3.7 眼睛与光学仪器（导学案）物理新教材沪粤版八年级上册

该初中物理导学案围绕眼睛成像原理、视力矫正及照相机、显微镜等光学仪器展开，通过自主预习填空、课堂实验模拟（如水透镜探究近视成因）和对比辨析（三类凸透镜成像应用）构建学习支架，衔接凸透镜成像规律与实际应用。 资料以实验探究为核心，设计水透镜模拟、成像对比表格等活动，结合手机投影仪、无人机摄像头等生活实例，培养科学探究与模型建构能力，落实物理观念与科学态度，习题分层设计提升知识应用能力。

3.7 眼睛与光学仪器（导学案） 【学习目标】 1. 了解眼睛的基本结构与成像原理，理解晶状体的焦距调节作用，知道人眼看清远近物体的机制。 2. 掌握近视眼、远视眼的形成原因与矫正方法，能区分近视镜片与远视镜片，树立科学用眼、保护视力的意识。 3. 理解照相机的工作原理与结构对应关系，能对比区分照相机、投影仪、放大镜的成像规律与调节特点。 4. 了解显微镜和望远镜的基本构造与成像原理，区分物镜与目镜的成像作用，认识光学仪器对科学探索的重要意义。 【学习重点】 1. 眼睛的成像原理与近视眼、远视眼的矫正 2. 照相机、投影仪、放大镜的成像原理对比与调节规律 3. 显微镜、望远镜的结构与成像特点 【学习难点】 1. 近视眼与远视眼的成因及矫正光路分析 2. 凸透镜三类成像应用的规律辨析与动态调节 3. 显微镜与望远镜的物镜、目镜成像性质的区分 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 人的眼睛中，晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏；人眼通过调节晶状体的弯曲程度，改变焦距，从而让远近不同的物体都能在视网膜上成清晰的像。 2. 近视眼的成因：晶状体太厚，折光能力太强，远处物体的像成在视网膜前，需佩戴凹透镜进行矫正。 3. 远视眼的成因：晶状体太薄，折光能力太弱，近处物体的像成在视网膜后，需佩戴凸透镜进行矫正。 4. 眼镜的度数等于镜片焦距（单位：m）的倒数乘以100；焦距为 0.5m 的凸透镜镜片，度数为200度。 5. 照相机是利用凸透镜成倒立、缩小的实像的原理制成的；照相机的镜头相当于凸透镜，暗盒中的感光胶片（或感光元件）相当于光屏。 6. 投影仪是利用凸透镜成倒立、放大的实像的原理制成的；放大镜是利用凸透镜成正立、放大的虚像的原理制成的。 7. 显微镜主要由物镜和目镜两组凸透镜组成，通过两次放大作用，可以观察到肉眼无法分辨的微小结构。 8. 普通望远镜和天文望远镜主要也由物镜和目镜两组凸透镜组成，能让远处物体的像靠近眼睛，扩大观察视野。 【课堂探究】 探究一、眼睛的成像原理与视力矫正 1. 眼睛的成像原理 眼睛的成像原理与凸透镜成像类似：晶状体和角膜共同作用相当于一个凸透镜，外界物体的光经过晶状体会聚，在眼球后部的视网膜上形成倒立、缩小的实像；视网膜上的感光细胞将光信号转化为神经信号，通过视神经传递给大脑，人就产生了视觉。 人眼的自动调节功能： • 看远处物体：睫状体放松，晶状体变薄，焦距变大，折光能力减弱，远处物体的光刚好会聚在视网膜上。 • 看近处物体：睫状体收缩，晶状体变厚，焦距变小，折光能力增强，近处物体的光也能会聚在视网膜上。 2. 近视眼与远视眼的成因与矫正 类型 成因 像的位置 矫正镜片 镜片作用 近视眼 晶状体太厚、折光能力过强，或眼球前后径过长 视网膜前方 凹透镜 对光线有发散作用，使像后移到视网膜上 远视眼 晶状体太薄、折光能力过弱，或眼球前后径过短 视网膜后方 凸透镜 对光线有会聚作用，使像前移到视网膜上 3. 实验模拟：水透镜探究近视眼成因 用注水的弹性水透镜模拟晶状体，光屏模拟视网膜。向水透镜中缓慢注水，晶状体凸起程度变大，焦距变小，折光能力变强，物体的像会成在光屏前方，模拟近视眼的形成过程。 【讨论交流】 1. 为什么近视眼镜用凹透镜、远视眼镜用凸透镜？请结合像的位置和透镜的光学作用分析。 近视眼的晶状体折光能力过强，远处物体的像成在视网膜前方；凹透镜对光线有发散作用，能让光线进入眼睛前先适当发散，再经晶状体会聚，使成像位置向后移动，刚好落在视网膜上，因此用凹透镜矫正。 远视眼的晶状体折光能力过弱，近处物体的像成在视网膜后方；凸透镜对光线有会聚作用，能让光线进入眼睛前先适当会聚，再经晶状体会聚，使成像位置向前移动，刚好落在视网膜上，因此用凸透镜矫正。 2. 结合生活与学习习惯，写出 3 条预防近视的合理建议。 示例：读写姿势端正，眼与书本保持约 33cm 的距离，不趴着、躺着看书；连续用眼 40 分钟左右休息 5~10 分钟，远眺放松睫状体；不在光线过强、过暗或晃动的环境中看书、看电子设备；每天保证充足的户外活动时间，多接触自然光照。 