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5.4　眼睛和眼镜
@学习目标
课程标准(2022年版) 本节要点
2.3.5　了解凸透镜成像规律的应用. 1.知道眼睛的成像原理. 2.掌握近视眼的成因及矫正.(重点) 3.掌握远视眼(老花眼)的成因及矫正.(重点)
@集慧解惑
眼睛
1.眼睛的成像原理
观察如图所示的眼球结构模型，对比照相机成像时的情况，分析眼睛视网膜上成的像.
分析：人的眼球好像一架 (选填“照相机”或“投影仪”)，晶状体和角膜的共同作用相当于一个 (选填“凸”或“凹”)透镜，它能把来自物体的光 (选填“会聚”或“发散”)到视网膜上，形成 (选填“正立”或“倒立”)、 (选填“放大”或“缩小”)的 (选填“实像”或“虚像”).正常的眼睛通过调节使像都成在 上.
2.近点、远点和明视距离
(1)依靠眼睛调节所能看清的最远和最近的两个极限点分别叫作 和 ；正常眼睛的远点在 处，近点在大约 cm处.
(2)正常眼睛观察近处物体时，最清晰而又不疲劳的距离叫作明视距离，明视距离大约是 cm.
3.眼睛的成像调节
如图所示，看近处的物体时，睫状体收缩，使晶状体变 (选填“厚”或“薄”)，对光的偏折能力变 (选填“大”或“小”)，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看清近处的物体.当看远处的物体时，睫状体放松，使晶状体变 (选填“厚”或“薄”)，对光的偏折能力变 (选填“大”或“小”)，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼睛就可以看清远处的物体.
典例1 [物理观念]人的眼球结构如图所示，眼睛的成像原理跟 (选填“凸”或“凹”)透镜类似，其中 相当于光屏.
远视眼、近视眼的成因及矫正
特点 成因 原理图 矫正 矫正图
近视眼 看不清 处物体. 晶状体太 ，折光能力太 ，或眼球在前后方向上太长，成像在视网膜 . 近视眼应佩戴 制成的眼镜.
特点 成因 原理图 矫正 矫正图
远视眼 看不清 处物体. 晶状体太 ，折光能力太 ，或眼球在前后方向上太短，成像在视网膜 . 远视眼(老花眼)应佩戴 制成的眼镜.
典例2 [科学态度与责任]习近平总书记提出：“共同呵护好孩子的眼睛，让他们拥有一个光明的未来”.作为青少年要爱眼护眼，科学用眼.下列关于近视的成因及矫正方法正确的是 (　 　)
A.甲和乙 B.甲和丁 C.丙和乙 D.丙和丁
变式1　[传统文化]如图甲所示，西汉时期《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，用于生火；该种透镜可以用来矫正图 (选填“乙”或“丙”)中的视力问题.
典例3 [科学探究]小明探究近、远视眼的成因及矫正的实验如下图所示，用针筒连接充水薄膜制成水透镜，模拟眼球的晶状体.
(1)如图所示，调节光屏，使光屏上成清晰的像；然后给水透镜注水，使水透镜变 (选填“厚”或“薄”)，光屏上的像变模糊了；为了使光屏上的像再次变清晰，需要向 (选填“前”或“后”)调节光屏，或把适当的 (选填“凹”或“凸”)透镜放在光源和水透镜之间.
(2)如图所示，调节光屏，使光屏上成清晰的像；然后抽走水透镜的部分水，使水透镜变 (选填“厚”或“薄”)，光屏上的像变模糊了，为了使光屏上的像再次变清晰，需要向 (选填“前”或“后”)调节光屏，或把适当的 (选填“凹”或“凸”)透镜放在光源和水透镜之间.
近视眼的晶状体变厚，看远处物体时成像在视网膜前，要佩戴对光有发散作用的凹透镜，使所成的像后移；远视眼的晶状体变薄，看近处物体时成像在视网膜后，要佩戴对光有会聚作用的凸透镜，使所成的像前移.
变式2　(回归教材)某同学为进一步了解“视力矫正”的原理，利用探究凸透镜成像规律的装置做了实验.他在发光体和凸透镜之间放置不同类型的眼镜片，观察到了如下现象.
(1)将近视眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了；要使光屏上的像再次清晰，应将光屏适当 (选填“靠近”或“远离”)透镜，这说明近视眼镜能使像向 (选填“前”或“后”)移.
(2)在蜡烛和凸透镜之间放入某镜片，光屏上原来清晰的像又变模糊了，再使光屏靠近透镜，又可以在光屏上看到蜡烛清晰的像.这说明此镜片是 透镜，它能使像向 (选填“前”或“后”)移.
@慧化亮人
1.[科学思维]根据近视眼和远视眼的成因及矫正方法，请大致画出图甲中两条平行光线经过晶状体后的折射光线，补充图乙虚线框中的透镜.
甲 乙
2.(2024·宜宾中考)据专家介绍，12～18岁是青少年近视的高发期，爱眼护眼势在必行.如图所示， (选填“甲”或“乙”)图表示近视眼成像原理，应佩戴 (选填“丙”或“丁”)图的眼镜进行矫正.
3.(2024·烟台中考改编)在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图甲所示.具体操作如下：
(1)将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在 .
(2)将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，记下此时光屏所在的位置.
(3)用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力变 (选填“大”或“小”)，此时光屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况.将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的 .
(4)将光屏移回原来标记的位置，选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动，直到光屏上出现清晰的像，如图丙所示，这说明矫正近视眼应佩戴 透镜.
(5)从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，探究远视眼的成因和矫正.5.4　眼睛和眼镜
@学习目标
课程标准(2022年版) 本节要点
2.3.5　了解凸透镜成像规律的应用. 1.知道眼睛的成像原理. 2.掌握近视眼的成因及矫正.(重点) 3.掌握远视眼(老花眼)的成因及矫正.(重点)
@集慧解惑
眼睛
1.眼睛的成像原理
观察如图所示的眼球结构模型，对比照相机成像时的情况，分析眼睛视网膜上成的像.
分析：人的眼球好像一架　照相机　(选填“照相机”或“投影仪”)，晶状体和角膜的共同作用相当于一个　凸　(选填“凸”或“凹”)透镜，它能把来自物体的光　会聚　(选填“会聚”或“发散”)到视网膜上，形成　倒立　(选填“正立”或“倒立”)、　缩小　(选填“放大”或“缩小”)的　实像　(选填“实像”或“虚像”).正常的眼睛通过调节使像都成在　视网膜　上.
2.近点、远点和明视距离
(1)依靠眼睛调节所能看清的最远和最近的两个极限点分别叫作　远点　和　近点　；正常眼睛的远点在　无限远　处，近点在大约　10　cm处.
(2)正常眼睛观察近处物体时，最清晰而又不疲劳的距离叫作明视距离，明视距离大约是　25　cm.
3.眼睛的成像调节
如图所示，看近处的物体时，睫状体收缩，使晶状体变　厚　(选填“厚”或“薄”)，对光的偏折能力变　大　(选填“大”或“小”)，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看清近处的物体.当看远处的物体时，睫状体放松，使晶状体变　薄　(选填“厚”或“薄”)，对光的偏折能力变　小　(选填“大”或“小”)，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼睛就可以看清远处的物体.
典例1 [物理观念]人的眼球结构如图所示，眼睛的成像原理跟　凸　(选填“凸”或“凹”)透镜类似，其中　视网膜　相当于光屏.
远视眼、近视眼的成因及矫正
特点 成因 原理图 矫正 矫正图
近视眼 看不清　远　处物体. 晶状体太　厚　，折光能力太　强　，或眼球在前后方向上太长，成像在视网膜　前　. 近视眼应佩戴　凹透镜　制成的眼镜.
