跨学科实践：用“水透镜”探究近视眼的形成原因（高效培优讲义）物理沪粤版2024八年级上册

跨学科实践：用“水透镜”探究近视眼的形成原因 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 近视眼的形成 1 题型2用“水透镜”探究近视眼的形成原因 4 【能力培优练】 8 【链接中考】 19 【重难题型讲解】 题型1 近视眼的形成 图示 类型 原因 近视眼的形成 正常眼睛，物体经晶状体成像于视网膜上。人的眼睛是靠调节晶状体的弯曲程度，相当于改变凸透镜的焦距，从而获得清晰的像。 看近处物体时，晶状体变厚；看远处物体时，晶状体变薄。 若眼睛调节能力受损，晶状体变厚，折光能力变强，使成像在视网膜之前，就形成了近视眼。 近视眼的矫正 用凹透镜矫正近视眼。 凹透镜具有发散作用，“发散”（远离主光轴）后的光线经过晶状体折射后，成像位置在更远处，即在视网膜上，由此可以看清物体。 【典例1-1】正常人眼看物体时，物体在视网膜上成的是 （填写相关成像性质）的像。某人看物体时的成像情况如图所示，他需戴 透镜加以矫正，利用的是它对光的 作用。 【典例1-2】同学们课间在走廊上眺望远方。此时晶状体变 （填“厚”或“薄”），晶状体的 发生变化，远处的景物在视网膜上成倒立、 的实像。 跟踪训练1 人的眼睛相当于一架能自动变焦的照相机，晶状体相当于一个 透镜，外界物体在视网膜上成的是 立、 的 像。近视眼是因为晶状体弯曲程度较大从而使像成在视网膜的 方（选填“前”、“后”），需要佩戴近视眼镜即一个 透镜来矫正。 跟踪训练2 2025年6月6日是第30个全国“爱眼日”，保护视力，科学用眼已成为社会共识，下列有关眼睛和眼镜的说法正确的是（　　） A．物体在正常眼睛的视网膜上成正立的实像 B．近视眼看远处物体，像成在视网膜的后方 C．矫正近视眼需配戴合适度数的凹透镜 D．远视眼能看清近处的物体，看不清远处的物体 跟踪训练3 2025年6月6日是第30个全国“爱眼日”。图甲为眼睛的结构示意图，图乙为某科学兴趣小组自制的一个用来模拟眼睛变焦过程的装置。 (1)图甲中的视网膜相当于图乙中的 。在图乙的光屏上已成蜡烛的清晰像（像未画出），其情况是倒立、 （选填“缩小”“等大”或“放大”）、实像。 (2)图乙中，把蜡烛向右移动一定距离后（相当于看近处景物），光屏上的像变模糊了，缓慢 （选填“注入”或“吸出”）适量水来改变水凸透镜厚度，像又变清晰了。当眼睛长时间处于这种状态，睫状肌会过度疲劳失去弹性，导致看远处景物时无法将晶状体调到较 （选填“薄”或“厚”）状态。 (3)据此，请你为预防近视提一条科学合理的建议： 。 题型2 用“水透镜”探究近视眼的形成原因 活动主题 我国中小学生近视眼人数越来越多，影响了中小学生的身心健康。据2020年统计资料表明，我国儿童、青少年总体近视率为52.7%，其中，初中生近视率为71.1%。学生学习用眼过度、不良的阅读习惯、使用电子设备时间过长等，都会导致眼睛干涩，甚至晶状体的调节能力下降，最终导致眼睛近视。你知道产生近视眼的原因吗?能不能用“水透镜”模拟眼睛的品状体来研究近视眼的成因?为了预防近视眼，应该养成怎样的学习与生活习惯? 方案制定与实施 利用实验室的“水透镜”模拟眼睛成像的过程。有兴趣的同学也可以选取塑料管、透明弹性膜、注射器、细橡胶管、棉线和水，自制一个“水透镜”进行实验。 (1)用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水(模拟眼睛的晶状体)，使薄膜略微凸起，然后点亮光源，调整光屏(模拟眼睛的视网膜)的位置，直至观察到光源的清晰的像。用注射器继续向薄膜中注水，以增加薄膜的凸起程度，观察光源的像如何变化。 (2)结合所学知识，分析形成近视眼的原因。 (3)调查本班同学中有多少人患近视以及他们的不良用眼习惯，写出预防近视眼的建议。 成果展示与交流 用“水透镜”演示各自的探究过程，陈述产生近视眼的原因；针对不良用眼习惯的调查结果，与同学交流预防近视眼的方法。 【典例2-1】如图所示，利用实验室的“水透镜”模拟眼睛成像的过程，此时光屏上成清晰的像，保持蜡烛和水透镜的位置不动，利用注射器注入少量的水，下列说法中正确的是（　　） A．水透镜变厚，焦距变短 B．光屏向右移动，光屏上可以呈接到清晰的像 C．注射器就相当于眼睛结构中睫状体的作用 D．若将蜡烛向右移动，光屏上可以呈接到清晰的像 【典例2-2】小梦学习小组用“水透镜”模拟眼睛的晶状体，探究近视眼的形成原因，如图所示； (1)用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起，该透镜对光线具有 作用（选填“会聚”或“发散”）； (2)点燃蜡烛，调整光屏的位置，此时在光屏上恰好得到烛焰清晰的像（图中未画出），生活中的 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）利用了这个成像原理； (3)用注射器继续向薄膜中注水，增加薄膜的凸起程度，为了再次在光屏上得到烛焰清晰的像，可以将光屏向 （选填“左”或“右”）移动；也可以在烛焰和透镜之间的合适位置放置一个 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）。 跟踪训练1 眼睛是心灵的窗户，眼球好像一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜，视网膜相当于光屏。如图是科技兴趣小组的同学利用注射器和水膜模拟眼睛看物体的情境，此时烛焰在光屏上成清晰的像。以下说法正确的是（ ） A．此时光屏上呈现倒立放大的像 B．为了模拟正常人眼看远处物体，注射器应抽出水 C．向水透镜注水，烛焰像成在光屏右侧 D．为了模拟近视眼矫正，注射器应注入水并在透镜右侧适当位置放置一个焦距适当的凸透镜 跟踪训练2 小光利用如图的蜡烛、水透镜、光屏等器材探索眼睛视物原理。模拟正常眼睛看物体，调节蜡烛、光屏，直到光屏上出现倒立、 的像。接下来小光模拟眼睛观察近处物体，将蜡烛靠近凸透镜，保持凸透镜和光屏不动，需要将水透镜 （填“抽水”或“注水”），直到光屏上出现清晰的像。 跟踪训练3 如图甲是人眼睛的剖视简图。眼睛中的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏。医学研究表明：晶状体越厚，焦距越小。据调查数据显示，我国青少年近视率高达70%。我国医学界目前有较多成熟的近视矫正方法，如ICL晶体植入术矫正视力，晶体是一种比较柔软的人工晶体，厚度仅50um，生物相容性良好，不会与眼内组织发生粘连。还有一种近视矫正手术是通过切削角膜来改变角膜的曲率。为了探索近视眼的成因以及矫正办法，项目实践小组利用实验室的光具座、蜡烛、水透镜、光屏等器材进行以下探究。 (1)正常人眼看远近不同物体时能实现自动变焦使物体在视网膜上成一个倒立的、 的实像，与该成像特点相同的光学仪器是 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）； (2)小明移动蜡烛、水透镜和光屏至图乙所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像。