5.1 透镜 课件-2026-2027学年人教版物理八年级上学期

该初中物理课件聚焦凸透镜和凹透镜的结构特点及对光线的会聚与发散作用，通过“南极取火”案例导入，结合照相机等生活实例，引导学生从结构到作用建立知识脉络，搭建从生活现象到物理原理的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过平行光实验视频、三棱镜类比模型等，帮助学生理解“会聚”“发散”本质，结合猫眼、冰透镜取火等典例培养物理观念。分层作业设计兼顾基础与拓展，助力学生提升探究能力和知识应用，教师可高效开展教学。

物理八年级上册 •人教版 第五章 透镜及其应用 第1节 透镜 1.7.2013 同学们好！欢迎来到今天的物理课堂。今天我们将一起探索一个非常有趣的话题——透镜。大家可能觉得这个词有点陌生，但其实它就在我们身边，比如我们戴的眼镜、家里的照相机、教室里的投影仪，都离不开它。这节课，我们就来揭开透镜的神秘面纱，看看它到底有什么神奇的魔力。 ‹#› 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 认识凸透镜和凹透镜的结构特点，理解它们对光线的会聚与发散作用，能够运用透镜知识解释生活中如放大镜、近视镜等常见光学现象。 02 科学思维 通过分析透镜对光线的偏折规律，培养逻辑推理与归纳总结能力；学会用理想化模型、控制变量等科学方法来研究和解决物理问题。 03 科学探究 经历探究透镜成像规律的完整过程，掌握提出问题、猜想假设、设计实验、分析数据的探究方法，提升动手操作与解决实际问题的综合能力。 04 科学态度与责任 激发对光学世界的好奇心与求知欲，树立尊重客观事实的科学态度；感悟透镜技术在生活中的应用价值，增强服务社会的责任意识。 1.7.2013 这节课我们要达成四个小目标。首先，我们要认识透镜家族的两位主要成员——凸透镜和凹透镜，搞清楚它们的长相和本领。其次，我们要锻炼我们的科学思维，学会像科学家一样分析问题。接着，我们会尝试动手探究，看看透镜是如何成像的。最后，希望大家能保持一颗好奇的心，感受到科学的魅力，并愿意用学到的知识去解释生活中的现象。 ‹#› 教学重难点 教学难点 教学重点 1.识别凸透镜和凹透镜，掌握它们的结构特点：凸透镜中间厚、边缘薄，凹透镜中间薄、边缘厚。 2.理解凸透镜对光具有会聚作用，凹透镜对光具有发散作用，明确两种透镜的光学特性差异。 1.深入理解“会聚”和“发散”的物理本质，摒弃死记硬背结论的学习方式，从光线传播路径的角度分析透镜的作用。 2.厘清认知误区：明白会聚不一定是光线直接聚成一点，发散也不代表光线永远不会相交，关键在于光线经过透镜后相对于入射方向的偏折趋势。 1.7.2013 今天这节课，有两个重点需要大家牢牢掌握。第一，要能一眼认出凸透镜和凹透镜，记住它们的“身材”特点。第二，要理解它们对光线的基本作用：一个会聚，一个发散。当然，学习中也会有难点，就是真正理解“会聚”和“发散”到底是什么意思，这需要我们仔细观察和思考。别担心，跟着老师的节奏，我们一起攻克它！ ‹#› 南极取火的智慧：在遥远的南极探险中，队员们不慎丢失了打火机，陷入无法生火的困境。一位聪明的队员灵机一动，将冰块精心削成“中间厚、边缘薄”的特殊形状，对着太阳聚焦光线，竟然成功点燃了干苔藓，解决了生存危机！ 思考时刻：这位队员利用了什么科学原理取火？在我们的生活中，照相机能定格瞬间、投影仪能放大画面、显微镜能窥探微观世界，这些常用仪器的核心，都共享着哪一种神奇的光学元件呢？ 课堂引入 1.7.2013 在上课之前，老师先给大家讲一个“冰”的神奇故事。想象一下，在寒冷的南极，打火机丢了怎么办？一位聪明的队员想到了一个办法，他用一块冰做成了一个特殊的形状，竟然成功取到了火！