3. 老花眼属于近视眼还是远视眼？用老花镜靠近书本观察文字，文字会变大还是变小？ 老花眼属于远视眼。老花镜的镜片是凸透镜，用它靠近书本观察文字时，物距小于一倍焦距，相当于放大镜，因此看到的文字会变大。 【例题1】近视是影响青少年健康的重大问题，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倒立缩小的虚像 B．近视眼看远处的物体时，像成在视网膜的前方 C．矫正近视眼的方法是配戴合适度数的凸透镜 D．矫正近视眼前，像离视网膜越近配戴眼镜的度数越高 【答案】B 【解析】A．眼睛的晶状体相当于是凸透镜，眼睛看见物体和照相机原理相同，物距大于二倍焦距，所以物体在正常眼睛的视网膜上成倒立、缩小的实像，故A错误； B．近视眼是眼轴过长或角膜曲率过高，导致平行光线无法正常聚焦在视网膜上。我们可以简单理解为晶状体变厚，焦距较短，所以看远处的物体时，像成在视网膜的前方，故B正确； C．矫正近视眼的方法是利用凹透镜发散光线的特点，使通过晶状体的光线会聚范围变大，只要配戴合适度数的凹透镜就能在视网膜上成清晰的像，故C错误； D．矫正近视眼前，像离视网膜越近，说明近视程度越低，则配戴眼镜的度数越低，故D错误。 故选B。 探究二、照相机的成像原理 核心梳理 1. 成像原理：当物距大于 2 倍焦距（）时，凸透镜成倒立、缩小的实像，照相机正是利用这一规律制成的。 2. 结构对应：照相机的镜头相当于凸透镜，暗盒内的感光胶片（或数码感光元件）相当于光屏，被拍摄的景物是成像物体。 3. 成像调节规律： ￮ 拍摄近处物体：物距减小，像距需增大，镜头向前伸出，远离感光元件，才能成清晰的像。 ￮ 拍摄远处物体：物距增大，像距需减小，镜头向后收缩，靠近感光元件，才能成清晰的像。 拓展辨析：照相机、投影仪、放大镜的成像对比 三者均为凸透镜成像规律的典型应用，对应不同的物距区间，成像特点与调节规律差异显著，可通过下表系统区分： 对比维度 照相机 投影仪 放大镜 物距范围 成像性质 倒立、缩小、实像 倒立、放大、实像 正立、放大、虚像 像距范围 像与物同侧，无实像距 结构对应 镜头 = 凸透镜 感光元件 = 光屏 景物 = 物体 镜头 = 凸透镜 屏幕 = 光屏 投影片 = 物体 镜片 = 凸透镜 无承接光屏 直接用眼观察 像与物的位置 透镜两侧 透镜两侧 透镜同侧 动态调节规律 物近→像远→像变大 物远→像近→像变小 物近→像远→像变大 物远→像近→像变小 物近（靠近透镜）→像变小 物远（靠近焦点）→像变大 生活实例 数码相机、监控摄像头、手机相机 教室投影仪、幻灯机、电影放映机 老花镜、手持放大镜、猫眼（目镜部分） 【讨论交流】 1. 投影仪成的是倒立的像，为什么我们在屏幕上看到的文字是正立的？ 投影仪成的是倒立的实像，实际使用时会将投影片倒着插入投影仪，经过凸透镜成倒立的像后，屏幕上最终呈现的就是正立的文字和画面。 2. 用照相机拍摄集体照时，发现两侧的同学没有进入画面，想要让所有人都进入取景框，应该让照相机靠近人群还是远离人群？镜头应该向前伸还是向后缩？ 想要让所有人都进入取景框，需要让成的像变小。根据凸透镜成像 “物远像近像变小” 的规律，应该让照相机远离人群（增大物距），同时镜头向后收缩（减小像距），就能在感光元件上成更小的清晰像，容纳更多景物。 3. 眼睛和照相机都能成清晰的实像，二者调节清晰像的方式有什么不同？ 二者调节清晰像的方式不同： 照相机：镜头焦距固定，通过调节镜头到感光元件的距离（改变像距），让不同远近的物体成清晰的像； 眼睛：视网膜位置固定，通过睫状体调节晶状体的弯曲程度，改变晶状体的焦距，从而让远近不同的物体都能在视网膜上成清晰的像。 【例题2】广东生产的无人驾驶电动垂直起降航空器首飞成功，彰显了我国科技在城市空中交通领域的领先地位。航空器可用于高空摄影、旅游观光等，航空器的摄像头相当于 透镜，远处的物体通过摄像头成倒立缩小的 （选填“实”或“虚”）像。在摄像头远离物体的过程中，像的大小将变 。 【答案】 凸 实 小 【解析】[1][2]航空器的摄像头相当于凸透镜，其成像原理与照相机相同，即物体在二倍焦距以外成倒立、缩小的实像。 [3]在摄像头远离物体的过程中，物距增大，像距减小，像变小。 【例题3】在学习了凸透镜成像规律后，小慧同学计划制作一个“手机投影仪”。现有器材如下：焦距分别为10cm、20cm、30cm的凸透镜各一个，手机一部，长为30cm的纸盒，胶带和剪刀等。“投影仪”模型如图所示，将手机和凸透镜分别固定在纸盒的两端，调整“投影仪”到墙面的距离，可在墙上看到手机画面清晰放大的像。