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第五章
透镜及其应用
第1节 透镜
学习目标——物理学科素养
01
物理观念
理解透镜的概念、分类及特点，知道凸透镜和凹透镜对光线的作用，能运用透镜的知识解释生活中的相关现象
02
科学思维
通过分析透镜对光线的作用，培养逻辑推理和归纳总结能力，学会运用科学的方法研究物理问题，提高科学思维水平.
03
科学探究
经历探究透镜成像规律的实验过程，学会提出问题、设计实验、收集数据、分析论证等科学探究的基本环节，提高动手实践和解决实际问题的能力。
04
科学态度与责任
培养对科学的好奇心和求知欲，养成尊重事实、勇于探索、善于合作的科学态度，增强将科学技术应用于日常生活和社会的责任感。
教学重难点
教学难点
教学重点
1.识别凸透镜和凹透镜，掌握它们的结构特点和基本概念（主光轴、光心、焦点、焦距）。
2.理解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用，能通过实验进行验证。
1.理解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用的本质。
2.认识到会聚作用不意味着经过凸透镜的光线一定会聚于一点，发散作用也不意味着经过凹透镜的光线一定不会聚于一点。
用照相机（如右图）拍照，可以把瞬间的情景留作永恒的记忆；用投影仪投影，可以使教室里的同学看到放大的图片；用显微镜观察，可以让化验室的医生看见血液中的各种细胞……
这些仪器共同的主要光学元件是什么？它们对光有什么作用呢？
课堂引入
01
知识点1 凸透镜和凹透镜
1. 透镜的概念
知识点1：凸透镜和凹透镜
探究新知
像放大镜、摄像机的镜头、眼镜和监控摄像头等，这些物品的核心部件都是由透明的材料制成的，这些透明材料，常用玻璃、树脂等制成，在物理学中称为透镜。透镜是现代人对光的加以利用。
放大镜
摄像机镜头
眼镜
监控摄像头
透镜表面是平的吗 薄厚均匀吗 它们对光有什么作用呢
2. 透镜的种类
透镜（lens）的表面是球面的一部分，按其厚薄的形状可分为两类：凸透镜（convex lens）和凹透镜 (concave lens)。
凹透镜：中间薄边缘厚透镜
凸透镜：中间厚边缘薄的透镜
【特别说明】透镜不一定是用玻璃制成的，用水晶、树脂也可以制作透镜。
知识点1：凸透镜和凹透镜
探究新知
球心
C1
球心
C2
光心
（1）主轴：通过两个球心的直线叫做主光轴，主光轴用点划线表示。
（2）光心
若透镜的厚度比球面的半径小得多，这种透镜称为薄透镜。薄透镜的中心 O 点叫作透镜的光心。
主光轴
凸透镜的主光轴和光心
3. 透镜的主轴和光心
知识点1：凸透镜和凹透镜
探究新知
C2
C1
球心
球心
光心
凹透镜的主光轴和光心
主光轴
【特别说明】每个透镜有且只有一个主轴和光心
知识点1：凸透镜和凹透镜
探究新知
知识点1：凸透镜和凹透镜
探究新知
【典例1】凸透镜的中央较 、两边较 。凹透镜的中央较 、两边较 。下列镜子中，属于凸透镜的有 ；属于凹透镜的有 。
厚
薄
薄
厚
ACD
BEF
02
知识点2 透镜对光的作用
1. 演示：两种透镜对光的作用
知识点2：透镜对光的作用
探究新知
【操作】分别让平行于透镜主光轴的几束光射向凸透镜和凹透镜，观察光通过透镜后的偏折方向。
视频：对比平行光射向透镜
凸透镜对光有会聚作用，因此凸透镜又称会聚透镜。
凹透镜对光有发散作用，因此凹透镜又称发散透镜。
（1）对会聚作用的理解
凸透镜对光有会聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光轴，即通过凸透镜的光将向主光轴方向偏折，如下图所示。
会聚
会聚
注意：凸透镜不仅对平行光线有会聚作用，它对任何光线都有会聚作用，但光线不一定会会聚到一点。
知识点2：透镜对光的作用
探究新知
2. 对“会聚作用”和“发散作用”的理解
（2）对发散作用的理解
凹透镜对光有发散作用，指的是入射光经凹透镜折射后，折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴，如下图所示。
注意：凹透镜不仅对平行光线有发散作用，它对任何光线都有发散作用。
知识点2：透镜对光的作用
探究新知
3. 类比三棱镜理解透镜对光的作用
（1）凸透镜对光的会聚作用
凸透镜可以理解成无数个三棱镜的组合。由光的折射规律可知，当一束光平行于棱镜底边射入棱镜会发生两次折射，两次折射时光都由棱镜薄的位置向棱镜厚的位置偏折，从而使凸透镜对光有了会聚作用。
知识点2：透镜对光的作用
探究新知
（2）凹透镜对光的发散作用
凹透镜可以近似分解成无数个三棱镜，一束平行于棱镜底边的光射入棱镜，经过两次折射将向棱镜厚的位置偏折，从而使凹透镜对光有了发散作用。
知识点2：透镜对光的作用
探究新知
知识点2：透镜对光的作用
探究新知
【典例2】如图所示，某玻璃砖内有一个凸形气泡，该玻璃砖可以看作 （选填“一块凸透镜”、“两块凹透镜”），一束平行光垂直射向玻璃砖的侧面，通过玻璃砖后，光线将会 （选填“平行”“会聚”或“发散”）。
两块凹透镜
发散
03
知识点3 焦点和焦距
1. 凸透镜的焦点和焦距
（1）焦点：凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫做凸透镜的焦点，用 F 表示。
（2）焦距：焦点 F 到凸透镜光心的距离叫做焦距，用 f 表示。
F 焦点
f
焦距
光心O
注意：凸透镜表面越凸，焦距越小，会聚能力越强，反映在光路图上就是光通过凸透镜后偏折程度越大。
知识点3：焦点和焦距
探究新知
（3）凸透镜的两个焦点和焦距
凸透镜两侧各有一个焦点 F1、 F2 ，这两个焦点关于光心对称，两侧的两个焦距 f 相等。
焦点 F1
f1
焦距
焦点 F2
f2
焦距
知识点3：焦点和焦距
探究新知
2. 凹透镜的焦点和焦距
f
焦点
F
焦距
把折射光线反向延长看一看
折射光线好像
从点F射出的
（1）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交于主光轴上一点，它不是实际光线的会聚点，叫做焦点 F 。
（2）焦距：凹透镜的焦点到光心的距离叫焦距，用 f 表示。
O
知识点3：焦点和焦距
探究新知
（3）凹透镜有两个焦点，关于光心对称。
（4）凹透镜焦距的意义
凹透镜焦距 f 的大小表示其光发散能力的强弱，f 越小，对光的发散能力越强。
注意：凹透镜焦距越小，表面越凹，凹透镜对光的发散能力越强。
知识点3：焦点和焦距
探究新知
视频：透镜对光的作用
知识点3：焦点和焦距
探究新知
3. 平行光粗测凸透镜的焦距
太阳离我们非常远，射到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。
太阳光聚焦法：把凸透镜正对太阳光，上下移动透镜，能在纸上形成最小、最亮的光斑，这个光斑是凸透镜的焦点，用刻度尺测量焦点到凸透镜的距离是凸透镜的焦距 f 。
焦点 F
f
焦距
知识点3：焦点和焦距
探究新知
根据光路的可逆性，从凸透镜焦点处射出的光，经凸透镜折射后会平行射出。
射向凹透镜虚焦点的光，经凹透镜折射后会平行射出
注意：根据凸透镜和凹透镜的光的可逆性，可以获取平行光。
4. 光路的可逆性
知识点3：焦点和焦距
探究新知
视频：凸透镜的三条特殊光线
知识点3：焦点和焦距
探究新知
5. 透镜的三条特殊的光线
（1）凸透镜的三条特殊光线
③经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴，即：过焦平行。
F
F
②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，即：平行过焦。
F
F
①通过光心的光线传播方向不改变，即过心不变
F
F
知识点3：焦点和焦距
探究新知
视频：凹透镜的三条特殊光线
知识点3：焦点和焦距
探究新知
（2）凹透镜的三条特殊光线
③对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线经凹透镜后平行于主光轴，即：过焦平行。
F
F
②平行于主光轴的光线经凹透镜后发散光线的反向延长线通过虚焦点，即：平行过焦。
F
F
①通过光心的光线，传播方向不改变，即：过心不变。
F
F
知识点3：焦点和焦距
探究新知
知识点3：焦点和焦距
探究新知
【典例3】作图题
请在图中画出入射光线经透镜后的折射光线。
【详解】（1）凸透镜和凹透镜分别有三条特殊光线，对凸透镜来说分别是：过光心的光线传播方向不发生改变；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点；过焦点的光线经凸透镜折射后，平行于主光轴射出。
对凹透镜来说分别是：过光心的光线传播方向不发生改变；平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点；延长线过焦点的光线折射后平行于主光轴射出。
04
课堂小结
课堂小结
探究新知
焦点和
焦距
透镜
透 镜
①凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜.
②凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜.
③主光轴：通过两个球面球心的直线叫做主光轴.
④光心：主轴上有个特殊点，通过这个点的光传播
方向不变，该点叫做光心。
①凸透镜对光有会聚作用，也叫会聚透镜；
②凹透镜对光有发散作用，也叫发散透镜。
①凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，
这个点叫做焦点F，从焦点到光心的距离叫做焦距 f 。
②凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，发散光线的反向
延长的交点叫做焦点F，从焦点到光心的距离叫做焦距f。
透镜对
光的作用
05
课堂练习
课堂练习
探究新知
1．下列光学元件对光有会聚作用的是（　　）
D
A．凸面镜 B．凸透镜 C．凹透镜 D．三棱镜
课堂练习
探究新知
2．许多家庭的门上都装有防盗门镜（俗称“猫眼”），其原理如下图所示。这样从室内透过防盗门镜向外看，可以看到来客的正立、缩小的像，同时扩大了视野。由此可以推测，此时防盗门镜的作用相当于一个（ ）
B
A．凸透镜 B．凹透镜
C．三棱镜 D．玻璃砖
课堂练习
探究新知
3．在虚线框内放置的是透镜，让一（两）束光线通过透镜折射后出射光线分别如图所示，其中虚线框内放置的一定是凸透镜的是
（　　）
B
课堂练习
探究新知
4．如图所示的软件光学仪器中，对光有会聚作用的有 。对光有发散作用的有 。
②③⑤⑦
①④⑥
5．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，“削冰令圆”是将冰块制作成为一个 镜，“举以向日，以艾承其影，则火生”是利用了冰镜对光的 作用。
课堂练习
探究新知
凸透
会聚
6．利用太阳光测凸透镜焦距，操作时需前后移动白纸得到 最亮的光斑，如图甲A和B是两名同学的操作示意图，分别测得该光斑到光心的距离为10.1cm和9.9cm，则凸透镜的焦距是 cm。如图乙所示，两束光线原本相交于B点，在框内放一个透镜后相交于A点，则该透镜是 透镜。
课堂练习
探究新知
最小
9.9
凹
课堂练习
探究新知
7．在图中画出与入射光线对应的折射光线。
【详解】凹透镜的三条特殊光线：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。延长线过焦点入射的光线经凹透镜折射后，其折射光线平行于主光轴。按照这两者规律，反向延长线要通过凹透镜左侧的焦点和平行于主光轴的两条折射光线。光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变，故还有一条沿原方向继续传播的折射光线。如图所示：
8．如图，请作出三条入射光线经凸透镜折射后的三条折射光线。
课堂练习
探究新知
【详解】凸透镜对光线有会聚作用，其三条特殊光线的经凸透镜折射后的折射光线规律为：平行于主光轴的入射光线，经过凸透镜折射后，折射光线过焦点；过焦点的入射光线，经过凸透镜折射后，平行于主光轴；过凸透镜光心的入射光线传播方向不变。如图所示：
课堂练习
探究新知
9．在图中完成光线从左边射向凸透镜折射后，再射向凹透镜折射的光路。
课后作业
探究新知
作业
内容
同步作业
完成课后作业：“练习与应用”
自主安排
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谢谢聆听
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