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4.1 凸透镜与凹透镜
一、课程导入：生活中的 “透镜” 初认知
（一）情境观察与提问
生活场景展示：播放或展示四组图片 / 视频 ——①老人用放大镜阅读报纸；②学生佩戴近视眼镜看黑板；③手机相机镜头拍摄风景；④显微镜观察微小生物。
互动提问：“同学们，这些场景中用到的放大镜、近视眼镜、相机镜头、显微镜镜头，都属于‘透镜’。大家仔细观察这些透镜：有的中间厚、边缘薄，有的中间薄、边缘厚。它们对光的作用一样吗？为什么放大镜能放大文字，而近视眼镜能帮助看清远处？今天我们就来认识两种最基础的透镜 —— 凸透镜与凹透镜。”
导入目标：通过生活中常见的透镜应用场景，引发学生对透镜结构与功能的好奇，自然过渡到本节课核心内容，为后续学习凸透镜成像规律奠定基础。
二、知识点 1：透镜的基本概念与分类
（一）透镜的定义
透镜是由透明材料（如玻璃、树脂）制成的光学元件，表面通常是两个球面（或一个球面、一个平面），能通过光的折射改变光的传播方向。
（二）透镜的分类（按结构分）
凸透镜：
结构特点：中间厚、边缘薄（可类比 “鼓起的气球”，中间凸起）。
常见类型：双凸透镜（两个表面都是凸面）、平凸透镜（一个表面凸面，一个表面平面），生活中常见的放大镜、相机镜头核心部件多为凸透镜。
实物展示：拿起放大镜、老花镜（老花镜本质是凸透镜），让学生观察其 “中间厚、边缘薄” 的结构，可让学生用手轻摸透镜表面，感受厚度差异（注意提醒学生轻摸，避免划伤镜片）。
凹透镜：
结构特点：中间薄、边缘厚（可类比 “凹陷的碗”，中间向内凹）。
常见类型：双凹透镜（两个表面都是凹面）、平凹透镜（一个表面凹面，一个表面平面），生活中常见的近视眼镜镜片就是凹透镜。
实物展示：拿起近视眼镜，让学生观察其 “中间薄、边缘厚” 的结构，对比凸透镜，强化两种透镜的结构差异认知。
（三）透镜的核心要素（结合示意图）
光心（O）：透镜的中心，通过光心的光线传播方向不改变（这是透镜的重要特性，后续分析光路时常用）。
主光轴：通过透镜两个球面球心的直线（或通过光心且垂直于平面透镜平面的直线），主光轴是分析光的折射路径的基准线。
焦点（F）：平行于主光轴的光经透镜折射后，折射光线（或其反向延长线）的会聚点（或发散点），是判断透镜对光作用的关键。
焦距（f）：焦点到光心的距离，用符号 “f” 表示，是描述透镜光学特性的重要参数（焦距越小，透镜对光的作用越强）。
三、知识点 2：凸透镜对光的作用 —— 会聚作用
（一）实验探究：凸透镜的会聚特性（学生分组 + 教师演示）
1. 基础实验：平行光经凸透镜的折射
实验器材：平行光源（或激光笔组合成的平行光）、凸透镜、白色光屏、光具座。
实验步骤：
将凸透镜固定在光具座中间位置，平行光源放在光具座左侧，让平行光沿主光轴射向凸透镜。
在凸透镜右侧移动光屏，观察光屏上的现象：平行光经凸透镜折射后，会会聚到光屏上的一个最小、最亮的光斑。
标记光斑的位置，测量光斑到凸透镜光心的距离，这个距离就是凸透镜的焦距（f）。
实验现象：平行于主光轴的光经凸透镜折射后，会聚于主光轴上的一点（焦点 F），证明凸透镜对光有会聚作用。
2. 进阶实验：非平行光经凸透镜的折射
实验操作：用激光笔发出一束不平行于主光轴的光，射向凸透镜，观察折射光线的方向。
实验现象：非平行光经凸透镜折射后，折射光线会向主光轴 “靠拢”（仍体现会聚趋势，只是不经过焦点）。
结论：凸透镜对所有入射光都有会聚作用，无论光线是否平行于主光轴，折射后都会向主光轴偏折。
（二）凸透镜的焦点与焦距
实焦点：凸透镜的焦点是实际折射光线的会聚点，能用光屏承接，因此称为实焦点（凸透镜有两个实焦点，分别位于透镜两侧，关于光心对称）。
焦距测量：除了实验中 “平行光会聚法”，还可通过 “太阳光会聚法”（将凸透镜正对太阳光，在另一侧放光屏，找到最亮光斑，测量光斑到透镜的距离），这是生活中测量凸透镜焦距的简单方法。
（三）生活中的凸透镜会聚应用
放大镜：利用凸透镜的会聚作用，将物体放在焦点以内，形成放大的虚像（后续将详细学习）。