若要模拟近视眼的成因，向水透镜内 （选填“注入”或“抽出”）适量的水，此时发现光屏上的像变模糊，此时应该将光屏向 （选填“左”或“右”）移动。若光屏不动，还可将蜡烛向 （选填“左”或“右”）移动； (3)医学界近视矫方法中，ICL晶体植入手术，可以理解为在眼内植入一块特制的 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）。另一种通过切削角膜来改变角膜的曲率，其目的与上述探究中改变水透镜的 类似（选填“焦距”或“位置”）。 【能力培优练】 1．小明需要佩戴隐形眼镜进行视力矫正。如图是他眼睛的成像示意图，所配制的眼镜中心厚度为0.5mm。据此判断，小明患有的视力缺陷及该镜片边缘的厚度是（ ） A．近视眼 大于0.5mm B．近视眼 小于0.5mm C．远视眼 大于0.5mm D．远视眼 小于0.5mm 2．学习小组对于眼睛视物原理与照相机成像原理进行了比较式探究实践。请你观察图中照相机和眼睛的构造及成像情况，把照相机与眼睛的比较中空缺部分填入表中。 二者结构比较 成像的性质 照相机 镜头（凸透镜） ② 光圈 ③ 眼睛 ① 视网膜 瞳孔 3．某兴趣小组利用光具座、可变焦的水透镜、注射器等器材，开展了“制作可调节的眼球成像模型”跨学科实践活动。如图甲所示，光屏上成清晰的像，当向水透镜注水时，需要移动光屏向透镜靠近才能重新得到清晰的像。对于本次模拟活动，下列说法中（　　） ①可变焦的水透镜模拟的是图乙眼球结构中的3和4 ②实验前调节烛焰、水透镜和光屏三者的中心在同一直线上 ③该实验模拟的是近视的成因，需配戴凹透镜矫正 ④从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，可探究近视眼的成因和矫正 A．只有①④正确 B．只有①②③正确 C．只有①③正确 D．①②③④都正确 4．小豫用弹性膜注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，固定透镜，调节光屏得到清晰的像，如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．已知图甲是模拟正常人眼球观察物体时的成像情况，光屏上成倒立放大的实像 B．模拟图乙的成因时需要向水透镜中再注一些水。 C．若将老花镜放在甲图透镜和蜡烛之间，要将光屏远离透镜才能承接到清晰的像 D．将蜡烛改为平行光源，将平行玻璃砖放在丙图所示位置，则会聚点将仍在焦点F处 5．用“水透镜”探究近视眼的形成原因。 【证据】 （1）如图1所示，用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起； （2）将“水透镜”置于图2中光具座的 （A/B/C）滑块上，点燃蜡烛，调节“水透镜”和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度上； （3）移动蜡烛，当物距为30.0cm时，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距； （4）保持物距不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距； （5）把实验中收集的数据和观察的现象填入如表。 序号 物距/cm “水透镜”的凸起程度 像距/cm 1 30.0 较小 17.4 2 30.0 较大 9.2 【解释】依据如表，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变 ，并且观察到成像变近。 【交流】 （1）本实验中用 模拟眼睛的晶状体，用 模拟眼睛的视网膜； （2）经多次实验后，结合所学知识分析，当近视眼观察远处的景物时，由于晶状体的凸起程度较 ，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的 方，导致看不清楚。 6．小明和学习小组的其他同学用如图甲所示自制的水透镜来“探究凸透镜成像的规律”。 (1)小明记录并绘制了水透镜成像时像距v跟物距u之间的关系图像，如图乙所示，则水透镜的焦距为 cm。 (2)当光屏上成倒立清晰的像时，若小明将发光二极管向左移动一小段距离，透镜与光屏位置保持不动，要使光屏上重新得到清晰的像，应对水透镜进行 。（选填“注水”或“抽水”） (3)小明通过查阅资料了解到近视眼和远视眼的人与正常视力的人晶状体凸度不同，于是准备通过水透镜模拟眼睛的晶状体。 ①图甲中的光屏相当于眼球中的 。 ②如图甲所示位置，光屏上成清晰的像时，再用注射器向橡皮膜内注水，加大水透镜的凸起程度，则此时水透镜的焦距会缩短，代表了近视眼模型，此时发光二极管所成的像在光屏的 ；（选填“前方”或“后方”） ③若要矫正近视眼成像。应在水透镜和发光二极管之间放置 。（选填“凸透镜”或“凹透镜”） (4)学习较长时间后眼睛容易疲劳，建议同学们适当远眺，使睫状体放松，晶状体变 ，（选填“厚”或“薄”）焦距变大，舒缓眼疲劳，保护眼睛。 7．在以《眼睛和眼镜》为主题的跨学科实践活动中： (1)学习小组对于眼睛视物原理进行了探究实践。请你观察图甲和乙所示照相机和眼睛的构造，把照相机与眼睛功能类似的部分填入表中； 照相机 胶卷 光圈 眼睛 晶体和角膜 瞳孔 (2)在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图丙所示。具体操作如下： ①按图丁所示，将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰和光屏的中心位于水透镜的 ； ②将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到光屏上出现烛焰清晰的像，用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力变 ，此时光屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的 （选填“前方”或“后方”）； ③实验中，小明将自己的眼镜放在蜡烛和水透镜之间，发现光屏上原来清晰的像变模糊。将光屏适当远离水透镜后，光屏上再次出现清晰的像，由此可判断小明佩戴的是 （选填“近视”或“远视”）眼镜。 8．有一种角膜塑形镜，它可以通过调整角膜的形状来矫正视力，晚上佩戴在眼睛上，第二天取下镜片，白天眼睛的视力就可以恢复正常，其使用方式如图1所示。为了弄清这种矫正方式的原理，小红从实验室找来了一个透明胶膜水透镜，如图2所示，通过注射器注水（或抽水）来改变水透镜的厚薄程度。 (1)模拟近视眼成像：小红首先调节烛焰和光屏的位置，使光屏上成倒立缩小的实像，然后往水透镜里面 （填“抽”或“注”）水，使透镜变厚，可以模拟近视眼的成像。水透镜变厚后，会聚能力变强，若要得到清晰的像，应该向 （填“左”或“右”）移动光屏。实际上，人眼的视网膜是不可移动的； (2)模拟角膜塑形镜的功能：小红通过 （填“抽”或“注”）水的方式来调节水透镜，来模拟角膜塑形镜的作用。通过实验，小红看到静止不动的光屏上又重新出现了清晰的像； (3)小红通过进一步查阅资料，了解到角膜塑形镜可以通过将角膜中心区域压平的方式，达到塑形的效果，从而矫正近视。