7 通过透镜看世界（教学设计）物理教科版2024八年级上册

该初中物理教学设计聚焦“通过透镜看世界”主题，核心围绕望远镜和显微镜的结构、原理及应用展开。以詹森发明显微镜的历史故事导入，衔接已学的照相机、投影仪等透镜成像知识，搭建从生活透镜到精密仪器的学习支架。 资料突出科学探究与模型建构，通过自制模拟望远镜（两焦距不同凸透镜组合观察）、显微镜实验，引导学生动手归纳成像规律，结合光路图分析原理。例题与生活实例结合，激发科学态度与责任，助力学生提升探究能力，为教师提供清晰实践教学方案。

7 通过透镜看世界（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 7 通过透镜看世界 教学 目标 物理观念 1.了解生活中的透镜的应用：照相机、投影仪、放大镜成像特点。 2.了解实像和虚像。 科学思维 通过制作照相机模型，让学生了解照相机的结构和原理，学会建立模型、利用模型学习物理知识的方法。 科学探究 学生主动观察，能利用自身经验综合分析问题，发展观察能力。 科学态度 与责任 1.通过模型照相机的制作和使用，学生获得成功的喜悦。 2.通过认识照相机、投影仪、放大镜成像特点，激发求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理。 教学 重难点 一、教学重点 了解望远镜、显微镜的结构和基本作用（重点） 二、教学难点 了望远镜、显微镜的原理（难点） 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 400多年前,荷兰的詹森还是一个13岁的男孩,他的爷爷是一们眼镜制造商。一天,他正 在玩镜片，心想：一个镜片可以使物体放大一些，把两个镜片摞在一起会怎样？于是，他一 手拿一个凸透镜片把它们重叠在一起，看地板上的花纹，当他的手上下移动时，地板上的花 纹便忽大忽小，他把镜片的距离固定，花纹一下变得又粗又大。詹森拿着镜片跑到花园里， 看到树叶上有一个小甲壳虫，他把两个镜片的距离拉开，一看，哟，小甲壳虫简直成了一只 小鸡！后来，詹森在爸爸的帮助下，用铁铁制作了世界上最早的显微镜。关于显微镜，你又 了解多少呢？一起来学习吧！ 思考问题，进入情境。 学习新课 一、望远镜 讲望远镜之前，可以先复习一下放大镜。用放大镜可以看清书本上的小字等较小的物体，要想看远处的物体，用一个放大镜就无能为力了，这就引入了望远镜。 照课本P81介绍望远镜的结构。利用望远镜能看清楚远处的物体，主要是由于望远镜物镜的直径比眼睛的瞳孔要大得多，它可以收集更多的光线，使远处的物体看起来更明亮。对于视角的问题，只要作简要的介绍，让学生知道有这么一个概念，不要求学生完全理解。主要还是要强调两个透镜的组合作用。 课本中主要介绍了开普勒望远镜，同时可以向学生介绍其他类型的望远镜，扩大学生视野。 【学生实验——自制模拟望远镜】 为更直观的理解望远镜的成像原理，动手制作模拟望远镜。 【实验器材】两个焦距不同的凸透镜。 【实验步骤】 ①先用一个凸透镜(焦距大的)观察窗外远处的物体，注意成像情况。 ②再用另一个凸透镜(焦距小)观察上面得到的物体的像，注意成像情况。 ③将两凸透镜的位置对调，再观察远处的物体，对比两次成像的大小。 【归纳结论】 ①用一个凸透镜(焦距较大)观察窗外远处的物体，成倒立、缩小的实像。 ②再用另一个凸透镜(焦距较小)观察上面得到的物体的像，成倒立、放大的虚像，远处的物体看上去放大了（上图）。 ③两凸透镜的位置对调后，远处的物体看上去缩小了（上图中的下图）。 （1）望远镜的构造 【播放ppt进行讲解】 望远镜由两组透镜组成，每组透镜相当于一个凸透镜。靠近被观察物体的凸透镜，焦距比较长，叫物镜。靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短，叫做目镜。 望远镜示意图 双筒望远镜 我们见到的普通望远镜和军事望远镜都是双筒的，是双筒望远镜。它的两个镜筒都是拐了弯的，在拐弯处分别安装了两个“全反射棱镜”。这种设计一方面缩短了镜筒的长度，另一方面经过那两块棱镜的两次反射也能使本来倒立的像正立过来。 （2）望远镜的原理 ①物镜：物镜相当于照相机的镜头，远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像，这个像处于目镜的1倍焦距以内. ②目镜：目镜相当于一个放大镜。成正立、放大的虚像。 两次成像，先缩小，后放大。 （3）望远镜的成像光路图 【边画光路图边讲解】 注意： ①目镜把物镜所成的像进行放大。目镜所成的像正倒和大小是相对于物镜所成的像而言的。最后成像与物体本身比，是倒立、缩小的虚像。 ②物镜和目镜的距离等于两个透镜的焦距之和。(由于物体距望远镜的距离很大，第一次成像在物镜的焦点附近且无限靠近焦点，可以近似地认为在焦点处，要使目镜的放大倍数尽可能最大，则这个像要在目镜的一倍焦距以内且尽可能靠近焦点)。 2. 视角 【提出问题，引出视角的概念】 物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，这样的像应该是缩小的，为什么用望远镜观察物体时会感到像被放大了？ 原来，我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要，视角越大，对物体观察越清楚。 （1）视角的概念 从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。 （2）影响视角的因素 ①视角与物体大小有关。物体到眼镜的距离一定时，大物体的视角大，小物体的视角小。 ②视角与离物体远近有关。物体大小一定时，看近处的物体，视角大，远处的物体视角小。 （3）望远镜对视角的放大 视角的大小是影响我们能否看清一个物体的重要因素。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。 望远镜物镜的直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮。这一点在观测天空中的暗星时非常重要。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，以便观测到更暗的星。 欣赏：展望遥远的宇宙空间 （1）天文永远镜中的月球环形山（如图）； （2）安装在北京天文台兴隆站的反射望远镜口径2.16m，夜晚能观测到亮度相当于20km外的一根点头的火柴发出的光那样的星星（如图）； （3）天文爱好者常用的望远镜（如图）； （4）美国1990年发射的哈勃太空望远镜，可以观测到100多亿光年远的早期宇宙景观。人们把它称为“揭开天文学新纪元的望远镜”； （5）哈勃望远镜拍报的正在孕育新恒星的星云。 例1“超级月亮”比正常时的月亮要大百分之二十，亮度也有所增加，某天文爱好者为了研究这一现象，于是架设一台开普勒望远镜做进一步观察。关于该望远镜，下列说法正确的是（　D　） A．它的物镜和目镜都是凹透镜 B．它的物镜相当于投影仪，用来把物体放大 C．物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成虚像 D．它由两个透镜组成，靠近眼睛的为目镜，靠近被观测物体的为物镜 【详解】A．望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，故A错误； B．望远镜的物镜相当于照相机的镜头，使远处的物体成一个倒立缩小的实像，故B错误； C．