第三节 神奇的“眼睛”（导学案）物理新教材沪科版八年级全一册

该初中物理导学案聚焦“神奇的‘眼睛’”，核心涵盖人眼视物原理、近视远视成因与矫正、透镜在照相机等仪器中的应用及眼镜度数计算。通过自主预习问题引导学生关联凸透镜成像旧知，搭建从基础规律到实际应用的学习支架。 资料特色在于以实验探究为核心，如用水透镜模拟晶状体调节，结合对比表格梳理三类凸透镜应用规律，渗透模型建构与科学推理。融入“中国天眼”等科技案例，培养科学态度与责任，助力学生自主学习，提升科学探究能力与物理观念。

第三节 神奇的“眼睛”（导学案） 【学习目标】 1. 了解人眼的视物原理，知道人眼的结构对应凸透镜成像的光学元件，理解正常眼睛的焦距调节机制。 2. 掌握近视眼、远视眼的成因，理解两种视力缺陷的矫正方法，能区分凹透镜与凸透镜在视力矫正中的作用。 3. 对比掌握照相机、投影仪、放大镜的成像原理与调节规律，知道显微镜、望远镜的工作原理，了解透镜在光学仪器中的应用，认识非光学望远镜的拓展作用。 4. 了解眼镜度数的计算方法，树立科学用眼、保护视力的意识，感受我国航天与天文观测的科技成就。 【学习重点】 1. 人眼的成像原理与正常眼睛的调节机制 2. 近视眼、远视眼的成因与矫正方法 3. 照相机、投影仪、放大镜的成像对比与调节规律 4. 放大镜、显微镜、望远镜的透镜应用原理 【学习难点】 1. 近视眼与远视眼的成像位置分析及矫正透镜的原理 2. 凸透镜三类应用的动态调节规律辨析 3. 显微镜与望远镜的两次成像过程辨析 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 人眼中的晶状体和角膜共同作用相当于______，视网膜相当于______；物体在视网膜上成______、______的______像，成像原理与______相同。 2. 正常眼睛通过调节______的曲度来改变焦距，使远处和近处的物体都能成像在视网膜上。 3. 近视眼只能看清近处物体，远处物体的像成在视网膜______（选填 “前” 或 “后”），需佩戴______透镜矫正；远视眼的物体像成在视网膜______，需佩戴______透镜矫正。 4. 老年人的老花眼需佩戴______透镜制作的老花镜，其矫正原理与______眼一致。 5. 眼镜镜片的度数等于焦距（单位：米）倒数的______倍；远视镜片（凸透镜）的度数为______值，近视镜片（凹透镜）的度数为______值。 6. 照相机的镜头相当于______，成像特点是______、______的______像，对应的物距范围是。 7. 投影仪的镜头相当于______，成像特点是______、______的______像，对应的物距范围是。 8. 放大镜的本质是______透镜，利用物距______焦距时，成正立、放大的______像的原理工作。 9. 普通光学显微镜的目镜和物镜都是______透镜，通过两次放大作用观察微小物体。 10. 我国自主研发的世界最大单口径射电望远镜被称为 “____________”，属于______（选填 “光学” 或 “非光学”）望远镜。 【课堂探究】 探究一、人眼的视物原理 1. 人眼的成像结构 人眼的视物原理与凸透镜成像一致，各结构对应光学元件： • 晶状体和角膜：共同作用相当于凸透镜，对光线有折射会聚作用； • 视网膜：相当于光屏，承接物体所成的像； • 成像特点：物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。 2. 正常眼睛的调节机制 正常眼睛通过睫状体调节晶状体的曲度，自动改变焦距，使不同距离的物体都能清晰成像在视网膜上： • 看远处物体：晶状体变薄，焦距变大，折光能力减弱，远处物体的光恰好会聚在视网膜上； • 看近处物体：晶状体变厚，焦距变小，折光能力增强，近处物体的光恰好会聚在视网膜上。 【讨论交流】 1. 人眼成像和照相机成像有哪些相同点和不同点？ 2. 长时间近距离看书后，眺望远处可以缓解眼疲劳，试着从晶状体调节的角度解释原因。 【例题1】图是人眼结构简图，正常人看到汽车从远处驶近的过程中，其眼部晶状体的厚度________（选填“变厚”“变薄”“不变”），人眼看物体在视网膜上成的是________像（填像的性质）。 探究二、视力缺陷与矫正 1. 近视眼 • 成因：晶状体太厚，折光能力太强，或眼球前后径过长，导致远处物体的像成在视网膜的前方。 • 特点：能看清近处物体，看不清远处物体。 • 矫正方法：佩戴凹透镜。利用凹透镜对光的发散作用，使光线先发散再经晶状体会聚，让像向后移动，最终成在视网膜上。 2. 远视眼 • 成因：晶状体太薄，折光能力太弱，或眼球前后径过短，导致近处物体的像成在视网膜的后方。 • 特点：能看清远处物体，看不清近处物体。 • 矫正方法：佩戴凸透镜。利用凸透镜对光的会聚作用，使光线先会聚再经晶状体会聚，让像向前移动，最终成在视网膜上。 3. 眼镜的度数 • 定义：镜片的度数等于焦距（以米为单位）的倒数乘以 100，公式：（ 单位：米） • 规律：焦距越短，镜片折光能力越强，度数越大； • 符号：凸透镜（远视 / 老花镜）度数为正值，凹透镜（近视镜）度数为负值。 【讨论交流】 1. 近视眼镜的镜片中间薄、边缘厚，为什么它能让近视眼患者看清远处的物体？ 2. 老花眼和远视眼的矫正方法相同，二者是完全一样的吗？ 