下列说法正确的是（　　） A．应选择焦距为10cm的凸透镜 B．应选择焦距为20cm的凸透镜 C．将手机正立放置，在墙上看到的像是正立的 D．墙上手机画面的像是虚像 【答案】B 【解析】A．若选择焦距为10cm的凸透镜，此时物距为30cm，物距大于两倍焦距，此时会成倒立的缩小的实像，与题意不符，故A不符合题意； B．若选择焦距为20cm的凸透镜，此时物距为30cm，物距在一倍焦距和两倍焦距之间，成的是倒立的放大的实像，是投影仪原理，故可以满足题意，故B符合题意； C．将手机正立放置，在墙上看到的像是倒立的像，故C不符合题意； D．能够在光屏上承接，说明是实像，故D不符合题意。 故选B。 探究三、显微镜与望远镜 1. 显微镜 • 基本结构：靠近被观察物体的透镜叫物镜，靠近人眼的透镜叫目镜，两组都是凸透镜。 • 成像过程： ① 物镜：被观察物体放在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，作用相当于投影仪。 ② 目镜：物镜成的实像落在目镜的一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像，作用相当于放大镜。 • 最终效果：物体经过两次放大，人眼可以观察到肉眼无法分辨的微小结构，如细胞、微生物等。 2. 望远镜 • 基本结构：同样由物镜和目镜两组凸透镜组成。 • 成像过程： ① 物镜：远处的物体在物镜的二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像，作用相当于照相机。 ② 目镜：物镜成的实像落在目镜的一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像，作用相当于放大镜。 • 最终效果：虽然最终成的像比物体本身小，但像离眼睛很近，再加上目镜的放大作用，大幅增大了视角，因此感觉物体被 “移近” 了，能看清远处的景物。 【讨论交流】 1. 显微镜和望远镜的目镜作用是否相同？物镜的作用有什么区别？ 目镜的作用相同：显微镜和望远镜的目镜都相当于放大镜，将物镜所成的实像再次放大，成正立、放大的虚像。 物镜的作用不同：显微镜的物镜相当于投影仪，成倒立、放大的实像；望远镜的物镜相当于照相机，成倒立、缩小的实像。 2. 为什么使用望远镜观察远处物体时，会感觉物体被 “拉近” 了？ 望远镜的物镜先将远处的物体成一个倒立、缩小的实像，这个实像距离眼睛很近；再经过目镜的放大作用，大幅增大了物体对人眼的视角。人眼对物体远近的感知与视角大小直接相关，视角变大后，就会感觉物体被 “拉近” 了，因此能看清远处的景物。 3. 使用显微镜观察标本时，想要调出更清晰的像，应该调节粗准焦螺旋还是细准焦螺旋？ 先调节粗准焦螺旋大致找到物像，想要调出更清晰的像，应该调节细准焦螺旋，通过小幅度升降镜筒，使物像达到最清晰的状态。 【例题4】世梁同学取两个焦距不同的放大镜，一只手握住一个，调整两个放大镜间的距离，可以看清远处的广州塔。以下说法错误的是（    ） A．靠近眼睛的镜片，对光线有会聚作用 B．远处的镜片，成的是正立放大像 C．靠近眼睛的镜片，其作用相当于一个放大镜 D．远处的镜片，直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样可以会聚更多的光 【答案】B 【解析】A．目镜和物镜均为凸透镜，对光线有会聚作用，故A正确，不符合题意； B．两个不同焦距的放大镜组成了望远镜，远处的镜片是物镜，成的是倒立缩小的实像，故B错误，符合题意； C．靠近眼睛的镜片是目镜，成的是正立放大的虚像，相当于放大镜，故C正确，不符合题意； D．远处的镜片，直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮，故D正确，不符合题意。 故选B。 【归纳整理】 3.7 眼睛与光学仪器 【课堂练习】 1．如图所示，甲是正常眼睛对光的作用情况，则乙（　　） A．是近视眼，应配戴凸透镜制成的眼镜 B．是近视眼，应配戴凹透镜制成的眼镜 C．是远视眼，应配戴凹透镜制成的眼镜 D．是远视眼，应配戴凸透镜制成的眼镜 【答案】B 【解析】对比甲、乙两图可知，乙图中的晶状体曲度变大，会聚能力增强，即折光能力变强，物体经眼睛会将像成在视网膜的前方，属于近视眼；因为凹透镜对光线有发散作用，所以为使光线推迟会聚，需要配戴凹透镜制成的眼镜进行矫正，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．坐在教室后排的小强看不清黑板上的字，需要走到讲台前才能看清。