四、透镜的应用（教学设计）物理新教材苏科版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦“透镜的应用”，涵盖照相机与眼睛成像原理、视力缺陷及矫正、望远镜与显微镜原理。通过展示傻瓜照相机实物提问，联系眼睛视物原理导入，搭建从生活实例到物理规律的学习支架，衔接前序透镜知识。 特色在于融合核心素养，物理观念上类比眼睛与照相机结构，科学思维通过对比表格区分近视远视，科学探究有模拟近视成像实验。实例丰富如调节相机像大小的问题驱动，助学生理解应用，为教师提供清晰教学流程与实验设计，提升课堂效率。

四、透镜的应用（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 四、透镜的应用 教学 目标 物理观念 了解照相机和眼球成像的原理，知道二者在结构和工作原理上的对应关系；知道近视眼和远视眼的成因及矫正方法，养成保护视力的良好习惯；了解望远镜、显微镜的基本原理。 科学思维 通过对比不同仪器（照相机、投影仪、放大镜、人眼等）的成像特点，培养归纳与对比分析能力；运用凸透镜成像规律解释生活中光学设备的工作原理。 科学探究 尝试用光具座模拟近视眼的矫正，探究佩戴眼镜对视力矫正的作用。 科学态度 与责任 感受透镜技术对人类认知世界的推动作用；了解望远镜的发展历程，体验科技对社会的影响；增强保护视力的意识，养成良好的用眼习。 教材 分析 《透镜的应用》是苏科版（2024）物理八年级上册第三章《光的折射 透镜》的第四节内容。本节是在学生学习了透镜的基础知识和凸透镜成像规律之后，对透镜知识的综合应用和拓展延伸，是光学板块的“出口”和总结。 本节主要教学内容包括：照相机与眼睛的成像原理、近视眼与远视眼的成因及矫正、望远镜与显微镜的基本原理。教材将凸透镜的成像规律迁移到照相机、人眼、放大镜、望远镜、显微镜等生活与技术场景中，完成“从物理原理到工程应用”的闭环，体现了物理学对现代生活的指导价值。 本节在整章中起着“总结与升华”的重要作用。它不仅将抽象的凸透镜成像规律与具体的光学仪器联系起来，还通过“拆解—建模—再设计”的思路，引导学生从认识原理走向理解应用，培养了学生运用物理知识解决实际问题的能力。本节内容与学生的日常生活紧密联系——手机拍照、近视眼镜、放大镜等都是学生身边的事物，具有重要的教学价值和现实意义。 学情分析 通过前面三节的学习，学生已掌握了凸透镜和凹透镜的基本概念，知道凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用，并通过实验探究掌握了凸透镜成像的五种典型情况。学生能区分实像与虚像、放大与缩小，会估测凸透镜的焦距。但学生对成像规律的应用仍然停留在理论层面，难以将规律对应到具体仪器的光路中。 经过前几章的学习，学生已具备了一定的观察能力、实验操作能力和小组合作能力，多次经历了科学探究的过程。但绝大多数学生未亲手观察拆装过相机镜头或显微镜构造，缺乏对光学仪器的直观认识，空间想象能力和综合分析能力仍需进一步发展。 教学重点 1. 运用凸透镜成像规律解析照相机、人眼的成像原理。 2. 近视眼和远视眼的成因及其矫正方法。 3. 用凸透镜成像规律解释生活设备的工作原理。 教学难点 1. 照相机成像的调节与实际应用。 2. 近视眼和远视眼的成因及矫正。 3. 望远镜和显微镜的两级成像。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 1. 创设情境，引发兴趣 出示一个傻瓜照相机，提问：“同学们，你们用过照相机吗？知道照相机的原理是什么吗？它为什么能拍出照片？” 2. 深入追问 “我们每个正常的人都有两只眼睛，有人说我们的每只眼睛就是一架神奇的照相机，你同意吗？同样是眼睛，为什么有的人近视、有的人远视？” 3. 揭示课题 “今天我们就来学习——透镜的应用，看看凸透镜成像规律在照相机、眼睛以及各种光学仪器中是怎样应用的。” 【设计意图】通过照相机实物展示，让学生从直观体验中感受凸透镜成像的应用，激发学习兴趣，自然引出“透镜的应用”这一课题。 观察照相机实物或完成凸透镜成像体验活动，描述观察到的现象，思考并回答老师提出的问题。 学习新课 照相机和眼球 1. 照相机的成像原理 （1）照相机的构造 展示照相机结构图（或拆解模型），讲解： 镜头：一般由多个透镜组成，总体上相当于一个凸透镜 感光器件（胶片/图像传感器）：相当于光屏，将光信号转换为电信号 （2）成像原理 讲解：照相机是利用凸透镜能成缩小实像的原理制成的。物体在距凸透镜二倍焦距以外（u＞2f），在感光器件上成倒立、缩小的实像。 （3）成像调节 提问：“如果想让照片上的像更大一些，应该怎么办？” 引导学生分析：根据“物近像远像变大”的规律，应将相机靠近物体（减小物距），同时适当增大暗箱长度（增大像距）。 2. 眼睛的视物原理 （1）眼球的结构 展示眼球结构图，讲解眼球的主要结构：角膜、睫状体、瞳孔、晶状体、玻璃体、视网膜、视神经等。 （2）类比学习——眼睛与照相机 引导学生对比眼睛和照相机的结构： 人的眼球像一架神奇的照相机。晶状体相当于照相机的镜头，视网膜相当于照相机的感光器件。 讲解：来自物体的光通过晶状体成像于视网膜上，视网膜上的感光细胞受到光的刺激产生信号，通过视神经传输给大脑，人就产生了视觉。 （3）眼睛的调节作用 讲解：人眼的晶状体是一个可以调节焦距的凸透镜。 看远处物体时：睫状体放松，晶状体变薄，焦距变大 看近处物体时：睫状体收缩，晶状体变厚，焦距变小 【设计意图】通过类比法学习照相机和眼睛的结构与成像原理，帮助学生建立知识之间的联系。通过对比表格将抽象的原理直观化。通过“成像调节”问题的讨论，深化对凸透镜成像规律的理解和运用。 【例题1】仔细观察照相机你会发现，所有照相机的前面都有一个镜头，镜头就相当于一个______（选填“凸透镜”或“凹透镜”）。如图所示为照相机的原理图，则照相时所成的像是______、______的像。 【答案】 凸透镜 倒立 缩小 【详解】照相机的镜头相当于凸透镜。照相时物体位于凸透镜二倍焦距以外，由凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像。 【例题2】如图所示是我们正常眼睛看远处物体的示意图，来自远处物体的光经过眼睛晶状体后在视网膜上形成一个____________立（选填“正”或“倒”）、____________（选填“放大”或“缩小”）的实像；此时的像距____________焦距（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【答案】 倒 缩小 大于 观察照相机和眼球的结构图。 对比眼睛与照相机的异同。 思考“如何调节照相机使像变大”等问题。 了解眼睛的调节机制。 学习新课 视力的缺陷和矫正 1. 提出问题 展示问题：“你有近视眼镜吗？你知道它是什么镜吗？你见过‘老花眼镜’吗？你知道它是什么镜吗？” 2. 近视眼的成因与矫正 （1）成因分析 讲解：近视眼是由于晶状体太厚（折光能力太强）或眼球在前后方向上太长，使远处物体的像成在视网膜的前方。 模拟实验：在光具座上，用凸透镜模拟晶状体，光屏模拟视网膜。将蜡烛放在远处，调节凸透镜使清晰的像成在光屏前方（用另一光屏在“视网膜”前承接像），模拟近视眼的成像情况。 （2）矫正方法 讲解：近视眼应佩戴凹透镜进行矫正。凹透镜对光有发散作用，使光线在进入眼睛前适当发散，从而使像后移到视网膜上。 3. 远视眼（老花眼）的成因与矫正 （1）成因分析 讲解：远视眼是由于晶状体太薄（折光能力太弱）或眼球在前后方向上太短，使近处物体的像成在视网膜的后方。 （2）矫正方法 讲解：远视眼（老花眼）应佩戴凸透镜进行矫正。凸透镜对光有会聚作用，使光线在进入眼睛前适当会聚，从而使像前移到视网膜上。 【对比总结】 比较项目 近视眼 远视眼 成因 晶状体太厚，折光能力太强 晶状体太薄，折光能力太弱 成像位置 成像在视网膜前 成像在视网膜后 看不清的物体 看不清远处的物体 看不清近处的物体 矫正镜片 凹透镜 凸透镜 【设计意图】通过模拟实验直观展示近视眼和远视眼的成像特点，帮助学生理解成因。通过对比表格帮助学生区分两种视力缺陷。通过保护视力的讨论，渗透健康用眼教育，达成“科学态度与责任”的教学目标。 【例题3】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 【例题4】如图所示，小华在做“探究凸透镜的成像规律”实验时，把周老师的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上烛焰的像变模糊了，接着，他将光屏远离凸透镜，又能在光屏上看到烛焰的清晰的像，周老师是__________视眼，戴__________透镜 【答案】 近 凹 观察近视眼和远视眼成因的模拟实验。 对比两种视力缺陷的成因和矫正方法。 