资源简介

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5.4眼睛和眼镜 教学设计
一、核心素养目标
1.物理观念：认识眼睛的基本结构（角膜、晶状体、视网膜等），明确眼睛作为“天然照相机”的工作原理，理解晶状体的调节作用与凸透镜成像规律的关联；掌握近视和远视的成因，知道近视需用凹透镜矫正、远视需用凸透镜矫正的原理；建立“结构决定功能，功能异常可通过光学方法调节”的认知。
2.科学思维：通过类比“眼睛与照相机”的结构和成像原理，培养“类比迁移”的思维方法；在分析近视和远视成因及矫正过程中，运用“凸透镜成像规律”解释实际问题，提升逻辑推理能力；通过设计“模拟眼睛调节”实验，培养“从现象到本质”的抽象思维。
3.科学探究：参与“模拟晶状体调节作用”“探究近视远视矫正方法”等互动实验，学会“提出问题—猜想假设—设计方案—操作验证—得出结论”的探究流程；能通过观察实验现象，分析晶状体调节能力与视力异常的关系，培养实验操作和现象分析能力。
4.科学态度与社会责任：结合视力保护的知识，认识物理规律在健康生活中的应用价值；通过了解近视的高发现状，树立“科学用眼、保护视力”的健康意识；在小组合作探究中，培养沟通协作的团队精神和关注他人健康的社会责任意识。
二、教学重难点
1.教学重点
眼睛的工作原理：明确眼睛的角膜和晶状体共同作用相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，物体通过“凸透镜”成像在视网膜上，形成倒立、缩小的实像；理解晶状体通过调节厚度改变焦距，使不同距离的物体都能清晰成像的过程。近视与远视的成因：近视是晶状体折光能力过强或眼球前后径过长，像成在视网膜前方；远视是晶状体折光能力过弱或眼球前后径过短，像成在视网膜后方。矫正原理与方法：近视用凹透镜发散光线，使像后移到视网膜上；远视用凸透镜会聚光线，使像前移到视网膜上。
2.教学难点
晶状体的调节作用理解：难以抽象出“晶状体厚度变化改变焦距”的过程，无法将“看远近物体时晶状体的调节”与“凸透镜焦距变化对成像的影响”建立关联。近视远视矫正原理的逻辑推导：无法运用凸透镜成像规律，清晰解释“凹透镜为何能矫正近视”“凸透镜为何能矫正远视”，易混淆两种视力问题的矫正镜片类型。模拟实验的现象分析：在“模拟眼睛”实验中，难以将“光屏位置变化”“透镜焦距变化”与“视力异常”对应起来，缺乏实验现象与物理原理的衔接能力。
三、教学环节设计
（一）情境导入：从“视力问题”引发探究
展示两组对比图片：①清晰的文字与模糊的文字；②近视学生佩戴眼镜前后看黑板的场景。开展互动调查：“班级里有多少同学佩戴眼镜？佩戴眼镜后，视觉上最大的变化是什么？”学生分享体验后，教师追问：“眼睛为什么能看到物体？近视或远视时，眼睛出了什么问题？眼镜又是如何帮助我们看清物体的？”通过贴近学生生活的视力问题，自然引出本节课主题——《眼睛和眼镜》，激发学生探究眼睛工作原理和视力矫正的兴趣。
（二）新课讲授：眼睛的结构与工作原理——天然的“照相机”
1.眼睛的结构探秘
展示眼睛的解剖结构示意图，标注关键部位：角膜、晶状体、虹膜、视网膜、视神经。开展互动提问：“大家观察眼睛的结构，哪些部分可能与成像有关？”学生结合上节课凸透镜成像知识，猜测“晶状体可能是凸透镜”“视网膜可能是光屏”。教师补充：角膜和晶状体共同作用相当于一个可变焦距的凸透镜，视网膜是承接像的光屏，虹膜通过调节瞳孔大小控制进入眼睛的光量。
2.类比迁移：眼睛与照相机的关联