实现看不同距离的物体时，在 （填“像距”“物距”或“焦距”）不变的前提下，在视网膜上形成清晰的像。 9．为了研究眼睛的成像原理，小练同学自制了如图所示的实验装置，用光屏模拟视网膜，水透镜模拟眼的晶状体。光屏和水透镜固定在光具座如图所示的位置。 (1)通过注水或抽水可改变水透镜凸出程度的大小，点燃蜡烛后，调节水透镜凹凸程度，直至光屏上成一个清晰的像。请阐述是什么样的像？ (2)若将点燃的蜡烛向左移动一小段距离，要使光屏上重新得到清晰的像，应对水透镜如何操作？简述理由。 10．阅读短文，回答问题： 关于视力的矫正 眼睛要看清物体，必须使物体成像在视网膜上。视网膜的位置是固定不变的，而物体到眼睛的距离却远近不同，眼睛是怎样使远近不同的物体都在视网膜上成清晰的像呢？ 原来，晶状体是有弹性的，它的弯曲程度可以靠周围的肌肉——睫状肌来调节。在观看远处物体时，由于周围肌肉的作用，晶状体的弯曲程度变小，晶状体变得扁平，眼睛的焦距变大；在观看近处物体时，由于周围肌肉的作用，晶状体的弯曲程度变大，晶状体变凸，眼睛的焦距变小。因此，无论是远处的物体还是近处的物体都能在视网膜上成清晰的像。 可见，眼睛是一个精巧的变焦距的系统，在物距改变时，它能靠改变晶状体的弯曲程度来改变焦距，眼睛的这种作用叫做眼睛的调节。 如果不好好保护眼睛，就会近视。所谓近视眼，就是视网膜到晶状体的距离过远，或者说晶状体比正常眼睛的晶状体要凸一些，从无限远射来的平行光不能会聚在视网膜上，而会聚在视网膜前。所以近视眼的人不能看清远处的物体，只能看清一定距离内的物体。 为了矫正近视眼，使它像正常眼睛那样把无限远处射来的平行光线会聚在视网膜上，应该用透镜来矫正，使入射的平行光先经过该透镜变得发散些再进入眼睛，从而使会聚点后移到视网膜上。 除了近视眼以外，还有远视眼，俗称的老花眼就是远视眼。远视眼就是视网膜到晶状体的距离过近，或晶状体比正常眼睛的晶状体扁平些，射入眼睛的光线将会聚在视网膜的后面。矫正远视眼的方法也是用另一种透镜做眼镜，使射入的光线先经过透镜变得会聚一些再进入眼睛，从而使会聚点前移到视网膜上。 (1)眼睛看到任何物体，都因为有光进入眼睛，所以请你想象一下在真空中眼睛能否看到本身会发光的物体 （选填“能”或“不能”）； A．能 B．不能 (2)甲、乙、丙、丁四幅图中表示近视眼成像原理图的是 ； A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 (3)甲、乙、丙、丁四幅图中表示矫正远视眼的工作原理图的是 ； A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 (4)近视眼镜对光起 作用； A．会聚 B．发散 C．不起 D．都有可能 (5)人眼睛的晶状体相当于一个凸透镜，若凸透镜的焦距固定不变，看远处景物时，物距变大，像距 ，像将不会落在视网膜上。但正常人的眼睛是个变焦距的系统，看远处物体时，眼睛的焦距变大，像依然成在视网膜上，可见当物距相同时，增大凸透镜的焦距，可以 像距。 A．增大  增大 B．减小  减小 C．增大  减小 D．减小  增大 【链接中考】 1．（2024山西）如图为青少年眼病患者眼球与正常眼球对比图。关于该患者的晶状体及视力矫正，下列说法正确的是（　　） A. 对光的会聚能力太强，需佩戴近视眼镜 B. 对光的会聚能力太强，需佩戴远视眼镜 C. 对光的会聚能力太弱，需佩戴近视眼镜 D. 对光的会聚能力太弱，需佩戴远视眼镜 2．（2024河南）在“爱眼日”宣传活动中，小明用图所示的装置研究眼睛的成像，此时烛焰在光屏上成清晰的像，用此模拟正常眼睛的成像。接下来下列操作可模拟近视眼的是（ ） A. 向水透镜注水，烛焰的像成在光屏右侧 B. 向水透镜注水，烛焰像成在光屏左侧 C. 从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏右侧 D. 从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏左侧 3．（2024年甘肃临夏州）眼睛是人类心灵的窗户，眼球好像一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜。如图是科技兴趣小组的同学利用注射器和水膜模拟眼睛看物体的情境。光屏相当于视网膜，这时光屏上呈现倒立缩小的________（选填“实像”或“虚像”）。为了模拟正常人眼看近处物体，注射器应________（选填“推入”或“抽出”）水。 4．（2024山东烟台）在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图甲所示。具体操作如下： ①将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在______； ②将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，记下此时光屏所在的位置； ③用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力变______，此时屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的______； ④将光屏移回原来标记的位置，选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动，直到光屏上出现清晰的像，如图丙所示，这说明矫正近视眼应配戴______透镜； ⑤从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，探究远视眼的成因和矫正。 ⑥眼睛是心灵的窗户，我们要增强保护视力的意识，做到科学用眼，积极防控近视。请写出一条预防近视的措施。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 跨学科实践：用“水透镜”探究近视眼的形成原因 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 近视眼的形成 1 题型2用“水透镜”探究近视眼的形成原因 4 【能力培优练】 8 【链接中考】 19 【重难题型讲解】 题型1 近视眼的形成 图示 类型 原因 近视眼的形成 正常眼睛，物体经晶状体成像于视网膜上。人的眼睛是靠调节晶状体的弯曲程度，相当于改变凸透镜的焦距，从而获得清晰的像。 看近处物体时，晶状体变厚；看远处物体时，晶状体变薄。 若眼睛调节能力受损，晶状体变厚，折光能力变强，使成像在视网膜之前，就形成了近视眼。 近视眼的矫正 用凹透镜矫正近视眼。 凹透镜具有发散作用，“发散”（远离主光轴）后的光线经过晶状体折射后，成像位置在更远处，即在视网膜上，由此可以看清物体。 【典例1-1】正常人眼看物体时，物体在视网膜上成的是 （填写相关成像性质）的像。某人看物体时的成像情况如图所示，他需戴 透镜加以矫正，利用的是它对光的 作用。 【答案】倒立、缩小 凹 发散 【解析】人眼的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，正常人看物体时，物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。 