3. 一副 200 度的老花眼镜，它的焦距是多少米？ 【例题2】小王到眼镜店进行视力检查及配镜 （1）如图是小王检查视力的情景。查阅资料知，使用视力表检查视力时，科学的标准化距离是5~6m，这是国际通用的标准设计，所以这次视力检查______（选填“符合”或“不符合”）标准。 （2）身高为1.72m的小王做完视力检查后站起，并走到距平面镜1m处，则他在平面镜中所成的像到小王的距离为____ m。 （3）小王佩戴眼镜后深知爱眼护眼的重要性，他查询到人的眼球结构如图甲所示，眼睛主要依靠睫状肌调节晶状体的厚度使像成在视网膜上。 ①他组装如图乙的实验装置探究眼睛的视物原理，其中用点燃的蜡烛代替物体，水透镜模拟眼睛中的___________，光屏模拟眼睛中的___________。现将水透镜放在光具座上，点燃蜡烛，调节器材高度，使光源的中心、透镜的中心和光屏的中心在___________。 ②调节器材至图乙所示，光屏上出现清晰的像，可以推测水透镜的焦距可能为( ) A．10cm   B．14cm   C．21cm   D．30cm ③接着将光源靠近透镜模拟眼睛观察近处的物体，为了在光屏上再次得到清晰的像，需往水透镜______（选填“注水”或“抽水”）使其焦距________（选填“变大”或“变小”），会聚本领变_____。 ④眼睛长期近距离工作，睫状肌处于紧张状态，晶状体变凸无法恢复，从而形成近视眼。近视眼看远处时，像会成在视网膜的_____ （选填“前方”或“后方”）。请在图丙中画出光线经过两种透镜后的光路图________，根据两种透镜对光的作用，近视眼矫正视力应选择图丙中的______透镜（选填“A”或“B”）。 探究三、透镜的应用 —— 拓展人眼的 “神奇眼睛” 透镜成像原理被广泛应用在各类光学仪器中，相当于给人类装上了更多 “神奇的眼睛”。其中照相机、投影仪、放大镜是凸透镜成像最核心的三类基础应用，三者的成像规律与调节方法对比如下： 1. 照相机、投影仪、放大镜核心知识点对比 光学仪器 物距范围 像距范围 成像性质 像的虚实 调节规律（使像变大） 生活实例 照相机 倒立、缩小 实像 物距减小（相机靠近物体），像距增大（镜头向前伸） 数码相机、人眼成像 投影仪 倒立、放大 实像 物距减小（镜头下调靠近胶片），像距增大（仪器远离屏幕） 幻灯机、电影放映机 放大镜 像与物同侧， 正立、放大 虚像 物距增大（放大镜适当远离物体，仍在一倍焦距内） 老花镜、阅读放大镜 核心规律总结 • 实像类（照相机、投影仪）：均遵循 “物近像远像变大，物远像近像变小” 的动态规律； • 虚像类（放大镜）：物体始终在一倍焦距以内，越靠近焦点，成的虚像越大； • 两个分界点：2 倍焦距是放大实像与缩小实像的分界点，1 倍焦距是实像与虚像的分界点。 2. 放大镜 • 本质：一个短焦距的凸透镜； • 原理：当物距小于 1 倍焦距（）时，成正立、放大的虚像； • 使用技巧：将物体放在凸透镜的一倍焦距以内，适当增大物体到透镜的距离（不超过焦距），看到的虚像会更大。 3. 显微镜 • 结构：镜筒两端各有一组透镜，目镜和物镜都相当于凸透镜，物镜焦距短，目镜焦距长； • 成像过程： ① 物镜：被观察物体在物镜的 1 倍到 2 倍焦距之间，成倒立、放大的实像（成像原理同投影仪）； ② 目镜：物镜成的实像落在目镜的 1 倍焦距以内，目镜再成正立、放大的虚像（成像原理同放大镜）； • 作用：经过两次放大，可观察肉眼看不见的微小物体，如细胞、微生物。 4. 望远镜 • 光学望远镜： 结构：由物镜和目镜组成，物镜焦距长，目镜焦距短； 成像：物镜使远处物体成倒立、缩小的实像（成像原理同照相机），目镜再将这个实像放大成虚像，通过增大视角让我们看清远处物体。 • 非光学望远镜： 包括射电望远镜、红外望远镜等，可接收可见光以外的信号，突破人眼的观测局限。例如我国的 “中国天眼” 是世界最大单口径射电望远镜，用于观测天体射电波。 【讨论交流】 1. 使用放大镜观察文字时，想要让看到的字更大，应该让放大镜靠近文字还是远离文字？ 2. 显微镜和望远镜的目镜作用相同吗？物镜的成像原理有什么区别？ 3. 为什么说望远镜、显微镜这类光学仪器是 “神奇的眼睛”？它们分别拓展了人眼的什么能力？ 4. 照相机拍摄近景和远景时，镜头应该如何调节？请用凸透镜成像规律解释原因。 【例题3】如图所示中的显微镜和望远镜用到了我们所学的很多光学知识。 （1）甲图是显微镜，它的反光镜有一面是凹面镜，它对光起到______作用（选填“会聚”、“发散”），可在光线较______（“亮”、“暗”）时使用； （2）乙图是望远镜，图丙表示它的原理，图中是物镜，是目镜。分析原理图可知物镜成倒立缩小实像，相当于的______镜头（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）；目镜的作用主要是将物镜所成的像放大，以______（选填“增大”或“减小”）视角。 【例题4】在跨学科实践课堂上，小深参与了自制望远镜的活动。 【任务一】了解望远镜的基本原理 （1）望远镜甲的成像原理如图乙所示。由图乙可知，人眼通过目镜所观察到的是一个_________（选填“正立”或“倒立”）的像。 【任务二】设计和制作简易望远镜 望远镜的放大倍率取2至3倍为宜，放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。