由此判断，他可能患上了 视，需要佩戴眼镜来矫正，这种眼镜对光有 作用。 【答案】 近 发散 【解析】[1]由题可知，小强看不清远处的物体，看得清近处的物体，则他是近视眼。 [2]近视眼的成因是晶状体太厚，折光能力太强或眼球前后方距离太远，远处来的光线在视网膜前就会聚了，所以需要戴凹透镜来矫正，因为凹透镜对光线有发散作用。 3．现在很多学生不注意用眼保健，以至近视眼越来越多，表示近视眼成像的光路图的是图 （选填“甲”或“乙”），可选用右图中的 号镜放在眼前进行矫正。 【答案】 乙 2 【解析】[1][2]近视眼的产生原因是晶状体太厚，折光能力太强，因此来自远处某点的光会聚在视网膜前，故乙图是近视眼的情况；为了使像正好呈在视网膜上，应使光线推迟会聚，使所成的像相对于晶状体后移，所以应佩戴发散透镜即凹透镜。而由图中1、3号是中间厚边缘薄，是凸透镜，4号是凸面镜，5号是凹面镜，2号是边缘厚中间薄，是凹透镜，因此2号镜放在眼前进行矫正。 3．某同学用自制的水透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像。如图，他向水透镜中注水，则水透镜的焦距 （选填“变大”或“变小”）。不改变蜡烛和透镜的位置，要使光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。这一实验可以模拟人眼 （填“近视”或“远视”）的形成原因。 【答案】 变小 靠近 近视 【解析】[1]某同学用自制的水透镜做凸透镜成像实验在光屏上得到了清晰的像，如图所示他继续向水透镜中注水，则水透镜变厚，曲度变大，折光能力变强，故水透镜的焦距变小。 [2]如果不改变蜡烛和透镜的位置，在物距不变的情况下，折光能力变强，凸透镜的焦距变小，像距变小，要使光屏上再次得到清晰的像，可以向左移动光屏，即靠近凸透镜。 [3]这一实验可以模拟人眼的近视形成原因。近视是由于眼睛的晶状体变厚，导致其对光线的会聚能力过强，从而使得远处的物体成像在视网膜的前方。这与我们实验中向水透镜注水后焦距变小、像靠近透镜的现象是相似的。 4．驿站出库扫描仪是一种物流设备。如题图所示，货物出库时，扫描仪的镜头对货物条码进行扫描，使像成到传感器上，经过数据传输完成出库登记。货物通过镜头所成的像是（　　） A．倒立的实像 B．放大的虚像 C．正立的实像 D．缩小的虚像 【答案】A 【解析】扫描仪的镜头相当于照相机，成的像是倒立、缩小的实像，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5．物理老师利用手机给同学们直播了一个演示实验，实验器材离摄像头的距离应在镜头的 的范围。如果想让视频上的图像变大，可以让手机 （选填“靠近”或“远离”）实验器材。直播时为不干扰家人，可以调低音量，这是改变了声音的 。 【答案】 大于二倍焦距 靠近 响度 【解析】[1]视频摄像头的镜头与照相机的镜头类似，摄像头相当于一个凸透镜，成倒立缩小的实像，则实验器材离摄像头的距离应在镜头的大于二倍焦距的范围。 [2]如果想让视频上的图像变大，根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”，即可以让手机 靠近实验器材，然后可使像变大。 [3]响度是声音的强弱，调低音量是改变了声音的响度的大小。 6．如图为我国自主研制的某新型战斗机上的光电搜索跟踪系统。该系统功能与人眼相似，能为战斗机提供感知外界的“视觉”。系统内置的光电传感器，相当于人眼的视网膜；最外层窗口和传感器之间的光学元件，相当于人眼的晶状体，该光学元件相当于对光具有 作用的透镜。若该透镜的焦距为f，则该系统成像时物距应 （选填“小于f”“大于2f”或“大于f且小于2f”）。 【答案】 会聚 大于2f 【解析】[1][2]凸透镜对光有会聚作用，所以该光学元件相当于对光具有会聚作用的透镜。该系统成像时物距应大于2f，因为成倒立、缩小的实像，所以物距大于2f。 7．如图为投影式电子白板，它利用投影机将画面投影到屏幕上。下列说法正确的是（　　） A．屏幕上的丰富色彩是由红、黄、蓝三种色光混合而成的 B．镜头到屏幕的距离应在镜头的一倍和二倍焦距之间 C．画面经投影机镜头成的是正立放大的实像 D．投影机的镜头相当于凸透镜，对光有会聚作用，可用来矫正远视眼 【答案】D 【解析】A．屏幕上的丰富色彩是由红、绿、蓝三种色光混合而成的，故A错误； BC．投影机成的像是倒立、放大的实像，像距大于2f，即镜头到屏幕的距离应大于二倍焦距，故BC错误； D．投影机应用的是凸透镜成倒立放大的实像，镜头相当于凸透镜，对光有会聚作用，可用来矫正远视眼，故D正确。 