大家猜到他用的是什么原理了吗？没错，就是放大镜！其实，放大镜、照相机、投影仪这些我们熟悉的东西，它们的核心部件都用到了一种神奇的光学元件。今天，我们就来揭开它的神秘面纱。 ‹#› 知识点1 凸透镜和凹透镜 1.7.2013 好了，现在让我们正式进入今天的第一个知识点：认识透镜家族的两位主角——凸透镜和凹透镜。它们到底长什么样？又有什么不同呢？让我们一起来看看。 ‹#› 1.透镜的概念 知识点1：凸透镜和凹透镜 探究新知 像放大镜、摄像机的镜头、眼镜这些常见物品，核心部件均由玻璃、树脂等透明材料制成。在物理学中，我们把这种能够让光线发生偏折（“拐弯”）的透明光学元件，正式称为透镜。它是人类利用光的折射原理制造的重要工具。 放大镜 摄像机镜头 近视/远视眼镜 监控摄像头 思考：试着触摸身边的透镜（如放大镜），观察它的表面是平的吗？中间与边缘的薄厚均匀吗？这些结构特点又是如何让光线“拐弯”的呢？ 1.7.2013 大家看，放大镜、相机镜头、眼镜，它们有什么共同点？对，它们都是透明的。更重要的是，它们都能改变光线的传播方向。我们把这种由透明材料制成，能让光线发生偏折的元件，就叫做透镜。大家可以摸摸自己的放大镜，感受一下它的表面和厚度，想一想，它为什么能让东西看起来变大呢？ ‹#› 2.透镜的种类 透镜按其厚薄形状可分为两类核心成员：凸透镜（convex lens）与凹透镜（concave lens）。它们的本质区别在于中间与边缘的厚薄关系，这也决定了光线通过时的传播特性。 凹透镜：中间薄，边缘厚 记忆口诀：“中间薄，边缘厚，发散光线它最行”，近视眼镜片多为此类。 凸透镜：中间厚，边缘薄 记忆口诀：“中间厚，边缘薄，聚光成像本领高”，生活中的放大镜就是典型的凸透镜。 【特别说明】透镜的制作材料不局限于玻璃，水晶、树脂，甚至冰等透明材料都可以制作透镜。 知识点1：凸透镜和凹透镜 探究新知 1.7.2013 透镜家族主要有两大成员，我们可以通过它们的“身材”来区分。看左边的，中间鼓鼓的像个小胖子，边缘比较薄，这就是凸透镜。我们用的放大镜就是它。再看右边的，中间凹进去像个小碗，边缘反而厚，这就是凹透镜，很多同学的近视眼镜就是它。大家记住这两个口诀，以后就不会认错啦！ ‹#› 球心 C1 球心 C2 光心 （1）主轴：通过透镜两个球面球心的直线叫做主光轴，简称主轴，可看作透镜的“脊梁骨”。 （2）光心：透镜的中心点 O 点被称作光心，它就像透镜的“心脏”。 核心特性：凡是通过光心的光线，传播方向都不会发生改变！ 主光轴 透镜主轴与光心的核心概念 3.透镜的主轴和光心 知识点1：凸透镜和凹透镜 探究新知 1.7.2013 每个透镜都有自己的“身体结构”。首先是它的“脊梁骨”——主光轴，这是一条穿过两个球面球心的假想直线。然后是它的“心脏”——光心，也就是透镜的中心点。光心有个超能力，任何光线只要从它这里穿过，方向都不会改变，像个有礼貌的绅士，“直来直去”。这一点非常重要，一定要记住！ ‹#› C2 C1 球心 球心 光心 凹透镜的主光轴和光心 主光轴 【特别说明】每个透镜有且只有一个主轴和一个光心 知识点1：凹透镜的核心结构要素 探究新知 1. 主光轴（主轴）：通过凹透镜两个球面球心的直线，是透镜的基准轴线，决定了光线传播的基准方向。 2. 光心（O）：凹透镜的中心点即为光心，是主光轴上的特殊点。规律：所有通过光心的光线，传播方向不发生改变。 1.7.2013 凹透镜的结构和凸透镜是一样的，它也有一条主光轴和一个光心。大家看图，穿过两个球心的直线就是主轴，中心点就是光心。同样，任何通过光心的光线，方向也不会改变。记住，不管是凸透镜还是凹透镜，都只有一个主轴和一个光心。 ‹#› 知识点1：凸透镜和凹透镜 探究新知 【典例1】凸透镜的中央较厚、两边较薄。