN叫凸透镜的______。 2．如图所示是利用手电筒在光具座上测量凸透镜焦距的实验装置，测量前，应调节手电筒的反光碗，使其发出的光线尽量接近于______光，使其垂直射入凸透镜，调节光屏的位置，直到在光屏上得到最小的光点为止，______到______的距离就是凸透镜的焦距。为了提高实验的准确度，可以____________。 【例题3】 如图甲所示，是凹透镜的三条特殊光线画法。实际上凹透镜也可以成像，物体经凹透镜所成的像是正立缩小的虚像。如图乙所示，MN是主光轴，A'B'是物体AB通过凹透镜所成的像，请你根据凹透镜的三条特殊光线，在乙图中画出凹透镜的位置并标出其中一个焦点的位置。（保留作图痕迹） 【归纳整理】 3.5 奇妙的透镜 【课堂练习】 考点01 透镜的特点及分类 1．如图所示的水晶球是小明暑假研学过程中获得的奖品，妈妈提醒小明不要把它们放在向阳的窗台上，因为水晶球相当于（    ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹透镜 D．凹面镜 2．把一个透明且均匀的玻璃球切成a、b、c、d、e五部分，其截面如图所示，其中属于凸透镜的是（　　）    A．只有b B．a、c、d、e C．a、b、c D．a、b、c、d、e 3．如图甲所示，把放大镜的镜片拆出来。从侧面看过去，这块透镜中间较边缘 （选填“厚”或“薄”），这种透镜我们叫凸透镜。继续观察图乙中的透镜，与放大镜属于同一类透镜的是 。 4．炎炎夏日，停在露天停车场的汽车内有一瓶矿泉水，如图甲所示，太阳光透过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃，这是因为装有水的矿泉水瓶相当于一个 透镜，如图乙所示，中间为“空气凹透镜”的玻璃砖，它与装水的饮料瓶对光的作用 （选填“相同”或“不同”）。 考点02 透镜对光线的作用 5．如图所示，凸透镜的主光轴与平静水面重合，F为焦点；已知点光源S发出的一束光到达了F，请画出该光束经F后在空气和水中的大致光路。 6．请完成图中凹透镜的光路图。（保留作图痕迹） 7．在光具座上自左向右依次竖直放置一个平面镜、凸透镜和凹透镜，两个透镜的主光轴重合，凸透镜的焦点为F1，凹透镜的焦点为F2，在凹透镜的右侧有两束光线射向凹透镜，如图所示。请画出此光束完整的传播光路图。 考点03 透镜三条特殊光线作图 8．如图所示，虚线框内有一透镜，让一束平行光垂直射向该透镜的镜面，在墙壁上得到了一个较大的光斑，关于虚线框内的透镜，下列说法正确的是（　　） A．一定是凹透镜，它对光有发散作用 B．一定是凸透镜，它对光有会聚作用 C．可能是凹透镜，它对光有会聚作用 D．可能是凸透镜，它对光有会聚作用 9．在外出游玩时我们要提升安全意识，如：在森林里不能随意丢弃装有水的透明矿泉水瓶；因为它相当于一个 透镜，对太阳光有 作用，可能会导致森林火灾；从岸上看清澈池塘的深度比实际的要浅，这是由于光的 现象造成的，所以我们不要贸然下水，以免发生意外。 10．在图中，属于凸透镜的是 ，属于凹透镜的是 （前两格均选填图中数字）；序号1的透明体可以使白光发生 现象，序号4的透明体对光有 作用（最后一格选填“会聚”或“发散”）。 11．如图是两束光分别射向并通过甲和乙两透镜的光路图。由图可知甲是 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），此透镜对光有 （选填“会聚”或“发散”）作用。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.5 奇妙的透镜 （导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 2.3.5 了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 物理观念：了解凸透镜和凹透镜的形状以及对光的作用。 