望远镜的物镜的作用是使得无限远处的物体在焦点附近成一个倒立缩小的实像，目镜再把这个像放大，故C错误； D．望远镜由两组凸透镜组成，靠近眼镜的为目镜，靠近被观测物体的为物镜，故D正确。所以选D。 从对比中总结知识，培养学生的能力，同时让学生在思考和分析中提升能力、学习知识。 进一步了解眼睛的结构和视物原理。 讨论交流回答，归纳出正常眼睛调节的方法。 根据眼睛的调节是有限度的，分析得出远点、近点和明视距离的概念。 做例题并进行解析。 新课讲授 二、望远镜 从凸透镜成像规律知道，凸透镜能使物体成放大的实像，凸透镜又能成放大的虚像，引导学生去思考：先用一个凸透镜使物体成一放大的实像，然后再用另一个凸透镜把这个实像再一次放大，就能看清很微小的物体了，这就是显微镜的原理。教学时可以在投影片画一小物体，先让学生仔细观察投影片画面上的这个物体，再把投影片放到投影仪上，让学生观察屏幕画面上的这个物体，然后让学生拿着放大镜再去观察这个物体。说明这就是显微镜的原理，显微镜是利用两个透镜放大作用的组合制成的。这里可以让学生讲一讲感受。 活动：阅读课本P83，动手做：做一架显微镜。 让学生试着用两个焦距不同的凸透镜做一架显微镜，并观察微小细微的物体。 1.显微镜的构造 主要由物镜、目镜、载物台、反光镜等组成。 （1）物镜：靠近被观察物体的凸透镜，焦距短，相当于投影仪的镜头。 （2）目镜：靠近被观察物体的凸透镜，焦距长，相当于一个普通的放大镜。 （3）载物台：承载被观察物体。 （4）反光镜：增加光的强度，照亮被观察的物体。 2. 显微镜成像的基本原理 （1）物镜：物镜的作用相当于投影仪的镜头，被观察物体首先通过物镜成倒立、放大的实像，这个实像落在了目镜的一倍焦距以内； （2）目镜：目镜的作用相当于一个放大镜，把物镜形成的放大的实像再次放大，得到正立、放大的虚像。 （3）物体通过整个显微镜所成的像是：倒立、放大的虚像。 （4）显微镜的成像光路图： 【边画光路图边讲解】 3. 显微镜的放大倍数 微小的物体通过显微镜后被两次放大，因此，显微镜的放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数。一般在镜头上标有“n×”字样，例如n=5，即为放大5倍。 欣赏：奇异的微观世界 【例题2】如图所示，显微镜的结构如图所示，则下列说法正确的是（　　） A.物镜的焦距大于目镜的焦距 B.物镜和目镜一样都起到放大的作用，所成的像都是虚像 C.物镜所成的像为虚像，目镜所成的像为实像 D.物镜所成的像为实像，目镜所成的像为虚像 【答案】D 【解析】显微镜的物镜的焦距小于目镜的焦距，故A错误；放在载物台上的物体在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间，通过物镜成倒立放大的实像，这个实像位于目镜的焦点之内，通过目镜成正立、放大的虚像，故D正确，BC错误。故选D。 了解显微镜的主要结构及各部分的作用。 根据物镜、目镜的成像情况，说出显微镜成像的原理. 根据光路图理解显微镜的原理。 知道显微镜的放大倍数。 大体了解显微镜的一些应用。 观看视频，加深对显微镜成像的理解。 做例题并进行解析，进一步理解显微镜的原理. 课 堂 练 习 1我们的眼睛和照相机一样都是成　　　　、　　　　的实像。照相机可以通过调焦工具调节焦距，眼睛里的睫状肌牵拉晶状体，会改变眼睛的焦距，看远处的物体时，睫状肌放松，晶状体变薄，焦距　　　（选填“变大”“变小”或“不变”），使远处的景物的像成在　　　　上，写字时，睫状肌收缩，晶状体变厚，焦距　　　　（选填“变大”“变小”或“不变”）。  【答案】倒立　缩小　变大　视网膜　变小 【解析】眼睛和照相机一样都是成倒立、缩小的实像。