第三章 跨学科实践 用“水透镜”探究近视眼的形成原因 同步练-2026-2027学年沪粤版物理八年级上册

**基本信息** 以“水透镜”跨学科实践为情境，通过选择、填空、实验探究分层设计，覆盖近视眼成因、矫正及凸透镜成像等知识，融合物理观念与科学探究，实现从概念理解到实践应用的巩固路径。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|单一知识点（晶状体变化、透镜作用）|选择题直接考查概念辨析（如第1题晶状体变化后果）| |原理应用|多知识点关联（矫正方法、光路分析）|填空题结合生活情境（如手机使用与近视矫正）| |综合探究|跨情境综合（实验设计与误差分析）|实验题模拟探究过程（如注水改变水透镜焦距模拟近视）|

跨学科实践 用“水透镜”探究近视眼的形成原因 一．选择题 1．经常用眼睛长时间盯着近处的手机屏幕看，容易导致的后果是（　　） A．晶状体变厚，看不清近处的物体 B．晶状体变薄，看不清近处的物体 C．晶状体变薄，看不清远处的物体 D．晶状体变厚，看不清远处的物体 2．小花用水凸透镜模拟人眼的晶状体，光屏相当于视网膜（如图）。当用注射器向胶膜内注水，水凸透镜的凸起程度增加，光屏上原来清晰的像变模糊了；将蜡烛靠近水凸透镜，光屏上再次得到清晰的像，此过程模拟的眼睛及该眼睛的矫正方法是（　　） A．近视眼 用凸透镜矫正 B．远视眼 用凸透镜矫正 C．近视眼 用凹透镜矫正 D．远视眼 用凹透镜矫正 3．近视激光矫正术利用激光能够精确切削组织的特性，用光束重塑角膜曲率（角膜曲率反映的是角膜的弯曲程度，角膜曲率越小，表示角膜越平坦），从而达到矫正近视的目的。下列相关说法正确的是（　　） A．近视眼对光的调节能力变差，远处物体的像成在视网膜的后方 B．眼睛近视后，可以通过戴凸透镜制成的眼镜进行矫正 C．实施近视激光矫正术后，角膜的折光能力变弱 D．实施近视激光矫正术后，远处物体在视网膜上成正立、缩小的清晰实像 4．如图是患有近视眼的小明检查视力时的情景，小明通过观察视力表在平面镜中所成的像来完成检查。下列描述正确的是（　　） A．视力表与它在平面镜中所成像到平面镜的距离相等 B．视力表在平面镜中所成的像比实际视力表小 C．近视眼形成的原因是晶状体太厚，对光的折射能力太弱 D．近视眼应该用度数合适的凸透镜来矫正 5．下列关于光学现象的描述或解释中正确的是（　　） A．图甲中，小孔成的是倒立的虚像，是光的直线传播的应用 B．图乙中，配戴凹透镜可以矫正近视眼，是利用了凹透镜的会聚作用 C．图丙中，太阳光通过三棱镜会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光 D．图丁中，大象的倒影是光的折射形成的 6．如图所示，某同学用自制的水凸透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，关于下列现象分析，正确的是（　　） A．此时在光屏上得到的是倒立、放大的实像 B．若保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在25cm刻度线处，适当移动光屏，一定能在光屏上得到一个清晰的像 C．如果利用注射器继续向水凸透镜内注水，光屏上的像会变模糊，这时将光屏远离透镜适当距离，光屏上又能得到一个清晰的实像 D．若在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜，则光屏应靠近凸透镜才能得到清晰的像 7．两大小相同的透镜，当一束平行光沿它们的主光轴照射，在另一侧放上光屏，并移动光屏，在光屏上得到最小最亮的亮点，同时用刻度尺测出光屏上的亮点到透镜的距离，如图甲、乙所示。下列说法正确的是（　　） A．这两个透镜都是矫正近视眼的透镜 B．甲、乙对光线有会聚作用，但甲的焦距小于乙的焦距 C．如果将一支点燃的蜡烛放在离它们60cm外，光屏上得到清晰的实像，甲的像距要大些 D．相同大小的凸透镜，越厚的凸透镜焦距越大，说明其折光能力差 8．清晨，太阳从东方冉冉升起，云缝中射出道道霞光，它让我们的大千世界五彩缤纷，让我们的世界拥有了无穷奥妙。下列对光的世界的探究中，结论正确的是（　　） A．甲图，通过注入气泡的水球，我们看到太空授课的王亚平成“一正一倒”两个像，其中正立的是虚像，倒立的是实像 B．乙图，央视春晚节目舞蹈诗剧《只此青绿》的临水起舞画面中，舞者在舞台上的“倒影”和小孔成像的原理相同 C．