故选D。 8．如图所示是投影仪的工作原理图。下列说法错误的是（    ） A．投影仪的镜头对光有会聚作用 B．物体在屏幕上所成的像是一个放大的实像 C．镜头到投影片之间的距离小于二倍镜头的焦距 D．若使屏幕上的像变大，应使镜头远离投影片 【答案】D 【解析】A．投影仪的镜头是凸透镜，对光有会聚作用，故A正确，不符合题意； BC．投影仪的原理是物距大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立放大的实像，镜头到投影片之间的距离小于二倍镜头的焦距，故BC正确，不符合题意； D．若使屏幕上的像变大，应减小物距，增大像距，所以应使镜头靠近投影片的同时投影机适当远离屏幕，故D错误，符合题意。 故选D。 9．如图甲所示，“F”字形发光物经透镜L恰好在毛玻璃光屏M上成一清晰的 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）实像，生活中 （选填“照相机”、“放大镜”或“幻灯机”）与之成像特点相同。观察者分别处于A和B处，他在A处看到屏幕上的像的形状为 （根据图乙情况，选择正确的图形序号）。 【答案】 放大 幻灯机 ③ 【解析】[1][2]由图得，物距大于像距，此时凸透镜成的像是放大的实像，生活中幻灯机与之成像特点相同。 [3]光屏上成的像与物体左右相反，上下倒立，则他在A处看到屏幕上的像的形状为③。 10．显微镜和天文望远镜都是科学观察工具，它们在各自的领域中揭示了自然界的不同层面，推动了人类对世界认知的不断深入。如图所示为实验室用显微镜和天文望远镜，关于图中两种仪器下列说法错误的是（　　） A．显微镜的目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立放大的实像 B．天文望远镜的目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立缩小的实像 C．显微镜的目镜相当于凸透镜，物镜相当于凹透镜 D．天文望远镜的目镜和物镜都相当于凸透镜 【答案】C 【解析】AC．显微镜的目镜和物镜都是凸透镜，目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立放大的实像，故A正确，不符合题意，C错误，符合题意； BD．天文望远镜的目镜和物镜都是由凸透镜组成，目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立缩小的实像，故BD正确，不符合题意。 故选C。 11．如图甲所示是福建的天文爱好者颜明哲通过纯手工打磨镜片自制的望远镜，该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑纹，图乙是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是（　　）    A．颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凹透镜 B．看到8亿公里外的木星只利用了光沿直线传播 C．清晰看到木星表面的斑纹时物镜的成像原理与照相机相同 D．木星到物镜的距离u满足（f为物镜的焦距） 【答案】C 【解析】A．望远镜的目镜和物镜都是由凸透镜组成，所以颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凸透镜，故A错误； B．光线通过望远镜的凸透镜，发生了折射，故B错误； CD．望远镜的目镜相当于放大镜，成正立的放大的虚像，物镜相当于照相机，木星到物镜的距离u满足，成倒立缩小的实像，故C正确，D错误。 故选C。 12．小华利用水滴、放大镜、平面镜、透明玻璃杯和可调支架等制作了一台“水滴显微镜”（如图甲）。调节支架高度，适当调整标本、水滴和放大镜三者之间的距离实现了与图乙所示光学显微镜相似的成像效果。 （1）水滴相当于显微镜的 （选填“目镜”或“物镜”），标本经过水滴成 （选填“正立”或“倒立”）、放大的 （选填“实”或“虚”）像； （2）若要让标本放大倍数更高，可以使水滴适当 （选填“靠近”或“远离”）标本。 【答案】 物镜 倒立 实 靠近 【解析】（1）[1]从图甲可以看到，水滴靠近标本，所以水滴相当于光学显微镜中的物镜。 [2]水滴相当于显微镜的物镜，物镜有放大的作用，即标本经过水滴成倒立放大的实像。 （2）[3]若要让标本放大倍数更高，水滴相当于凸透镜，根据凸透镜的动态成像规律，物近像远像变大，则可以使水滴适当靠近标本。 【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 $ 3.7 眼睛与光学仪器（导学案） 【学习目标】 1. 了解眼睛的基本结构与成像原理，理解晶状体的焦距调节作用，知道人眼看清远近物体的机制。 2. 掌握近视眼、远视眼的形成原因与矫正方法，能区分近视镜片与远视镜片，树立科学用眼、保护视力的意识。 3. 理解照相机的工作原理与结构对应关系，能对比区分照相机、投影仪、放大镜的成像规律与调节特点。 4. 了解显微镜和望远镜的基本构造与成像原理，区分物镜与目镜的成像作用，认识光学仪器对科学探索的重要意义。 【学习重点】 1. 眼睛的成像原理与近视眼、远视眼的矫正 2. 照相机、投影仪、放大镜的成像原理对比与调节规律 3. 显微镜、望远镜的结构与成像特点 【学习难点】 1. 近视眼与远视眼的成因及矫正光路分析 2. 凸透镜三类成像应用的规律辨析与动态调节 3. 显微镜与望远镜的物镜、目镜成像性质的区分 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 人的眼睛中，______相当于凸透镜，______相当于光屏；人眼通过调节晶状体的弯曲程度，改变______，从而让远近不同的物体都能在视网膜上成清晰的像。 2. 近视眼的成因：晶状体太厚，折光能力太强，远处物体的像成在视网膜______，需佩戴______镜进行矫正。 3. 远视眼的成因：晶状体太薄，折光能力太弱，近处物体的像成在视网膜______，需佩戴______镜进行矫正。 4. 眼镜的度数等于镜片焦距（单位：m）的倒数乘以______；焦距为 0.5m 的凸透镜镜片，度数为______度。 5. 照相机是利用凸透镜成______、______的______像的原理制成的；照相机的镜头相当于______，暗盒中的感光胶片（或感光元件）相当于______。 6. 投影仪是利用凸透镜成______、______的______像的原理制成的；放大镜是利用凸透镜成______、______的______像的原理制成的。 7. 显微镜主要由______和______两组凸透镜组成，通过两次放大作用，可以观察到肉眼无法分辨的微小结构。 8. 普通望远镜和天文望远镜主要也由______和______两组凸透镜组成，能让远处物体的像靠近眼睛，扩大观察视野。 【课堂探究】 探究一、眼睛的成像原理与视力矫正 1. 眼睛的成像原理 眼睛的成像原理与凸透镜成像类似：晶状体和角膜共同作用相当于一个凸透镜，外界物体的光经过晶状体会聚，在眼球后部的视网膜上形成倒立、缩小的实像；视网膜上的感光细胞将光信号转化为神经信号，通过视神经传递给大脑，人就产生了视觉。 人眼的自动调节功能： • 看远处物体：睫状体放松，晶状体变薄，焦距变大，折光能力减弱，远处物体的光刚好会聚在视网膜上。 • 看近处物体：睫状体收缩，晶状体变厚，焦距变小，折光能力增强，近处物体的光也能会聚在视网膜上。 2. 近视眼与远视眼的成因与矫正 类型 成因 像的位置 矫正镜片 镜片作用 近视眼 晶状体太厚、折光能力过强，或眼球前后径过长 视网膜______方 ______透镜 对光线有______作用，使像后移到视网膜上 远视眼 晶状体太薄、折光能力过弱，或眼球前后径过短 视网膜______方 ______透镜 对光线有______作用，使像前移到视网膜上 3. 实验模拟：水透镜探究近视眼成因 用注水的弹性水透镜模拟晶状体，光屏模拟视网膜。向水透镜中缓慢注水，晶状体凸起程度变大，焦距变小，折光能力变强，物体的像会成在光屏前方，模拟近视眼的形成过程。 【讨论交流】 1. 为什么近视眼镜用凹透镜、远视眼镜用凸透镜？请结合像的位置和透镜的光学作用分析。 2. 结合生活与学习习惯，写出 3 条预防近视的合理建议。 3. 老花眼属于近视眼还是远视眼？用老花镜靠近书本观察文字，文字会变大还是变小？ 【例题1】近视是影响青少年健康的重大问题，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倒立缩小的虚像 B．近视眼看远处的物体时，像成在视网膜的前方 C．矫正近视眼的方法是配戴合适度数的凸透镜 D．矫正近视眼前，像离视网膜越近配戴眼镜的度数越高 探究二、照相机的成像原理 核心梳理 1. 成像原理：当物距大于 2 倍焦距（）时，凸透镜成倒立、缩小的实像，照相机正是利用这一规律制成的。 2. 结构对应：照相机的镜头相当于凸透镜，暗盒内的感光胶片（或数码感光元件）相当于光屏，被拍摄的景物是成像物体。 3. 成像调节规律： ￮ 拍摄近处物体：物距减小，像距需增大，镜头向前伸出，远离感光元件，才能成清晰的像。 ￮ 拍摄远处物体：物距增大，像距需减小，镜头向后收缩，靠近感光元件，才能成清晰的像。 拓展辨析：照相机、投影仪、放大镜的成像对比 三者均为凸透镜成像规律的典型应用，对应不同的物距区间，成像特点与调节规律差异显著，可通过下表系统区分： 对比维度 照相机 投影仪 放大镜 物距范围 成像性质 倒立、缩小、实像 倒立、放大、实像 正立、放大、虚像 像距范围 像与物同侧，无实像距 结构对应 镜头 = 凸透镜 感光元件 = 光屏 景物 = 物体 镜头 = 凸透镜 屏幕 = 光屏 投影片 = 物体 镜片 = 凸透镜 无承接光屏 直接用眼观察 像与物的位置 透镜两侧 透镜两侧 透镜同侧 动态调节规律 物近→像远→像变大 物远→像近→像变小 物近→像远→像变大 物远→像近→像变小 物近（靠近透镜）→像变小 物远（靠近焦点）→像变大 生活实例 数码相机、监控摄像头、手机相机 教室投影仪、幻灯机、电影放映机 老花镜、手持放大镜、猫眼（目镜部分） 【讨论交流】 1. 投影仪成的是倒立的像，为什么我们在屏幕上看到的文字是正立的？ 2. 用照相机拍摄集体照时，发现两侧的同学没有进入画面，想要让所有人都进入取景框，应该让照相机靠近人群还是远离人群？镜头应该向前伸还是向后缩？ 3. 眼睛和照相机都能成清晰的实像，二者调节清晰像的方式有什么不同？ 【例题2】广东生产的无人驾驶电动垂直起降航空器首飞成功，彰显了我国科技在城市空中交通领域的领先地位。航空器可用于高空摄影、旅游观光等，航空器的摄像头相当于 透镜，远处的物体通过摄像头成倒立缩小的 （选填“实”或“虚”）像。在摄像头远离物体的过程中，像的大小将变 。 【例题3】在学习了凸透镜成像规律后，小慧同学计划制作一个“手机投影仪”。现有器材如下：焦距分别为10cm、20cm、30cm的凸透镜各一个，手机一部，长为30cm的纸盒，胶带和剪刀等。“投影仪”模型如图所示，将手机和凸透镜分别固定在纸盒的两端，调整“投影仪”到墙面的距离，可在墙上看到手机画面清晰放大的像。下列说法正确的是（　　） A．应选择焦距为10cm的凸透镜 B．应选择焦距为20cm的凸透镜 C．将手机正立放置，在墙上看到的像是正立的 D．墙上手机画面的像是虚像 探究三、显微镜与望远镜 1. 显微镜 • 基本结构：靠近被观察物体的透镜叫物镜，靠近人眼的透镜叫目镜，两组都是凸透镜。 • 成像过程： ① 物镜：被观察物体放在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，作用相当于投影仪。 ② 目镜：物镜成的实像落在目镜的一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像，作用相当于放大镜。 • 最终效果：物体经过两次放大，人眼可以观察到肉眼无法分辨的微小结构，如细胞、微生物等。 2. 望远镜 • 基本结构：同样由物镜和目镜两组凸透镜组成。 • 成像过程： ① 物镜：远处的物体在物镜的二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像，作用相当于照相机。 ② 目镜：物镜成的实像落在目镜的一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像，作用相当于放大镜。 • 最终效果：虽然最终成的像比物体本身小，但像离眼睛很近，再加上目镜的放大作用，大幅增大了视角，因此感觉物体被 “移近” 了，能看清远处的景物。 【讨论交流】 1. 显微镜和望远镜的目镜作用是否相同？物镜的作用有什么区别？ 2. 为什么使用望远镜观察远处物体时，会感觉物体被 “拉近” 了？ 3. 使用显微镜观察标本时，想要调出更清晰的像，应该调节粗准焦螺旋还是细准焦螺旋？ 【例题4】世梁同学取两个焦距不同的放大镜，一只手握住一个，调整两个放大镜间的距离，可以看清远处的广州塔。以下说法错误的是（    ） A．靠近眼睛的镜片，对光线有会聚作用 B．远处的镜片，成的是正立放大像 C．靠近眼睛的镜片，其作用相当于一个放大镜 D．远处的镜片，直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样可以会聚更多的光 【归纳整理】 3.7 眼睛与光学仪器 【课堂练习】 1．如图所示，甲是正常眼睛对光的作用情况，则乙（　　） A．是近视眼，应配戴凸透镜制成的眼镜 B．是近视眼，应配戴凹透镜制成的眼镜 C．是远视眼，应配戴凹透镜制成的眼镜 D．是远视眼，应配戴凸透镜制成的眼镜 2．坐在教室后排的小强看不清黑板上的字，需要走到讲台前才能看清。