透镜及其应用

第三章 透镜及其应用
第一节 透镜
教学目标：
1、了解什么是凸透镜，什么是凹透镜，了解透镜的主光轴、光心、焦点、焦距；
2、了解凸透镜和凹透镜对光的作用。
教学重点：
1、知道透镜的主光轴、光心、焦点、焦距；
2、知道凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。
教学难点：如何解释透镜的主光轴、光心、焦点、焦距。
教学用具：凸透镜、凹透镜、纸（相当于光屏）
德育教学目标：
能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象的美好与和谐。
教学过程：
一、提问引入：
提问：请戴眼镜的同学摸一摸自己的眼镜，看看它有何特点？
（透明、有厚度且厚度不匀）我们把它叫做透镜。它有哪几种？各有何作用？这节课，让我们共同来学习一下。
二、传授新课：
（一）透镜的种类：
1、透镜分为两类：凸透镜和凹透镜。（如P56 图3.1—1）
2、中间厚而边缘薄的透镜叫凸透镜；中间薄而边缘厚的透镜叫凹透镜；
（二）透镜的主光轴、光心：
1、主光轴：通过两个折射球面的球心的直线。
2、光心：是主光轴上一点，光线通过它不改变方向。大致在透镜的中心。（如P56 图3.1—2）
（三）透镜的焦点、焦距：
1、实验：①拿一个凸透镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，来回移动，直到纸上的光斑变得最小；最亮。（如P56 图3.1—3）
②测量这个光斑到凸透镜光心的距离（焦距），并记录下来。
③换一个凸透镜，重做上述实验。
④换一个凹透镜，重做上述实验，纸上能得到最小；最亮的光斑吗？
（不能）
2、实验结论：①凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用。
射到地面的光线是互相平行的，叫平行光。
②凸透镜能使平行于主光轴的近轴光线会聚到主光轴一点，这个点叫做凸透镜的焦点，（如 图1）是实焦点；凹透镜能使平行于主光轴的近轴光线发散，其反向延长线会聚于主光轴的一点，这个点叫做凹透镜的焦点，（如 图2）是虚焦点。（都有两个）
③焦距：光心到焦点之间的距离。（都有两个，如图）
三、练习、作业：P57 1；2；3；
第二节 生活中的透镜
教学目标： 1、了解透镜在日常生活中的应用；
2、了解照相机、投影仪、放大镜的成像原理。
教学重点： 1、了解透镜在日常生活中的应用；
2、能简单描述凸透镜成实像和虚像的主要特征。
教学难点：制作照相机，了解照相机的成像原理。
教学用具：照相机、投影仪、放大镜、自制的照相机。
德育教学目标：
1、能模拟照相机制作和使用，获得成功的愉悦；
2具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。
3、初步建立将科学技术应用于实际的意识。
教学过程：
一、提问引入：
提问：①照相机，同学们都看到过，你若仔细观察一下，看看它有何特点？②教室中的投影仪，你观察过没有？③我们在“有用有趣的物理（前言）”中曾经做过有关放大镜的实验，你还记得它吗？它成的像有何特点？这节课，让我们共同来学习一下这些日常生活中的透镜。
二、传授新课：
（一）照相机：
1、（出示照相机实物）让同学们观察，得出认识：照相机前面有一个镜头，它的作用相当于一个凸透镜。
2、照相机原理：来自物体的光经过照相机镜头后会聚在胶卷上，形成一个缩小的像。（如P58 图3.2—1）胶卷上有一层对光敏感的物质，曝光后发生化学变化，物体的像就被记录在胶卷上，经显影、定影，成为底片，再经洗印就是相片了。
3、同学们自己制作模型照相机。（可讨论，5分钟）比一比，看谁做得又快又好。
完成任务后，请注意：半透明纸上的人像是不是头朝下（倒立）的。（是）
4、讨论：当物体到凸透镜的距离（简称“物距”用“u”表示）在什么范围内时，成倒立、缩小的实像。（大于2倍焦距用“f”表示时）
（二）投影仪：
1、展示实物：（如P59 图3.2—4）
2、演示实验：把投影仪上的平面镜（反光镜）取下，投影片放到载物台上。调节镜头，在天花板上就能看到投影仪片上图案清晰的像。
观察：像的大小、正倒。（成倒立、放大的实像）
3、成像原理：①投影仪的镜头相当于一个凸透镜，投影仪片上的图案通过这个凸透镜成一个倒立、放大的实像。 ②平面镜的作用是改变光的传播方向，使射向天花板的光能在屏幕上成像。
4、讨论：当物体到凸透镜的距离（简称“物距”用“u”表示）在什么范围内时，成倒立、放大的实像。（大于焦距、而小于2倍焦距时）
（三）放大镜：
1、展示实物：（如P59 图3.2—5）
