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(共21张PPT)
1.5透镜和视觉
【第一单元 对环境的察觉】
八年级上册
利用照相机拍照，可以让景色留存为永久的记忆；利用投影仪可以看到放大的图像；利用显微镜可以看到微小的物体，如洋葱表皮细胞；利用望远镜可以观察到遥远的物体，如月球上的环形山。照相机、投影仪、显微镜、望远镜等都是光学仪器，它们在结构上有什么共同的部件？其工作原理上有什么异同之处？
眼睛近视的同学需要配戴近视眼镜，眼睛远视的老年人需要配戴远视眼镜。近视眼镜和远视眼镜的镜片都是透镜(lens)。透镜也广泛地应用在放大镜、显微镜、望远镜等常见的光学仪器中。
一、透镜
通常用玻璃制成，利用光在折射制成的光学器件。
透镜
1、透镜的分类
透镜
凸透镜
凹透镜
中间厚边缘薄
中间薄边缘厚
光心(O)
光心：透镜的中心O
主光轴：通过两个球面球心的直线
一般透镜的两个面中至少有一个是球面的一部分。如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫作薄透镜。
通过两个球面球心的直线叫作主光轴，简称主轴。主轴上有一点0，通过这个点的光的传播方向不变，这个点叫作光心。对于薄透镜，其光心就在透镜的中心。
光心(O)
光心：透镜的中心O
主光轴：通过光心O和球面球心C的直线
通过光心的光线，传播方向不变。
1.让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑变得最小、最亮。测出这个光斑到凸透镜的距离。
2.换用凹透镜再做上面的实验，纸上还能得到最小、最亮的光斑吗？
实验结论：
平行光经过凸透镜折射后会聚于一点
平行光经过凹透镜折射后会向外发散
3.让平行于主轴的光射向凸透镜，观察光通过凸透镜后偏折的方向。
4.让平行于主轴的光射向凹透镜，观察光通过凹透镜后偏折的方向。
（1）凸透镜
凸透镜起会聚的作用。
（凸透镜也叫会聚透镜）
能将太阳光（平行光）会聚成一点，这一点叫焦点（F）
焦点到透镜中心（光心）的距离叫焦距（f）
透镜两侧各有一个焦点。
凸透镜的焦距越短，其对光的会聚作用越强。
放在焦点的点光源发出光，经凸透镜折射后的光线是如何的？
F
F
根据光路的可逆性，经凸透镜折射后光线平行于主光轴。
F
F
O
通过光心的光线，经凸透镜折射后方向不变。
通过光心的光线，经凸透镜折射后会如何呢？
（2）凹透镜
F
主光轴
一束平行于主光轴的光射到凹透镜上经折射后变得发散。
光线更向主光轴“远离”了。
发散光束看上去好像从折射光线的反向延长线的交点F发出，F点也在主轴上，叫凹透镜的虚焦点，
凹透镜也有两个虚焦点。
F
F
F
O
通过光心的光线，经凹透镜后方向不变。
F
F
根据光路的可逆性原理，折射后平行于主光轴
凸透镜与凹透镜的几条特殊光线
凸透镜
F
F
F
凹透镜
凸透镜起会聚的作用，折射后的光线向主光轴“靠拢”
而凹透镜则使光线发散。折射后光线“远离”主光轴。
课堂练习
1．请画出图中入射光线对应的折射光线．
2．请画出入射光线通过透镜后的折射光线．
3．如图所示．一束光线经平面镜反射后，过凸透镜的焦点F射向凸透镜．请在图中画出射向平面镜的入射光线和经凸透镜后的折射光线．并标出入射角的度数。
巩固提高
4、根据光的传播光路,在下图中虚线框内，填上适当的光学镜。
5、某公园中的一块警示牌，上面写有“请不要把装有液体的纯净水瓶或矿泉水瓶遗留在山上”请同学们分析一下这是为什么？
因为如果水瓶中装有水，会形成一个凸透镜，又因为凸透镜会聚作用，在太阳直射时，会将光可能聚集到一点上，温度升高，可能会引起火灾。
6．晴朗的夏日中午，往树或花的叶子上浇水，常会把叶子烧焦，其原因是-----------（ ）
A．水滴蒸发，带走叶子的热量
B．水滴在阳光下温度升高，把叶烫焦
C．水滴容易透过阳光
D．水滴会使阳光会聚，把叶子烧焦
D
7. 把一个透明且均匀的玻璃球切成a、b、c、d、e五块，其截面如图所示，其中能够使平行光发散的是（ ）
A．只有b B．只有a、c、d、e
C．只有a、b、c D．a、b、c、d、e均可
A
8、如图所示，一束光通过放在O处方框中的光学元件后改变了传播方向，则O处的光学元件（ ）
A．只能是平面镜 B．只能是凸透镜
C．只能是凹透镜 D. 平面镜、凸透镜、凹透镜都有可能
O
D
我们能用冰和太阳光来取火吗？八年级上册第一章第五节《透镜和视觉》（第一课时）教案
一、核心概念与跨学科概念
核心概念
物质的运动与相互作用——光在两种透明介质界面发生折射，透镜利用折射规律实现对光线的会聚或发散。
跨学科概念
物质与能量：光能在透镜中传播并被重新分布；
工程与技术：照相机、投影仪、眼镜等光学仪器的设计与优化；
数学：焦距测量、光路作图、像距-物距定量关系。
二、教学目标
维度 目标内容
科学观念 ①说出凸透镜与凹透镜的外形差异及会聚/发散作用； ②理解焦点、焦距、光心、主光轴等概念； ③能用光的折射规律解释透镜作用。
科学思维 ①建立“透镜形状→折射规律→光路变化”因果链； ②利用光路图模型预测平行光经透镜后的偏折方向； ③通过实验数据归纳焦距与会聚能力的关系。
探究实践 ①独立完成“阳光聚焦测凸透镜焦距”实验，获取3组数据并算平均值；②设计并制作一款简易“太阳能点火器”（凸透镜+支架），实测能否点燃枯叶。
态度责任 ①认识凸透镜聚焦可能引发的火灾风险，树立安全使用透镜的意识； ②在实验与制作中养成精确测量、规范作图、团队协作的科学态度。
三、教学重难点
重点：凸透镜的会聚作用及焦点、焦距概念。
难点：光路图画法及焦距与会聚能力的关系。
四、教学资源
实验：凸透镜（f≈10 cm、5 cm 各若干）、凹透镜、平行光源（太阳光或激光笔+狭缝）、白屏、刻度尺、火柴、枯叶。
信息化：PhET“Geometric Optics”中文包、GeoGebra 透镜光路模板。
安全：激光笔加散射罩；严禁用凸透镜直视太阳。
五、教学流程
1、情境视频：①“冰透镜取火”纪录片片段；②矿泉水瓶遗留山上引发火灾新闻。提问：为什么透明物体能让光“着火”？ 学生快速回答。
真实情境激活前概念，引出透镜作用与安全问题。
分组实验：任务A“阳光聚焦测焦距”——用白纸找到最小最亮光斑，测3次求平均；任务B“凹透镜发散体验”——观察平行光斑变大。
记录数据→GeoGebra 实时生成焦距分布图；小组互评操作规范性。
数据化探究，培养测量与误差处理；教师巡视用 checklist 记录合作情况。
动画演示：凸透镜光路→焦点；凹透镜光路→虚焦点；对比焦距长短与会聚能力。
学生板演三条特殊光线作图；口述焦距越短→会聚能力越强。
由数据升华为模型，突破“焦距-能力”难点。
任务：设计“太阳能点火器”。给定材料：凸透镜、卡纸、竹签、胶带。
要求：1.支架可调焦距；2.5min内点燃枯叶；3.记录环境温度、光斑直径。
设计→制作→测试→迭代；拍照上传成果并汇报优化点。
工程情境迁移知识，体会“能量聚焦”在生活中的双刃剑；评价：功能40 %+安全30 %+创新30 %。
快问：①判断焦距长短与会聚能力；②作图题“补全折射光线”；③情境选择“哪个透镜适合老花镜”。
即时统计，错误率>30% 的题目推送微讲解。
精准诊断，课后个性化补偿。
六、板书设计
1.5.1透镜
分类：凸透镜：中间厚→会聚凹透镜：中间薄→发散
概念：
主光轴、光心 O、焦点 F、焦距 f
三条特殊光线
①平行主轴→过/反向延长过 F②过 F→平行主轴③过 O→不偏折
应用与风险
放大镜、眼镜、太阳能点火器——安全警示
七、分层作业
A 基础（必做）：
（1）课本第 1～3 题；（2）用刻度尺测家中放大镜焦距并拍照记录。
B 拓展（选做）：
利用废旧塑料瓶制作冰透镜，验证能否在冬日聚焦点火，并写 100 字安全提示。
C 创新（挑战）：
设计一款“可变焦距水透镜”（透明薄膜+水），测不同水量下的焦距，绘制成图表并解释原因。
八、教学反思
学生能否用“折射规律”而非“透镜神奇”解释会聚/发散？
实验中是否出现“光斑边缘模糊”导致焦距读数误差？如何指导？
太阳能点火器任务是否只关注“点燃”而忽视安全？下次如何加强安全评估？

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