由此判断，他可能患上了 视，需要佩戴眼镜来矫正，这种眼镜对光有 作用。 3．现在很多学生不注意用眼保健，以至近视眼越来越多，表示近视眼成像的光路图的是图 （选填“甲”或“乙”），可选用右图中的 号镜放在眼前进行矫正。 3．某同学用自制的水透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像。如图，他向水透镜中注水，则水透镜的焦距 （选填“变大”或“变小”）。不改变蜡烛和透镜的位置，要使光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。这一实验可以模拟人眼 （填“近视”或“远视”）的形成原因。 4．驿站出库扫描仪是一种物流设备。如题图所示，货物出库时，扫描仪的镜头对货物条码进行扫描，使像成到传感器上，经过数据传输完成出库登记。货物通过镜头所成的像是（　　） A．倒立的实像 B．放大的虚像 C．正立的实像 D．缩小的虚像 5．物理老师利用手机给同学们直播了一个演示实验，实验器材离摄像头的距离应在镜头的 的范围。如果想让视频上的图像变大，可以让手机 （选填“靠近”或“远离”）实验器材。直播时为不干扰家人，可以调低音量，这是改变了声音的 。 6．如图为我国自主研制的某新型战斗机上的光电搜索跟踪系统。该系统功能与人眼相似，能为战斗机提供感知外界的“视觉”。系统内置的光电传感器，相当于人眼的视网膜；最外层窗口和传感器之间的光学元件，相当于人眼的晶状体，该光学元件相当于对光具有 作用的透镜。若该透镜的焦距为f，则该系统成像时物距应 （选填“小于f”“大于2f”或“大于f且小于2f”）。 7．如图为投影式电子白板，它利用投影机将画面投影到屏幕上。下列说法正确的是（　　） A．屏幕上的丰富色彩是由红、黄、蓝三种色光混合而成的 B．镜头到屏幕的距离应在镜头的一倍和二倍焦距之间 C．画面经投影机镜头成的是正立放大的实像 D．投影机的镜头相当于凸透镜，对光有会聚作用，可用来矫正远视眼 8．如图所示是投影仪的工作原理图。下列说法错误的是（    ） A．投影仪的镜头对光有会聚作用 B．物体在屏幕上所成的像是一个放大的实像 C．镜头到投影片之间的距离小于二倍镜头的焦距 D．若使屏幕上的像变大，应使镜头远离投影片 9．如图甲所示，“F”字形发光物经透镜L恰好在毛玻璃光屏M上成一清晰的 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）实像，生活中 （选填“照相机”、“放大镜”或“幻灯机”）与之成像特点相同。观察者分别处于A和B处，他在A处看到屏幕上的像的形状为 （根据图乙情况，选择正确的图形序号）。 10．显微镜和天文望远镜都是科学观察工具，它们在各自的领域中揭示了自然界的不同层面，推动了人类对世界认知的不断深入。如图所示为实验室用显微镜和天文望远镜，关于图中两种仪器下列说法错误的是（　　） A．显微镜的目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立放大的实像 B．天文望远镜的目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立缩小的实像 C．显微镜的目镜相当于凸透镜，物镜相当于凹透镜 D．天文望远镜的目镜和物镜都相当于凸透镜 11．如图甲所示是福建的天文爱好者颜明哲通过纯手工打磨镜片自制的望远镜，该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑纹，图乙是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是（　　）    A．颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凹透镜 B．看到8亿公里外的木星只利用了光沿直线传播 C．清晰看到木星表面的斑纹时物镜的成像原理与照相机相同 D．木星到物镜的距离u满足（f为物镜的焦距） 12．小华利用水滴、放大镜、平面镜、透明玻璃杯和可调支架等制作了一台“水滴显微镜”（如图甲）。调节支架高度，适当调整标本、水滴和放大镜三者之间的距离实现了与图乙所示光学显微镜相似的成像效果。 （1）水滴相当于显微镜的 （选填“目镜”或“物镜”），标本经过水滴成 （选填“正立”或“倒立”）、放大的 （选填“实”或“虚”）像； （2）若要让标本放大倍数更高，可以使水滴适当 （选填“靠近”或“远离”）标本。 【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 $