凹透镜的中央较薄、两边较厚。下列镜子中，属于凸透镜的有ACD；属于凹透镜的有BEF。 厚 薄 薄 厚 ACD BEF 1.7.2013 好了，我们来做个小练习，检验一下大家是否能区分凸透镜和凹透镜。请大家看屏幕上的这六个图形，根据“中间厚边缘薄是凸透镜，中间薄边缘厚是凹透镜”的原则，快速判断一下，哪些是凸透镜，哪些是凹透镜？（等待学生回答）... 非常好！ACD是凸透镜，BEF是凹透镜。大家都掌握了吗？ ‹#› 01. 凸透镜：光线的“团结队长”（会聚作用） 凸透镜对光线具有会聚作用。平行于主光轴的光线通过凸透镜后，会折射会聚在主光轴上的一点，这个点叫做焦点（F）。就像“团结队长”一样，把分散的光线汇聚到一起，能量更集中。 02. 凹透镜：光线的“捣蛋鬼”（发散作用） 凹透镜对光线具有发散作用。平行于主光轴的光线通过凹透镜后，光线会向外发散，折射光线的反向延长线会交于主光轴上的一点（虚焦点）。如同“捣蛋鬼”，让原本整齐的光线变得分散开来。 知识点2 透镜对光的作用 1.7.2013 认识了透镜的长相和结构，接下来我们要探索它们最核心的超能力——对光线的作用。这可是我们今天学习的重中之重！凸透镜和凹透镜对光线的作用完全不同，一个像“团结队长”，一个像“捣蛋鬼”。 ‹#› 1.演示：两种透镜对光的作用 知识点2：透镜对光的作用 探究新知 【实验操作】让平行于主光轴的平行光分别射向凸透镜和凹透镜，仔细观察光线通过透镜后的偏折方向，对比两种透镜对光的不同影响。 拓展：观看平行光实验视频 凸透镜（会聚透镜）：对光具有会聚作用，平行光经过凸透镜后会向主光轴靠拢，最终会聚于一点（焦点）。 凹透镜（发散透镜）：对光具有发散作用，平行光经过凹透镜后会向外偏折，光线的反向延长线交于一点（虚焦点）。 核心总结：透镜对光的作用取决于其形状，凸透镜“聚光”，凹透镜“散光”，这是它们最本质的光学特性。 1.7.2013 我们来看一个实验。当一束平行的光线照到凸透镜上，会发生什么？看，光线都聚集到了一点，这个现象叫“会聚”。所以凸透镜是会聚透镜。那如果照到凹透镜上呢？哎呀，光线反而散开了，这个现象叫“发散”。所以凹透镜是发散透镜。一个“团结”，一个“分散”，记住了吗？ ‹#› （1）对“会聚作用”的核心解读 凸透镜对光的会聚作用，本质是指折射光的方向比入射光的方向更靠近主光轴。无论入射光的角度如何，经过凸透镜折射后，光线都会向主光轴发生偏折，这是判断凸透镜会聚特性的根本标准。 会聚 会聚 注意：凸透镜对任何光线都有会聚作用，但光线不一定会会聚到一点。例如从焦点发出的光，经过凸透镜后会变成平行光，这同样体现了其会聚特性。 知识点2：透镜对光的作用 探究新知 2.对“会聚作用”的深度理解 1.7.2013 我们来深入理解一下“会聚”。它并不是简单地指光线聚成一点，而是指光线经过凸透镜后，变得比原来更“靠拢”主光轴了。大家看这几幅图，不管入射光线是什么样的，折射光线都向主光轴偏折了。所以记住，凸透镜的会聚作用是普遍的，但不一定都会聚到一点哦。 ‹#› （2）对“发散作用”的理解 凹透镜对光的发散作用，核心是指光线经过凹透镜折射后，折射光的传播方向相比入射光的方向，更加偏离主光轴。通俗来讲，就是凹透镜让光线变得更“疏远”主光轴，向外散开。 注意：凹透镜对任何光线都有发散作用，无论入射光线是平行的、汇聚的还是发散的，经过凹透镜折射后都会变得更偏离主光轴。 知识点2：透镜对光的作用 探究新知 1.7.2013 同样地，“发散”也很好理解。它就是指光线经过凹透镜后，变得比原来更“远离”主光轴了。大家看图，不管是什么样的入射光线，经过凹透镜后，都向外偏折了。所以，凹透镜的发散作用也是普遍的，它总是让光线“散开”。 ‹#› 3.类比三棱镜理解透镜对光的作用 （1）凸透镜对光的会聚作用 我们可以把凸透镜想象成无数个三棱镜的组合。根据光的折射规律，光通过三棱镜时，光线会向着棱镜较厚的一侧发生偏折。当无数个这样的三棱镜组合成凸透镜时，入射的平行光线经过多次偏折后，就会向主光轴靠拢，最终使凸透镜整体表现出对光的会聚作用。 知识点2：透镜对光的作用 探究新知 1.7.2013 为什么凸透镜会会聚光呢？我们可以用一个有趣的方法来理解。大家看，凸透镜是不是可以看作是很多个三棱镜拼起来的？我们知道光通过三棱镜会向底边偏折，那么这么多三棱镜组合在一起，光线自然就都向中间会聚了。这样是不是就更容易理解了？ ‹#› 课堂练习 探究新知 2.许多家庭的门上都装有防盗门镜（俗称“猫眼”），从室内向外看，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（ ） B A．凸透镜 B．凹透镜 C．三棱镜 D．玻璃砖 1.7.2013 我们来做个练习。家里门上的“猫眼”，让我们能看到门外很大范围的景象，而且看到的人是缩小的。大家想一想，哪种透镜能起到这个作用？是会聚光的凸透镜，还是发散光的凹透镜呢？（引导学生思考）... 没错，是凹透镜！因为凹透镜成的像是缩小的，并且能扩大视野。所以答案是B。 ‹#› 课堂练习 探究新知 3. 在虚线框内放置的是透镜，让一束光线通过透镜折射后出射光线如图所示，观察光线通过透镜后的偏折情况，判断其中虚线框内放置的一定是凸透镜的是（ ） B 凸透镜的核心作用是“会聚光线”，即光线通过透镜后会向主光轴靠拢。选项B中光线经过透镜后明显向主光轴偏折，表现出会聚特性；而其他选项光线呈发散状态，因此选B。 规律总结：判断透镜类型的关键是看光线通过透镜后的偏折方向。无论入射光线是否平行，只要光线向主光轴靠拢，就是凸透镜的会聚作用；若光线远离主光轴，则是凹透镜的发散作用。 1.7.2013 再来看这道题。四个图里，光线经过虚线框里的透镜后，方向发生了改变。我们的任务是找出哪个框里一定是凸透镜。大家回忆一下，凸透镜是让光线“会聚”，也就是向主光轴靠拢。看看哪个图里的光线变得更靠近主光轴了？对，是B！其他几个图的光线都比原来更发散了。 ‹#› 课堂练习 探究新知 4. 如图所示的光学仪器中，观察镜片的形状，判断哪些对光有会聚作用，哪些对光有发散作用？ 会聚作用（凸透镜）：② ③ ⑤ 发散作用（凹透镜）：① ④ ⑥ ⑦ 判断口诀：“中间厚、边缘薄的是凸透镜，对光有会聚作用；中间薄、边缘厚的是凹透镜，对光有发散作用”。通过观察镜片的截面形状，可快速区分二者的光学特性。 1.7.2013 这道题考验大家的眼力。屏幕上有7个不同形状的镜片，请大家快速判断，哪些是凸透镜（对光有会聚作用），哪些是凹透镜（对光有发散作用）。记住我们的口诀：“中间厚边缘薄是凸透镜，中间薄边缘厚是凹透镜”。（等待学生回答）... 非常棒！会聚作用的是2、3、5，发散作用的是1、4、6、7。 ‹#› 5．公元前2世纪，《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”。“削冰令圆”是将冰块制作成为一个凸透镜，“举以向日，以艾承其影，则火生”是利用了冰镜对光的会聚作用，使艾草的温度升高达到燃点而燃烧。 课堂练习 探究新知 原理分析： 凸透镜对光线有会聚作用，将太阳光会聚于焦点，使焦点处温度升高。 物理本质： 冰的透光性使其能作为透镜材料，磨成中间厚边缘薄的凸透镜后，改变了光的传播方向，实现了“取火”的效果。 1.7.2013 还记得我们开头讲的故事吗？古人“削冰取火”，其实就是把冰做成了一个大的凸透镜。利用凸透镜对太阳光的会聚作用，把能量聚集在一点，温度升高，最终点燃了艾草。这道题就是对我们开头故事的回顾，大家都答对了吗？ ‹#› 6．利用太阳光测凸透镜焦距，操作时需前后移动白纸得到最亮最小的光斑，如图甲和B是两名同学的操作示意图，分别测得该光斑到光心的距离为10.1cm和9.9cm，则凸透镜的焦距约是10.0cm。如图乙所示，两束光线原本相交于B点，在框内放一个透镜后相交于A点，则该透镜是凹透镜。 课堂练习 探究新知 最亮 10.0 凹 1.7.2013 这道题有两个小问题。第一，怎么测量凸透镜的焦距？我们可以用太阳光，找到那个最亮最小的光斑，这个光斑到光心的距离就是焦距。所以取两个同学测量结果的平均值，大约是10.0厘米。第二，看乙图，光线本来要交到B点，放了个透镜后交到了更远的A点，说明光线被“散开”了一点，所以这个透镜是凹透镜。 ‹#› 课堂练习 探究新知 7．在图中画出与入射光线对应的折射光线。 【详解】凹透镜的三条特殊光线规律： 1. 平行于主光轴的光线，经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线通过焦点；2. 射向凹透镜另一侧焦点的光线，折射后光线将平行于主光轴射出；3. 过光心的光线，经过凹透镜后传播方向不发生改变。结合这三条规律，即可准确画出对应入射光线的折射路径。 1.7.2013 现在我们来动手画光路图。对于凹透镜，有三条特殊光线需要我们记住。第一，平行于主轴的光线，折射后好像是从虚焦点发出来的。第二，对着另一侧虚焦点去的光线，折射后会平行于主轴。第三，过光心的光线，方向不变。掌握了这三条，所有凹透镜的光路图都能画出来。 ‹#› 8．如图，请作出三条入射光线经凸透镜折射后的三条折射光线。 课堂练习 探究新知 【详解】凸透镜的三条特殊光线规律： 1. 平行于主光轴的入射光线，经过凸透镜折射后，折射光线将通过焦点；2. 过焦点的入射光线，经过凸透镜折射后，折射光线会平行于主光轴；3. 经过凸透镜光心的入射光线，传播方向不发生改变。掌握这三条规律是解决凸透镜光路作图题的关键。 1.7.2013 同样地，凸透镜也有三条特殊光线。第一，平行于主轴的光线，折射后会穿过焦点。第二，穿过焦点的光线，折射后会平行于主轴。第三，过光心的光线，方向不变。这三条规律和凹透镜正好是“相反”的，大家要对比记忆。 ‹#› 课堂练习 光路作图 9.在图中完成光线从左边射向凸透镜折射后，再射向凹透镜折射的完整光路绘制。注意结合透镜的三条特殊光线规律分步分析。 解题思路提示：第一步，确定凸透镜的入射光线类型（如平行于主光轴、过焦点等），画出其经凸透镜折射后的光线；第二步，将该折射光线作为凹透镜的入射光线，依据凹透镜“折射光线反向延长过焦点”或“平行于主光轴”的规律，完成最终的光路绘制。关键在于准确衔接两次折射的光线逻辑。 1.7.2013 最后一道画图题，难度升级！光线要先经过凸透镜，再经过凹透镜。我们需要分步思考：第一步，画出光线经过凸透镜后的折射光线；第二步，把这条折射光线当作凹透镜的入射光线，再画出它经过凹透镜后的最终路径。大家动手试试吧！ ‹#› 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 请同学们认真完成教材中“练习与应用”板块的题目，通过基础练习巩固本节课所学的核心知识点，加深对概念的理解与运用。 自主安排 学有余力的同学可自主选择配套的同步分层作业进行拓展练习，尝试挑战不同难度层级的题目，进一步提升知识应用能力与思维深度。 1.7.2013 今天的课程内容就到这里。课后请大家完成教材上“练习与应用”部分的题目，巩固今天所学的知识。学有余力的同学可以尝试做一些配套的分层作业，进一步加深理解。 ‹#› 物理八年级上册 •人教版 谢谢聆听 1.7.2013 今天的课就到这里，感谢同学们的认真听讲和积极参与。希望大家课后能多观察生活，发现更多透镜的应用。下课！ ‹#› $