由图可知，像成在视网膜前方，属于近视眼。近视眼需戴凹透镜矫正，凹透镜对光有发散作用，能使像后移到视网膜上。 【典例1-2】同学们课间在走廊上眺望远方。此时晶状体变 （填“厚”或“薄”），晶状体的 发生变化，远处的景物在视网膜上成倒立、 的实像。 【答案】薄 焦距 缩小 【解析】同学们眺望远方时，为了使远处的物体能成像在视网膜上，晶状体需要变薄。因为晶状体的厚薄会影响其焦距（折光能力），晶状体变薄时，折光能力变弱，能使远处物体的光经过折射后成像在视网膜上。此时，晶状体的焦距发生变化。 远处的景物在视网膜上成倒立、缩小的实像，这是因为人眼的成像原理类似于照相机，物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像。 跟踪训练1 人的眼睛相当于一架能自动变焦的照相机，晶状体相当于一个 透镜，外界物体在视网膜上成的是 立、 的 像。近视眼是因为晶状体弯曲程度较大从而使像成在视网膜的 方（选填“前”、“后”），需要佩戴近视眼镜即一个 透镜来矫正。 【答案】凸 倒 缩小 实 前 凹 【解析】人的眼睛中，晶状体起到类似凸透镜的作用，能将外界物体的光线折射到视网膜上。根据凸透镜成像规律，当物体在二倍焦距以外时，会成倒立、缩小的实像，因此视网膜上的像为倒立、缩小的实像。近视眼的成因是晶状体弯曲程度过大（或眼球前后径过长），导致像成在视网膜的前方。矫正近视需要佩戴凹透镜，发散光线使像后移，最终落在视网膜上。 跟踪训练2 2025年6月6日是第30个全国“爱眼日”，保护视力，科学用眼已成为社会共识，下列有关眼睛和眼镜的说法正确的是（　　） A．物体在正常眼睛的视网膜上成正立的实像 B．近视眼看远处物体，像成在视网膜的后方 C．矫正近视眼需配戴合适度数的凹透镜 D．远视眼能看清近处的物体，看不清远处的物体 【答案】C 【解析】A．物体在正常眼睛的视网膜上成倒立、缩小的实像，故A错误； BC．近视眼的晶状体对光的会聚能力过强，看远处物体，像成在视网膜的前方，矫正近视眼需配戴合适度数的对光起发散作用的凹透镜，故B错误，C正确； D. 远视眼的晶状体对光的会聚能力过弱，能看清远处的物体，看不清近处的物体，故D错误。 故选C。 跟踪训练3 2025年6月6日是第30个全国“爱眼日”。图甲为眼睛的结构示意图，图乙为某科学兴趣小组自制的一个用来模拟眼睛变焦过程的装置。 (1)图甲中的视网膜相当于图乙中的 。在图乙的光屏上已成蜡烛的清晰像（像未画出），其情况是倒立、 （选填“缩小”“等大”或“放大”）、实像。 (2)图乙中，把蜡烛向右移动一定距离后（相当于看近处景物），光屏上的像变模糊了，缓慢 （选填“注入”或“吸出”）适量水来改变水凸透镜厚度，像又变清晰了。当眼睛长时间处于这种状态，睫状肌会过度疲劳失去弹性，导致看远处景物时无法将晶状体调到较 （选填“薄”或“厚”）状态。 (3)据此，请你为预防近视提一条科学合理的建议： 。 【答案】(1)光屏 缩小 (2)注入 薄 (3)见解析 【解析】（1）眼睛成像时，视网膜是承接像的结构，在图乙的模拟装置中，光屏是承接像的，所以图甲中的视网膜相当于图乙中的光屏。 观察可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成像规律，当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，所以在光屏上成的像是倒立、缩小的实像。 （2）把蜡烛向右移动一定距离后（相当于看近处景物），物距变小，像距应变大，像会成在光屏后方，此时要使像变清晰，需要增大凸透镜的会聚能力，即缓慢注入适量水来使水凸透镜变厚。 当眼睛长时间看近处物体时，睫状肌会过度疲劳失去弹性，导致看远处景物时无法将晶状体调到较薄的状态，从而形成近视。 （3）为预防近视，我们可以做到不要长时间用眼，例如每用眼一段时间后要休息一下，向远处眺望等。 题型2 用“水透镜”探究近视眼的形成原因 活动主题 我国中小学生近视眼人数越来越多，影响了中小学生的身心健康。据2020年统计资料表明，我国儿童、青少年总体近视率为52.7%，其中，初中生近视率为71.1%。学生学习用眼过度、不良的阅读习惯、使用电子设备时间过长等，都会导致眼睛干涩，甚至晶状体的调节能力下降，最终导致眼睛近视。你知道产生近视眼的原因吗?能不能用“水透镜”模拟眼睛的品状体来研究近视眼的成因?为了预防近视眼，应该养成怎样的学习与生活习惯? 方案制定与实施 利用实验室的“水透镜”模拟眼睛成像的过程。有兴趣的同学也可以选取塑料管、透明弹性膜、注射器、细橡胶管、棉线和水，自制一个“水透镜”进行实验。 (1)用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水(模拟眼睛的晶状体)，使薄膜略微凸起，然后点亮光源，调整光屏(模拟眼睛的视网膜)的位置，直至观察到光源的清晰的像。用注射器继续向薄膜中注水，以增加薄膜的凸起程度，观察光源的像如何变化。 (2)结合所学知识，分析形成近视眼的原因。 (3)调查本班同学中有多少人患近视以及他们的不良用眼习惯，写出预防近视眼的建议。 成果展示与交流 用“水透镜”演示各自的探究过程，陈述产生近视眼的原因；针对不良用眼习惯的调查结果，与同学交流预防近视眼的方法。 【典例2-1】如图所示，利用实验室的“水透镜”模拟眼睛成像的过程，此时光屏上成清晰的像，保持蜡烛和水透镜的位置不动，利用注射器注入少量的水，下列说法中正确的是（　　） A．水透镜变厚，焦距变短 B．光屏向右移动，光屏上可以呈接到清晰的像 C．注射器就相当于眼睛结构中睫状体的作用 D．若将蜡烛向右移动，光屏上可以呈接到清晰的像 【答案】ACD 【解析】A．向水透镜注入少量水，水透镜会变厚。根据凸透镜的性质，透镜越厚，焦距越短，故A正确； BD．水透镜变厚，焦距变短，会聚能力变强，像会成在光屏的左侧，所以光屏应向左移动才能接到清晰的像。保持水透镜位置不变，将蜡烛向右移动，物距减小，按照凸透镜成像规律，像距应该增大，光屏上可以承接到清晰的像。故B错误，D正确； C．在眼睛的结构里，睫状体的主要作用是通过收缩和舒张来调节晶状体的曲度（厚度），从而改变晶状体的焦距。 在这个 “水透镜” 模拟眼睛成像的实验中，注射器向水透镜注入或抽出水分，改变水透镜的厚度，进而改变水透镜的焦距。故C正确。 故选ACD。 【典例2-2】小梦学习小组用“水透镜”模拟眼睛的晶状体，探究近视眼的形成原因，如图所示； (1)用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起，该透镜对光线具有 作用（选填“会聚”或“发散”）； (2)点燃蜡烛，调整光屏的位置，此时在光屏上恰好得到烛焰清晰的像（图中未画出），生活中的 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）利用了这个成像原理； (3)用注射器继续向薄膜中注水，增加薄膜的凸起程度，为了再次在光屏上得到烛焰清晰的像，可以将光屏向 （选填“左”或“右”）移动；也可以在烛焰和透镜之间的合适位置放置一个 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）。 