丙图，光源经凸透镜在光屏上成一清晰的像，此时飞来一只小虫落在凸透镜上，则光屏上光源的像不完整 D．丁图，小薇按照图示将眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上清晰的像变模糊，只将光屏靠近凸透镜时，又能在光屏上看到清晰的像，则该眼镜是近视眼镜 二．填空题 1．某同学把一副眼镜放在台灯下，看到眼镜镜片后面的区域比眼镜周围暗（如图所示）。由此可以判断该眼镜的镜片对光有 　 　 作用，这是一副 　 　 视眼镜。 2．信息化时代，不少学生迷上手机，长时间盯着屏幕会导致视力下降，其眼睛成像原理如图所示，此图说明该生患上了 　 　 眼（选填“近视”或“远视”），需要用 　 　 进行矫正（选填“凸透镜”或“凹透镜”），该透镜对光线具有 　 　 作用（选填“发散”或“会聚”）。 3．人的眼睛是通过改变晶状体的厚度来看清远近不同物体的，现将图中虚线圆圈部分当作是人的“眼睛”，当蜡烛远离“眼睛”时，“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其 　 　 （选填“变薄”或“变厚”），改变其对光线的偏折能力，从而在光屏上成清晰的像。若该“眼睛”无法调节凸透镜达到应有的厚度，则该“眼睛”为 　 　 （选填“近视眼”或“远视眼”），应该配戴 　 　 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）进行矫正。 4．如图是当下很流行的“自动变色近视眼镜”，其镜片中掺入了对紫外线非常敏感的特殊材料，紫外线照射越强，镜片的颜色会变得越深，镜片的透光度将　 　 （选填“增强”、“减弱”），从而避免强光对眼睛的伤害，当回到光照较弱的室内，镜片又会恢复到无色透明的状态：视力正常的同学带上该眼镜时会感到有些眩晕，看周围物体也会变得模糊，这是因为该眼镜是　 　 （选填“凹透镜”、“凸透镜”），戴上眼镜后，本来可以清晰成在视网膜上的像此时会聚点到了视网膜的　 　 （选填“前”、“后”）方。 5．小明用薄膜充水后制成水透镜模拟眼球中的晶状体，来比较正常眼、近视眼和远视眼的焦距大小。实验中测得甲图焦距为10cm，再将甲分别挤压成乙图、丙图的形状，并分别测量焦距，如图所示。 （1）测得焦距大于10cm的是图　 　 ，模拟近视眼的是图　 　 。 （2）在同一位置，用甲、乙、丙透镜分别对着远处的某一物体，移动光屏得到清晰的像，其中像距较小的是　 　 图。 （3）目前很多近视患者戴隐形眼镜来矫正视力。隐形眼镜是一种直接贴在角膜表面的超薄镜片，可随着眼球运动，其边缘厚度只有0.05mm，则此镜片的中间厚度　 　 0.05mm（选填“小于”、“等于”或“大于”），此镜片对光有　 　 作用（选填“会聚”或“发散”）。 三．实验探究题 1．在探究“近视眼的矫正”课外实验中： （1）调整烛焰（模拟远处所视物）、水凸透镜（模拟人眼晶状体，并与注射器相连，其凸起程度可通过注射器注入或吸收水量来调节）、光屏（模拟人眼视网膜）在光具座上的位置，如图所示，此时在光屏上得到了烛焰清晰的像，该像是倒立、　 　 的 　 　 像。 （2）向水凸透镜内 　 　 （填“注入”或“吸取”）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。①若将光屏向 　 　 （靠近/远离）透镜的方向移动适当距离，能再次得到清晰的像。②若光屏不移动，在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的 　 　 （选填“凸”或“凹”）透镜，光屏上也能得到清晰的像。 2．小馨学习了眼睛和眼镜的知识之后，她想利用水透镜来模拟眼睛看见物体的过程。如图甲是小馨自制的水透镜及实验所需器材，对比眼睛的结构图乙： （1）眼球中的视网膜相当于实验中的 　 　 ，实验中的水透镜相当于眼球中的 　 　 ； （2）实验时，小馨将光源、水透镜、光屏依次放置在光具座上，为了使像呈现在光屏中央，请你帮她写一条检验三者中心是否在同一高度的方法：　 　 ； （3）小馨现将蜡烛放在最左端，对光屏做出适当调节，使像能清晰地出现在光屏上，模拟人看清远处的物体； （4）固定住水透镜和光屏，模拟人眼睛的晶状体和视网膜的位置不发生改变； （5）把光源向水透镜方向移动，发现光屏上的像模糊了，这时需要向水透镜 　 　 （选填“注水”或“抽水”），使光屏上的像重新变得清晰，模拟睫状体的变化，从而达到眼睛的自动调节； （6）初步调查，我国青少年近视患病率高达50%左右，近视率仍处于高位。