选择直径较大的物镜与目镜，可扩大观察范围，并使成像更亮更清晰。 序号 a b c d 直径/cm 4 5 8 5 焦距/cm 10 10 30 20 （2）为了在获得较大放大倍率的同时，拥有更清晰的成像效果，小深应选用_________透镜作物镜、_________透镜作目镜最适宜。（两空均选填序号） 【任务三】用自制望远镜观察校园内的物体 （3）一只手握住物镜镜筒保持不动，另一只手不断调整目镜镜筒的位置，即可在望远镜中看到校园内远处物体清晰的像。这个像虽然是缩小的，但人眼却会感觉物体被“放大”了，原因是________________________________。 【归纳整理】 第三节 神奇的“眼睛” 【课堂练习】 1．现代生活，智能手机给人们带来了许多便利，但长时间盯着手机屏幕，容易导致视力下降。下列关于近视眼及其矫正的原理图正确的是（     ） A．甲乙 B．甲丁 C．丙乙 D．丙丁 2．关于望远镜，下列说法错误的是（　　） A．望远镜由目镜和物镜两部分组成 B．望远镜的目镜焦距长，物镜焦距短 C．望远镜用来观察远处的物体 D．望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比 3．在初中物理的学习中，我们经常提到的“像”有：①小孔成像；②平面镜成像；③放大镜成像；④投影仪在屏幕上成的像；⑤照相机在胶片上成的像。下列关于上述“像”的说法正确的是（　　） A．属于实像的是①③④ B．属于虚像的是②③④ C．由光的反射形成的像是①② D．由光的折射形成的像是③④⑤ 4．如图所示的是人的眼球结构图，正常人的眼睛通过对晶状体的调节，可以看清近处和远处的物体。利用所学的物理知识回答下列问题： （1）人眼球的工作原理类似于_____（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）； （2）视网膜相当于___（选填“光源”、“凸透镜”或“光屏”）； （3）人在看物体时，视网膜上成的是______ （填写像的性质）的实像。 5．物理课上老师指导同学们自制望远镜，望远镜的目镜的作用相当于一个_______，若物镜焦距为10cm，目镜焦距为5cm，则放大倍率为_______倍。 6．用显微镜观察物体时，物镜对物体所成的像是一个放大的________（填“虚”或“实”）像，道理就像________的镜头成像一样，目镜的作用则像一个________。（后面的两个空选填“照相机”“投影仪”“放大镜”） 7．老花镜是矫正_______的，它的度数等于焦距的倒数乘以100。小明爷爷眼镜的度数是200度，那么该眼镜镜片的焦距是_________m。眼镜度数越高，焦距越________（选填“大”或“小”）。 8．在探究近视眼的矫正课外实验中：调整烛焰（模拟远处的物体）、水凸透镜（模拟晶状体，与注射器相连，其凸起程度可通过注射器注入或抽出水来调节）、光屏（模拟视网膜）在光具座上的位置。 （1）如图所示，此时在光屏上得到了烛焰清晰的像，该像是倒立、缩小的实像，如果把蜡烛和光屏位置对调，则成______、______的实像。 （2）向水凸透镜内______（选填“注入”或“抽出”）适量的水来模拟近视眼，发现光屏上原来清晰的像变模糊了。若将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离，再次得到清晰的像。说明近视眼将远处的物体成像在视网膜______（选填“前”或“后”）。若光屏不移动，在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜，光屏上也能得到清晰的像。说明近视眼镜是______透镜。 9．在“探究凸透镜成像的规律”实验中。 （1）将一束平行光正对着凸透镜，移动光屏直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为______cm； （2）如图乙所示，在光屏上得到一个清晰的像，该像是倒立、______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像； （3）现将蜡烛向左移动一小段距离，发现光屏上的像变模糊。为使像重新变清晰，可以只将光屏向______移动，或者在不移动光屏的情况下在烛焰和凸透镜之间放置一个合适的______（选填“近视”或“远视”）眼镜的镜片； （4）某同学发现家中的半瓶矿泉水标签背面印有产品信息，现象如图丙所示，其物理原理是______。 10．跨学科实践 制作望远镜 【项目提出】根据所学的凸透镜成像知识，制作一个望远镜、提高自己的动手能力，达到学以致用的目的。 【项目分析】制作望远镜，需要完成以下任务： 1.了解望远镜的基本原理。 2.设计一个望远镜，能够用它观察校园内远处的物体。 3.根据你的设计方案，选用合适的器材，制作一个望远镜并进行调试。 【项目实施】 1.了解望远镜的基本原理 …… 2.设计简易望远镜 （1）确定望远镜的放大倍率 （2）选择物镜和目镜 3.制作和调试望远镜 …… 【展示交流】展示交流环节，小组同学提出了下列问题；请你解答： （1）小组同学选用两组凸透镜制作望远镜，在选用目镜和物镜的时候，有如图所示的A、B两类透镜，小组同学应该选用图中的_____类透镜。 （2）在物镜和目镜的选择上，物镜的直径应该比目镜的直径_______（选填“大”“小”或“相等”）。 （3）物镜的作用是在焦点附近成一个倒立的、缩小的_______（选填“实”或“虚”）像。 （4）小组制作的望远镜两个镜筒之间缝隙过大，出现了漏光现象，请你想办法解决：________。 【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 $ 第三节 神奇的“眼睛”（导学案） 【学习目标】 1. 了解人眼的视物原理，知道人眼的结构对应凸透镜成像的光学元件，理解正常眼睛的焦距调节机制。 2. 掌握近视眼、远视眼的成因，理解两种视力缺陷的矫正方法，能区分凹透镜与凸透镜在视力矫正中的作用。 3. 对比掌握照相机、投影仪、放大镜的成像原理与调节规律，知道显微镜、望远镜的工作原理，了解透镜在光学仪器中的应用，认识非光学望远镜的拓展作用。 4. 了解眼镜度数的计算方法，树立科学用眼、保护视力的意识，感受我国航天与天文观测的科技成就。 【学习重点】 1. 人眼的成像原理与正常眼睛的调节机制 2. 近视眼、远视眼的成因与矫正方法 3. 照相机、投影仪、放大镜的成像对比与调节规律 4. 放大镜、显微镜、望远镜的透镜应用原理 【学习难点】 1. 近视眼与远视眼的成像位置分析及矫正透镜的原理 2. 凸透镜三类应用的动态调节规律辨析 3. 显微镜与望远镜的两次成像过程辨析 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 人眼中的晶状体和角膜共同作用相当于凸透镜，视网膜相当于光屏；物体在视网膜上成倒立、缩小的实像，成像原理与照相机相同。 2. 正常眼睛通过调节晶状体的曲度来改变焦距，使远处和近处的物体都能成像在视网膜上。 3. 近视眼只能看清近处物体，远处物体的像成在视网膜前（选填 “前” 或 “后”），需佩戴凹透镜矫正；远视眼的物体像成在视网膜后，需佩戴凸透镜矫正。 4. 老年人的老花眼需佩戴凸透镜制作的老花镜，其矫正原理与远视眼一致。 5. 眼镜镜片的度数等于焦距（单位：米）倒数的100倍；远视镜片（凸透镜）的度数为正值，近视镜片（凹透镜）的度数为负值。 6. 照相机的镜头相当于凸透镜，成像特点是倒立、缩小的实像，对应的物距范围是。 7. 投影仪的镜头相当于凸透镜，成像特点是倒立、放大的实像，对应的物距范围是。 8. 放大镜的本质是凸透镜，利用物距小于焦距时，成正立、放大的虚像的原理工作。 9. 普通光学显微镜的目镜和物镜都是凸透镜，通过两次放大作用观察微小物体。 10. 我国自主研发的世界最大单口径射电望远镜被称为 “中国天眼”，属于非光学（选填 “光学” 或 “非光学”）望远镜。 【课堂探究】 探究一、人眼的视物原理 1. 人眼的成像结构 人眼的视物原理与凸透镜成像一致，各结构对应光学元件： • 晶状体和角膜：共同作用相当于凸透镜，对光线有折射会聚作用； • 视网膜：相当于光屏，承接物体所成的像； • 成像特点：物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。 2. 正常眼睛的调节机制 正常眼睛通过睫状体调节晶状体的曲度，自动改变焦距，使不同距离的物体都能清晰成像在视网膜上： • 看远处物体：晶状体变薄，焦距变大，折光能力减弱，远处物体的光恰好会聚在视网膜上； • 看近处物体：晶状体变厚，焦距变小，折光能力增强，近处物体的光恰好会聚在视网膜上。 【讨论交流】 1. 人眼成像和照相机成像有哪些相同点和不同点？ 相同点：成像原理一致，都利用凸透镜成倒立、缩小的实像，物距都大于 2 倍焦距。 不同点：照相机的镜头焦距固定，通过改变镜头到底片的距离（像距）使像清晰；人眼的视网膜位置固定（像距不变），通过睫状体调节晶状体的曲度，改变自身焦距，使不同距离的物体都能成像在视网膜上。 2. 长时间近距离看书后，眺望远处可以缓解眼疲劳，试着从晶状体调节的角度解释原因。 长时间近距离看书时，睫状体持续收缩，晶状体一直处于变厚、焦距变小的紧张状态；眺望远处时，睫状体放松，晶状体变薄、焦距变大，能缓解眼部肌肉的疲劳，起到保护视力的作用。 【例题1】图是人眼结构简图，正常人看到汽车从远处驶近的过程中，其眼部晶状体的厚度________（选填“变厚”“变薄”“不变”），人眼看物体在视网膜上成的是________像（填像的性质）。 【答案】 变厚 倒立缩小的实 【解析】[1]正常人看到汽车从远处驶近的过程中，物距变小，像距变大，为了使像始终落在视网膜上，则晶状体变厚，会聚能力变强。 [2]眼睛的结构：晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，人在看物体时，物距大于二倍焦距，在视网膜上成的是倒立、缩小的实像。 探究二、视力缺陷与矫正 1. 近视眼 • 成因：晶状体太厚，折光能力太强，或眼球前后径过长，导致远处物体的像成在视网膜的前方。 • 特点：能看清近处物体，看不清远处物体。 • 矫正方法：佩戴凹透镜。利用凹透镜对光的发散作用，使光线先发散再经晶状体会聚，让像向后移动，最终成在视网膜上。 2. 远视眼 • 成因：晶状体太薄，折光能力太弱，或眼球前后径过短，导致近处物体的像成在视网膜的后方。 • 特点：能看清远处物体，看不清近处物体。 • 矫正方法：佩戴凸透镜。利用凸透镜对光的会聚作用，使光线先会聚再经晶状体会聚，让像向前移动，最终成在视网膜上。 3. 眼镜的度数 • 定义：镜片的度数等于焦距（以米为单位）的倒数乘以 100，公式：（ 单位：米） • 规律：焦距越短，镜片折光能力越强，度数越大； • 符号：凸透镜（远视 / 老花镜）度数为正值，凹透镜（近视镜）度数为负值。 【讨论交流】 1. 近视眼镜的镜片中间薄、边缘厚，为什么它能让近视眼患者看清远处的物体？ 近视眼镜是凹透镜，对光线具有发散作用。近视眼的折光能力过强，远处物体的像成在视网膜前方；佩戴凹透镜后，入射光线先经过凹透镜发散，再经晶状体会聚，成像位置会向后移动，最终恰好落在视网膜上，因此能帮助患者看清远处物体。 2. 老花眼和远视眼的矫正方法相同，二者是完全一样的吗？ 二者矫正方法相同，但并不完全一样。 远视眼多为先天的眼球前后径过短，或晶状体折光能力先天不足，看远处、近处的物体都可能成像不清晰；老花眼是年龄增长导致的生理性调节能力衰退，晶状体弹性下降，主要表现为看近处物体模糊，看远处基本正常，属于人眼调节功能的自然老化。 3. 一副 200 度的老花眼镜，它的焦距是多少米？ 根据眼镜度数公式 ，代入数据可得： 即这副老花眼镜的焦距为 0.5 米。 【例题2】小王到眼镜店进行视力检查及配镜 （1）如图是小王检查视力的情景。查阅资料知，使用视力表检查视力时，科学的标准化距离是5~6m，这是国际通用的标准设计，所以这次视力检查______（选填“符合”或“不符合”）标准。 （2）身高为1.72m的小王做完视力检查后站起，并走到距平面镜1m处，则他在平面镜中所成的像到小王的距离为____ m。 （3）小王佩戴眼镜后深知爱眼护眼的重要性，他查询到人的眼球结构如图甲所示，眼睛主要依靠睫状肌调节晶状体的厚度使像成在视网膜上。 ①他组装如图乙的实验装置探究眼睛的视物原理，其中用点燃的蜡烛代替物体，水透镜模拟眼睛中的___________，光屏模拟眼睛中的___________。现将水透镜放在光具座上，点燃蜡烛，调节器材高度，使光源的中心、透镜的中心和光屏的中心在___________。 ②调节器材至图乙所示，光屏上出现清晰的像，可以推测水透镜的焦距可能为( ) A．10cm   B．14cm   C．21cm   D．30cm ③接着将光源靠近透镜模拟眼睛观察近处的物体，为了在光屏上再次得到清晰的像，需往水透镜______（选填“注水”或“抽水”）使其焦距________（选填“变大”或“变小”），会聚本领变_____。 ④眼睛长期近距离工作，睫状肌处于紧张状态，晶状体变凸无法恢复，从而形成近视眼。近视眼看远处时，像会成在视网膜的_____ （选填“前方”或“后方”）。请在图丙中画出光线经过两种透镜后的光路图________，根据两种透镜对光的作用，近视眼矫正视力应选择图丙中的______透镜（选填“A”或“B”）。 【答案】（1）符合；（2）2；（3）晶状体 视网膜 同一高度 B 注水 变小 强 前方 A 【解析】（1）由图1可知，视力表到平面镜的距离是2.7m，故视力表的像到平面镜的距离是2.7m，视力表的像和他之间的距离为 科学的标准化距离是5-6米，这是国际通用的标准设计。所以这次视力检查符合要求。 （2）平面镜成像时，像和物体到平面镜的距离相等，小王距平面镜1m，则小王的像距离平面镜也是1m，他在平面镜中所成的像到小王的距离为 （3）[1][2][3]水透镜模拟眼睛的晶状体起折射作用，光屏模拟视网膜成实像，实验中需调节三者中心在同一高度，使像成在光屏中央。 [4]图乙中物距大于像距，且成实像，由凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像，蜡烛到水透镜的距离，即物距，水透镜到光屏的距离，即像距，根据，计算可得，故B正确，ACD错误。 故选B。 [5][6][7]光源靠近透镜（物距减小），为了在光屏上再次得到清晰的像，像距应增大，眼睛通过睫状体调节晶状体厚度（焦距变小），使像成在视网膜上，因此需减小水透镜的焦距，往里注水，使会聚能力变强。 [8][10]近视眼的成因是由于晶状体对光的会聚能力过强，成像于视网膜的前方；因此需要用凹透镜进行矫正，应该选择图中的A。 [9]由透镜的特殊光线可知，平行于凸透镜主光轴的光经过折射后通过焦点，经过光心的光传播方向不变；平行于凹透镜的光经过折射后发散，折射光线的延长线通过焦点。据此作图。 探究三、透镜的应用 —— 拓展人眼的 “神奇眼睛” 透镜成像原理被广泛应用在各类光学仪器中，相当于给人类装上了更多 “神奇的眼睛”。其中照相机、投影仪、放大镜是凸透镜成像最核心的三类基础应用，三者的成像规律与调节方法对比如下： 1. 照相机、投影仪、放大镜核心知识点对比 光学仪器 物距范围 像距范围 成像性质 像的虚实 调节规律（使像变大） 生活实例 照相机 倒立、缩小 实像 物距减小（相机靠近物体），像距增大（镜头向前伸） 数码相机、人眼成像 投影仪 倒立、放大 实像 物距减小（镜头下调靠近胶片），像距增大（仪器远离屏幕） 幻灯机、电影放映机 放大镜 像与物同侧， 正立、放大 虚像 物距增大（放大镜适当远离物体，仍在一倍焦距内） 老花镜、阅读放大镜 核心规律总结 • 实像类（照相机、投影仪）：均遵循 “物近像远像变大，物远像近像变小” 的动态规律； • 虚像类（放大镜）：物体始终在一倍焦距以内，越靠近焦点，成的虚像越大； • 两个分界点：2 倍焦距是放大实像与缩小实像的分界点，1 倍焦距是实像与虚像的分界点。 