老花镜：老人晶状体调节能力下降，看近处物体时成像在视网膜后方，老花镜（凸透镜）通过会聚光，使像前移到视网膜上，帮助看清近处。
太阳灶：用凹面镜（类似凸透镜的会聚效果）会聚太阳光，但核心原理与凸透镜会聚一致，将太阳光会聚到一点，产生高温加热食物。
四、知识点 3：凹透镜对光的作用 —— 发散作用
（一）实验探究：凹透镜的发散特性（教师演示 + 学生观察）
1. 基础实验：平行光经凹透镜的折射
实验器材：平行光源、凹透镜、白色光屏、光具座。
实验步骤：
将凹透镜固定在光具座中间，平行光源放在左侧，让平行光沿主光轴射向凹透镜。
在凹透镜右侧移动光屏，观察光屏上的现象：平行光经凹透镜折射后，光线向两侧发散，无法在光屏上形成亮斑；若将折射光线反向延长，会交于主光轴上的一点。
标记反向延长线的交点位置，测量该点到凹透镜光心的距离，即为凹透镜的焦距（f）。
实验现象：平行于主光轴的光经凹透镜折射后，折射光线发散，其反向延长线会聚于主光轴上的一点，证明凹透镜对光有发散作用。
2. 进阶实验：非平行光经凹透镜的折射
实验操作：用激光笔发出一束不平行于主光轴的光，射向凹透镜，观察折射光线的方向。
实验现象：非平行光经凹透镜折射后，折射光线会向远离主光轴的方向偏折，发散程度更大。
结论：凹透镜对所有入射光都有发散作用，无论光线是否平行于主光轴，折射后都会远离主光轴偏折。
（二）凹透镜的焦点与焦距
虚焦点：凹透镜的焦点是折射光线反向延长线的交点，不是实际光线的会聚点，无法用光屏承接，因此称为虚焦点（凹透镜也有两个虚焦点，分别位于透镜两侧，关于光心对称）。
焦距特点：凹透镜的焦距通常用负值表示（与凸透镜的正焦距区分），但初中阶段只需了解其 “虚焦点” 特性，无需深入计算。
（三）生活中的凹透镜发散应用
近视眼镜：近视患者晶状体过厚，看远处物体时成像在视网膜前方，近视眼镜（凹透镜）通过发散光，使像后移到视网膜上，帮助看清远处。
门镜（猫眼）：门镜外侧是凹透镜，内侧是凸透镜。凹透镜通过发散光，扩大视野，让室内的人能看到门外更大范围的场景。
汽车后视镜（部分）：部分汽车的广角后视镜会用到凹透镜（或凸面镜，原理类似），通过发散光扩大视野，减少盲区，提升行车安全。
五、知识点 4：凸透镜与凹透镜的对比（核心区别）
对比项目
凸透镜
凹透镜
结构特点
中间厚、边缘薄
中间薄、边缘厚
对光的作用
会聚作用（折射光线向主光轴偏折）
发散作用（折射光线远离主光轴偏折）
焦点类型
实焦点（实际光线会聚，可承接）
虚焦点（反向延长线会聚，不可承接）
焦距符号（初中阶段）
通常为正值
通常为负值（或不强调符号，仅区分虚实）
常见应用
放大镜、老花镜、相机镜头、投影仪
近视眼镜、门镜（猫眼）、广角后视镜
成像特点（预习）
可成实像或虚像（放大、缩小、等大）
只能成正立、缩小的虚像
（一）易错提醒
区分 “会聚” 与 “发散”：不是看折射光线是否最终会聚，而是看折射光线相对于入射光线的方向 —— 凸透镜使折射光线 “靠近” 主光轴（会聚），凹透镜使折射光线 “远离” 主光轴（发散）。
例如：一束发散的光经凸透镜折射后，可能仍发散，但发散程度减小，仍属于 “会聚作用”；一束会聚的光经凹透镜折射后，可能仍会聚，但会聚程度减小，仍属于 “发散作用”。
六、课堂小结
透镜分类：按结构分为凸透镜（中间厚、边缘薄）和凹透镜（中间薄、边缘厚）。
对光的作用：凸透镜对光有会聚作用，有实焦点；凹透镜对光有发散作用，有虚焦点。
核心区别：结构不同导致对光的作用不同，应用场景也不同（凸透镜用于放大、矫正老花眼；凹透镜用于矫正近视眼、扩大视野）。
基础要素：光心（光线传播方向不变）、主光轴（分析光路的基准）、焦点（会聚或发散的关键点）、焦距（焦点到光心的距离）。
七、课堂练习
（一）基础题
下列透镜中，属于凸透镜的是（ ）
A. 中间薄、边缘厚的眼镜镜片（近视镜）
B. 中间厚、边缘薄的放大镜镜片
C. 门镜（猫眼）外侧的镜片
D. 汽车广角后视镜的镜片
（答案：B，解析：A、C、D 均为凹透镜或类似凹透镜作用的光学元件，B 是凸透镜）
关于凸透镜和凹透镜对光的作用，下列说法正确的是（ ）
A. 凸透镜只对平行光有会聚作用
B. 凹透镜只对平行光有发散作用
C. 凸透镜对所有光都有会聚作用
D. 凹透镜对所有光都有会聚作用
（答案：C，解析：凸透镜对所有光都有会聚作用，凹透镜对所有光都有发散作用，与光线是否平行无关）
（二）提升题
用太阳光测量凸透镜的焦距时，将凸透镜正对太阳光，在另一侧放一张白纸，移动白纸，直到纸上出现一个最小、最亮的光斑，此时光斑到凸透镜的距离为 10cm，则该凸透镜的焦距是多少？若将凸透镜旋转一定角度，光斑会发生什么变化？为什么？
（答案：①焦距为 10cm，因为最小最亮的光斑是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离为焦距；②光斑会变大、变暗，因为凸透镜旋转后，太阳光不再平行于主光轴，经凸透镜折射后无法会聚到一点，而是形成较大的光斑，能量分散，因此变暗）
为什么近视患者佩戴近视眼镜（凹透镜）后，能看清远处的物体？请结合凹透镜的发散作用解释。
（答案：近视患者的晶状体过厚，折光能力过强，看远处物体时，物体的光经晶状体折射后，成像在视网膜的前方，导致看不清物体。近视眼镜是凹透镜，对光有发散作用，能将远处物体射来的平行光先发散一些，再经过晶状体折射，使成像位置后移，恰好落在视网膜上，因此近视患者佩戴近视眼镜后能看清远处的物体）
八、课后作业
实践作业：
家庭观察：①找出家中的凸透镜（如放大镜、老花镜）和凹透镜（如近视眼镜），观察它们的结构差异，用手轻摸感受厚度变化；②用放大镜（凸透镜）正对太阳光，在下方放一张纸，移动纸张找到最亮的光斑，测量光斑到放大镜的距离，记录焦距大小。
简易实验：用透明玻璃杯装满水（水形成 “水凸透镜”，中间厚、边缘薄），将其放在课本上方，观察课本上文字的变化（会看到放大的字），记录现象，思考 “水凸透镜” 为什么能放大文字（结合凸透镜的会聚作用）。
书面作业：完成课本对应练习题，重点练习 “凸透镜与凹透镜的结构区分”“对光的作用判断”“生活应用匹配” 相关题目，巩固本节课知识点，为下一节 “凸透镜成像规律” 做好准备。
沪科版2024版物理八年级全册
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
4.1凸透镜与凹透镜
第四章 神奇的透镜
a
i
T
u
j
m
i
a
N
g
游客在森林中随意丢弃的矿泉水瓶 , 在阳光的照射下引发火灾。
思考:一个小小的矿泉水瓶怎么就引发了火灾呢？
观察照相机 、教室内的实物投影仪 、同学们戴的眼镜、监控摄像头等众多光学器械。
思考：它们为什么能够成像 , 它们又是怎样成像的呢
我国航天员在我们自己的空间站中进行了“天宫课堂”授课 , 其中航天员做了一个实验：在一个水球中加入一个气泡 , 结果出现了一个奇特的现象:有一倒一正的两个像 , 这是怎么回事呢？
任务一、认识透镜
面镜不透光 、反射光 ；透镜透光 、折射光。
透镜能够透光， 是使光发生折射的光学器件。
观察：面镜（平面镜和球面镜）和透镜（凸透镜和凹透镜）的不同 。
任务一、认识透镜
“薄透镜”中“薄”的含义：如果透镜的厚度远小于球面直径，我们就称这种透镜为薄透镜。
凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。
凹透镜：中间薄，边缘厚的透镜。
讨论 、思考并说出凸透镜和凹透镜在结构上的不同。
任务二、探究透镜对光的作用
用激光笔显示平行于主光轴的光线射凸透镜和凹透镜。观察并分析实验现象。
凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。
任务二、探究透镜对光的作用
思考：凸透镜为什么对光线有会聚作用 凹透镜为什么对光线有发散作用
分析：三棱镜对一束光的折射现象 , 最终折射光线都要向三棱镜的底边偏折。而凸透镜和凹透镜都可以看成是三棱镜的不同组合。进而我们可以用微分的方法把凸透镜和凹透镜看成许多棱镜的渐进式组合。
任务三、认识几个概念
光心(O) :透镜的中心。
光轴(主光轴) :通过光心且垂直于透镜表面的直线。 焦点(F):平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚的点。 凸透镜的焦点是实际光线会聚而成的，是实焦点；
凹透镜的焦点是光线的反向延长线的交点 , 不是实际光线会聚成的 , 是虚焦点。
焦距(f ) :焦点到光心的距离。根据光的可逆性 , 透镜左右两侧各有一个焦点(虚焦点) 。
任务三、认识几个概念
思考：如何测量凸透镜的焦距？
平行光聚焦法
任务四、掌握三条特殊光线
观察和分析认识透镜对光线的作用光路图 , 从中发现这些光线有怎样的规律
任务四、掌握三条特殊光线
总结：平行过焦，过焦平行，过心不变。
知识点1 凸透镜
1. 如图所示的六个透镜中，属于凸透镜的是( )
B
A. ①③⑤ B. ①②④
C. ③⑤⑥ D. ④⑤⑥
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2. 一束跟主光轴平行的光通过凸透镜的光路如图所示。下列
说法中正确的是( )
C
A. 点为该凸透镜的焦点
B. 任意一束平行光经过凸透镜后都可以
会聚于 点
C. 的距离越短，说明凸透镜的会聚
能力越强
D. 若把图中凸透镜的上半部分用手遮住，
则该凸透镜对光不具有会聚作用
【点拨】由图知， 点为该凸透镜的光
心， 为凸透镜的焦点，故A错误；只有
平行于主光轴的光经凸透镜折射后才会
聚在焦点 ，故B错误；焦点到光心的距
离 （焦距）越短，凸透镜的会聚能力越强，故C正确；若
把图中凸透镜的上半部分用手遮住，仍然有光透过凸透镜下
半部分，该凸透镜对光仍然具有会聚作用，故D错误。
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3.近年来全球气候变暖，森林防火人人有责。某学校开展了
“森林防火”主题班会活动，其中有同学提到不能将矿泉水瓶
随意丢弃在森林，这是因为有水的矿泉水瓶相当于一个____
（填“凸”或“凹”）透镜，对太阳光有______作用，从而点燃
枯叶引发火灾。
凸
会聚
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4.某实验小组的同学在老师的指导下自制了一个平行光源。
如图所示，在硬圆纸筒的一端安装一个凸透镜，纸筒的另一
端安装一个可在内部前后移动的灯泡。调节灯泡，利用光的
______（填“反射”或“折射”）原理，当灯泡位于______位置
时，从筒内射出的灯光是平行光。
折射
焦点
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5.［2024·内江］如图，是凸透镜的焦点，、、 是三条入
射光线，请画出这三条光线经凸透镜后的出射光线。
【解】如图所示。
（第5题）
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知识点2 凹透镜
（第6题）
6. 把一个透明且均匀的玻璃球切成如图所示
的五块，其中能够使平行光发散的有( )
A
A. B. 、、、
C. 、、 D. 、、、、
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（第7题）
7.在一个不透明的木板上，钻一个小孔，
用眼睛通过小孔可以观察到一定的范围，
如图所示，为了能获得最大观察范围，在
小孔中最好嵌入________（填“玻璃砖”“凸
透镜”或“凹透镜”）。因为其对光有______
作用。
凹透镜
发散
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8.［2024·宜宾］如图所示，根据透镜对光的作用，将图中三
条光线补充完整。
【解】如图所示。
（第8题）
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9. 图中画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中属
于凸透镜的是( )
D
A. B. C. D.
【点拨】从光线通过透镜的情形可知， 中的折射光线相
对于入射光线是发散的，所以都是凹透镜；只有D中的入射
光线经透镜后折射光线变得会聚，为凸透镜。
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10. 西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》
记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”其描
述的现象如图所示，下列说法正确的是( )
C
A. “削冰令圆”指的是把冰削成凹透镜
B. “举以向日”指的是将冰透镜平行于地面放置
C. “以艾承其影”的“影”指冰透镜的焦点
D. “则火生”是因为冰透镜能反射太阳光
【点拨】古人将冰磨成一种冰透镜，该透
镜对光有会聚作用，属于凸透镜，故A错误；
冰透镜正对太阳光，能使太阳光会聚于焦
点，所以“举以向日”指的是使透镜正对太阳，
故B错误；凸透镜对光具有会聚作用，能使
光发生折射；冰透镜正对太阳光，能使太阳光会聚于焦点，
“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点，从而能点燃艾绒取
火，故C正确，D错误。
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11.如图所示，小华将两条平行于
主光轴的光射到凸透镜上，经凸透
镜折射后会聚于点 ，若①、②两
保持原位置不变
变大
条光分别向靠近主光轴的方向平移一段距离，则经凸透镜折
射后的会聚点 ________________（填“向右移动”“向左移动”
或“保持原位置不变”），小华取点光源放在 点处，透镜另
一侧将白纸沿主光轴远离透镜过程中，纸上的光斑______
（填“变大”“变小”或“不变”）。
【点拨】凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点
叫焦点；焦点是固定的，不随入射光的改变而改变； 处距
离光心的距离要小于焦距，将点光源放在 点处，光线经过
凸透镜折射后相对于主光轴是发散的，所以在凸透镜另一侧
将白纸沿主光轴远离透镜过程中，纸上的光斑变大。
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12.［2025·苏州吴江区期中］如图1所示，小明同学想利用太
阳光来测量凸透镜的焦距。
（1）图2中做法最合理的是___（填字母）。
（2）调节透镜到白纸的距离，会在白纸上得到最小最亮的
光斑，小明测出该光斑到透镜中心的距离为 ，则该光
斑的所处位置就是透镜的______，焦距为_____ 。
焦点
20.0
（3）某次实验时，纸上呈现一
个圆光斑，光斑直径小于透镜
直径，测得光斑到透镜的距离
为。若透镜焦距大于 ，保持
变大
透镜到纸的距离不变，换用一个焦距更大的同类型透镜，会
看到光斑______（填“变大”“不变”或“变小”）。
【点拨】若透镜焦距大于 ，保持透镜到纸的距离不变，换
用一个焦距更大的同类型透镜，会看到光斑变大（如右图）。
（4）在实验时得到透镜与光斑
的大小如图3所示 ，
当形成甲光斑时小明使用的是
____（填“凸”或“凹”）透镜。
凸
【点拨】因为凸透镜对光有会聚
作用，凹透镜对光有发散作用，所以根据图示可知，甲一定
是对光起了会聚作用，因此形成甲光斑的一定是凸透镜。
返回
13. 如图所示，魔术
箱顶部的中央有一条窄缝，使激光笔产
生的激光束从左侧的小孔射入，从右侧
的小孔射出。将一块遮光板从
C
A. 如图甲所示的三个平面镜的组合
B. 如图乙所示的两个凸透镜和一个平面镜的组合
C. 如图丙所示的一个凹透镜、一个凸透镜和一个平面镜的组合
D. 如图丁所示的两个凹透镜和一个平面镜的组合
顶部的窄缝插入箱中，发现遮光板并没有挡住激光束的传播。下面
几种设计方案中错误的是 ( )
【点拨】平面镜能改变光的传播方向，由图甲知光从左侧的
小孔射入，从右侧的小孔射出，利用三个平面镜是可以实现
的，故A正确；平行于主光轴的光经凸透镜折射后过焦点，
反之，过焦点的光经凸透镜折射后平行于主光轴，由图乙知，
利用两个凸透镜和一个平面镜是可以实现的，故B正确；平
行于主光轴的光经凹透镜后会发散，且反向延长线通过焦点，
则图丙中平行于主光轴的光经凹透镜后传播方向错误，这种
方案是不可以实现的，故C错误；平行于主光轴的光经凹透
镜后会发散，其反向延长线通过焦点，反之，其延长线过焦
点的光经凹透镜折射后平行于主光轴，由图丁知，利用两个
凹透镜和一个平面镜是可以实现的，故D正确。
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透镜的几个基本概念
透镜的分类
凸透镜：会聚透镜
凹透镜：发散透镜
主光轴
焦距
透镜对光
的作用
凸透镜对光起会聚作用
凹透镜对光起发散作用
透
镜
光心
焦点
必做作业：从教材习题中选取；
选做作业：完成练习册本课时的习题.
谢谢观看！

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