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第三章 光和眼睛
3.5 奇妙的透镜
学习目标
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新课导入
课程讲授
课堂小结
当堂评价
学习目标
物理观念：了解光的用途；知道什么是光源；知道光在同一种均匀介质中沿直线传播；知道光在不同介质中传播的快慢不同；了解真空中的光速；知道光的色散。
科学思维：能用光的直线传播来解释影子的形成等现象；建立“光线”的模型；能用光的色散解释彩虹等现象。
科学探究：通过观察和实验，培养学生的观察能力和实验操作能力。
科学态度与责任：激发学生对光现象的好奇心和探究欲望。培养学生严谨、求实的科学态度。
郊游的时候，为什么不能把剩有液体的饮料瓶扔在树林里？
新课导入
在北极进行探索的工作人员丢失了火种，你能否为在冰天雪地中工作的探险人员想想办法获得火种，替他们解决后顾之忧？
凹面镜对光有会聚作用
凸面镜对光有发散作用
F
眼镜片上的透镜
数码摄像机上的透镜
照相机上的透镜
投影机上的透镜
实物展台上的透镜
手机上的透镜
放大镜上的
透镜
望远镜上的透镜
这些都应用到透镜
C2
C1
C2
C1
一、凸透镜和凹透镜
课程讲授
凸透镜:
凹透镜:
透镜
中间比
边缘厚
中间比
边缘薄
透镜的纵剖面
一、凸透镜和凹透镜
透镜的两个表面至少一个是球面的一部分。
一、凸透镜和凹透镜
例1．现有一个玻璃球，分成了A、B、C、D、E五块，其截面如图所示，其中属于凸透镜的是 　 　，属于凹透镜的是 　 　。
解析：A、C、D、E中间比边缘厚，故是凸透镜；B中间比边缘薄故是凹透镜。
答案：A、C、D、E；B。
1．主光轴：通过两个球面球心的直线。
2．光心：光心是主光轴上的一点，
通过这点的光线穿过透镜时不改变方向。
二、透镜的主光轴和光心
主光轴
C2
C1
O
光心
C2
C1
O
主光轴
光心
1．主光轴：通过两个球面球心的直线。
2．光心：光心是主光轴上的一点，
通过这点的光线穿过透镜时不改变方向。
二、透镜的主光轴和光心
三、透镜对光的作用
试猜想光线通过透镜后会有什么现象？
1.凸透镜：
主光轴
对光有会聚作用
光心
O
观察实验现象
观察实验现象
光经过凹透镜后的发散是不是也有规律可循？
3.凹透镜：
对光有发散作用
课堂练习
例2．关于凸透镜对光的作用，下列说法正确的是（　　）
A．光通过凸透镜后会变成平行光
B．凸透镜具有发散作用
C．只对平行于主光轴的光才有会聚作用
D．对任何光都有会聚作用
解析：A、只有从凸透镜的焦点出发的光线，经过凸透镜后才会成为平行光，故A错误；
BCD、凸透镜具有会聚作用，并且对所有不过透镜中心的光线都有会聚作用，不仅仅是只对平行光线，故BC错误，D正确。
答案：D。
O
F
f
4. 凸透镜的焦点和焦距
　　焦点：与主光轴平行的光通过凸透镜后会聚于一点。
　　焦距：焦点到光心的距离。
焦距
主光轴
焦点
　 太阳本身就是一个巨大的光源，当太阳光射到地面时，我们就可以把它看做平行光。能不能想办法利用太阳光粗测凸透镜的焦距呢？
凸透镜焦距的测量
拿一个凸透镜正对着太阳光，把一张纸放在它的另一侧，改变透镜与纸的距离，直到纸上的光斑变成最小最亮的一个点，测量这个最小最亮的点到透镜光心的距离，这就是焦距。
课堂练习
例3．小明利用太阳光测量凸透镜焦距，下列操作最合理的是（　　）
A．
B．
C．
D．
C
公元前2世纪，人们用冰凸透镜向日取火
F
主光轴
f
凸透镜有两个实焦点。
焦点
光路可逆
F
主光轴
小结：凸透镜对所有光都起会聚作用。
注：会聚作用不等同于会聚光线。
F
F
F
1、 通过光心的光线 传播方向不改变。
2、平行于主光轴的光线 经凸透镜折射后通过焦点。
3、经过凸透镜焦点的光线 折射后平行于主光轴射出。
　三条特殊光线
凹透镜有焦点吗？
把折射光线反向延长看一看。
焦点
虚
F
f
焦距
F
凹透镜有两个虚焦点。
5. 凹透镜的焦点和焦距
F
F
F
F
小结：凹透镜对所有光线都起发散作用。
F
F
1、 通过光心的光线 传播方向不改变。
2、平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光 更好线的反向延长线通过虚焦点。
3、对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线 折射后平行于
主光轴射出 。
　三条特殊光线
三棱镜对光线的作用
通过三棱镜的光线经三棱镜两次折射后向三棱镜较厚的一端偏折。
凸透镜是三棱镜的组合
F
凹透镜是三棱镜的组合
F
3.5 奇妙的透镜
1．两种透镜：凸透镜和凹透镜；
2．几个基本概念: 光心、主光轴、焦点、焦距；
3．透镜对光的作用：
　凸透镜对光有会聚作用, 又叫会聚透镜。
　凹透镜对光有发散作用, 又叫发散透镜。
4.凸透镜的三条特殊光线、凹透镜的三条特殊光线：
F
F
F
F
课堂小结
1．如图所示，将一副无色透明眼镜放到太阳光下，靠近地面时，依据在地面上观察到的现象，可以判断镜片是（　　）
A．平玻璃镜 B．平面镜
C．凸透镜 D．凹透镜
当堂评价
D
2．如图所示，一束光线从左侧射入O处光学仪器后聚于主光轴的S点，取走光学元件后，光线会聚于S'点，则该镜一定是（　　）
A．凸面镜 B．凹面镜 C．凸透镜 D．凹透镜
D
3．关于透镜，下列说法正确的是（　　）
A．不论是凸透镜还是凹透镜，经过透镜光心的光线方向都不变
B．物体置于焦点F以内时凸透镜起会聚作用，置于焦点F以外时凸透镜起发散作用
C．若把凸透镜的上半部分用手遮住，则凸透镜对光不再具有会聚作用
D．一束会聚的光线经过凹透镜，折射后的光线一定变成发散的光线
A
4．如图甲，某透镜L正对太阳光，在另一侧与透镜平行放置一张白纸，在白纸上看到的现象如图乙。下列判断正确的是（　　）
A．透镜远离白纸，若Ⅰ区变小，则L是凸透镜
B．透镜靠近白纸，若Ⅱ区变大，则L是凹透镜
C．无需操作，就能判断该透镜是凸透镜
D．无需操作，就能判断该透镜是凹透镜
D
5．西汉时期的《淮南万毕术》中，记载有“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”其中“削冰令圆”是把冰削成 　 　透镜；“以艾承其影”是把“艾”（易燃物）放在透镜的 　 　上。
解析：“削冰令圆”是把冰削成凸透镜；
“以艾承其影”是把“艾”（易燃物）放在透镜的焦点上，凸透镜对光线有会聚作用，会将艾点燃。
答案：凸；焦点。
6．如图所示，沿凸透镜的主光轴放置一把刻度尺，发光点S上发出的三条光线a、b、c射向凸透镜，其折射光线如图所示。从图上可以估测凸透镜的焦距约为 　 　cm，发光点S所成的像是 　 　（填“实”或“虚”）像。
解析：①平行于主光轴的光经凸透镜折射后，会聚于主光轴上的某一点，这一点叫做凸透镜的焦点，从这一点到光心的距离叫做焦距，由图可知，a光线是平行于主光轴的光线，则该凸透镜的焦距为：f＝5.00cm；
②由图可知，此时物距等于u＝2.00cm，则此时物距小于一倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，此时凸透镜成正立、放大的虚像。
答案：5.00；虚
7．炎炎夏日，停在露天停车场的汽车内有一瓶矿泉水，如图甲所示，太阳光透过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃，这是因为装有水的矿泉水瓶相当于一个 　 　透镜，如图乙所示，中间为“空气凹透镜”的玻璃砖，它与装水的饮料瓶对光的作用 　 　（选填“相同”或“不同”）。
解析：因为瓶中进入水之后，瓶中的水形状是中间厚、边缘薄，因此装水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜，对光线有会聚作用，会形成高温区产生危险；
中间为“空气凹透镜”的玻璃砖可看作是两个凸透镜组合在一起了，而光线经过凸透镜后会变得会聚，经过两个凸透镜变得更加会聚，因此它与装水的饮料瓶对光的作用相同。
答案：凸；相同。
8．如图所示，是球形玻璃太阳能发电装置。球形玻璃相当于一个 　 　（选填“凸”或“凹”）透镜，对光线有 　 　（选填“会聚”或“发散”）作用。
解析：球形玻璃中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜；凸透镜对光线具有会聚作用。
答案：凸；会聚。
9．如图所示是一种微型手电筒所用的小灯泡，小灯泡前端A部分（透明体）相当于 　 　透镜，对光线有 　 　作用，灯泡的灯丝放在 　 　处，手电筒射出的光是平行光。
解析：小灯泡前端的A部分中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜，对光线有会聚作用；灯丝放在该凸透镜的焦点上，光线经过凸透镜折射后是平行光线。
答案：凸；会聚；焦点。
11．如图，O为凸透镜的光心，F为凸透镜的焦点，请分别画出两条入射光线通过凸透镜后的折射光线。
答案：如图所示
12．如图所示，一束光射向凸透镜，请画出该光经过凸透镜、凹透镜的折射光路。
答案：如图所示
13．小明在学习了凸透镜后，想探究凸透镜的焦距大小与什么因素有关，于是他让平行光通过如图（a）的四个透镜（其中甲、乙和丙、丁是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制成）。
（1）当与主光轴平行的光经过甲、丙两凸透镜后会聚于焦点处，如图（b）所示，比较两次实验数据，可以得到的结论是：在凸透镜的材料相同时，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越 　 　（选填“大”或“小”）；
（2）如果要探究凸透镜的焦距大小与材料的关系，应选择 　 　两个透镜，这里主要用到的一个物理研究方法是 　 　；
（3）联想到如图（c）光的色散现象，如果分别用红光和紫光测同一个凸透镜的焦距，用 　 　（选填“红”或“紫”）光测出的凸透镜焦距更大；
（4）小明用乙透镜测焦距时发现边缘有一小块已经缺损，这会使测得的焦距 　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
答案：（1）小；（2）甲、乙（或丙、丁）；控制变量法；（3）红；（4）不变。

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