飞秒激光近视手术是当今眼科学界的前沿技术，你认为飞秒激光近视手术使眼睛发生了什么变化从而达到矫正近视的效果？ 参考答案 一．选择题 1．【解答】解：经常用眼睛长时间盯着近处的手机屏幕看，使眼睛长时间的调节紧张，导致晶状体过度变凸，晶状体变厚，远处物体的光线会聚到视网膜的前方，因此不能看清远处的物体，形成近视。 故选：D。 2．【解答】解：当用注射器向胶膜内注水，水凸透镜的凸起程度增加，焦距变小，光屏上原来清晰的像变模糊了，将蜡烛靠近水凸透镜，光屏上再次得到清晰的像，这说明像成在光屏的前方，这是近视眼的成因，由于凹透镜对光线具有发散作用，所以可以用凹透镜矫正近视眼。 故选：C。 3．【解答】解：A、根据近视眼的成因可知，形成近视眼的原因是晶状体太厚，导致折光能力变强，来自远处某点的光会聚在视网膜的前方，在视网膜上不能形成清晰的像，不是后方，故A错误； B、近视需要配戴凹透镜（发散光线）矫正；凸透镜用于矫正远视眼，故B错误； C、激光手术切削角膜，让角膜变平坦（角膜曲率变小），角膜折光能力变弱，使像后移落到视网膜上，故C正确； D、人眼成像特点是倒立、缩小的实像，不是正立，故D错误。 故选：C。 4．【解答】解： A、视力表与它在平面镜中所成像到平面镜的距离相等，故A正确； B、根据平面镜成像的特点可知，像与物体等大，则视力表在平面镜中所成的像和实际视力表大小相同，故B错误； CD、近视眼是由于晶状体太厚，对光线的会聚作用太强，使像成在视网膜的前方，为了使像成在视网膜上，就要戴凹透镜来矫正，使光线在进入人的眼睛以前先发散一下，以便使像成在视网膜上，故CD错误。 故选：A。 5．【解答】解： A、小孔成的是倒立的实像，不是虚像，是光在同种介质中沿直线传播形成的，故A错误； B、近视眼是由于晶状体的曲度过大，折光能力太强使像成在视网膜前面，而凹透镜对光有发散作用，所以配戴凹透镜可以矫正近视眼，故B错误； C、白光由七色光组成，不同色光通过三棱镜后，偏折角度不同，所以被分解成七色光，这是光的色散现象，故C正确； D、大象在水中形成倒影是光的反射现象，故D错误。 故选：C。 6．【解答】解：A、根据凸透镜成像规律可知，当物距u＞2f时，像距f＜v＜2f，即u＞v，此时凸透镜成倒立缩小的实像，故A错误； B、若保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在25cm刻度线处，此时的物距为原来的像距，根据光路可逆可知，适当移动光屏，一定能在光屏上得到一个清晰的像，故B正确； C、继续向水凸透镜注水，水凸透镜变凸，焦距变小，相当于物距变大，根据凸透镜成像规律可知，此时所成的像变小，像距变小，应将光屏向透镜方向移动适当距离，才能得到清晰的像，故C错误； D、若在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜，近视眼镜是凹透镜，对光线具有发散作用，则光屏应远离凸透镜才能得到清晰的像，故D错误。 故选：B。 7．【解答】解： A、由图可知，这两个透镜都能会聚光线，为凸透镜，能矫正远视眼；故A错误； B、甲、乙对光线有会聚作用，平行于主光轴的光线经过凸透镜后会聚到焦点上，则甲的焦距为25.0cm，乙的焦距为20.0cm，故甲的焦距大于乙的焦距，故B错误； C、如果将一支点燃的蜡烛放在离它们60cm外，物距大于二倍焦距，光屏上得到清晰的倒立、缩小的实像，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，由于甲的焦距大于乙的焦距，故甲的像距要大一些；故C正确； D、相同大小的凸透镜，越厚的凸透镜焦距越小，其折光能力越强，故D错误。 故选：C。 8．【解答】解：A、水球被气泡变为了两部分，中间是空气，气泡周围是水，这个时候整个水球就变成了两个透镜，外圈成为了一个凸透镜，所以呈现出一个倒立的实像，内圈相当于变成了凹透镜，这个时候又出现了一个正立的虚像，故A正确； B、因为光滑的舞台相当于平面镜，所以看到的倒影是平面镜成像，即是由光的反射形成的，小孔成像的原理是光的直线传播，故B错误； C、凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，小虫落在透镜上后，整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，即光屏上所成的像仍然是完整的，故C错误； D、将眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像也变得模糊了，只将光屏靠近透镜移动时，又可以在光屏上看到烛焰清晰的像，说明眼镜对光线有会聚作用，是凸透镜，应用于远视眼镜，故D错误。 