讨论保护视力的具体措施。 · 学习新课 望远镜和显微镜 1. 提出问题 “人类要想看得更远（如观察遥远的星球）或看得更细（如观察微小的细胞），仅靠肉眼是不够的。望远镜和显微镜是怎样帮助我们扩展视野的？” 2. 望远镜 （1）基本结构 展示望远镜结构图，讲解：望远镜通常由两组凸透镜组成——物镜（靠近被观察物体）和目镜（靠近眼睛）。 （2）成像原理 讲解： 物镜：成倒立、缩小的实像（u＞2f） 目镜：相当于放大镜，将物镜所成的实像放大，成正立、放大的虚像 （3）拓展——望远镜的发展 简单介绍：从伽利略望远镜到开普勒望远镜，再到现代大型天文望远镜（如“中国天眼”FAST），人类探索宇宙的视野不断扩展。 3. 显微镜 （1）基本结构 展示显微镜结构图，讲解：显微镜也由物镜和目镜两组凸透镜组成。 （2）成像原理 讲解： 物镜：成倒立、放大的实像（f＜u＜2f） 目镜：相当于放大镜，将物镜所成的实像进一步放大，成正立、放大的虚像 【设计意图】通过结构分析和光路讲解，让学生理解望远镜和显微镜的基本成像原理。通过对比表格帮助学生区分两种仪器的成像特点。通过望远镜发展史的简单介绍，拓展学生的科学视野。 【例题5】学生在跨学科实践活动中，开展自制望远镜活动。如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．物镜的作用是使远处物体成实像 B．目镜的作用相当于一个放大镜 C．学生制作望远镜的物镜和目镜都是采用凸透镜 D．制作完成的望远镜的物镜和目镜会两次放大远处的物体，增大人的视角 【答案】D 【例题6】“工欲善其事，必先利其器。”人们对微观世界的观察离不开显微镜，如图甲。显微镜的物镜成________（选填“正”或“倒”）立、________（选填“缩小”“放大”或“等大”）的像。图乙中与它属于同一类透镜的是________（填序号）。 【答案】 倒 放大 bc 观察望远镜和显微镜的结构图。 对比两种仪器的成像特点。 了解望远镜的发展历程。 课堂练习 1．小红看黑板时可以不戴眼镜，但看课本时却必须戴眼镜，则小红不戴眼镜看课本时眼睛的成像原理图为___________ 图，因为小红晶状体的焦距不能正常___________ （选填“变小”、“变大”）图___________ 给出了这种眼睛的矫正方法。（均选填字母） 【答案】 B 变小 D 【详解】小红能看清远处的黑板，看不清近处的课本，属于远视眼；远视眼看近处物体时，成像在视网膜后方，四个图中只有B图符合“近处物体成像在视网膜后方”的特点，因此不戴眼镜的成像原理图是B图；正常人眼看近处物体时，晶状体会变厚，焦距变小，使像落在视网膜上，远视眼晶状体太薄，折光能力偏弱，焦距不能正常变小；远视眼需要配戴对光线有会聚作用的凸透镜矫正，使像前移到视网膜上，图D符合远视眼的矫正特点，因此矫正方法对应D图。 2．小华利用遥控器控制照相机进行自拍，如图所示。小华到照相机镜头的距离___________（大于两倍焦距/一倍到两倍焦距之间/小于一倍焦距），此时在光学传感器（底片）上成倒立、___________的实像。若要使所成的像变大，则镜头应___________（伸长/缩短）一些。 【答案】 大于两倍焦距 缩小 伸长 【详解】照相机的成像原理是：物体到镜头的距离（物距）大于两倍焦距时，会在光学传感器（底片）上成倒立、缩小的实像。 根据凸透镜成像规律“物近像远像变大”：要让像变大，需要增大像距（镜头到传感器的距离），因此镜头应该伸长。 3．小明用图示装置研究眼睛成像，此时烛焰在光屏上成清晰像，水透镜的焦距范围________。接着模拟远视眼，操作注射器使活塞在筒内向________移动，此时若再将蜡烛向________移动适当距离，又能在光屏上看到清晰像。 【答案】 左 左 【详解】由图可知，物距，像距，物距大于像距，此时光屏成倒立缩小实像，则有，，解得焦距范围 远视眼的成因是晶状体太薄，折光能力太弱，焦距偏大，因此需要抽出部分水，注射器活塞向左移动可将水抽出。 水透镜变薄后，折光能力变弱，像会成在光屏后方，要在原光屏位置得到清晰像，根据凸透镜成像规律“物远像近像变小”，需要增大物距，也就是让蜡烛向左（远离透镜）移动，就能让像距减小，重新在光屏上呈现清晰像。 4．把带双箭头的图片分别放在圆柱形甲、乙玻璃杯后适当位置，并在玻璃杯中加入适量的水，看到的情景如图所示，则（    ） A．甲杯中水下的箭头是一个放大的实像 B．乙杯放置时比甲杯距离双箭头的图片近一些 C．甲杯中水下箭头利用了投影仪成像原理 D．乙杯中水下箭头利用了照相机原理 【答案】D 【详解】A．甲杯中水下的箭头呈现正立、放大的像，根据凸透镜成像规律，此时物距小于焦距，成的是虚像而非实像，故A不符合题意； B．甲杯成正立的像说明物距小于焦距，乙杯成倒立的像说明物距大于焦距，因此乙杯放置时距离图片应比甲杯更远，故B不符合题意； C．甲杯中成正立、放大的虚像，这利用的是放大镜的成像原理，而投影仪成的是倒立、放大的实像，故C不符合题意； D．乙杯中水下箭头呈现出倒立、缩小的实像，这符合物距大于二倍焦距时的凸透镜成像特点，利用了照相机的成像原理，故D符合题意。 故选D。 5．小明用两块透镜组合，成功做出了望远镜。来自月亮的光经过甲、乙透镜时的光路如图所示。以下说法正确的是（     ） A．甲透镜是目镜 B．P是甲透镜的焦点 C．甲是凸透镜，乙是凹透镜 D．甲、乙都是凸透镜 【答案】D 【详解】A．望远镜中，靠近被观测物体的是物镜，靠近眼睛的是目镜；甲靠近被观测的月亮，因此甲是物镜，不是目镜，故A错误； B．凸透镜焦点的定义是：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上的点才是焦点；本题中入射到甲的光线不平行于主光轴，因此P不是甲透镜的焦点，故B错误； CD．凸透镜对光线有会聚作用，即折射光线比原入射光线更靠近主光轴，凹透镜对光线有发散作用。甲使入射光线向主光轴偏折，是凸透镜；入射到乙的光线原本会继续向下偏折，经过乙后变为沿主光轴传播，同样向主光轴偏折，对光线也有会聚作用，因此乙也是凸透镜，故C错误，D正确。 故选D。 6．实验小组利用水透镜“探究凸透镜成像的规律”。 (1)如图甲所示，平行于主光轴的平行光经过水透镜后，在光屏上得到了一个________的光斑，则此点就是焦点； (2)将蜡烛、水透镜和光屏调整至图乙所示位置时，光屏上出现清晰的像，此时成像原理与________（投影仪/照相机）相同；若只移动水透镜位置，光屏上________（能/不能）再次成清晰的像； (3)保持蜡烛位置不动，向水透镜内继续注水，将光屏向靠近水透镜的方向移动，又得到烛焰清晰的像，这一过程模拟了________眼的形成；若不移动光屏可在水透镜左侧放置合适的________透镜，可使光屏上成清晰的像； (4)如图丙，该同学想利用两个水透镜模拟开普勒望远镜，需要调节________（物镜a/目镜b）的焦距较长。 【答案】(1)最小最亮 (2) 照相机 能 (3) 近视 凹 (4)物镜a 【详解】（1）平行于主光轴的光线经凸透镜会聚后，焦点处得到的光斑是最小最亮的。 （2）图乙中物距大于像距，凸透镜成倒立缩小的实像，成像原理和照相机相同；根据折射光路可逆，保持蜡烛和光屏位置不动，只移动水透镜，当物距和像距互换后，光屏上能再次成清晰的像。 （3）向水透镜注水后，水透镜曲度变大，焦距变小，折光能力变强，像成在光屏（模拟视网膜）前方，这一过程模拟了近视眼的形成；凹透镜对光线有发散作用，不移动光屏时，在水透镜左侧放置合适的凹透镜，可以让像后移到光屏上，重新得到清晰的像。 （4）开普勒望远镜的结构是物镜的焦距长，目镜的焦距短，因此需要调节物镜a的焦距较长。 板书设计 四、透镜的应用 一、照相机与眼睛 1. 照相机：u＞2f，成倒立、缩小的实像 镜头=凸透镜，感光器件=光屏 2. 眼睛：晶状体=凸透镜，视网膜=光屏 晶状体焦距可调（看远→变薄；看近→变厚） 二、视力的缺陷与矫正 比较项目 近视眼 远视眼 成因 晶状体太厚，折光能力太强 晶状体太薄，折光能力太弱 成像位置 成像在视网膜前 成像在视网膜后 看不清的物体 看不清远处的物体 看不清近处的物体 矫正镜片 凹透镜 凸透镜 三、望远镜与显微镜 1. 望远镜：物镜(缩小实像) + 目镜(放大虚像) 2. 显微镜：物镜(放大实像) + 目镜(放大虚像) 教学反思 本节作为《光的折射 透镜》单元的总结与升华，较好地完成了引导学生将凸透镜成像规律迁移到生活与技术应用中的教学目标。学生通过类比学习、实验观察和讨论分析，既巩固了凸透镜成像规律的知识，也理解了照相机、眼睛、视力矫正、望远镜和显微镜的工作原理。后续教学中将继续注重理论联系实际，通过更多的生活实例和跨学科实践活动，帮助学生将物理知识内化为解决实际问题的能力。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $