资源简介

(共45张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：5.1 透镜
副标题：人教版初中物理（八年级上册）
制作人：[你的名字]
日期：[具体日期]
衔接提示：上一章我们学习了光的折射现象，而生活中很多光学器件都基于光的折射工作 —— 比如用放大镜观察细小物体、戴近视眼镜矫正视力、用相机拍摄照片…… 这些器件的核心都是 “透镜”。今天我们将认识透镜的分类、结构特点，探究不同透镜对光的作用，为后续学习透镜成像打下基础。
幻灯片 2：课程导入（生活中的透镜应用）
情境展示与提问：
展示实物 / 图片：① 放大镜（观察文字，文字变大）；② 近视眼镜、远视眼镜（佩戴后能看清物体）；③ 相机镜头、投影仪镜头、显微镜镜头；④ 手机的后置摄像头（由多片透镜组成）；
思考问题：
放大镜为什么能让文字变大？近视眼镜为什么能帮助看清远处物体？（都与透镜对光的折射作用有关）；
这些透镜的形状有什么共同特点？是否所有透镜的作用都相同？（有的中间厚边缘薄，有的中间薄边缘厚，作用不同）；
光通过透镜时，传播方向会发生怎样的改变？（光的折射路径改变，导致成像或光线会聚 / 发散）；
引出主题：透镜是利用光的折射规律工作的光学元件，根据形状和对光的作用不同，可分为凸透镜和凹透镜两类。本节课我们将学习透镜的基本结构、分类及对光的作用。
幻灯片 3：知识点 1：透镜的分类与基本概念
1. 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，其表面是两个球面（或一个球面、一个平面），光通过透镜时会发生两次折射（进入透镜时一次，射出透镜时一次），从而改变光的传播方向。
2. 透镜的分类（按形状和对光的作用）
类别
形状特点
示意图（简化）
生活实例
凸透镜
中间厚、边缘薄（两个表面均为凸面，或一个凸面、一个平面）
放大镜、远视眼镜、相机镜头、投影仪镜头
凹透镜
中间薄、边缘厚（两个表面均为凹面，或一个凹面、一个平面）
近视眼镜、门镜（猫眼，外侧为凹透镜）
3. 透镜的基本概念（以凸透镜为例，凹透镜类似）
光心（O）：透镜的中心，通过光心的光线，传播方向不改变（光心是透镜的几何中心，无论光从哪个方向通过光心，都不发生偏折）；
主光轴：通过光心且垂直于透镜两个表面的直线（简化为一条穿过光心的水平直线，是分析光路的重要参考线）；
焦点（F）：
凸透镜的焦点：平行于主光轴的光线通过凸透镜后，会聚到主光轴上的一点，这个点叫做凸透镜的实焦点（实焦点：实际光线会聚形成，可用光屏承接），凸透镜有两个实焦点，分别位于透镜两侧，且到光心的距离相等；
凹透镜的焦点：平行于主光轴的光线通过凹透镜后，光线的反向延长线相交于主光轴上的一点，这个点叫做凹透镜的虚焦点（虚焦点：不是实际光线会聚形成，无法用光屏承接），凹透镜有两个虚焦点，分别位于透镜两侧；
焦距（f）：焦点到光心的距离，用符号\(f\)表示（凸透镜的焦距是实焦点到光心的距离，凹透镜的焦距是虚焦点到光心的距离，单位为米（m）或厘米（cm））；
焦平面：过焦点且垂直于主光轴的平面（平行于焦平面的光线通过透镜后，会会聚到焦平面上的某一点，或其反向延长线交于焦平面上的某一点）。
幻灯片 4：知识点 2：凸透镜对光的作用（会聚作用）
1. 实验探究：凸透镜对平行光的会聚作用
实验目的：观察平行光通过凸透镜后的传播路径，验证凸透镜对光的会聚作用。
实验器材：
凸透镜（焦距已知，如 f=10cm）、平行光源（如激光笔组合成的平行光、太阳光）、白色光屏、光具座、支架。
实验步骤：
组装装置：
将凸透镜固定在光具座的中间位置（如 50cm 刻度处），平行光源放在光具座的一端（如 0cm 刻度处），调整光源方向，使平行光沿主光轴射向凸透镜；
将白色光屏放在光具座的另一端，沿主光轴移动光屏，直到光屏上出现一个最亮、最小的光斑；
观察现象：
光斑即为凸透镜的实焦点，测量光斑到凸透镜光心的距离（如从 50cm 到 60cm，距离为 10cm），即为焦距\(f=10cm\)；
现象分析：平行于主光轴的光线通过凸透镜后，会聚到实焦点，说明凸透镜对光有会聚作用；
拓展实验：
让非平行光（如从某一点发出的光）通过凸透镜，观察光线的变化（光线会向主光轴靠拢，体现会聚趋势）；
结论：凸透镜对所有光线都有会聚作用，无论光线是否平行于主光轴。
2. 凸透镜的特殊光线（3 条关键光线，用于画光路图）
掌握凸透镜的特殊光线，可快速画出光通过凸透镜的光路图，这是分析透镜成像的基础：
光线 1：平行于主光轴的光线：通过凸透镜后，过实焦点（如从左侧平行于主光轴射向凸透镜，右侧光线过右侧焦点 F）；
光线 2：过实焦点的光线：通过凸透镜后，平行于主光轴（如从左侧过左侧焦点 F 射向凸透镜，右侧光线平行于主光轴）；
光线 3：过光心的光线：通过凸透镜后，传播方向不变（无论从哪个方向通过光心，光线都不偏折）。
3. 应用：凸透镜的会聚作用
放大镜：利用凸透镜的会聚作用，将物体放在焦点以内，形成正立、放大的虚像；
太阳灶：用凸透镜（或凹面镜）会聚太阳光，将热量集中在焦点处，加热食物；
远视眼镜：远视眼患者晶状体折光能力弱，看近处物体时，光线会聚在视网膜后方，佩戴凸透镜，利用其会聚作用，使光线提前会聚，成像在视网膜上。
幻灯片 5：知识点 3：凹透镜对光的作用（发散作用）
1. 实验探究：凹透镜对平行光的发散作用
实验目的：观察平行光通过凹透镜后的传播路径，验证凹透镜对光的发散作用。
实验器材：
凹透镜（焦距已知，如 f=10cm）、平行光源、白色光屏、光具座、支架、铅笔（用于标注光线路径）。
实验步骤：
组装装置：
将凹透镜固定在光具座的中间位置（如 50cm 刻度处），平行光源放在光具座的一端（如 0cm 刻度处），使平行光沿主光轴射向凹透镜；
用光屏承接凹透镜射出的光线，观察光屏上的光斑（无明显会聚的亮斑，光斑比入射平行光的范围大）；
标注光路：
用铅笔在光具座旁画出平行光的入射路径、通过凹透镜后的传播路径，以及这些传播路径的反向延长线；
现象：平行于主光轴的光线通过凹透镜后，光线向外发散，其反向延长线会交于凹透镜左侧的虚焦点 F；
结论：凹透镜对平行光有发散作用（光线的传播方向偏离主光轴），发散光线的反向延长线交于虚焦点。
2. 凹透镜的特殊光线（3 条关键光线）
与凸透镜类似，凹透镜也有 3 条特殊光线，是画光路图的关键：
光线 1：平行于主光轴的光线：通过凹透镜后，光线的反向延长线过虚焦点（如从左侧平行于主光轴射向凹透镜，右侧光线发散，其反向延长线过左侧虚焦点 F）；
光线 2：延长线过虚焦点的光线：通过凹透镜后，平行于主光轴（如从左侧射向凹透镜的光线，其延长线过右侧虚焦点 F，通过凹透镜后，光线平行于主光轴向左射出）；
光线 3：过光心的光线：通过凹透镜后，传播方向不变（与凸透镜相同，过光心的光线不偏折）。
3. 应用：凹透镜的发散作用
近视眼镜：近视眼患者晶状体折光能力强，看远处物体时，光线会聚在视网膜前方，佩戴凹透镜，利用其发散作用，使光线推迟会聚，成像在视网膜上；
门镜（猫眼）：门镜外侧是凹透镜，内侧是凸透镜，凹透镜将门外的景物成像缩小，便于从室内观察门外情况；
望远镜的目镜：部分望远镜的目镜使用凹透镜，与物镜（凸透镜）配合，将远处物体的像放大，便于观察。
幻灯片 6：凸透镜与凹透镜的对比（表格总结）
对比维度
凸透镜
凹透镜
相同点
形状特点
中间厚、边缘薄
中间薄、边缘厚
1. 均由透明材料制成，有光心和主光轴；2. 光通过时均发生两次折射；3. 过光心的光线传播方向均不变
对光的作用
会聚作用（使光线向主光轴靠拢，形成实焦点）
发散作用（使光线偏离主光轴，形成虚焦点）
均通过光的折射改变光线传播方向
焦点性质
两个实焦点（可用光屏承接），位于透镜两侧
两个虚焦点（不可用光屏承接），位于透镜两侧
焦点到光心的距离均为焦距 f
特殊光线（平行主光轴）
通过后过实焦点
通过后反向延长线过虚焦点
特殊光线均围绕主光轴和焦点展开，便于画光路图
生活实例
放大镜、远视眼镜、相机镜头、投影仪镜头
近视眼镜、门镜（外侧）、望远镜目镜（部分）
均广泛应用于光学仪器和日常生活，解决视力、成像等问题
幻灯片 7：课堂实验（区分凸透镜与凹透镜，测量凸透镜焦距）
实验名称：
用多种方法区分凸透镜和凹透镜；
测量凸透镜的焦距。
实验 1：区分凸透镜与凹透镜
实验目的：掌握区分两种透镜的方法，理解其功能差异。
实验器材：
未知透镜 2 块（1 块凸透镜、1 块凹透镜）、书本（有文字）、太阳光、白色光屏。
实验步骤：
方法 1：观察文字（放大 / 缩小法）：
将透镜靠近书本上的文字，观察文字的像：若看到正立、放大的像，该透镜为凸透镜；若看到正立、缩小的像，该透镜为凹透镜；
方法 2：会聚太阳光（聚光法）：
将透镜正对太阳光，在透镜另一侧放白色光屏，移动光屏：若光屏上能出现最亮、最小的光斑（实焦点），该透镜为凸透镜；若光屏上始终是发散的光斑，无明显亮斑，该透镜为凹透镜；
方法 3：观察远处物体（成像法）：
将透镜对准远处的树木或建筑物，观察透镜另一侧的像：若看到倒立、缩小的实像（可用光屏承接），该透镜为凸透镜；若看到正立、缩小的虚像（不可用光屏承接），该透镜为凹透镜；
实验结论：
能放大文字、会聚太阳光形成亮斑、成倒立实像的是凸透镜；
能缩小文字、发散太阳光、成正立虚像的是凹透镜。
实验 2：测量凸透镜的焦距
实验目的：掌握测量凸透镜焦距的方法，理解焦距的物理意义。
实验器材：
凸透镜、太阳光、白色光屏、光具座、刻度尺。
实验步骤：
方法 1：太阳光会聚法（最简便）：
将凸透镜正对太阳光（太阳光可视为平行光），在凸透镜另一侧移动光屏，直到光屏上出现最亮、最小的光斑；
用刻度尺测量光斑（焦点）到凸透镜光心的距离，即为凸透镜的焦距 f；
数据记录：如光斑到光心的距离为 10.0cm，则焦距 f=10.0cm；
方法 2：光具座法（更准确）：
将凸透镜固定在光具座的中间位置（如 50cm 刻度处），将光屏放在凸透镜右侧，调整凸透镜和光屏的位置，使太阳光通过凸透镜后在光屏上形成最小的光斑；
读取光屏和凸透镜的刻度值，计算两者差值，即为焦距（如凸透镜在 50cm，光屏在 60cm，焦距 f=60cm-50cm=10cm）；
实验结论：
该凸透镜的焦距约为 10cm，焦距是反映凸透镜会聚能力的物理量（焦距越小，会聚能力越强）。
幻灯片 8：课堂练习（分层巩固）
基础题：
透镜分为两类：中间厚、边缘薄的是______，对光有______作用；中间薄、边缘厚的是______，对光有______作用。
通过透镜光心的光线，传播方向______；平行于凸透镜主光轴的光线，通过凸透镜后______；平行于凹透镜主光轴的光线，通过凹透镜后，其______过虚焦点。
下列物品中，用到凸透镜的是（ ），用到凹透镜的是（ ）