科学思维：知道什么是主光轴、光心、焦点和焦距。 科学探究：观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 科学态度与责任：通过实验探究，使学生能保持对自然的好奇心，初步领略自然现象的美好与和谐。 【学习重点】 1．凸透镜和凹透镜的定义及结构区别；凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用； 2．焦点、焦距的概念；测量凸透镜焦距的实验方法。 【学习难点】 1．区分凸透镜的实焦点和凹透镜的虚焦点；理解透镜对光作用的原理； 2．准确测量凸透镜的焦距并分析影响测量准确度的因素。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．透镜： （1）透镜是利用光的折射制成的能改变光路的器件。透镜有两类，中间比边缘厚的叫做凸透镜，中间比边缘薄的叫做凹透镜。 （2）透镜的中心叫做光心，凡是经过这一点的光都不改变传播方向。 （3）通过光心和球面球心的直线叫做透镜的主光轴。 2．透镜对光的作用：凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。 3．透镜的焦点和焦距：平行于主光轴的光经凸透镜折射后，会聚于主光轴上的某一点，这一点也是光斑最小、最亮的一点，叫做凸透镜的焦点。平行于主光轴的光经凹透镜折射后将向外散开，将发散的光线反向延长也会相交于主光轴上的一点，由于这一交点不是实际光线会聚的点，因此叫做凹透镜的虚焦点。从焦点到光心的距离叫做焦距。 4．通过透镜的三条特殊光线： （1）通过光心的光传播方向不变。 （2）平行于主光轴的光，经凸透镜折射后，折射光线经过焦点。 （3）平行于主光轴的光，经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过虚焦点。 （4）过焦点的光经凸透镜折射后与主光轴平行。对于凹透镜来说，若入射光线的正向延长线过虚焦点，则折射光线与主光轴平行。 【课堂探究】 探究一、透镜的分类 1．透镜有两类，中间比边缘厚的叫做凸透镜，中间比边缘薄的叫做凹透镜。 2．在如图所示的透镜中，属于凸透镜的有③④⑥；属于凹透镜的有①②⑤。 友情提醒 凸透镜能使光会聚，凹透镜能使光发散，会聚不一定相交，而发散不一定不相交；会聚指光线经过透镜折射后较原光线向主光轴偏折，发散指光线经透镜折射后较原光线远离主光轴。 【例题1】如图所示，从光源发出的光线，穿过金属板上的小孔进入烟箱，按图示那样传播，则a、b、c三个位置上必然分别放置着（　　） A．a是凹透镜，b是平板玻璃，c是凸透镜 B．a是凹透镜，b是平板玻璃，c是凹透镜 C．a是平板玻璃，b是凸透镜，c是凹透镜 D．a是凸透镜，b是平板玻璃，c是凹透镜 【答案】D 【解析】a处会聚光线，是凸透镜，b处没有改变光线方向，是平板玻璃，c处使光线发散，是凹透镜，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 探究二、透镜对光的作用 1．透镜对光线的作用： 类型 凸透镜 凹透镜 作用 对光有会聚作用 (会聚透镜) 对光有发散作用 (发散透镜) 光路图 2．在台湾南投县一间道场曾发生火灾，当时勘查发现祸源竟是“水晶球”，原来道场为趋吉避凶，在门口摆放了一个水晶球，水晶球相当于一个凸透镜，对光线有会聚作用，使水晶球下方的塑料地毯点燃，引起火灾。 【例题2】完成光源B发出的光线a、b经过凹透镜折射后的光路图和B的像B′______；根据作图说明凹透镜成的像是实像还是虚像？_____；人眼在S处透过凹透镜能否观察到这个像？_____。 