展示照相机的结构示意图（镜头、光圈、胶片），组织学生分组讨论：“眼睛的各结构与照相机的哪些部件功能相似？”师生共同总结类比关系：角膜+晶状体→照相机镜头（凸透镜），瞳孔→光圈（控制进光量），视网膜→胶片（承接实像）。开展互动强化：“照相机通过调节镜头焦距和光圈成像，眼睛如何让不同距离的物体都清晰成像？”引出晶状体的调节作用。
3.实验模拟：晶状体的调节作用
组织分组实验，师生互动完成：①实验器材：凸透镜（模拟晶状体）、橡皮筋（模拟睫状体）、光屏（模拟视网膜）、蜡烛（模拟物体）。②实验操作：将凸透镜用橡皮筋固定，通过拉伸或放松橡皮筋改变凸透镜的厚度（拉伸→变薄，放松→变厚）；将蜡烛放在较远处，调节橡皮筋使凸透镜变薄（焦距变大），移动光屏找到清晰的像；再将蜡烛移至较近处，放松橡皮筋使凸透镜变厚（焦距变小），观察光屏上的像是否清晰。③互动引导：“当物体靠近时，如何调节凸透镜才能让像仍成在光屏上？”学生发现“需让凸透镜变厚（焦距变小）”，教师明确：“眼睛的睫状体通过收缩和舒张改变晶状体厚度，调节焦距，使不同距离的物体都能清晰成像在视网膜上，这个过程叫‘调焦’。”
（三）新课讲授：近视与远视——眼睛的“成像故障”
1.近视的成因探究
基于上述模拟实验，开展互动变式：①操作：保持蜡烛在较远处，将凸透镜换成更厚的凸透镜（模拟晶状体折光能力过强），观察光屏上的像。②现象：像成在光屏前方（模拟视网膜前方）。③师生总结：近视的成因之一是晶状体折光能力过强，对光线的会聚作用过强，导致远处物体的像成在视网膜前方；另一种成因是眼球前后径过长，即使晶状体调节正常，像仍会成在视网膜前方。
邀请近视学生分享体验：“看远处物体时，不戴眼镜会有什么感觉？”学生回答“模糊不清”，教师结合实验现象解释：“因为像没有成在视网膜上，而是成在视网膜前方，所以无法形成清晰的视觉信号。”
2.远视的成因探究
继续实验变式：①操作：将蜡烛放在较近处，将凸透镜换成更薄的凸透镜（模拟晶状体折光能力过弱），观察光屏上的像。②现象：像成在光屏后方（模拟视网膜后方）。③师生总结：远视的成因之一是晶状体折光能力过弱，对光线的会聚作用不足，导致近处物体的像成在视网膜后方；另一种成因是眼球前后径过短，像无法成在视网膜上。
开展互动提问：“家里的老人看报纸时，为什么常常要把报纸拿远一些？”学生结合实验现象回答“因为近处物体的像成在视网膜后方，拿远后像能前移一些”，教师补充：“远视患者看近处物体模糊，看远处物体相对清晰，这是与近视的主要区别。”
（四）新课讲授：眼镜的矫正作用——“光学修复工具”
1.近视的矫正：凹透镜的“救赎”
基于近视成因的模拟实验，开展矫正探究：①操作：保持厚凸透镜（模拟近视眼睛的晶状体）和光屏位置不变，在凸透镜前方放置不同类型的镜片（凸透镜、凹透镜），观察光屏上的像是否清晰。②互动发现：放置凹透镜后，光屏上的像变得清晰。③原理分析：教师结合光路图讲解：“凹透镜对光有发散作用，能使原本会聚在视网膜前方的光线推迟会聚，让像后移到视网膜上，从而矫正近视。”
开展互动验证：让近视学生取下眼镜，透过凹透镜观察远处物体，分享“物体变清晰”的体验，强化矫正原理的理解。
2.远视的矫正：凸透镜的“助力”
同理，进行远视矫正探究：①操作：保持薄凸透镜（模拟远视眼睛的晶状体）和光屏位置不变，在凸透镜前方放置凸透镜，观察像的变化。②现象：放置凸透镜后，光屏上的像清晰。③原理分析：“凸透镜对光有会聚作用，能使原本会聚在视网膜后方的光线提前会聚，让像前移到视网膜上，矫正远视。”
互动拓展：“老花镜是什么类型的透镜？”学生结合原理回答“凸透镜”，教师补充：“老花镜与远视镜原理相同，都是通过凸透镜会聚光线矫正视力。”
3.互动辨析：近视镜与远视镜的区分方法
发放近视镜和远视镜镜片，组织学生分组讨论“如何区分”，并动手验证。师生总结区分方法：①观察法：透过镜片看近处物体，放大的是远视镜（凸透镜），缩小的是近视镜（凹透镜）；②触摸法：中间厚、边缘薄的是远视镜，中间薄、边缘厚的是近视镜；③太阳光会聚法：正对太阳光，能会聚成亮斑的是远视镜，光斑发散的是近视镜。
（五）新课讲授：视力保护——科学用眼守护“清晰世界”
1.近视的高发原因分析
展示一组数据：我国青少年近视率已超过60%，且呈低龄化趋势。开展互动讨论：“结合本节课知识，分析导致近视的常见原因有哪些？”学生结合生活经验和实验原理，提出“长时间近距离看手机/电脑，睫状体持续收缩，晶状体变厚无法恢复”“采光不良，眼睛过度调节”“读写姿势不正确，眼睛与书本距离过近”等原因。
2.科学用眼建议
基于原因分析，师生共同总结科学用眼方法：①“20-20-20”法则：每用眼20分钟，远眺20英尺（约6米）外的景物20秒，放松睫状体；②保持正确读写姿势：眼睛与书本距离33厘米左右，胸口离桌沿一拳，握笔手指离笔尖一寸；③控制电子设备使用时间：每次使用不超过30分钟，避免睡前长时间看手机；④保证充足采光：读写时避免强光直射或光线过暗；⑤定期检查视力：每半年至一年进行一次视力检测，早发现早矫正。
开展互动倡议：“作为青少年，我们不仅要自己科学用眼，还要提醒身边的同学和家人保护视力，共同守护清晰的世界。”强化社会责任意识。
四、重点知识归纳概括
1.眼睛的结构与工作原理
核心结构及功能：角膜（透光、初步折射光线）+晶状体（主要折射元件，可变焦距的凸透镜）→共同作用相当于凸透镜；视网膜（承接像，形成视觉信号）；睫状体（调节晶状体厚度，改变焦距）；瞳孔（调节进光量，强光时缩小，弱光时放大）。工作原理：物体发出的光经角膜和晶状体折射后，在视网膜上成倒立、缩小的实像，视神经将信号传递给大脑，大脑处理后形成正立的视觉。调节机制：看远处物体时，睫状体舒张→晶状体变薄→焦距变大→像成在视网膜上；看近处物体时，睫状体收缩→晶状体变厚→焦距变小→像仍成在视网膜上，此过程称为“眼睛的调焦作用”。
2.近视与远视的成因及区别
近视：成因（晶状体折光能力过强，对光会聚作用过强；或眼球前后径过长），成像特点（远处物体的像成在视网膜前方），视觉表现（看远处模糊，看近处清晰）。远视：成因（晶状体折光能力过弱，对光会聚作用不足；或眼球前后径过短），成像特点（近处物体的像成在视网膜后方），视觉表现（看近处模糊，看远处相对清晰）。核心区别：近视是“会聚过早”，远视是“会聚过晚”；近视主要影响远视力，远视主要影响近视力。
3.眼镜的矫正原理与方法
近视矫正：矫正镜片（凹透镜），矫正原理（凹透镜对光有发散作用，使原本会聚在视网膜前方的光线推迟会聚，让像后移到视网膜上），注意事项（需根据近视度数选择合适的凹透镜，避免度数不当加重视力问题）。远视矫正：矫正镜片（凸透镜），矫正原理（凸透镜对光有会聚作用，使原本会聚在视网膜后方的光线提前会聚，让像前移到视网膜上），特殊情况（老花镜本质是远视镜，用于矫正老年人晶状体调节能力下降导致的远视）。矫正核心逻辑：通过镜片的光学作用，补偿眼睛晶状体折光能力的异常，使像准确成在视网膜上。
4.科学用眼与视力保护
核心原则：避免睫状体持续紧张，保护晶状体的调节能力；保证眼睛获得适宜的光照和休息。具体方法：①控制用眼时长，遵循“20-20-20”法则；②保持正确读写和用眼姿势，避免近距离长时间用眼；③优化用眼环境，保证充足且柔和的光线；④减少电子设备使用，避免蓝光伤害；⑤坚持户外活动，每天累计不少于2小时（研究表明户外活动能有效预防近视）；⑥定期进行视力检查，建立视力档案，发现问题及时矫正。
5.易错点辨析
易错点1：混淆近视与远视的矫正镜片，纠正：近视用凹透镜（发散），远视用凸透镜（会聚），可通过“近视是会聚过早，需发散；远视是会聚过晚，需会聚”记忆。易错点2：认为眼睛看到的是正立的像，纠正：物体在视网膜上成的是倒立的实像，是大脑对视觉信号进行处理后，我们才看到正立的物体。易错点3：误解晶状体的调节方向，纠正：看近处物体时，晶状体变厚（焦距变小）；看远处物体时，晶状体变薄（焦距变大），并非“近厚远薄”的相反方向。易错点4：认为老花镜与近视镜可以通用，纠正：老花镜是凸透镜，用于矫正远视；近视镜是凹透镜，用于矫正近视，二者作用相反，不可混淆。
五、教学总结及反思
1.教学总结
本节课以“眼睛的工作原理—视力异常成因—矫正方法—视力保护”为核心主线，从学生熟悉的视力问题切入，通过类比迁移、实验模拟、互动探究等环节，让学生掌握了眼睛作为“天然照相机”的结构与工作原理，理解了近视和远视的成因及对应的矫正原理，明确了科学用眼的方法。教学中注重“从生活到物理，从物理到生活”的理念，将凸透镜成像规律与眼睛的生理结构相结合，通过“模拟晶状体调节”“探究矫正方法”等实验，突破了“晶状体调节作用”“矫正原理”等难点，同时融入视力保护的社会责任教育，落实了核心素养目标。
2.教学反思
（1）成功之处：采用“类比迁移”的方法，将抽象的眼睛结构与学生熟悉的照相机关联，降低了知识的抽象度；“模拟晶状体调节”实验直观易懂，让学生在动手操作中理解了“晶状体厚度变化与焦距的关系”，突破了教学难点；互动环节丰富，从视力调查、镜片辨析到用眼建议讨论，充分调动了学生的参与积极性，增强了课堂的趣味性和实用性；结合近视高发的社会现象，融入视力保护教育，体现了物理学科的育人价值。
（2）改进方向：部分学生在理解“大脑将倒立的像处理为正立视觉”时，仍存在认知困惑，后续教学可补充简单的神经科学小知识（如大脑的视觉中枢功能），帮助学生理解这一过程；在“矫正原理”的讲解中，可增加光路图的动态演示（如用动画展示光线经镜片和晶状体后的传播路径），让学生更清晰地看到“像的位置变化”；针对不同视力状况的学生，可设计分层任务，如让近视学生分享矫正体验，远视学生探究老花镜的使用，提升教学的针对性。
（3）教学启示：眼睛和眼镜是凸透镜成像规律的重要应用，教学中应紧密联系前序知识，构建“规律—应用—生活”的知识体系；要充分利用学生的生活经验和体验，将抽象的物理原理转化为具体的生活场景，让学生体会“物理源于生活、服务生活”；同时，要关注学生的身心健康，将知识教学与价值观教育结合，培养学生的健康意识和社会责任意识。
六、课堂练习
1.眼睛的下列结构中，与照相机的镜头功能最相似的是（）
A.角膜B.晶状体C.视网膜D.瞳孔
2.关于近视的成因和矫正，下列说法中正确的是（）
A.近视是因为晶状体折光能力过弱，像成在视网膜后方
B.近视是因为眼球前后径过短，像成在视网膜前方
C.近视需要佩戴凹透镜进行矫正
D.近视需要佩戴凸透镜进行矫正
3.小明爷爷看报纸时，常常需要把报纸拿远一些才能看清，这说明爷爷可能患有（），需要佩戴（）进行矫正。
A.近视凹透镜B.近视凸透镜C.远视凹透镜D.远视凸透镜
4.完成下列填空：（1）眼睛的角膜和晶状体共同作用相当于一个________，视网膜相当于________，物体在视网膜上成________、________的实像。（2）看远处物体时，睫状体________，晶状体________，焦距________，像成在视网膜上；看近处物体时，睫状体________，晶状体________，焦距________，像仍成在视网膜上。（3）远视眼的成因是晶状体折光能力________，或眼球前后径________，导致近处物体的像成在________，需要佩戴________进行矫正。（4）预防近视的核心是避免________持续收缩，保护晶状体的________能力，常用的“20-20-20”法则中，20英尺约等于________米。（5）区分近视镜和远视镜的简单方法是________，放大物体的是________镜。
5.请结合凸透镜成像规律，分析下列问题：（1）为什么长时间近距离看手机容易导致近视？（2）小明佩戴近视镜后能看清远处物体，取下眼镜后反而觉得更模糊，这是为什么？（3）用老花镜（远视镜）观察近处的字，会看到什么现象？如果将老花镜放在太阳光下，会出现什么现象？
6.某同学在“模拟眼睛调节作用”的实验中，使用了焦距可变的凸透镜（模拟晶状体）、光屏（模拟视网膜）和蜡烛（模拟物体），实验过程如下：①将蜡烛放在较远处（30cm处），调节凸透镜焦距至10cm，光屏上成清晰的像；②保持蜡烛位置不变，将凸透镜焦距调至8cm（模拟晶状体变厚），光屏上的像变得模糊；③在凸透镜前方放置一个凹透镜，光屏上的像再次清晰。请回答：（1）步骤①中，光屏上成的像是什么特点的？（2）步骤②中，像成在光屏的前方还是后方？模拟的是哪种视力问题？（3）步骤③中，凹透镜的作用是什么？（4）如果要模拟远视眼的矫正，应如何调整实验步骤？（写出关键操作）
七、练习答案及解析
1.答案：B解析：照相机的镜头是凸透镜，作用是折射光线成像；眼睛的晶状体与角膜共同作用相当于凸透镜，功能与相机镜头最相似。角膜主要起透光作用，视网膜是光屏，瞳孔控制进光量。故选B。
2.答案：C解析：A错误，近视是晶状体折光能力过强，像成在视网膜前方；B错误，近视可能是眼球前后径过长，像成在视网膜前方；C正确，近视需用凹透镜矫正；D错误，凸透镜用于矫正远视。故选C。
3.答案：D解析：看近处物体需拿远才能看清，是远视的典型表现，远视需用凸透镜矫正。故选D。
4.答案：（1）凸透镜；光屏；倒立；缩小（2）舒张；变薄；变大；收缩；变厚；变小（3）过弱；过短；视网膜后方；凸透镜（4）睫状体；调节；6（5）透过镜片看近处物体（或触摸镜片厚度）；远视（凸透）解析：本题考查眼睛的结构、工作原理、视力问题及矫正，需结合实验现象和生活经验记忆核心知识点。
5.答案：（1）长时间近距离看手机，眼睛的睫状体需持续收缩，使晶状体保持较厚的状态（焦距较小），长期如此睫状体易疲劳，无法恢复舒张状态，导致晶状体折光能力过强，形成近视。（2）近视镜是凹透镜，长期佩戴后，眼睛适应了经凹透镜折射后的光线成像状态；取下眼镜后，晶状体折光能力未变，像仍成在视网膜前方，且眼睛未及时调节，故觉得更模糊。（3）用老花镜看近处的字，会看到正立、放大的像（老花镜是凸透镜，u6.答案：（1）倒立、缩小的实像。步骤①中，蜡烛在30cm处，凸透镜焦距10cm，u>2f，根据凸透镜成像规律，成倒立、缩小的实像。（2）像成在光屏前方，模拟的是近视。凸透镜焦距变小（晶状体变厚），折光能力增强，远处物体的像会成在光屏前方，与近视成因一致。（3）凹透镜对光有发散作用，能使原本会聚在光屏前方的光线推迟会聚，让像后移到光屏上，起到矫正近视的作用。（4）模拟远视眼矫正的关键操作：①将蜡烛放在较近处，调节凸透镜焦距至较大值（模拟晶状体折光能力过弱），此时像成在光屏后方；②在凸透镜前方放置一个凸透镜（远视镜），移动光屏找到清晰的像，观察矫正效果。解析：结合实验操作和凸透镜成像规律，对应视力问题的成因及矫正原理，注意实验变量的调整（焦距、镜片类型）。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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