观察题图可以发现，晶状体把光会聚到视网膜上，通过视觉神经传递给大脑，被大脑处理后我们才能看到物体。看远处的物体时，晶状体变薄，焦距变大，使像成在视网膜上，反之，看近处的物体时，晶状体变厚，焦距变小，折光能力变强，使像成在视网膜上。 2．正常眼睛观察近距离物体的明视距离约为25cm。小刚看书时，把书本放在眼睛前15cm处，为了看清书上的文字，晶状体将会变厚，焦距 （选填“不变”、“变大”或“变小”），长此以往，就可能会形成 （选填“近”或“远”）视眼。 【答案】变小 近 【详解】把书本放在眼睛前 15cm 处，晶状体的曲度变大，焦距变小，长此以往，晶状体的调节能力变弱，看远处物体，像成在视网膜的前方，形成近视眼。 3.甲图为照相机成像原理图，乙图为眼睛成像原理图。关于照相机和眼睛，下列有关说法正确的是（　　） A.照相机在胶片上成正立的实像，眼睛在视网膜上成倒立的虚像 B.照相机在胶片上成倒立的虚像，眼睛在视网膜上成正立的实像 C.照相机在胶片上成倒立的实像，眼睛在视网膜上成正立的实像 D.照相机在胶片上成倒立的实像，眼睛在视网膜上成倒立的实像 【答案】D 【详解】眼球好像一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，它们的成像原理是相同的，照相机在胶片上成倒立、缩小的实像，眼睛在视网膜上成倒立、缩小的实像，故ABC错误，D正确。故选D。 4．凸透镜可用于　　　　（选填“远视”或“近视”）眼的矫正，手机的镜头相当于一个凸透镜，若某手机镜头焦距为5 cm，用它扫描健康码时，为保证扫描清晰，手机到健康码的距离应大于　　　　cm。  【答案】远视　10 【解析】凸透镜用于远视眼的矫正；由凸透镜成像特点知当物体位于二倍焦距以外时，成倒立缩小的实像，该镜头的焦距为5 cm，为了成清晰的像，手机到健康码的距离应大于10 cm。 5．图中示意了正常眼睛的调节，以下判断错误的是（　　）    A.眼球好像一架照相机 B.正常眼睛，能调节晶状体的形状 C.晶状体的厚度不同，对光的偏折能力不同 D.物体无论多远或多近，都能在视网膜上成像 【答案】D 【详解】眼球好像一架照相机，成倒立缩小的实像，故A正确，不符合题意；正常眼睛，能调节晶状体的形状，当看近处物体时，晶状体较厚折射能力较强；当看远处物体时，晶状体较薄折射能力较弱，故BC正确，不符合题意；当物体太远或者太近时，超出晶状体的调节范围，物体不能在视网膜上成像，故D错误，符合题意。故选D。 6．很多人选择通过准分子激光切削角膜中央前表面进行近视眼矫正，下列说法正确的是（　　） A.眼球的结构相当于投影仪，视网膜相当于光屏 B.在眼球的视网膜上成的像是正立、等大的实像 C.近视眼是因晶状体太厚，像成在了视网膜后方 D.激光矫正相当于给眼球戴了一副隐形的凹透镜 【答案】D 【详解】眼球的结构相当于照相机，视网膜相当于光屏，外界物体在视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像，故AB错误；近视眼是因晶状体太厚，像成在了视网膜前方，故C错误；激光矫正近视，是对人的晶状体和角膜构成的透镜进行手术，使其变薄，相当于一个凹透镜，使其对光的偏折能力变弱，使成的像后移，直到移到视网膜上，故D正确。故选D。 7．实验小组的同学用如图所示的装置来探究“近视眼的缺陷”。他们用蜡烛代表眼睛观察的物体，用凸透镜代表眼球的晶状体，用光屏代表视网膜。为判断近视眼不戴眼镜时物体成的像在视网膜前还是视网膜后，小明提出如下实验方案： 先不给凸透镜戴眼镜，让烛焰在光屏上成像，然后给凸透镜戴上眼镜，移动光屏，再次让烛焰在光屏上成像，比较两次像距的大小。 实验时，要注意调节烛焰、凸透镜、光屏的高度，使它们的中心大致在 ，这样做的目的是 。      下表是小明通过实验测得的数据：     （1）小组同学通过分析认为，第 次数据是无效的，原因是 。 （2）分析表格中的数据，我们发现，v1 （选填“>”“<”或“=”）v2，所以近视眼镜的作用是使像 （选填“远离”或“靠近”）晶状体。那么近视眼不戴眼镜时，物体通过晶状体所成的像落在视网膜的 （选填“前”或“后”）方。 小华进一步思考后提出另一实验方案∶ 先给凸透镜戴上眼镜，让烛焰在光屏上成像，然后取下眼镜，再让烛焰在光屏上成像，比较两次像距的大小。   （3）你认为小华的实验方案 （选填“可行”或“不可行”）。 【答案】凸透镜的主光轴上 使烛焰的像成在光屏中间 （1）4 眼睛不可能成倒立放大的像 （2）< 远离 前 （3）可行 【详解】实验时，要注意调节烛焰、凸透镜、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，这样做的目的是使烛焰的像成在光屏中间。 （1）第4次数据是无效的，因为眼睛不可能成倒立放大的像 。 （2）分析表格中的数据，我们发现，v1<v2，所以近视眼镜的作用是使像远离晶状体。那么近视眼不戴眼镜时，物体通过晶状体所成的像落在视网膜的前方。 （3）先给凸透镜戴上眼镜，让烛焰在光屏上成像，然后取下眼镜，再让烛焰在光屏上成像，比较两次像距的大小，所以小华的实验方案可行。 8．小华用弹性膜充水制作了一个水凸透镜，通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度，如图是他用其模拟眼睛看物体的实验装置。模拟正常眼睛时，固定透镜，将一个F形光源放在合适的位置后，调节光屏得到清晰的像，下列说法正确的是（　　）    A.此时光源放在透镜2倍焦距以内 B.此时光屏上成倒立放大的实像 C.光源远离透镜时，要将光屏靠近透镜才能再次得到清晰的像 D.模拟近视眼的成因时需要从透镜向外抽水 【答案】C 【详解】眼睛相当于照相机，在视网膜成倒立缩小的实像，因此物距应大于二倍焦距，即此时光源放在透镜2倍焦距以外，在光屏上成倒立缩小的实像，故AB错误；根据凸透镜成实像时的特点，物远像近像变小，因此光源远离透镜时，要将光屏靠近透镜才能再次得到清晰的像，故C正确；近视眼是因为晶状体太厚，对光线会聚能力太强导致的，因此模拟近视眼的成因时需要从透镜向里注水，故D错误。故选C。 课 堂 小 结 板 书 设 计 眼睛 一、望远镜 1.构造：物镜（相当于照相机）、目镜（相当于放大镜）。 2.原理：远处物体首先通过物镜成倒立、缩小的实像；目镜把物镜形成的实像放大，得到正立、放大的虚像。 二、显微镜 1．主要构造：物镜（相当于投影仪）、目镜（相当于放大镜）、载物片、反光镜。 2. 原理：物体首先通过物镜成倒立、放大的实像；目镜把物镜形成的实像再次放大，得到正立、放大的虚像。 3. 放大倍数：放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数 作业 布置 1. 配套同步分层作业 2. 观察生活中更多的透镜的利用，思考它们的原理，并用所学知识进行解释，下节课分享交流 。 教学反思 在学习了照相机的工作原理和调节的基础上。一定要结合照相机来理解眼睛的成像原理和特点。和照相机不同的是。照相机是通过调节像距来调节像。而眼睛是通过调节焦距，来调节看远近不同的物体的像。引导学生理解人眼看远近物体都能看清的原因是晶状体在调节。 关于近视眼和远视眼的矫治，一方面引导学生分析光路图，利用他们所学过的知识寻找解决的办法，另一方面，师生共同设计方案探究，培养了学生动手操作能力和主动学习的兴趣。远视眼的成因和矫正更是放手让学生完成，这也体现了老师的引导地位和学生学习的主体地位。 / 学科网（北京）股份有限公司 $