【答案】(1)会聚 (2)照相机 (3)左 凹透镜 【解析】（1）用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起，为凸透镜，该透镜对光线具有会聚作用。 （2）点燃蜡烛，调整光屏的位置，此时在光屏上恰好得到烛焰清晰的像，此时物距大于像距，由凸透镜成像规律可知，物距大于两倍焦距，像距在一倍焦距和两倍焦距之间，此时所成的像为倒立、缩小的实像，这个成像原理与照相机相同。 （3）用注射器继续向薄膜中注水，增加薄膜的凸起程度，增加薄膜的凸起程度时，“水透镜”聚光能力变强，在光屏前成像，为了再次在光屏上得到烛焰清晰的像，应将光屏向左移动。 也可以在烛焰和透镜之间的合适位置放置一个凹透镜，起到发散作用，使像刚好落在光屏上。 跟踪训练1 眼睛是心灵的窗户，眼球好像一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜，视网膜相当于光屏。如图是科技兴趣小组的同学利用注射器和水膜模拟眼睛看物体的情境，此时烛焰在光屏上成清晰的像。以下说法正确的是（ ） A．此时光屏上呈现倒立放大的像 B．为了模拟正常人眼看远处物体，注射器应抽出水 C．向水透镜注水，烛焰像成在光屏右侧 D．为了模拟近视眼矫正，注射器应注入水并在透镜右侧适当位置放置一个焦距适当的凸透镜 【答案】B 【解析】A．由图可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成像规律可知，光屏上呈现倒立、缩小的实像，故A错误； B．正常人眼看远处物体时，晶状体变薄，所以为了模拟正常人眼看远处物体，注射器应抽出水，故B正确； C．向水透镜注水，水透镜折射能力变强，烛焰像成在光屏左侧，故C错误； D．近视眼是因为晶状体太厚，像成在视网膜前方，应佩戴凹透镜矫正。为了模拟近视眼矫正，注射器应注入水并在透镜左侧适当位置放置一个焦距适当的凹透镜，故D错误。 故选B。 跟踪训练2 小光利用如图的蜡烛、水透镜、光屏等器材探索眼睛视物原理。模拟正常眼睛看物体，调节蜡烛、光屏，直到光屏上出现倒立、 的像。接下来小光模拟眼睛观察近处物体，将蜡烛靠近凸透镜，保持凸透镜和光屏不动，需要将水透镜 （填“抽水”或“注水”），直到光屏上出现清晰的像。 【答案】缩小 注水 【解析】人眼相当于一架照相机，模拟正常眼睛看物体，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像。 将蜡烛靠近凸透镜，保持凸透镜和光屏不动，物距减小，根据凸透镜成实像的规律，像距会变大，要在光屏上重新成清晰的像，需要将水透镜注水，减小水透镜的焦距，增强其折光能力。 跟踪训练3 如图甲是人眼睛的剖视简图。眼睛中的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏。医学研究表明：晶状体越厚，焦距越小。据调查数据显示，我国青少年近视率高达70%。我国医学界目前有较多成熟的近视矫正方法，如ICL晶体植入术矫正视力，晶体是一种比较柔软的人工晶体，厚度仅50um，生物相容性良好，不会与眼内组织发生粘连。还有一种近视矫正手术是通过切削角膜来改变角膜的曲率。为了探索近视眼的成因以及矫正办法，项目实践小组利用实验室的光具座、蜡烛、水透镜、光屏等器材进行以下探究。 (1)正常人眼看远近不同物体时能实现自动变焦使物体在视网膜上成一个倒立的、 的实像，与该成像特点相同的光学仪器是 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）； (2)小明移动蜡烛、水透镜和光屏至图乙所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像。若要模拟近视眼的成因，向水透镜内 （选填“注入”或“抽出”）适量的水，此时发现光屏上的像变模糊，此时应该将光屏向 （选填“左”或“右”）移动。若光屏不动，还可将蜡烛向 （选填“左”或“右”）移动； (3)医学界近视矫方法中，ICL晶体植入手术，可以理解为在眼内植入一块特制的 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）。另一种通过切削角膜来改变角膜的曲率，其目的与上述探究中改变水透镜的 类似（选填“焦距”或“位置”）。 【答案】(1)缩小 照相机 (2)注入 左 右 (3)凹透镜 焦距 【解析】（1）人眼看物体时，晶状体相当于凸透镜，物距大于二倍焦距，在视网膜上成一个倒立、缩小的实像，照相机的成像原理与此相同，照相机也是利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理工作的，投影仪成倒立、放大的实像，放大镜成正立、放大的虚像。 （2）近视眼的成因是晶状体变厚，折光能力变强。向水透镜内注入适量的水，会使水透镜变厚，焦距变小，折光能力变强，从而模拟近视眼的成因。此时像成在光屏的前方，所以光屏上的像变模糊，应该将光屏向左移动才能再次得到清晰的像。若光屏不动，根据凸透镜成实像的规律“物近像远像变大”，应将蜡烛向右移动，减小物距，使像再次成在光屏上。 （3）凹透镜对光有发散作用，近视眼需要佩戴凹透镜矫正，ICL 晶体植入手术在眼内植入一块特制的凹透镜来矫正视力。 通过切削角膜来改变角膜的曲率，会使角膜对光的折射能力改变，相当于改变了水透镜的焦距。 【能力培优练】 1．小明需要佩戴隐形眼镜进行视力矫正。如图是他眼睛的成像示意图，所配制的眼镜中心厚度为0.5mm。据此判断，小明患有的视力缺陷及该镜片边缘的厚度是（ ） A．近视眼 大于0.5mm B．近视眼 小于0.5mm C．远视眼 大于0.5mm D．远视眼 小于0.5mm 【答案】A 【解析】由图可知，来自物体的光线经眼睛的晶状体折射后，像成在了视网膜的前方，这是近视眼的成像特点；近视眼需要佩戴对光线有发散作用的凹透镜来矫正，凹透镜的特点是中间薄，边缘厚。题中告知镜片的中心厚度为0.5mm，因此该镜片的边缘厚度应大于0.5mm。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．学习小组对于眼睛视物原理与照相机成像原理进行了比较式探究实践。请你观察图中照相机和眼睛的构造及成像情况，把照相机与眼睛的比较中空缺部分填入表中。 二者结构比较 成像的性质 照相机 镜头（凸透镜） ② 光圈 ③ 眼睛 ① 视网膜 瞳孔 【答案】①角膜和晶状体②胶片（或感光芯片）③倒立缩小的实像 【解析】在眼睛中，晶状体和角膜共同组成的结构相当于照相机的镜头（凸透镜），所以①处应填 “晶状体和角膜”。 照相机中承接像的是胶片（或感光芯片），在眼睛中承接像的是视网膜，所以②处应填 胶片（或感光芯片）。 照相机和眼睛成像原理都是物体在二倍焦距以外，成倒立缩小的实像，所以③处填倒立缩小的实像。 3．某兴趣小组利用光具座、可变焦的水透镜、注射器等器材，开展了“制作可调节的眼球成像模型”跨学科实践活动。如图甲所示，光屏上成清晰的像，当向水透镜注水时，需要移动光屏向透镜靠近才能重新得到清晰的像。对于本次模拟活动，下列说法中（　　） ①可变焦的水透镜模拟的是图乙眼球结构中的3和4 ②实验前调节烛焰、水透镜和光屏三者的中心在同一直线上 ③该实验模拟的是近视的成因，需配戴凹透镜矫正 ④从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，可探究近视眼的成因和矫正 A．