故选：A。 二．填空题 1．【解答】解：把一副眼镜放在台灯下，看到眼镜镜片后面的区域比眼镜周围暗，说明该透镜对光有发散作用，是凹透镜，是近视眼镜。 故答案为：发散；近。 2．【解答】解：近视眼看不清楚远处的物体，原因是远处物体的像成在视网膜的前方，但是我们可用发散作用的凹透镜矫正，使光线会聚能力减弱，能使像成在视网膜上，能看清物体；凹透镜对光线具有发散作用。 故答案为：近视；凹透镜；发散。 3．【解答】解：当蜡烛远离“眼睛”时，物距变大，像距变小，像会向前移动，为了使像仍然能成在光屏上，需要增大眼睛的焦距，所以“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其变薄，改变其对光线的偏折能力，在不移动光屏的情况下在光屏上成清晰的像； 若该“眼睛”无法调节凸透镜达到应有的厚度，像成在了光屏的前方，为近视眼，需要佩戴具有发散作用的凹透镜来矫正。 故答案为：变薄；近视眼；凹透镜。 4．【解答】解：紫外线照射越强，镜片的颜色会变得越深，吸收的光线越多，所以镜片的透光度将减弱； 视力正常的同学带上近视眼镜时，近视眼镜是凹透镜，对光线具有发散作用，此时像成在了视网膜后方。 故答案为：减弱；凹透镜；后。 5．【解答】解：（1）因凸透镜的凸度越大，焦距越小，所以实验中测得甲图焦距为10cm，再将甲分别挤压成乙图、丙图的形状，并分别测量焦距，由图可以看出，乙图的凸度比丙图大，则测得焦距小于10cm的是图乙；因为乙的焦距比丙的焦距小，所以会聚能力强，因此乙模拟的是近视眼。 （2）由于凸透镜的会聚能力越强，像距越小，所以据图可知，在同一位置，乙图的会聚能力最强，即像距最小。 （3）近视眼患者戴的是凹透镜，凹透镜的四周的厚度要比中间的厚度厚，其边缘厚度只有0.05mm，则此镜片的中间厚度小于0.05mm，此镜片对光有发散作用； 故答案为：（1）丙；乙；（2）乙；（3）小于； 发散。 三．实验探究题 1．【解答】解：（1）由图知，像距小于物距，所以此时成倒立缩小的实像； （2）根据近视眼的成因，向水凸透镜内注入水，凸透镜变厚，此时凸透镜对光的折射作用变强，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；即此时的像距变小，所以若想看清楚物体，即将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离；或者让光线推迟会聚，即要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。 故答案为：（1）缩小；实；（2）注入；①靠近；②凹。 2．【解答】解：（1）对比眼睛的结构，我们可以发现视网膜可以成像，相当于实验中的光屏；眼睛中的晶状体中间厚边缘薄，晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，它把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像。 （2）在调整烛焰、光屏、凸透镜的中心在同一高度时，最好的方法是把蜡烛，透镜，光屏在光具座上移到一起，调整“三心”在同一高度，然后再分开。 （5）根据凸透镜成像规律可知，当把光源向水透镜方向移动，物距减小，像距变大，所以光屏上的像模糊了，想要像变清晰，在不移动光屏的情况下，需使水凸透镜的焦距变小，即这时需要从水透镜注水使水凸透镜变厚，这样就可以模拟眼睛的自动调节。 （6）近视眼是由于晶状体太厚，导致像成在视网膜前方，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，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，这样就可以矫正近视眼了。 故答案为：（1）光屏；晶状体；（2）把蜡烛、透镜、光屏在光具座上移到一起，调整“三心”在同一高度，然后再分开；（3）注水；见解析。 学科网（北京）股份有限公司 $