A. 近视眼镜 B. 放大镜 C. 远视眼镜 D. 门镜（外侧）
提升题：
4. 小明用太阳光测量凸透镜的焦距，将凸透镜正对太阳光，在光屏上得到一个最小的光斑，测得光斑到凸透镜的距离为 8cm，则该凸透镜的焦距是多少？若将一个物体放在该凸透镜前 15cm 处（物距 u=15cm），物体通过凸透镜会成什么性质的像？（提示：结合焦距判断物距与焦距的关系，后续会学习成像规律，此处可初步判断：u 在 f 和 2f 之间，成倒立、放大的实像）
5. 为什么近视患者佩戴凹透镜后能看清远处物体？请结合凹透镜的发散作用和眼睛的成像原理简要解释。
解题提示：
第 1 题：凸透镜；会聚；凹透镜；发散；
第 2 题：不改变；过实焦点；反向延长线；
第 3 题：凸透镜（B、C）；凹透镜（A、D）（A 是凹透镜，B、C 是凸透镜，D 外侧是凹透镜）；
第 4 题：焦距是 8cm（光斑到光心的距离即为焦距）；物距 u=15cm，f=8cm，2f=16cm，u 在 f 和 2f 之间，根据后续成像规律，物体通过凸透镜成倒立、放大的实像（如投影仪的成像原理）；
第 5 题：近视患者的晶状体折光能力过强，看远处物体时，光线经晶状体折射后，会聚在视网膜前方，导致看不清物体；佩戴凹透镜后，凹透镜对光线有发散作用，能使原本会聚在视网膜前方的光线推迟会聚，最终使像成在视网膜上，从而看清远处物体。
幻灯片 9：易错点与注意事项
透镜对光的作用误解：认为 “凸透镜只能会聚平行光”（错误，凸透镜对所有光线都有会聚作用，非平行光通过凸透镜后也会向主光轴靠拢）；或认为 “凹透镜会使所有光线发散，无法会聚”（错误，凹透镜的发散是相对于入射光线而言，若入射光线本身是会聚的，凹透镜可能使它推迟会聚，而非绝对发散）；
** 焦点性质
2024人教版版物理八年级上册
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
5.1透镜
第五章 透镜及其应用
a
i
T
u
j
m
i
a
N
g
1.透镜分为_____透镜和_____透镜。边缘薄、中间_____的透镜为凸透镜；边缘厚、中间_____的透镜为凹透镜。
凸
2.透镜上通过两个__________________叫主光轴，每个透镜主光轴上有一个特殊的点，叫透镜的______，凡是通过透镜光心的光其___________不变。
凹
厚
薄
球面球心的直线
传播方向
预习检测
光心
4.凸透镜能使平行于主光轴的光_______在一点，这个点叫焦点，焦点到_______的距离叫焦距，凸透镜有______个焦点。
3.实验表明凸透镜对光有_______作用，凹透镜对光有_______作用。
会聚
发散
会聚
光心
2
思考：你知道生活中哪些地方用到了透镜吗？
观察与思考
体验：你桌上的两个透镜有什么区别？
1.摸：感受不同部位厚度的区别。
2.看：通过透镜去观察近处物体。
观察与思考
凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。
凹透镜：中间薄、边缘厚 的透镜。
思考：生活中哪些是凸透镜，哪些是凹透镜？
一、凸透镜和凹透镜
说出哪些是凸透镜，哪些是凹透镜。
凸透镜：B、E、F
凹透镜：A、C、G
例
一、凸透镜和凹透镜
思考：凸面镜和凹面镜为什么被称作球面镜？
凹面镜
凸面镜
思考：凸透镜、凹透镜的表面和凸面镜、凹面镜有什么相似之处？
一、凸透镜和凹透镜
透镜的两个表面中至少一个表面是球面的一部分。
薄透镜：厚度远小于球面的半径的透镜。
一、凸透镜和凹透镜
C
C′
C
C′
·
O
光心
主光轴
主光轴：透镜上通过两个球心的直线。
光心：每个透镜上主光轴上都有一个特殊的点，通过该点的光，其传播方向不改变。
主光轴
光心
O
一、凸透镜和凹透镜
C2
C1
O
光心
实验：用激光笔从各个角度照射光心，观察光线的传播方向是否发生改变。
C2
C1
O
光心
一、凸透镜和凹透镜
思考：亮点出现说明了什么？换成凹透镜又会发生什么呢？
二、透镜对光的作用
实验：1.让平行于透镜主轴的几束光射向凸透镜，观察光的传播径迹。换用凹透镜继续进行实验。2.将你观察到的现象用光路图表示出来。
描述你观察到的现象？
二、透镜对光的作用
凸透镜对光具有会聚作用，凹透镜对光具有发散作用。
二、透镜对光的作用
实验：1.让几束发散的光射向凸透镜，观察光的传播径迹。换用凹透镜继续进行实验。
2.让几束会聚的光射向凸透镜，观察光的传播径迹。换用凹透镜继续进行实验。
3.将你观察到的现象用光路图表示出来。
描述你观察到的现象？
二、透镜对光的作用
光线是靠近还是远离主光轴呢？
二、透镜对光的作用
光线是靠近还是远离主光轴呢？
二、透镜对光的作用
凸透镜对光具有会聚作用，所以凸透镜又叫会聚透镜，光线经凸透镜折射后靠近主光轴。
凹透镜对光具有发散作用，所以凹透镜又叫发散透镜，光线经凹透镜折射后远离主光轴。
二、透镜对光的作用
问题回顾：夏天汽车前面放上矿泉水为什么容易导致火灾？我们如何防范这种事件的发生呢？
矿泉水瓶相当于一个凸透镜，可以会聚太阳光，会导致车内温度升高；不能在车内可以被阳光照射的地方放类似凸透镜的物体。
二、透镜对光的作用
如图是把一幅眼镜放在阳光下，在地上看到的情形，由此可以判断镜片属于（ ）
A.凸面镜 B.凹面镜 C.凸透镜
D.凹透镜 E.平面镜
D
例
二、透镜对光的作用
F
F
思考：如果让光从焦点发出，通过凸透镜又会如何呢？
二、透镜对光的作用
F
F
思考：如果让光对着虚焦点发出，通过凹透镜又会如何呢？
二、透镜对光的作用
F
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；经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点。
3.射向焦点的光线：经凸透镜折射后平行于主光轴射出；经凹透镜折射后平行于主光轴射出。
光路可逆
二、透镜对光的作用
O
F
f
焦距
焦点
焦点：平行于主轴的光通过凸透镜后会聚于一点。
焦距：焦点到光心的距离。
三、焦点和焦距
F
f
f
F
焦点
焦点
凸透镜都有两个焦点，两侧的两个焦距相等。
思考：凸透镜会有几个焦点呢？
三、焦点和焦距
f
F
f
F
凸透镜的焦距越小，对光线的会聚能力越强。
三、焦点和焦距
思考：凹透镜有焦点吗？如果有，会有几个？
F
f
焦点
虚
F
f
虚焦点：平行于主光轴的光线通过凹透镜后发散，发散光线的反向延长线会聚在主光轴上的一点。
三、焦点和焦距
F
f
思考：将如图中的凹透镜换成焦距更小的凹透镜，将会有什么变化？
凹透镜的焦距越小，对光线的发散能力越强。
三、焦点和焦距
想想做做：太阳离我们非常远，射向地面的阳光可以看做平行光。想一想，怎样利用阳光测量凸透镜的焦距。找几个不同规格的凸透镜，试着测量它们的焦距。
拿一个凸透镜正对着太阳光，在把一张纸放在它的另一侧，改变透镜与纸的距离，直到纸上的光斑变的最小最亮，测量这个最小最亮的光斑到透镜光心的距离，这就是焦距。
三、焦点和焦距
1.将一把木质刻度尺的一端支于水平地面上，观察刻度尺在地
面上形成的影子。
2.不断调节刻度尺，使其在地面上的影子最短，
这时刻度尺的方向就与太阳光的方向平行。
3.保持刻度尺不动，将光屏A和凸透镜L按照
如图所示的方式垂直于刻度尺摆放，光屏
上形成了一个最小、最亮的光斑。
4.则该凸透镜的焦距为 10.0cm。
三、焦点和焦距
利用太阳光测量凸透镜的焦距
1. 把一个透明且均匀的玻璃球切成、、、、 五部分，
其截面如图所示，其中属于凸透镜的是( )
B
A. 只有 B. 、、、
C. 、、 D. 、、、、
返回
2. 人们利用透镜对光的作用制造了各种光学仪器。关于凸透
镜和凹透镜对光的作用，下列说法正确的是( )
C
A. 光经过凸透镜后，一定会聚到一点
B. 光经过凸透镜后，一定会平行射出
C. 凹透镜对光有发散作用
D. 光经过凹透镜一定会发生折射
【点拨】一束光经过凸透镜后，会比原来靠拢，但不一定会
聚到一点，故A错误；只有通过凸透镜焦点的光经过凸透镜
后才平行于主光轴射出，故B错误；凹透镜对光有发散作用，
故C正确；经过凹透镜光心的光线不发生偏折，故D错误。
返回
3. 图甲表明，跟主光轴平行的光通
过凸透镜后会聚在主光轴上的一点 ，这个点叫作______。
它到透镜光心 的距离叫作______。如果把小灯泡放在这一
点，则射向凸透镜的光经透镜后将变为______光。图乙表明
凹透镜对光有______作用。
焦点
焦距
平行
发散
返回
（第4题）
4.利用如图所示的装置测量凸透镜的焦
距，将凸透镜固定在光具座 刻度
线处，不断移动光屏，直到光屏上出现
一个____________的光斑（如图所示），
光斑处即是该凸透镜的______，该凸透
镜的焦距是_____ 。
最小、最亮
焦点
10.0
（第4题）
【点拨】平行于主光轴入射的光线，经
凸透镜后会聚在焦点，所以光线在光屏
上出现一个最小、最亮的光斑时，就会
聚在焦点处了，此时凸透镜与光屏的距
离便是凸透镜的焦距。由图知，刻度尺
的分度值为 ，凸透镜到光屏的距离
为，所以该凸透镜的焦距为 。
返回
5. 下过雨后，小华和家人及时排去自
家塑料大棚上低洼处的积水，如图所示。从物理角度分析，
低洼处的积水相当于____（填“凸”或“凹”）透镜，对直射的
阳光有______作用，会烧坏大棚内的植物。
凸
会聚
（第5题）
返回
6.根据入射光线和折射光线，在图中虚线框内画出合适的透镜。
【解】如图所示。
返回
7.［2024·福建］在图中，根据折射光线画出对应的入射光线。
【解】如图所示。
返回
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。
凹透镜三条特殊光线的作图：①延长线过另一侧焦
点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴。②平行于主光轴
的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点。
③过光心的光线传播方向不改变。
返回
9. 公元前2世纪，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
透镜
透镜对光的作用
凸透镜：对光有会聚作用
透镜的相关概念
凸透镜和凹透镜
光心
凹透镜：对光有发散作用
焦点（F）
凸透镜：中间厚，边缘薄
凹透镜：中间薄，边缘厚
主光轴
焦距（f）
三种特殊光线
课堂小结
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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