特点 成因 原理图 矫正 矫正图
远视眼 看不清　近　处物体. 晶状体太　薄　，折光能力太　弱　，或眼球在前后方向上太短，成像在视网膜　后　. 远视眼(老花眼)应佩戴　凸透镜　制成的眼镜.
典例2 [科学态度与责任]习近平总书记提出：“共同呵护好孩子的眼睛，让他们拥有一个光明的未来”.作为青少年要爱眼护眼，科学用眼.下列关于近视的成因及矫正方法正确的是 (　A　)
A.甲和乙 B.甲和丁 C.丙和乙 D.丙和丁
变式1　[传统文化]如图甲所示，西汉时期《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　凸　透镜，用于生火；该种透镜可以用来矫正图　乙　(选填“乙”或“丙”)中的视力问题.
典例3 [科学探究]小明探究近、远视眼的成因及矫正的实验如下图所示，用针筒连接充水薄膜制成水透镜，模拟眼球的晶状体.
(1)如图所示，调节光屏，使光屏上成清晰的像；然后给水透镜注水，使水透镜变　厚　(选填“厚”或“薄”)，光屏上的像变模糊了；为了使光屏上的像再次变清晰，需要向　前　(选填“前”或“后”)调节光屏，或把适当的　凹　(选填“凹”或“凸”)透镜放在光源和水透镜之间.
(2)如图所示，调节光屏，使光屏上成清晰的像；然后抽走水透镜的部分水，使水透镜变　薄　(选填“厚”或“薄”)，光屏上的像变模糊了，为了使光屏上的像再次变清晰，需要向　后　(选填“前”或“后”)调节光屏，或把适当的　凸　(选填“凹”或“凸”)透镜放在光源和水透镜之间.
　　近视眼的晶状体变厚，看远处物体时成像在视网膜前，要佩戴对光有发散作用的凹透镜，使所成的像后移；远视眼的晶状体变薄，看近处物体时成像在视网膜后，要佩戴对光有会聚作用的凸透镜，使所成的像前移.
变式2　(回归教材)某同学为进一步了解“视力矫正”的原理，利用探究凸透镜成像规律的装置做了实验.他在发光体和凸透镜之间放置不同类型的眼镜片，观察到了如下现象.
(1)将近视眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了；要使光屏上的像再次清晰，应将光屏适当　远离　(选填“靠近”或“远离”)透镜，这说明近视眼镜能使像向　后　(选填“前”或“后”)移.
(2)在蜡烛和凸透镜之间放入某镜片，光屏上原来清晰的像又变模糊了，再使光屏靠近透镜，又可以在光屏上看到蜡烛清晰的像.这说明此镜片是　凸　透镜，它能使像向　前　(选填“前”或“后”)移.
@慧化亮人
1.[科学思维]根据近视眼和远视眼的成因及矫正方法，请大致画出图甲中两条平行光线经过晶状体后的折射光线，补充图乙虚线框中的透镜.
甲 乙
2.(2024·宜宾中考)据专家介绍，12～18岁是青少年近视的高发期，爱眼护眼势在必行.如图所示，　乙　(选填“甲”或“乙”)图表示近视眼成像原理，应佩戴　丁　(选填“丙”或“丁”)图的眼镜进行矫正.
3.(2024·烟台中考改编)在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图甲所示.具体操作如下：
(1)将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在　同一高度　.
(2)将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，记下此时光屏所在的位置.
(3)用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力变　大　(选填“大”或“小”)，此时光屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况.将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜的　前面　.
【解析】(3)根据近视眼的成因，向水凸透镜内注入水，凸透镜变厚，此时凸透镜对光的折射能力变大，若将光屏向左移动适当距离，再次得到清晰的像，像将成在光屏之前，即近视眼将远处的物体成像在视网膜之前.
(4)将光屏移回原来标记的位置，选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动，直到光屏上出现清晰的像，如图丙所示，这说明矫正近视眼应佩戴　凹　透镜.
(5)从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，探究远视眼的成因和矫正.

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