只有①④正确 B．只有①②③正确 C．只有①③正确 D．①②③④都正确 【答案】C 【解析】①角膜是眼球前部中央略向前凸的透明组织，是重要的屈光系统构成部分。晶状体则通过睫状肌的收缩或松弛改变曲度，调整眼睛看远近物体时的聚焦能力，角膜和晶状体共同作用相当于一个可变焦的凸透镜。因此可变焦的水透镜模拟的是角膜和晶状体的共同作用。故①正确； ②器材安装在光具座上，为了使像成在光屏中央，应调节烛焰、水透镜和光屏在同一高度上，故②错误； ③由图甲可知，物距大于像距，此时成倒立缩小的实像，当向水透镜注水时，透镜的焦距变小，对光的会聚能力增强，像提前会聚，因此需要将光屏靠近透镜，才能重新得到清晰的像，而近视眼是因为晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，导致远处物体的像成在视网膜的前方，凹透镜对光线有发散作用，因此近视需要佩戴凹透镜矫正，故该实验模拟的是近视的成因，故③正确； ④如果眼球晶状体的曲度过小或眼球前后径过短，近处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像，就会落在视网膜的后方，导致看不清近处的物体，形成远视眼。从水透镜里向外抽取适量的水，水透镜焦距增大，对光的会聚能力减弱，像会推迟会聚，可以探究远视眼的成因和矫正，故④错误。 综上所述，①③正确。故ABD错误，C正确。 故选C。 4．小豫用弹性膜注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，固定透镜，调节光屏得到清晰的像，如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．已知图甲是模拟正常人眼球观察物体时的成像情况，光屏上成倒立放大的实像 B．模拟图乙的成因时需要向水透镜中再注一些水。 C．若将老花镜放在甲图透镜和蜡烛之间，要将光屏远离透镜才能承接到清晰的像 D．将蜡烛改为平行光源，将平行玻璃砖放在丙图所示位置，则会聚点将仍在焦点F处 【答案】B 【解析】A．如图甲所示，物距大于像距，应成倒立、缩小的实像，故A错误； B．图乙模拟近视眼成因，近视眼是晶状体太厚，折光能力强造成的，所以模拟时要向水透镜中再注一些水，故B正确； C．若将老花镜放在甲图透镜和蜡烛之间，老花镜是凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，会将光线提前会聚成像，因此需将光屏靠近透镜才能承接到清晰的像，故C错误； D．将蜡烛改为平行光源，将平行玻璃砖放在丙图所示位置，因玻璃砖对光线具有折射作用，所以会聚点不会再焦点F处，故D错误。 故选B。 5．用“水透镜”探究近视眼的形成原因。 【证据】 （1）如图1所示，用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起； （2）将“水透镜”置于图2中光具座的 （A/B/C）滑块上，点燃蜡烛，调节“水透镜”和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度上； （3）移动蜡烛，当物距为30.0cm时，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距； （4）保持物距不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距； （5）把实验中收集的数据和观察的现象填入如表。 序号 物距/cm “水透镜”的凸起程度 像距/cm 1 30.0 较小 17.4 2 30.0 较大 9.2 【解释】依据如表，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变 ，并且观察到成像变近。 【交流】 （1）本实验中用 模拟眼睛的晶状体，用 模拟眼睛的视网膜； （2）经多次实验后，结合所学知识分析，当近视眼观察远处的景物时，由于晶状体的凸起程度较 ，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的 方，导致看不清楚。 【答案】B 小 水透镜 光屏 大 前 【解析】水透镜应置于光具座的B滑块上。因为在探究凸透镜成像规律实验中，凸透镜应放在蜡烛和光屏之间，这样才能使蜡烛的像成在光屏上，所以水透镜应放在中间的滑块B上。 “水透镜”就是凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，凸透镜越厚会聚能力越强，焦距越小；增加“水透镜”的凸起程度，其实就是在增加凸透镜的厚度，使凸透镜对光的会聚能力变强，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像会靠近凸透镜，像距变小。 人的眼睛看到物体的原理是凸透镜成像规律中的照相机，眼睛的晶状体相当于是照相机中的凸透镜，同时晶状体的厚度是可以根据观察的物体的远近来调节厚薄的，本实验中用水透镜来模拟眼睛的晶状体。 人的眼睛观察的物体成像在视网膜上，眼睛成像的原理与照相机的成像原理相同，照相机的成像在光屏上，所以本实验用光屏模拟眼睛的视网膜。 近视眼形成的根本原因是晶状体变厚，对光的会聚能力比较强，当近视眼观察远处的景物时，相当于增大物距，由物远像近，像变小可知，此时由于晶状体的凸起程度较大，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的前方，导致看不清楚。 6．小明和学习小组的其他同学用如图甲所示自制的水透镜来“探究凸透镜成像的规律”。 (1)小明记录并绘制了水透镜成像时像距v跟物距u之间的关系图像，如图乙所示，则水透镜的焦距为 cm。 (2)当光屏上成倒立清晰的像时，若小明将发光二极管向左移动一小段距离，透镜与光屏位置保持不动，要使光屏上重新得到清晰的像，应对水透镜进行 。（选填“注水”或“抽水”） (3)小明通过查阅资料了解到近视眼和远视眼的人与正常视力的人晶状体凸度不同，于是准备通过水透镜模拟眼睛的晶状体。 ①图甲中的光屏相当于眼球中的 。 ②如图甲所示位置，光屏上成清晰的像时，再用注射器向橡皮膜内注水，加大水透镜的凸起程度，则此时水透镜的焦距会缩短，代表了近视眼模型，此时发光二极管所成的像在光屏的 ；（选填“前方”或“后方”） ③若要矫正近视眼成像。应在水透镜和发光二极管之间放置 。（选填“凸透镜”或“凹透镜”） (4)学习较长时间后眼睛容易疲劳，建议同学们适当远眺，使睫状体放松，晶状体变 ，（选填“厚”或“薄”）焦距变大，舒缓眼疲劳，保护眼睛。 【答案】(1)10 (2)抽水 (3)视网膜 前方 凹透镜 (4)薄 【解析】（1）由图乙可知 ，根据u=v=20cm，成倒立、等大的实像得u=v=2f。则该凸透镜的焦距f=10cm。 （2）若将发光二极管向左移动一小段距离，物距增大，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，此时像成在光屏的左侧，要使光屏上重新得到清晰的像，应对水透镜抽水，抽水后，水透镜凸度变小，焦距变大，相当于缩小物距增大像距，光屏上能重新得到清晰的像。 （3）眼睛看物体时，视网膜相当于光屏，所以图甲中的光屏相当于眼球中的视网膜。 加大水透镜的凸起程度，其焦距会缩短，折光能力变强，对光线的会聚能力增强，像距变小，所以此时发光二极管所成的像在光屏的前方。 凹透镜对光线有发散作用，能使像后移到光屏上，所以若要矫正近视眼成像，应在水透镜和发光二极管之间放置凹透镜。 （4）看远处物体时，睫状体放松，晶状体变薄，焦距变大，对光的偏折能力变弱，使像成在视网膜上，从而舒缓眼疲劳。 7．在以《眼睛和眼镜》为主题的跨学科实践活动中： (1)学习小组对于眼睛视物原理进行了探究实践。请你观察图甲和乙所示照相机和眼睛的构造，把照相机与眼睛功能类似的部分填入表中； 照相机 胶卷 光圈 眼睛 晶体和角膜 瞳孔 (2)在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图丙所示。具体操作如下： ①按图丁所示，将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰和光屏的中心位于水透镜的 ； ②将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到光屏上出现烛焰清晰的像，用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力变 ，此时光屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的 （选填“前方”或“后方”）； ③实验中，小明将自己的眼镜放在蜡烛和水透镜之间，发现光屏上原来清晰的像变模糊。将光屏适当远离水透镜后，光屏上再次出现清晰的像，由此可判断小明佩戴的是 （选填“近视”或“远视”）眼镜。 【答案】(1)镜头 视网膜 (2)主光轴上 强 前方 近视 【解析】（1）由图甲乙可知，人的眼睛像一架神奇的照相机，晶状体和角膜相当于镜头，都起到凸透镜的作用，视网膜相当于胶卷，起到承接像的作用。 （2）按图丁所示，将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰和光屏的中心位于水透镜的主光轴上，目的是使烛焰的像成在光屏的中心。 将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到光屏上出现烛焰清晰的像，用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜变厚，焦距变小，水透镜对光的偏折能力变强，此时光屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的前方。 实验中，小明将自己的眼镜放在蜡烛和水透镜之间，发现光屏上原来清晰的像变模糊。将光屏适当远离水透镜后，光屏上再次出现清晰的像，说明眼睛对光线具有发散作用，使得成像延迟，由此可判断小明佩戴的是凹透镜，即近视眼镜。 8．有一种角膜塑形镜，它可以通过调整角膜的形状来矫正视力，晚上佩戴在眼睛上，第二天取下镜片，白天眼睛的视力就可以恢复正常，其使用方式如图1所示。为了弄清这种矫正方式的原理，小红从实验室找来了一个透明胶膜水透镜，如图2所示，通过注射器注水（或抽水）来改变水透镜的厚薄程度。 (1)模拟近视眼成像：小红首先调节烛焰和光屏的位置，使光屏上成倒立缩小的实像，然后往水透镜里面 （填“抽”或“注”）水，使透镜变厚，可以模拟近视眼的成像。水透镜变厚后，会聚能力变强，若要得到清晰的像，应该向 （填“左”或“右”）移动光屏。实际上，人眼的视网膜是不可移动的； (2)模拟角膜塑形镜的功能：小红通过 （填“抽”或“注”）水的方式来调节水透镜，来模拟角膜塑形镜的作用。通过实验，小红看到静止不动的光屏上又重新出现了清晰的像； (3)小红通过进一步查阅资料，了解到角膜塑形镜可以通过将角膜中心区域压平的方式，达到塑形的效果，从而矫正近视。实现看不同距离的物体时，在 （填“像距”“物距”或“焦距”）不变的前提下，在视网膜上形成清晰的像。 【答案】(1)注 左 (2)抽 (3)像距 【解析】（1）近视眼是由于晶状体太厚造成的，调节烛焰和光屏的位置，使光屏上成倒立缩小的实像，然后往水透镜里面注水，使透镜变厚，此时水透镜凸度变大，对光的会聚能力越强，会将光线提前会聚成像，因此应该向左移动光屏。 （2）角膜塑形镜可以通过将角膜中心区域压平的方式，达到塑形的效果，即减小凸透镜的凸度，因此通过抽水的方式来调节水透镜，来模拟角膜塑形镜的作用。 （3）膜塑形镜可实现人眼看不同距离的物体时，像距不变，通过改变焦距来实现的。 9．为了研究眼睛的成像原理，小练同学自制了如图所示的实验装置，用光屏模拟视网膜，水透镜模拟眼的晶状体。光屏和水透镜固定在光具座如图所示的位置。 (1)通过注水或抽水可改变水透镜凸出程度的大小，点燃蜡烛后，调节水透镜凹凸程度，直至光屏上成一个清晰的像。请阐述是什么样的像？ (2)若将点燃的蜡烛向左移动一小段距离，要使光屏上重新得到清晰的像，应对水透镜如何操作？简述理由。 【答案】(1)倒立、缩小的实像 (2)见解析 【解析】（1）图示中，蜡烛与水透镜的距离大于光屏与水透镜的距离，即物距大于像距，且光屏上成一个清晰的像，由凸透镜成像规律可知，在光屏上成的是倒立、缩小的实像。 （2）若将点燃的蜡烛向左移动一小段距离，即增大物距，由物远像近像变小可知，像成在光屏左侧，在像距不改变的情况下，可以增大焦距，则用注射器抽取一些水，使水透镜变薄，水透镜折光能力减弱，焦距变大，使像成在光屏上。 10．阅读短文，回答问题： 关于视力的矫正 眼睛要看清物体，必须使物体成像在视网膜上。视网膜的位置是固定不变的，而物体到眼睛的距离却远近不同，眼睛是怎样使远近不同的物体都在视网膜上成清晰的像呢？ 原来，晶状体是有弹性的，它的弯曲程度可以靠周围的肌肉——睫状肌来调节。在观看远处物体时，由于周围肌肉的作用，晶状体的弯曲程度变小，晶状体变得扁平，眼睛的焦距变大；在观看近处物体时，由于周围肌肉的作用，晶状体的弯曲程度变大，晶状体变凸，眼睛的焦距变小。因此，无论是远处的物体还是近处的物体都能在视网膜上成清晰的像。 可见，眼睛是一个精巧的变焦距的系统，在物距改变时，它能靠改变晶状体的弯曲程度来改变焦距，眼睛的这种作用叫做眼睛的调节。 如果不好好保护眼睛，就会近视。所谓近视眼，就是视网膜到晶状体的距离过远，或者说晶状体比正常眼睛的晶状体要凸一些，从无限远射来的平行光不能会聚在视网膜上，而会聚在视网膜前。所以近视眼的人不能看清远处的物体，只能看清一定距离内的物体。 为了矫正近视眼，使它像正常眼睛那样把无限远处射来的平行光线会聚在视网膜上，应该用透镜来矫正，使入射的平行光先经过该透镜变得发散些再进入眼睛，从而使会聚点后移到视网膜上。 除了近视眼以外，还有远视眼，俗称的老花眼就是远视眼。远视眼就是视网膜到晶状体的距离过近，或晶状体比正常眼睛的晶状体扁平些，射入眼睛的光线将会聚在视网膜的后面。矫正远视眼的方法也是用另一种透镜做眼镜，使射入的光线先经过透镜变得会聚一些再进入眼睛，从而使会聚点前移到视网膜上。 (1)眼睛看到任何物体，都因为有光进入眼睛，所以请你想象一下在真空中眼睛能否看到本身会发光的物体 （选填“能”或“不能”）； A．