2、演示实验：把放大镜放在物体的上方，适当调节距离，我们就能看清物体的细微之处。
观察：像的大小、正倒。（成正立、放大的虚像）
3、成像原理：放大镜的镜头相当于一个凸透镜，物体通过这个凸透镜成一个正立、放大的虚像。
4、讨论：当物体到凸透镜的距离（简称“物距”用“u”表示）在什么范围内时，成正立、放大的虚像。（小于焦距时）
三、练习、作业：P59 1；2；3；
答：1、手持凸透镜在窗户和白墙之间移动，在某个位置时，窗户外的景物能在墙上成一个倒立、缩小的实像。
2、能。有两个位置。离灯泡较近的位置，像是放大的；离灯泡较远的位置，像是缩小的。两个像都是倒立的。
3、在透明的玻璃板或塑料片上滴一滴水，这样小水滴就成为一个凸透镜。用它来观察书本上的字，字被放大了。
第三节 凸透镜成像的规律
教学目标： 1、理解凸透镜成像的规律；
2、了解实像和虚像的区别。
教学重点：探究凸透镜成像的规律；
教学难点：1、在探究活动中，初步获得提出问题的能力；
2、学习从物理现象中归纳科学规律的方法。
教学用具：光具座，蜡烛，光屏，凸透镜。
德育教学目标： 1、乐于参与观察、实验、制作等科学实践
2、具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探索日常用品中的物理学原理。
3、初步建立将科学技术应用于实际的意识。
教学过程：
一、探究问题的提出：①像的大小、正倒与物体的位置有什么关系？
②物体到凸透镜的距离越来越小，像的大小位置如何变化？
二、猜想和假设：①像的大小可能与物体及像的相对位置有关；
②像的正倒可能与它跟物体是否在同侧有关；
三、探究实验步骤：
1、在阳光下测定你所拿凸透镜的焦距。
让阳光透过凸透镜在纸上成一个最小的亮点，亮点到凸透镜的距离即为焦距，用f表示。（f最好在20~30cm之间）
2、 一支蜡烛作物体，研究蜡烛所成的像。
3、用光屏来承接烛焰的像（如P61图3.3—2）（注意：蜡烛、凸透镜、光屏应在同一直线上、且在同一水平高度）
4、把蜡烛放在离凸透镜尽量远的地方，调整光屏到凸透镜的距离（像距），使烛焰在屏上成一个清晰的像。观察像的大小、正倒，分别测量物体、像到凸透镜的距离。
5、把蜡烛移近到距凸透镜大于焦距而小于2倍焦距的位置，重复上述步骤（4）。
6、继续把蜡烛移近到距凸透镜小于焦距的位置，观察像的大小、正倒、虚实。
定义：物体到凸透镜的距离，简称“物距”用“u”表示；焦距用“f”表示；像到凸透镜的距离，简称“像距”用“v”表示
四、结论：凸透镜成像的规律：
物距u 像距v 像的大小 (放大或缩小） 像的正倒 像的虚实 物与像是否在同侧 应用
u＞2f f＜v＜2f 缩小 倒立 实像 异侧 照相机
f＜u＜2f v＞2f 放大 倒立 实像 异侧 投影仪
u＜f v＞2f 放大 正立 虚像 同侧 放大镜
五、实像和虚像的区别：
实像：是实际光线会聚而成的像，它可以在光屏上显现出来，可使照相机底片感光；虚像：是发散光线的反向延长线会聚而成的像，它不能在光屏上显示，也不能使照相机的底片感光。
六、练习、作业：P62 1；2；
1、玻璃瓶相当于一个柱面透镜。当铅笔由靠近水瓶的位置向远处慢慢移动时，会看到铅笔尖逐渐变长，到某一位置时，铅笔尖突然改变方向。而用凸透镜做实验时，会看到铅笔逐渐变大，而形状保持不变，到某一位置时，铅笔尖也会突然改变方向。（原因：铅笔由焦点以内经焦点移到焦点以外时，凸透镜所成的像由放大、正立的虚像变为倒立的实像）
2、“傻瓜相机”也有光圈和快门，也需要调焦。只不过它们都装在机身里，其内部增加了一些电子、机械设备可根据光线的明暗程度自动调整光圈、快门，也能自动调焦，不需要人工调节。
第四节 眼睛和眼镜
教学目标： 1、了解眼睛的构造，知道眼睛是怎样看见物体的；
2、了解眼镜是怎样矫正视力的。
教学重点： 眼睛是怎样看物体的；眼镜是怎样矫正视力的；
教学难点：1、知道近视眼、远视眼的特点及其矫正方法；
2、眼镜的度数。
教学用具：模拟眼球、几种镜片。
德育教学目标： 1、让学生具有眼保健意识；
2、初步具有将科学技术应用于日常生活的意识。
教学过程：
一、引入：我们靠眼睛看物体，你知道它是如何看到物体的吗？
二、新授：
（一）眼睛：1、构造：（如P63图3.4—1）
2、成像原理：来自物体的光，通过晶状体和角膜的作用，像凸透镜一样把光线会聚到视网膜上，形成物体的像，视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把信号传给大脑，我们就看到了物体。眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状，当睫状体放松时，晶状体比较平，远处物体射来的光线刚好会聚在视网膜上，眼球可以看到远处的物体；当睫状体收缩时，晶状体比较凸，近处物体射来的光线刚好会聚在视网膜上，眼球可以看到近处的物体。