【答案】          虚像     能 【解析】[1]根据过凹透镜光心的光线传播方向不改变作出a的折射光线，平行主光轴的光线c经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点，a、c的折射光线的反向延长的会聚点，即为像点B′，则b的折射光线的反向延长线过像点B′，由此画出b的折射光线。如下图所示 [2]由图可知，a、b、c的折射光线不能相交于一点，其折射光线的反向延长线会聚一点，即为像点B′，则说明凹透镜成的像是虚像。 [3]由图可知，a的折射光线进入人眼，所以人眼在S处透过凹透镜能观察到这个像。 探究三、透镜的焦点和焦距 1．如图所示，图中O点是凸透镜的光心，F点是凸透镜的焦点，f叫凸透镜的焦距，直线MN叫凸透镜的主光轴。 2．如图所示是利用手电筒在光具座上测量凸透镜焦距的实验装置，测量前，应调节手电筒的反光碗，使其发出的光线尽量接近于平行光，使其垂直射入凸透镜，调节光屏的位置，直到在光屏上得到最小的光点为止，光心到透镜的距离就是凸透镜的焦距。为了提高实验的准确度，可以多次测量取平均值。 【例题3】 如图甲所示，是凹透镜的三条特殊光线画法。实际上凹透镜也可以成像，物体经凹透镜所成的像是正立缩小的虚像。如图乙所示，MN是主光轴，A'B'是物体AB通过凹透镜所成的像，请你根据凹透镜的三条特殊光线，在乙图中画出凹透镜的位置并标出其中一个焦点的位置。（保留作图痕迹） 【答案】 【解析】连接AA'，与MN的交点即为凹透镜的光心O，然后画凹透镜，作平行与MN的光线AC，连接A'C即为折射光线，折射光线与MN的交点即为焦点F。如图所示 【归纳整理】 3.5 奇妙的透镜 【课堂练习】 考点01 透镜的特点及分类 1．如图所示的水晶球是小明暑假研学过程中获得的奖品，妈妈提醒小明不要把它们放在向阳的窗台上，因为水晶球相当于（    ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹透镜 D．凹面镜 【答案】A 【解析】水晶球中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜，凸透镜可以会聚光线，若水晶球放在向阳的窗台上，容易引起火灾。 故选A。 2．把一个透明且均匀的玻璃球切成a、b、c、d、e五部分，其截面如图所示，其中属于凸透镜的是（　　）    A．只有b B．a、c、d、e C．a、b、c D．a、b、c、d、e 【答案】B 【解析】由图知：玻璃a、c、e、d都是中间厚，边缘薄，是凸透镜，能使光线会聚，而玻璃b是中间薄，边缘厚，是凹透镜，能使光线发散，故ACD不符合题意，故B符合题意。 故选B。 3．如图甲所示，把放大镜的镜片拆出来。从侧面看过去，这块透镜中间较边缘 （选填“厚”或“薄”），这种透镜我们叫凸透镜。继续观察图乙中的透镜，与放大镜属于同一类透镜的是 。 【答案】 厚 ab 【解析】[1][2]放大镜是凸透镜，中间厚边缘薄，故从侧面看过去，这块透镜中间较边缘厚。如图乙中，只有ab是中央厚边缘薄的凸透镜。 4．炎炎夏日，停在露天停车场的汽车内有一瓶矿泉水，如图甲所示，太阳光透过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃，这是因为装有水的矿泉水瓶相当于一个 透镜，如图乙所示，中间为“空气凹透镜”的玻璃砖，它与装水的饮料瓶对光的作用 （选填“相同”或“不同”）。 【答案】 凸 相同 【解析】[1]因为瓶中进入水之后，瓶中的水形状是中间厚、边缘薄，因此装水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜，对光线有会聚作用，会形成高温区产生危险。 [2]中间为“空气凹透镜”的玻璃砖可看作是两个凸透镜组合在一起了，而光线经过凸透镜后会变得会聚，经过两个凸透镜变得更加会聚，因此它与装水的饮料瓶对光的作用相同。 考点02 透镜对光线的作用 5．如图所示，凸透镜的主光轴与平静水面重合，F为焦点；已知点光源S发出的一束光到达了F，请画出该光束经F后在空气和水中的大致光路。 