2. 放大镜 • 本质：一个短焦距的凸透镜； • 原理：当物距小于 1 倍焦距（）时，成正立、放大的虚像； • 使用技巧：将物体放在凸透镜的一倍焦距以内，适当增大物体到透镜的距离（不超过焦距），看到的虚像会更大。 3. 显微镜 • 结构：镜筒两端各有一组透镜，目镜和物镜都相当于凸透镜，物镜焦距短，目镜焦距长； • 成像过程： ① 物镜：被观察物体在物镜的 1 倍到 2 倍焦距之间，成倒立、放大的实像（成像原理同投影仪）； ② 目镜：物镜成的实像落在目镜的 1 倍焦距以内，目镜再成正立、放大的虚像（成像原理同放大镜）； • 作用：经过两次放大，可观察肉眼看不见的微小物体，如细胞、微生物。 4. 望远镜 • 光学望远镜： 结构：由物镜和目镜组成，物镜焦距长，目镜焦距短； 成像：物镜使远处物体成倒立、缩小的实像（成像原理同照相机），目镜再将这个实像放大成虚像，通过增大视角让我们看清远处物体。 • 非光学望远镜： 包括射电望远镜、红外望远镜等，可接收可见光以外的信号，突破人眼的观测局限。例如我国的 “中国天眼” 是世界最大单口径射电望远镜，用于观测天体射电波。 【讨论交流】 1. 使用放大镜观察文字时，想要让看到的字更大，应该让放大镜靠近文字还是远离文字？ 应该让放大镜适当远离文字（始终保持物距小于一倍焦距）。 原因：当物距小于焦距时，凸透镜成正立放大的虚像，且物距越接近焦点，虚像越大；因此适当增大物距，看到的字会更大。 2. 显微镜和望远镜的目镜作用相同吗？物镜的成像原理有什么区别？ 目镜的作用相同，二者的目镜都相当于放大镜，将物镜成的像再次放大，成正立、放大的虚像。 物镜的成像原理有区别：显微镜的物镜使物体成倒立、放大的实像，原理同投影仪；望远镜的物镜使远处物体成倒立、缩小的实像，原理同照相机。 3. 为什么说望远镜、显微镜这类光学仪器是 “神奇的眼睛”？它们分别拓展了人眼的什么能力？ 这类光学仪器利用透镜成像规律，突破了人眼自身的观测极限，因此被称为 “神奇的眼睛”。 显微镜拓展了人眼的微观观测能力，能看清肉眼无法分辨的微小物体；望远镜拓展了人眼的远距离观测能力，能看清极远处的景物，相当于延伸了人类的视觉范围。 4. 照相机拍摄近景和远景时，镜头应该如何调节？请用凸透镜成像规律解释原因。 拍摄近景时，相机应靠近被拍物体（减小物距），同时镜头向前伸（增大像距）；拍摄远景时，相机应远离被拍物体（增大物距），同时镜头向后缩（减小像距）。 原因：凸透镜成实像时遵循 “物近像远像变大，物远像近像变小” 的规律，调节物距的同时对应调节像距，才能让底片上始终呈现清晰的像。 【例题3】如图所示中的显微镜和望远镜用到了我们所学的很多光学知识。 （1）甲图是显微镜，它的反光镜有一面是凹面镜，它对光起到______作用（选填“会聚”、“发散”），可在光线较______（“亮”、“暗”）时使用； （2）乙图是望远镜，图丙表示它的原理，图中是物镜，是目镜。分析原理图可知物镜成倒立缩小实像，相当于的______镜头（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）；目镜的作用主要是将物镜所成的像放大，以______（选填“增大”或“减小”）视角。 【答案】（1）会聚 暗；（2）照相机 增大 【解析】（1）[1][2]凹面镜对光线有会聚作用，显微镜的反光镜有一面是凹面镜，它对光起到会聚作用，适于光线较弱的时候使用。 （2）[1][2]远处的物体先通过物镜使物体成一倒立、缩小的实像，相当于照相机。望远镜的目镜把物镜所成的像放大，相当于放大镜，使像靠近眼睛，以增大“视角”。 【例题4】在跨学科实践课堂上，小深参与了自制望远镜的活动。 【任务一】了解望远镜的基本原理 （1）望远镜甲的成像原理如图乙所示。由图乙可知，人眼通过目镜所观察到的是一个_________（选填“正立”或“倒立”）的像。 【任务二】设计和制作简易望远镜 望远镜的放大倍率取2至3倍为宜，放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。选择直径较大的物镜与目镜，可扩大观察范围，并使成像更亮更清晰。 序号 a b c d 直径/cm 4 5 8 5 焦距/cm 10 10 30 20 （2）为了在获得较大放大倍率的同时，拥有更清晰的成像效果，小深应选用_________透镜作物镜、_________透镜作目镜最适宜。（两空均选填序号） 【任务三】用自制望远镜观察校园内的物体 （3）一只手握住物镜镜筒保持不动，另一只手不断调整目镜镜筒的位置，即可在望远镜中看到校园内远处物体清晰的像。这个像虽然是缩小的，但人眼却会感觉物体被“放大”了，原因是________________________________。 【答案】（1）倒立；（2）c b；（3）像离眼睛更近，其视角变大了 【解析】（1）物镜先成倒立、缩小的实像，目镜相当于放大镜，将该实像成正立、放大的虚像，综合来看，人眼最终观察到的是倒立的像。 （2）放大倍率为，故物镜应选直径和焦距都较大的透镜，成像更清晰，目镜直径根据物镜的选择再进行选择，所以物镜优先选透镜c，c直径为8cm，焦距为30cm，放大倍率取2至3倍，，故，故选择直径为5cm，焦距为10cm的b透镜作为目镜。 （3）远处物体本身视角很小，经望远镜后，物镜把物体成缩小实像，且像在目镜的一倍焦距以内，目镜相当于放大镜，同时像离人眼更近，视角大幅变大，人眼判断物体大小依靠视角，视角越大感觉物体越大，因此会觉得物体被放大。 【归纳整理】 第三节 神奇的“眼睛” 【课堂练习】 1．现代生活，智能手机给人们带来了许多便利，但长时间盯着手机屏幕，容易导致视力下降。下列关于近视眼及其矫正的原理图正确的是（     ） A．甲乙 B．甲丁 C．丙乙 D．丙丁 【答案】A 【解析】甲图平行光会聚在视网膜前方，为近视眼成因；乙图佩戴凹透镜使光线发散后会聚在视网膜上，为近视眼矫正；丙图光线会聚在视网膜后方，为远视眼成因；丁图佩戴凸透镜使光线会聚在视网膜上，为远视眼矫正。近视眼及其矫正的原理图分别对应甲乙。 故选A。 2．关于望远镜，下列说法错误的是（　　） A．望远镜由目镜和物镜两部分组成 B．望远镜的目镜焦距长，物镜焦距短 C．望远镜用来观察远处的物体 D．望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比 【答案】B 【解析】A．望远镜由目镜和物镜两部分组成，望远镜是由两组透镜组成，物镜成缩小的实像，目镜成放大的虚像，故A正确，不符合题意； B．望远镜的物镜焦距长，目镜焦距短，是为了使像放大更大的倍数，故B错误，符合题意； C．望远镜用来观察远处物体的光学仪器，目镜和物镜都是凸透镜，故C正确，不符合题意； D．靠近眼睛的透镜叫作目镜，靠近被观测物体的透镜叫作物镜，望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比，故D正确，不符合题意。 故选B。 3．在初中物理的学习中，我们经常提到的“像”有：①小孔成像；②平面镜成像；③放大镜成像；④投影仪在屏幕上成的像；⑤照相机在胶片上成的像。下列关于上述“像”的说法正确的是（　　） A．属于实像的是①③④ B．属于虚像的是②③④ C．由光的反射形成的像是①② D．由光的折射形成的像是③④⑤ 【答案】D 【解析】①小孔成像是由光的直线传播形成的实像； ②平面镜成像是由光的反射形成的虚像； ③放大镜成像属于凸透镜成像，是由光的折射形成的虚像； ④投影仪在屏幕上成的像，属于凸透镜成像，是由光的折射形成的实像； ⑤照相机在胶片上成的像，属于凸透镜成像，是由光的折射形成的实像； 其中，属于实像的是①④⑤，属于虚像的是②③，由于反射而成的像是②，由于折射而成的像是③④⑤，故D正确，ABC错误。 故选D。 4．如图所示的是人的眼球结构图，正常人的眼睛通过对晶状体的调节，可以看清近处和远处的物体。利用所学的物理知识回答下列问题： （1）人眼球的工作原理类似于_____（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）； （2）视网膜相当于___（选填“光源”、“凸透镜”或“光屏”）； （3）人在看物体时，视网膜上成的是______ （填写像的性质）的实像。 【答案】（1）照相机；（2）光屏；（3）倒立、缩小 【解析】（1）人眼球的晶状体相当于凸透镜，物体在2倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像，这和照相机的工作原理一致，所以人眼球的工作原理类似于照相机。 （2）视网膜的作用是承接晶状体所成的像，这和照相机里的光屏作用相同，所以视网膜相当于光屏。 （3）人看物体时，物体到晶状体的距离（物距）大于2倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时会成倒立、缩小的实像。 5．物理课上老师指导同学们自制望远镜，望远镜的目镜的作用相当于一个_______，若物镜焦距为10cm，目镜焦距为5cm，则放大倍率为_______倍。 【答案】 放大镜 2 【解析】[1]望远镜的目镜焦距较短，其作用相当于一个放大镜，物镜的焦距较长，先将远处的物体成一个倒立、缩小的实像，这个实像正好落在目镜的一倍焦距以内，目镜再将这个实像放大，形成正立、放大的虚像，从而让我们看清远处的物体。 [2]望远镜的放大倍率等于物镜焦距与目镜焦距的比值，因此放大倍率为倍。 6．用显微镜观察物体时，物镜对物体所成的像是一个放大的________（填“虚”或“实”）像，道理就像________的镜头成像一样，目镜的作用则像一个________。（后面的两个空选填“照相机”“投影仪”“放大镜”） 【答案】 实 投影仪 放大镜 【解析】[1][2]显微镜的物镜相当于一个凸透镜，物体位于物镜的一倍焦距和二倍焦距之间（即f<u<2f）。根据凸透镜成像规律，此时物镜成倒立、放大的实像。投影仪或幻灯机的工作原理是：物体位于投影仪(幻灯机)的一倍焦距和二倍焦距之间时，在屏幕上成倒立、放大的实像。这与显微镜物镜的成像原理相同。 [3]显微镜的目镜也相当于一个凸透镜，物镜所成的实像位于目镜的一倍焦距以内（即u<f）。根据凸透镜成像规律，此时目镜成正立、放大的虚像，其作用类似于放大镜。 7．老花镜是矫正_______的，它的度数等于焦距的倒数乘以100。小明爷爷眼镜的度数是200度，那么该眼镜镜片的焦距是_________m。眼镜度数越高，焦距越________（选填“大”或“小”）。 【答案】 远视眼 0.5 小 【解析】[1]老花镜是凸透镜，可用于矫正远视眼； [2][3]由题意可知，眼镜的度数与它的焦距之间的关系为，故可知度数度时，； 由可知，眼镜度数越高，焦距越小。 8．在探究近视眼的矫正课外实验中：调整烛焰（模拟远处的物体）、水凸透镜（模拟晶状体，与注射器相连，其凸起程度可通过注射器注入或抽出水来调节）、光屏（模拟视网膜）在光具座上的位置。 （1）如图所示，此时在光屏上得到了烛焰清晰的像，该像是倒立、缩小的实像，如果把蜡烛和光屏位置对调，则成______、______的实像。 （2）向水凸透镜内______（选填“注入”或“抽出”）适量的水来模拟近视眼，发现光屏上原来清晰的像变模糊了。若将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离，再次得到清晰的像。说明近视眼将远处的物体成像在视网膜______（选填“前”或“后”）。若光屏不移动，在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜，光屏上也能得到清晰的像。说明近视眼镜是______透镜。 【答案】（1）倒立 放大；（2）注入 前 凹 【解析】（1）[1][2]此时在光屏上得到了倒立、缩小的实像，如果把蜡烛和光屏位置对调，根据光路的可逆性则成倒立、放大的实像。 （2）[1][2][3]根据近视眼的成因，向水凸透镜内注入水，凸透镜变厚，此时凸透镜对光的会聚作用变强，像将成在光屏之前，即近视眼将远处的物体成像在视网膜之前。要使像能成在原来光屏的位置，可以在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜，光屏上也能得到清晰的像，说明近视眼镜是凹透镜。 9．在“探究凸透镜成像的规律”实验中。 （1）将一束平行光正对着凸透镜，移动光屏直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为______cm； （2）如图乙所示，在光屏上得到一个清晰的像，该像是倒立、______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像； （3）现将蜡烛向左移动一小段距离，发现光屏上的像变模糊。为使像重新变清晰，可以只将光屏向______移动，或者在不移动光屏的情况下在烛焰和凸透镜之间放置一个合适的______（选填“近视”或“远视”）眼镜的镜片； （4）某同学发现家中的半瓶矿泉水标签背面印有产品信息，现象如图丙所示，其物理原理是______。 【答案】（1）10.0；（2）缩小；（3）左 近视；（4）放大镜原理 【解析】（1）平行光正对凸透镜，会聚在焦点，光屏上最小最亮的光斑位置就是焦点的位置，焦点到凸透镜光心的距离即为焦距，由图甲中刻度尺分度值为1cm，光屏在40.0cm位置，凸透镜在30.0cm位置，则焦距 （2）图乙中，物距 像距 则物距大于像距，且，由凸透镜成像规律可知，此时在光屏上成倒立、缩小的实像。 （3）[1][2]蜡烛左移使得物距增大，像距减小，那么像会成在光屏原来位置的左侧。所以要使像重新清晰有两种方法：① 光屏向左移动靠近透镜；② 若不移动光屏，需要让光线晚一点会聚，即降低透的会聚能力，可在蜡烛和凸透镜之间加一个凹透镜，即近视眼镜。 （4）如图观察到瓶子上的字为正立、放大的虚像，装有水的瓶子相当于一个凸透镜，与放大镜原理类似。 10．跨学科实践 制作望远镜 【项目提出】根据所学的凸透镜成像知识，制作一个望远镜、提高自己的动手能力，达到学以致用的目的。 【项目分析】制作望远镜，需要完成以下任务： 1.了解望远镜的基本原理。 2.设计一个望远镜，能够用它观察校园内远处的物体。 3.根据你的设计方案，选用合适的器材，制作一个望远镜并进行调试。 【项目实施】 1.了解望远镜的基本原理 …… 2.设计简易望远镜 （1）确定望远镜的放大倍率 （2）选择物镜和目镜 3.制作和调试望远镜 …… 【展示交流】展示交流环节，小组同学提出了下列问题；请你解答： （1）小组同学选用两组凸透镜制作望远镜，在选用目镜和物镜的时候，有如图所示的A、B两类透镜，小组同学应该选用图中的_____类透镜。 （2）在物镜和目镜的选择上，物镜的直径应该比目镜的直径_______（选填“大”“小”或“相等”）。 （3）物镜的作用是在焦点附近成一个倒立的、缩小的_______（选填“实”或“虚”）像。 （4）小组制作的望远镜两个镜筒之间缝隙过大，出现了漏光现象，请你想办法解决：________。 【答案】（1）B；（2）大；（3）实；（4）使用硅胶来填补缝隙 【解析】（1）由图，A透镜对光线具有发声作用，为凹透镜；B透镜对光线具有会聚作用，为凸透镜，则小组同学应该选用图中的B类透镜。 （2）为了会聚更多的光，提高望远镜的分辨率和集光力，物镜的直径通常比目镜的直径大。 （3）物体通过物镜成像时，物距远大于2f，物镜的作用是在焦点附近成一个倒立的、缩小的实像。 （4）小组制作的望远镜两个镜筒之间缝隙过大，出现了漏光现象，可以考虑使用硅胶、橡胶垫圈或者专门的光学密封材料来填补缝隙，这些材料可以帮助防止光线从缝隙中泄漏出来。 【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 $