（二）近视眼及其矫正：
1、症状：只能看清近处的物体，看不清远处的物体。
2、原因：①晶状体太凸，折光能力太强；②眼球前后方向上太长。这样，来自远处物体的光，会聚在视网膜前，到达视网膜已不是一点而是一个光斑了。（如P63图3.4—3 甲）
3、矫正：在眼睛前放一个凹透镜。
（三）远视眼及其矫正：
1、症状：只能看清远处的物体，看不清近处的物体。
2、原因：①晶状体太薄，折光能力太弱；②眼球前后方向上太短。这样，来自近处物体的光，还没有会聚成一点就到达视网膜了，在视网膜上形成一个模糊的光斑。（如P63图3.4—3 乙）
3、矫正：在眼睛前放一个凸透镜。
二、眼镜的度数：
1、透镜焦距f的倒数叫做透镜焦度，用Ф表示。即：Ф=1/f
2、眼睛的度数：镜片的透镜焦度×100 ，单位：m-1 如：100度远视眼镜片的透镜焦度是1 m-1 它的焦距是1 m 。
3、凸透镜（远视镜片）的度数是正数；凹透镜（近视镜片）的度数是负数。
三、练习、作业：P64 1；2；3；
1、甲是正确的；
2、远视镜片是凸透镜；近视镜片是凹透镜。度数深的眼镜片镜面比较凸，度数浅的眼镜片镜面比较平。
3、正常眼、近视眼、远视眼的近点各不相同。近视眼的明视距离比正常眼要短；远视眼的明视距离比正常眼要长。
第五节 显微镜和望远镜
教学目标： 1、了解显微镜和望远镜的基本结构；
2、了解显微镜和望远镜的基本原理。
教学重点： 知道显微镜和望远镜的基本原理。
教学难点：1、显微镜和望远镜的基本原理；
2、各种镜片的组合使用。
教学用具：显微镜、望远镜。
德育教学目标：
1、尝试运用已知的科学规律解释具体问题，获得初步分析概括能力；
2、初步认识科学技术对于社会发展和人类生活的影响。
教学过程：
一、复习引入：你知道放大镜的成像原理吗？（物体在凹透镜焦点以内时，成正立、放大的虚像）
二、新授：
（一）显微镜：
1、构造：展示实物（如P65图3.5—1）分别介绍它的各部分及其作用。
重点：显微镜的镜筒两端各有一组透镜（其作用相当于凸透镜），靠近眼睛的叫做目镜；靠近被观察物体的叫做物镜。
由支架、镜筒、目镜、物镜、反光镜等组成。
2、成像原理：来自被观察物体的光，通过物镜后成一个正立、放大的实像，（成像在目镜焦点以内）目镜的作用则是像一个普通的放大镜，把这个像再放大一次，经过两次放大作用，我们就可以看到肉眼看不到的物体了。
（二）望远镜：
1、构造：展示实物（如P66图3.5—2）分别介绍它的各部分及其作用。
重点：望远镜的镜筒两端各有一组透镜（其作用相当于凸透镜），靠近眼睛的叫做目镜；靠近被观察物体的叫做物镜。
由镜筒、目镜、物镜等组成。
特别注意：天文望远镜也常用凹面镜作物镜。
2、成像原理：物镜作用：是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像（像成在目镜焦点以内）；目镜作用：相当于一个放大镜，用来把这个像放大。
3、物镜作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像（像成在目镜焦点以内）但为什么使用望远镜时会感到物体被放大了？
原因：我们能否看清一个物体，与视角有关。物体对眼睛所成的视角大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。（如P66图3.5—3）望远镜的作用就是使视角变得很大了，因而感觉到物体被放大了。
4、望远镜物镜的直径加大，是为了会聚更多的光，使所成的像更加明亮。
三、远视眼及其矫正：
1、症状：只能看清远处的物体，看不清近处的物体。
2、原因：①晶状体太薄，折光能力太弱；②眼球前后方向上太短。这样，来自近处物体的光，还没有会聚成一点就到达视网膜了，在视网膜上形成一个模糊的光斑。（如P63图3.4—3 乙）
3、矫正：在眼睛前放一个。
二、眼镜的度数：
1、透镜焦距f的倒数叫做透镜焦度，用Ф表示。即：Ф=1/f
2、眼睛的度数：镜片的透镜焦度×100 ，单位：m-1 如：100度远视眼镜片的透镜焦度是1 m-1 它的焦距是1 m 。
3、凸透镜（远视镜片）的度数是正数；凹透镜（近视镜片）的度数是负数。
三、练习、作业：P64 1；2；3；
1、甲是正确的；
2、远视镜片是凸透镜；近视镜片是凹透镜。度数深的眼镜片镜面比较凸，度数浅的眼镜片镜面比较平。
3、正常眼、近视眼、远视眼的近点各不相同。近视眼的明视距离比正常眼要短；远视眼的明视距离比正常眼要长。