能 B．不能 (2)甲、乙、丙、丁四幅图中表示近视眼成像原理图的是 ； A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 (3)甲、乙、丙、丁四幅图中表示矫正远视眼的工作原理图的是 ； A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 (4)近视眼镜对光起 作用； A．会聚 B．发散 C．不起 D．都有可能 (5)人眼睛的晶状体相当于一个凸透镜，若凸透镜的焦距固定不变，看远处景物时，物距变大，像距 ，像将不会落在视网膜上。但正常人的眼睛是个变焦距的系统，看远处物体时，眼睛的焦距变大，像依然成在视网膜上，可见当物距相同时，增大凸透镜的焦距，可以 像距。 A．增大  增大 B．减小  减小 C．增大  减小 D．减小  增大 【答案】(1)A (2)A (3)D (4)B (5)D 【解析】（1）在一个没有任何光线的真空环境里，没有光线进入我们的眼睛，所以我们看不到任何的东西；在真空中有发光的物体，如果光源发出来的光进入了我们的眼睛，人的眼睛是可以看到物体的，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 （2）近视眼成因：眼球晶状体的曲度过大，远处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像，就会落在视网膜的前方造成近视眼，近视眼需戴凹透镜矫正，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 （3）图乙中光线在视网膜后汇聚，表示物像落在视网膜后方，因此是远视眼，凸透镜表示远视眼的矫正，所以丁是远视眼的矫正做法，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 （4）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 （5）人的眼睛看到物体的原理与照相机的原理相同，根据凸透镜成像的基本规律可得：当物体远离凸透镜时，物距增大，像距减小，像变小。此时人看远处景物时，物距变大，像距减小；凸透镜对光线有会聚作用，凸透镜越薄，对光的会聚能力越弱，焦距越大，像离透镜越远，所以当物距相同时，增大凸透镜的焦距，像距变大，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【链接中考】 1．（2024山西）如图为青少年眼病患者眼球与正常眼球对比图。关于该患者的晶状体及视力矫正，下列说法正确的是（　　） A. 对光的会聚能力太强，需佩戴近视眼镜 B. 对光的会聚能力太强，需佩戴远视眼镜 C. 对光的会聚能力太弱，需佩戴近视眼镜 D. 对光的会聚能力太弱，需佩戴远视眼镜 【答案】A 【解析】由图可知，患者眼球中的晶状体太厚，折光能力太强，形成的物像就会落在视网膜的前方，形成近视眼，因此应戴近视眼镜即凹透镜加以矫正。 故选A。 2．（2024河南）在“爱眼日”宣传活动中，小明用图所示的装置研究眼睛的成像，此时烛焰在光屏上成清晰的像，用此模拟正常眼睛的成像。接下来下列操作可模拟近视眼的是（ ） A. 向水透镜注水，烛焰的像成在光屏右侧 B. 向水透镜注水，烛焰像成在光屏左侧 C. 从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏右侧 D. 从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏左侧 【答案】B 【解析】近视眼是由于长期看近处的东西导致晶状体变厚，折光能力变强，像成在视网膜前。所以用水透镜模拟近视眼，也就是需要透镜对光线的会聚能力更强，所以此时应对水透镜注水，使得凸透镜变厚，焦距变小，使得像成在光屏左侧。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3．（2024年甘肃临夏州）眼睛是人类心灵的窗户，眼球好像一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜。如图是科技兴趣小组的同学利用注射器和水膜模拟眼睛看物体的情境。光屏相当于视网膜，这时光屏上呈现倒立缩小的________（选填“实像”或“虚像”）。为了模拟正常人眼看近处物体，注射器应________（选填“推入”或“抽出”）水。 【答案】①. 实像 ②. 推入 【解析】由图可知，物距大于像距，所以光屏上的像是倒立缩小的实像。 当睫状体收缩时，晶状体变厚，对光的偏折能力变大，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看清近处的物体。所以为了模拟正常人眼看近处物体，注射器应推入水。 4．（2024山东烟台）在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图甲所示。具体操作如下： ①将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在______； ②将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，记下此时光屏所在的位置； ③用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力变______，此时屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的______； ④将光屏移回原来标记的位置，选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动，直到光屏上出现清晰的像，如图丙所示，这说明矫正近视眼应配戴______透镜； ⑤从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，探究远视眼的成因和矫正。 ⑥眼睛是心灵的窗户，我们要增强保护视力的意识，做到科学用眼，积极防控近视。请写出一条预防近视的措施。 【答案】① 同一高度 ③. 强 前方 ④凹 ⑥见解析 【解析】①将蜡烛、水透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整它们的高度，使烛焰、水透镜和光屏三者中心大致在同一高度，是为使烛焰的像成在光屏的中心。 ③用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜变厚，焦距变短，水透镜对光的偏折能力变强。 ④根据近视眼的成因可知，远处来的光线经晶状体后，在视网膜前会聚，这是晶状体太厚，聚光能力太强或眼球前后距离太远造成的，是近视眼，要佩戴对光有发散作用的凹透镜矫正。 ⑥预防近视的措施有：读书姿势要正确，眼与书的距离要在33cm左右；看书、看电视或使用电脑一小时后要休息一下，要远眺几分钟；要定期检查视力，认真做眼保健操；不在直射的强光下看书；不在光线暗的地方看书；不躺卧看书；不走路看书。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $