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第四章　多彩的光
第五节　科学探究:凸透镜成像　
第1课时　凸透镜　凹透镜
1.复述凸透镜、凹透镜、焦点、焦距的概念。
2.经历用多种方法辨别凸透镜和凹透镜的过程，尝试对各种方法的优劣作初步的评估。
3.经历透镜对光的作用，概述测量凸透镜焦距的方法。
◎重点:辨别凸透镜和凹透镜、透镜对光的作用。
削 冰 取 火
从前，有一个探险队到达了南极洲，当他们要动手生火烧水做饭时，打火器却找不到了。面对寒冷、饥饿的威胁，一个聪明的队员将冰块磨成一块凸透镜，把阳光聚焦，点燃了引火物，重新得到了火种，挽救了这支探险队的生命。
【问题】你知道削冰取火的原理吗？要回答这个问题，我们需要掌握以下知识。
凸透镜和凹透镜
1.透镜的原理:透镜是利用　光的折射　原理制成的光学器件。
2.凸透镜:中间　厚　、边缘　薄　的透镜，对光有　会聚　作用，因此又叫　会聚　透镜。
3.凹透镜:中间　薄　、边缘　厚　的透镜，对光有　发散　作用，因此又叫　发散　透镜。
光的折射　
厚　
薄　
会聚　
会聚　
薄　
厚　
发散　
发散　
·学习小助手·
巧用对比法学物理
要判断两件事物的相同处和不同处时，就要用到比较与对比。比较是找出事物的相似性，即共同特征；对比是找出事物间的不同点。用这种方法来分析事物，可以发现很多的物理规律，在物理学习中经常用到。
1.如图所示的两个透镜 (　C　)
A.都是向右凸出的，都是凸透镜
B.都是向右凹进的，都是凹透镜
C.a是凸透镜，b是凹透镜
D.b是凸透镜，a是凹透镜
C
焦点和焦距
1.凸透镜的焦点是由　实际　光线会聚而成的，所以是实焦点；凹透镜的焦点是由实际光线的　反向延长线　会聚而成的，所以是虚焦点。
实际　
反向延长线　
2.测量凸透镜的焦距:让太阳光(或手电筒光)　 正　 对着凸透镜照射，在凸透镜后移动光屏，直到光屏上出现　最小最亮　的光斑(即焦点)为止，用刻度尺测出光斑到凸透镜光心的距离，即为焦距。
正　
最小最亮　
2.小明利用太阳光测量凸透镜的焦距。下列操作最合理的是
(　C　)
A　　 B
C
C　　 D
探究凸透镜和凹透镜的区别
提出问题:凸透镜和凹透镜在哪些地方不同？
猜想与假设:　可能在外形、对光的作用及成什么样的像等地方有所不同　。
实验器材:凸透镜、凹透镜、书、光屏等
可能在外形、对光的作用及成什么样的像等地方
有所不同　
(1)分别用手去摸凸透镜、凹透镜，发现凸透镜中间　厚 　、边缘　薄　，凹透镜中间　薄　、边缘　厚　。
(2)分别用平行光(太阳光)照射，在凸透镜的另一侧移动光屏，发现光屏上可以出现一个　很小、很亮　的光斑，说明凸透镜能使平行光线　会聚于一点　；在凹透镜的另一侧移动光屏，发现光屏上只会出现　很大　的光斑，说明凹透镜能使平行光线变得　发散　。
厚 　
薄　
薄　
厚　
很小、很亮　
会聚于一点　
很大　
发散　
实验步骤:
(3)分别通过凸透镜和凹透镜去观察书上的字，发现通过凸透镜能看到　正　立、　放大　的像，通过凹透镜能看到　正　立、　缩小　的像。
实验结论:凸透镜中间厚、边缘薄，对光有会聚作用，能成　正立、放大　的像；凹透镜中间薄、边缘厚，对光有发散作用，能成　正立、缩小　的像。
正　
放大　
正　
缩小　
正
立、放大　
正立、缩小　
·导学建议·
教师在教学过程中应注意引导学生对所提出的辨别透镜类型的多种方法进行比较。至于哪种方法最好，实际上答案是不确定的，除了“摸”的方法不符合光学仪器的操作规范外，对其他方法优劣的评价是随具体情况变化而变化的。教学过程中，可引导学生讨论在哪些情况下哪种方法较好。
测量凸透镜的焦距
提出问题:凸透镜对光有会聚作用，那么如何利用太阳光测出凸透镜的焦距？
猜想与假设:　凸透镜的焦距可以利用平行光聚焦法进行测量　。
实验器材:凸透镜、白纸、刻度尺等
凸透镜的焦距可以利用平行光聚焦法进行测
量　
让凸透镜正对着太阳光，在另一侧放一张白纸，调整凸透镜使纸上的光斑　最小最亮　，用刻度尺测出光斑到透镜中心的距离，就是这个凸透镜的焦距。
最小最亮　
实验步骤:
探究影响凸透镜焦距的因素
如图甲所示，A、B(或C、D)两个凸透镜的制造材料不同，球形表面的弯曲程度相同；A、C两个凸透镜的制造材料相同，球形表面的弯曲程度不同。
(1)探究凸透镜的焦距与其制造材料的关系时，应选取　A、B(或C、D)　两个凸透镜进行实验，目的是控制　球形表面的弯曲程度　相同、仅改变　材料　。
A、
B(或C、D)　
球形表面的
弯曲程度　
材料　
(2)探究凸透镜的焦距与透镜球形表面弯曲程度的关系时，应选取　A、C　两个凸透镜，让与主光轴平行的光通过两个凸透镜后，会聚于焦点处(图乙、丙)，由此得到的结论:　凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越小　。
A、C　
凸透镜表面
越凸，凸透镜的焦距越小　
·学习小助手·
透镜知识小贴士
结构不同的透镜，其焦距往往不同。透镜焦距的长短和透镜的材料、表面的弧度等都有关系。凸透镜焦距的长短反映了凸透镜对光线会聚作用的强弱——焦距越短，表明会聚作用越强；焦距越长，表明会聚作用越弱。凹透镜焦距的长短反映了凹透镜对光线发散作用的强弱——焦距越短，表明发散作用越强；焦距越长，表明发散作用越弱。
探究三条特殊光线的规律
1.有三条光线通过透镜时，光路很特别，如图所示:(1)平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜折射后会聚于　焦点　；平行于凹透镜主光轴的光线经过凹透镜折射后发散，发散后的折射光线的　反向延长线　经过凹透镜的焦点；(2)通过凸透镜和凹透镜光心的光线传播方向　不变　；(3)通过凸透镜焦点的光线，经过凸透镜折射后　平行于　主光轴射出；若一束光线的延长线通过凹透镜的焦点，则这束光线经凹透镜折射后　平行于　主光轴射出。
焦点　
反向延长线　
不变　
平行于　
平行于　
·学习小助手·
透镜的三条特殊光线作图口诀:平行过焦点；过焦点平行；过光心不变。
2.根据图中的入射光线或折射光线，画出相应的折射光线或入射光线。
答：
角色扮演——学以致用
通过前面的学习，你知道削冰取火的原理了吗？如果你是那个聪明的队员，具体应该如何操作才能取火呢？
答：削冰取火的原理是光的折射。光通过两种介质的界面时，要发生折射。取大小适度的一块冰，将冰磨制成一个凸透镜。让一束平行光通过凸透镜，光线会聚于一点(凸透镜的焦点)，从而使热量集中到该焦点上。如果在焦点处放些易燃物质，易燃物质就会燃烧起来。

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