【答案】 【解析】过F点作与水面相垂直的法线，由光的反射定律可知，反射角等于入射角，反射光线与入射光线分居在法线两侧，由此作出反射光线；经过凸透镜焦点的光线将沿着与凸透镜主光轴平行的方向射出；光从空气斜射入水中时，将发生折射，空气中的入射角大于水中的折射角，所以折射光线更靠近法线，如图所示 6．请完成图中凹透镜的光路图。（保留作图痕迹） 【答案】 【解析】入射光线的延长线过凹透镜的另一边焦点，折射光线平行于主光轴射出，如图所示： 7．在光具座上自左向右依次竖直放置一个平面镜、凸透镜和凹透镜，两个透镜的主光轴重合，凸透镜的焦点为F1，凹透镜的焦点为F2，在凹透镜的右侧有两束光线射向凹透镜，如图所示。请画出此光束完整的传播光路图。 【答案】 【解析】指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，该点恰好射到平面镜上，再进行反射；根据光路是可逆的，画出这条光线通过两个透镜折射和平面镜反射后的光路，如图所示： 考点03 透镜三条特殊光线作图 8．如图所示，虚线框内有一透镜，让一束平行光垂直射向该透镜的镜面，在墙壁上得到了一个较大的光斑，关于虚线框内的透镜，下列说法正确的是（　　） A．一定是凹透镜，它对光有发散作用 B．一定是凸透镜，它对光有会聚作用 C．可能是凹透镜，它对光有会聚作用 D．可能是凸透镜，它对光有会聚作用 【答案】D 【解析】①让一束平行光垂直射向该透镜的镜面，在墙壁上得到了一个较大的光斑，说明该透镜对光有发散作用，则虚线框内的透镜可能是凹透镜。 ②如果透镜到墙壁的距离较远，虚线框内的透镜也可能是凸透镜，平行光垂直射向凸透镜的镜面发生折射后，折射光线会聚后继续传播也能在墙壁上得到一个较大的光斑，如下图所示 综上所述，虚线框内的透镜，可能是凹透镜，对光线有发散作用；也可能是凸透镜，对光线有会聚作用，故ABC错误，故D正确。 故选D。 9．在外出游玩时我们要提升安全意识，如：在森林里不能随意丢弃装有水的透明矿泉水瓶；因为它相当于一个 透镜，对太阳光有 作用，可能会导致森林火灾；从岸上看清澈池塘的深度比实际的要浅，这是由于光的 现象造成的，所以我们不要贸然下水，以免发生意外。 【答案】 凸 会聚 折射 【解析】[1][2]在森林里不能随意丢弃装有水的透明矿泉水瓶，因为矿泉水瓶为圆柱形，瓶内有水时相当于一个凸透镜，对太阳光有会聚作用，使温度升高，可能会导致森林火灾。 [3]从岸上看清澈池塘的深度比实际的要浅，这是由于光从水中斜射入空气中时发生折射造成的，所以我们不要贸然下水，以免发生意外。 10．在图中，属于凸透镜的是 ，属于凹透镜的是 （前两格均选填图中数字）；序号1的透明体可以使白光发生 现象，序号4的透明体对光有 作用（最后一格选填“会聚”或“发散”）。 【答案】 2、4 5、6 色散 会聚 【解析】[1][2]根据透镜的概念，中间比边缘厚的透镜是凸透镜，中间比边缘薄的透镜是凹透镜。故图中2、4为凸透镜，5、6为凹透镜。 [3]序号1的透明体以使白光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，在白色光屏上呈现一条彩色光带，这是光的色散现象。 [4]序号4的透明体为凸透镜，对光有会聚作用。 11．如图是两束光分别射向并通过甲和乙两透镜的光路图。由图可知甲是 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），此透镜对光有 （选填“会聚”或“发散”）作用。 【答案】 凹透镜 发散 【解析】[1][2]由图可知，通过甲的光线比起入射光线更加远离主光轴，即甲透镜对光线具有发散作用，故甲透镜为凹透镜，通过乙的光线比入射光线更靠近主光轴，即乙透镜对光线具有会聚作用，故乙透镜为凸透镜。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $