【弯道超车】沪科版2024物理八年级(上) 第15讲 神奇的“眼睛” 预习学案(原卷版+解析版)

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【弯道超车】沪科版2024物理八年级(上) 第15讲 神奇的“眼睛” 预习学案(原卷版+解析版)

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【弯道超车】沪科版2024物理八年级(上) 预习学案
【弯道超车】沪科版八年级物理全册预习学案(有答案):
内容:激趣导入+细读教材+典例精讲+热身训练 +拓展阅读;
适合:暑假或提前学习8年级内容的人群;
特点:资料讲解细致,对应新课标2022把握重要知识点;
作用:拓展阅读、增长见闻,拓宽视野,为开学学习奠定坚实的学习基础。
1. 物理观念:
(1)知道眼睛看见物体的过程。
(2)了解近视眼和远视眼的成因,知道眼镜是怎样矫正视力的。
(3)了解应用透镜的光学仪器。
2.科学思维:从物理学视角了解近视眼和远视眼的成因及视力的矫正需戴上的眼镜。
3.科学探究:通过照相机与眼睛的结构对比,了解眼睛看见物体的原理。
4.科学态度与责任:
(1)通过学眼和远视眼的成因及矫正,增强保护视力的意识,注意科学用眼。
(2)通过学习,能主动关心现代科技的发展,有探索自然规律的志趣,有将知识服务于人类的使命感。
同学们,早上好!在开始今天的学习之前,我想先请大家做一个小动作——请闭上眼睛,想象一下:你正站在阳光明媚的操场上,眼前是蓝天白云、绿树红花,还能听到同学们的欢声笑语,闻到空气中淡淡的青草香……(停顿2秒)现在,请慢慢睁开眼睛,是不是刚才的画面和声音又清晰出现在脑海里了?
我们每天都能“看”到世界的精彩,“听”到生活的热闹,但有没有想过,我们的眼睛是如何像一台精密的“照相机”,把外界的光影瞬间“捕捉”成清晰的图像,传递给大脑的? 它为什么能看清远处的飞鸟,也能聚焦近处的课本?为什么有时候眼睛会“闹脾气”,出现近视、看不清黑板的情况?
今天,就让我们化身“人体科学家”,一起揭开《神奇的眼睛》的秘密,探索这个藏在脸上、却藏着无数物理奥秘的“超级仪器”!准备好,我们的探索之旅,现在开始!
知识点一:人眼的视物原理
一、人眼的结构与光学对应
人眼的光学结构与照相机原理相似,核心部件对应关系为:
角膜和晶状体:共同作用相当于凸透镜,对光线起会聚作用;
视网膜:相当于光屏,承接物体成像;
瞳孔:类似照相机的光圈,可调节进入眼内的光线多少;
睫状肌:控制晶状体的厚薄,实现“自动调焦”。
二、人眼视物的光学原理
成像本质:人眼看见物体的过程,本质上是凸透镜成像。无论看近处还是远处的物体,光线经晶状体折射后,都在视网膜上成倒立、缩小的实像。
看清远近物体的调节机制:
①看远处物体时:睫状肌放松,晶状体变薄,折光能力变弱,使远处物体的像恰好落在视网膜上;
②看近处物体时:睫状肌收缩,晶状体变厚,折光能力变强,使近处物体的像恰好落在视网膜上。
四、拓展知识点
视角与视觉大小:人眼观察物体时,感觉物体的大小取决于视角(物体两端与眼睛光心连线的夹角)。视角越大,物体看起来越大;视角越小,物体看起来越小。
保护视力建议:坚持“三个一”原则(眼离书本一尺、胸离课桌一拳、手离笔尖一寸),避免长时间近距离用眼,定期做眼保健操。
知识点二:视力异常与矫正
1.近视眼:
①成因:晶状体过厚(折光能力过强)或眼球前后径过长,导致远处物体的像成在视网膜前方;
②矫正方法:佩戴凹透镜,利用其对光线的发散作用,使像后移到视网膜上。
2.远视眼:
①成因:晶状体过薄(折光能力过弱)或眼球前后径过短,导致近处物体的像成在视网膜后方;
②矫正方法:佩戴凸透镜,利用其对光线的会聚作用,使像前移到视网膜上。
知识点三:透镜的应用
1.放大镜
成像特点:利用凸透镜物距小于1倍焦距,成正立、放大的虚像,像与物在透镜同侧。
①放大镜离物体越远(物距增大,但仍小于f ),所成的虚像越大;离物体越近,像越小。
②当物距大于等于f 时,放大镜无法成放大的虚像(甚至不成像)。
2. 照相机
成像特点:利用凸透镜物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,像距在一倍焦距和二倍焦距之间。
拍摄远处物体时,镜头(凸透镜)要靠近底片(像距变小);拍摄近处物体时,镜头要远离底片(像距变大)。
3. 显微镜
结构:物镜和目镜都是凸透镜。
物镜:相当于投影仪,成倒立、放大的实像(物距在1倍焦距和2倍焦距之间)。
目镜:相当于放大镜,把物镜成的实像再次放大,成正立、放大的虚像(物距小于1倍焦距 )。
最终成像:相对于原物体,是倒立、放大的虚像(左右、上下均颠倒)。
4. 望远镜
结构:物镜和目镜都是凸透镜(开普勒望远镜)。
物镜:成倒立、缩小的实像(物距远大于2倍焦距,像成在焦点附近)。
目镜:相当于放大镜,把物镜的实像放大,成正立、放大的虚像。
核心作用:增大视角,使远处物体看起来更大。
1.眼睛视物原理:人眼晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,视物本质是凸透镜成像。正常眼睛看物体时,物距始终大于二倍焦距,在视网膜上成倒立、缩小的实像(与照相机原理相同),而人眼不是成“正立”的像,实际视网膜上是倒立的,大脑会自动处理为正立的视觉。
2.放大镜成像特点:物距小于1倍焦距(u < f ),成正立、放大的虚像,像与物在透镜同侧。 放大镜离物体越远(物距增大,但仍小于f ),所成的虚像越大;离物体越近,像越小。当物距大于等于f 时,放大镜无法成放大的虚像(甚至不成像)。 而不是“放大镜离物体越近,像越大”,实际是“越远像越大”,但必须在焦点内。
3. 照相机成像特点:物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,像距在一倍焦距和二倍焦距之间。 误认为“镜头始终远离底片”,实际是“物近像远,物远像近”。
4. 近视眼与远视眼的成因混淆:误认为“近视是像成在视网膜后方,远视是像成在前方”。
题型1:人眼的视物原理
【典例1】人眼的晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜(用“E”表示),正常眼睛能看清远近不同的物体,如图所示。以下判断正确的是(  )
A.眼球好像一架投影仪
B.视网膜上所成的像是倒立的
C.观察的物体越来越远时,“E”的焦距不变
D.观察的物体越来越远时,它在视网膜上成像的像距变小
【变式1-1】“健康用眼,健康生活”,眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜,当物体在视网膜上成像时,物体可位于图中的(  )
A.A点 B.B点 C.C点 D.D点
【变式1-2】如图所示是人眼球的结构图,眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像。物体在视网膜上成的是(  )
A.倒立、缩小的实像 B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像 D.正立、放大的虚像
【变式1-3】6月6日是我国的“爱眼日”。在“爱眼护眼”宣传活动中,同学们搜集到了以下图片。下列说法正确的是(  )
A.图甲所示眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜
B.图乙所示视力正常的人看远处物体时,物体在视网膜上成正立、缩小的实像
C.图丙所示是近视眼的成像原理,应戴合适的凹透镜进行矫正
D.读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右,是预防近视眼的措施之一。
题型2:视力异常与矫正
【例题2】小张同学最近感觉视力下降,他去看医生时,医生用如图所示的示意图为他讲解视力下降的道理。由图可知,远处物体的像落在视网膜 (选填“前”或“后”),而看不清远处物体,原因是因为眼睛晶状体和角膜形成的焦距变 (选填“长”或“短”).医生推荐了一种治疗手术,采用激光对角膜进行处理,使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变得 (选填“强”或“弱”)一些。
【变式2-1】保护视力,要有良好的读书、写字姿势。阅读时眼睛与书本之间的距离保持在25cm左右(明视距离)清晰而不疲劳。如果患上近视眼,必须到专业眼镜店配近视眼镜,关于近视眼,下列说法正确的是(  )
A.近视眼镜是凸透镜
B.戴上近视眼镜后在视网膜上成的像是虚像
C.近视眼同学晶状体焦距变长
D.所戴的近视眼镜对光有发散作用。
【变式2-2】如图,某校学生在做“探究凸透镜成像规律”实验时,把李老师的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上烛焰的像变模糊了;接着再将光屏靠近凸透镜,又能在光屏上看到烛焰清晰的像。李老师的眼睛是 (选填“近视眼”或“远视眼”),他佩戴的眼镜是 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)
【变式2-3】小红看黑板时可以不戴眼镜,但看课本时却必须戴眼镜,则小红不戴眼镜看课本时眼睛的成像原理图为 图,因为小红晶状体的焦距不能正常 选填“变小”、“变大”)图 给出了这种眼睛的矫正方法。(均选填字母)。
题型3:透镜的应用
【例题3】如图甲所示是福建的天文爱好者颜明哲通过纯手工打磨镜片自制的望远镜,该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星,甚至能清晰地看到木星表面的斑纹,图乙是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是(  )
A.颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凹透镜
B.看到8亿公里外的木星只利用了光沿直线传播
C.清晰看到木星表面的斑纹时物镜的成像原理与照相机相同
D.木星到物镜的距离u满足f<u<2f(f为物镜的焦距)
【变式3-1】下列关于显微镜和望远镜的说法中,错误的是(  )
A.镜筒的两端各有一组透镜,一组靠近眼睛,叫目镜,另一组靠近物体,叫物镜
B.镜筒的两端各有一组透镜,一组靠近眼睛,叫物镜,另一组靠近物体,叫目镜
C.显微镜的物镜成像相当于投影仪的镜头成像,目镜则相当于一个放大镜
D.望远镜的物镜成像相当于照相机的镜头成像,目镜则相当于一个放大镜
【变式3-2】关于显微镜和望远镜成像的说法:①显微镜先成放大的实像,再成放大的虚像;②显微镜先成缩小的实像,再成放大的虚像;③望远镜先成放大的实像,再成放大的虚像;④望远镜先成缩小的实像,再成放大的虚像。上述说法中正确的是(  )
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
【变式3-3】小明学习光学之后,对光学仪器很感兴趣,下列光学仪器,说法正确的是(  )
A.在山道拐弯处安装凸面镜,主要是凸面镜对光有会聚作用,能扩大视野
B.物体经过显微镜和望远镜所成的像都比实际物体大了很多倍
C.近视眼是晶状体太厚,折光能力太强需要戴凸透镜来矫正
D.显微镜的物镜相当于投影仪,成倒立放大的实像,目镜相当于放大镜
一.选择题(共5小题)
1.全国中学生体质健康调研表明:中学生近视发生率急剧上升,且低龄化,甲、乙两眼睛的成像示意图如图,下列判断正确的是(  )
A.甲是近视眼,应配戴凸透镜制成的眼镜矫正
B.甲是近视眼,应配戴凹透镜制成的眼镜矫正
C.乙是近视眼,应配戴凸透镜制成的眼镜矫正
D.乙是近视眼,应配戴凹透镜制成的眼镜矫正
2.如图所示在跨学科实践中,小明用两个凸透镜自制天文望远镜观察月球,下列说法正确的是(  )
A.靠近眼睛的镜片为物镜,靠近被观测物体的镜片为目镜
B.目镜和物镜的作用相同
C.月球通过物镜成的像是倒立缩小的实像
D.物镜的焦距应该比目镜小一点
3.关于下列图中光现象的解释,下列说法正确的是(  )
A.图甲中,汽车前灯的反光装置相当于凹透镜
B.图乙中,从成像的原理来说,显微镜的物镜相当于一个放大镜
C.图丙中,道路拐弯处会设立能够会聚光线的凸面镜来扩大视野
D.图丁中,从成像的原理来说,望远镜的物镜相当于一个照相机
4.如图所示,透镜在我们的生活中被广泛应用,下列关于透镜的说法正确的是(  )
A.图甲,借助放大镜看书,看到的是正立放大的实像
B.图乙,屏幕到投影仪镜头的距离应大于镜头的二倍焦距
C.图丙,要拍一张花的特写镜头,应把照相机远离花,并缩小镜头和感光片的距离
D.图丁,某同学看不清远处物体,只能看清近处物体,应戴由凸透镜制成的眼镜来矫正
5.图中,甲、乙两图是人的正常眼睛看远处物体和近处物体的示意图,丙、丁两图是模拟近视眼、远视眼看物体时的情形,下列关于近视眼、远视眼以及矫正的说法正确的是(  )
A.丙图是远视眼,应该配戴凸透镜
B.丙图是近视眼,应该配戴凹透镜
C.丁图是远视眼,应该配戴凹透镜
D.丁图是近视眼,应该配戴凸透镜
二.填空题(共8小题)
6.天文爱好者使用望远镜观察远处的物体,物体通过物镜成一缩小的实像,目镜再对这个像放大,则通过目镜看到的像比物体    (选填“大”或“小”),但它比我们用眼睛直接观察到的要大。这是因为它离我们眼睛很近,再加上目镜的放大作用,视角就可以变    (选填“大”或“小”)。
7.在跨学科实践活动中,为观察远处的物体,用焦距为10cm、20cm的两块凸透镜制成可伸缩的望远镜,如图甲所示,结构简易图如图乙所示。则用焦距为     cm的凸透镜作物镜;当观察的物体越远时,两块凸透镜之间的距离越     。
8.大自然中有很多天然的“透镜”,如清晨植物枝叶上的露珠。我们通过露珠看叶面的脉络,看到的脉络比实际的要     (填“粗”或“细”),这种透镜适合做     (填“近视眼”或“老花眼”)的眼镜。
9.某校开展“‘睛’彩‘视’界共同守护”跨学科爱眼公益宣传活动,同学们参与宣传材料的制作。如图甲所示,这是人的眼球结构图,某同学从眺望远处的爱眼公益海报,转为观察手中的眼球结构宣传手册时,为使像始终落在视网膜上,晶状体会     (选填“变厚”或“变薄”)。如图乙所示,这是某同学看远处物体时的成像示意图,他应戴由     (选填“凹”或“凸”)透镜制成的眼镜矫正视力。
10.如图所示的透镜是    透镜,用这种透镜制作的眼镜可以用于矫正    眼。(选填“近视”或“远视”)
11.“眼睛是心灵的窗户”,我们应该保护好自己的眼睛。但有些同学因为不良习惯导致
眼睛近视了。如图所示,是近视眼成因示意图,造成近视眼的原因是晶状体     (填“薄”或“厚”),折光能力太强,使远处某点的光会聚在视网膜的     (填“前面”或“后面”),要用     (填“凸透镜”或“凹透镜”)来矫正。
12.如图所示,这是中央电视台自主研发的一款特种摄像设备—“猎豹”,专门用于速度滑冰赛事的转播工作。
(1)这种设备的镜头相当于    透镜。要想使被拍摄运动员的像更大,镜头应往    (选填“前伸”或“后缩”)一些。
(2)人眼相当于一架    (选填“照相机”或“投影仪”);明明的眼睛看远处的景物很模糊,则明明患上的是    (选填“近视”或“远视”)眼。
13.眼睛是人类心灵的窗户,眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜。如图所示是科技兴趣小组的同学利用注射器和水膜模拟眼睛看物体的情境。光屏相当于视网膜,为了模拟正常人眼看近处物体,注射器应    (选填“推入”或“抽出”)水。
三.实验探究题(共5小题)
14.在跨学科实践课堂上,小深参与了自制望远镜的活动。
【任务一】丁解望远镜的基本原理。
(1)望远镜甲的成像原理如图乙所示。
(2)由图乙可知,人眼通过目镜所观察到的是一个    (选填“正立”或“倒立”)的像。
【任务二】设计和制作简易望远镜。
望远镜的放大倍率取2至3倍为宜,放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。选择直径较大的物镜与目镜,可扩大观察范围,并使成像更亮更清晰。
序号 a b c d
直径/cm 4 5 8 5
焦距/cm 10 10 30 20
(3)为了在获得较大放大倍率的同时,拥有更清晰的成像效果,小深应选用    透镜作物镜、    透镜作目镜最适宜。(两空均选填序号)
【任务三】用自制望远镜观察校园内的物体。
(4)一只手握住物镜镜筒保持不动,另一只手不断调整目镜镜筒的位置,即可在望远镜中看到校园内远处物体清晰的像。这个像虽然是缩小的,但人眼却会感觉物体被“放大”了,原因是    。
15.创新小组利用如图所示探究“远视眼的矫正”:他们用烛焰模拟近处所视物,水凸透镜模拟人眼晶状体,并与注射器相连,其凸起程度可通过注射器注入或吸取水量来调节,光屏模拟人眼视网膜。
(1)调整烛焰、水凸透镜、光屏在光具座上的位置,使三者中心在     。如图所示,此时在光屏上得到了烛焰清晰的像,该像是倒立、    (选填“放大”或“缩小”)的实像。
(2)他们从水凸透镜内吸取适量的水,发现光屏上原来清晰的像变模糊了,说明凸透镜对光的偏折能力与     有关。
①此时若将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离,再次得到清晰的像,说明远视眼将近处的物体成像在视网膜     (填“前”或“后”)。
②若光屏不移动,在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的     透镜,光屏上也能得到清晰的像,说明远视眼镜对光有     作用。
16.智能手机的普及,给我们生活带来了极大方便,但同时也给我们的身体带来一定的伤害。青少年近视的人数在大幅上升,保护视力,刻不容缓。
(1)如图甲所示是正常人眼结构,可实现自动变焦,使远处物体在视网膜上成倒立、缩小的    (选填“实像”或“虚像”)。与该成像特点相同的光学仪器是    (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
(2)如图乙所示是某同学自制的水透镜,一束平行于主光轴的光射向水透镜,在光屏上得到一个最小光斑,则此时水透镜的焦距为    cm。
(3)在图乙中模拟近视眼形成时,用注射器向水透镜里加入适量的水,水透镜对光的偏折能力变    (选填“强”或“弱”),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时,光屏上会出现清晰的像,这说明近视眼所成的像在视网膜的    (选填“前方”或“后方”)。
(4)根据2026年全国两会期间代表引用的最新数据,我国儿童青少年总体近视率达50.3%。现有ICL晶体植入术、角膜切削术等成熟矫正近视方案。ICL晶体植入术相当于戴    (选填“凸透镜”或“凹透镜”)来矫正近视眼。
17.小周同学为研究初中生近视原因及矫正问题,开展了以下调查研究。
(1)如图甲所示,眼球中晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜。小周选用两个直径相同但厚度不同的凸透镜,平行光经过它们之后的光线如图乙所示,则凸透镜    (选填“A”或“B”)使光偏折更显著。
(2)选择透镜A进行实验。实验前,应先调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上,这是为了    。进行实验,如图丙所示,烛焰恰好在光屏上呈现一个清晰的像,该像是倒立、    (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像,这是    (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的工作原理。若蜡烛位置不变,将透镜A换成透镜B,若要在光屏上继续看到烛焰清晰的像,则应向    (选填“左”或”右”)移动光屏。
(3)近视眼看不清远处的物体,形成近视眼的原因之一是晶状体太厚,折光能力太强,若在眼睛前放一个合适的    (选填“凹”或”凸”)透镜就可以将远处物体的像成在视网膜上。
(4)为了防止患上近视眼,你的建议是    (写出一条即可)。
18.人的眼睛像一架神奇的照相机,晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于胶片,通过晶状体的调节将远近不同的物体成像在视网膜上,如图所示是不同位置处的两个物体的成像示意图,由图得出:眼睛看近处的物体时,晶状体的焦距    (填“变大”、“变小”或“不变”)。
人眼若长期观察近处物体,会造成晶状体过度弯曲,当他看远处物体时,像会成在视网膜的前方,应戴    透镜制成的眼镜加以矫正。
四.综合能力题(共1小题)
19.【项目提出】智能手机的普及,给我们生活带来了极大方便,但同时也给我们的身体带来一定的伤害,青少年近视的人数在大幅上升。为此,项目实践小组提出“保护视力,远离近视”的学习主题。
【项目实施】
(一)健康眼睛视物
(1)如图甲所示是正常人眼结构,可实现自动变焦,使远处物体在视网膜上成倒立、    的实像;
(二)模拟近视眼视物的情境
(2)在乙图中模拟近视眼形成时,用注射器向水透镜里加入适量的水,水透镜对光的偏折能力变    ,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    水透镜时(选填“靠近”或“远离”),光屏上会出现清晰的像,这说明近视眼所成的像在视网膜的    ;
(三)矫正近视眼
(3)我国青少年近视率已达70%,现有ICL晶体植入术、角膜切削术等成熟矫正方案。ICL晶体植入术相当于佩戴    来矫正近视眼(选填“凸透镜”或“凹透镜”)。另一种通过切削角膜来改变角膜的曲率,其目的与上述探究中改变水透镜的    类似(选填“焦距”或“位置”)。
22.阅读短文,回答问题。
近视眼激光矫正术
近视眼激光手术是临床常用的矫正近视的手术,主要是利用激光能够精确切削组织的特性,用光束重塑角膜曲率,从而达到矫正近视的目的。治疗近视眼使用的是准分子激光,它是一种能够精确聚焦和控制的紫外线光束,其切削精度非常高,每个光脉冲切削深度为0.2微米(1米=106微米)。准分子激光是冷光源,不会产生热量,因而对切削部分的周围组织不会造成损伤。
激光治疗是在电脑控制下进行的,医生在治疗前将近视度数输入电脑,由电脑来控制切削的范围和深度,指挥激光器发出一系列的激光脉冲照射到角膜上,在角膜中心削出一个光滑的平面,每个脉冲切除一薄层中心角膜组织,多个脉冲照射到角膜组织上以后,使角膜曲率变平,矫正原有屈光误差,使患者看到清晰的物体。
(1)形成近视眼的原因是晶状体太厚,导致折光能力变     ,来自远处某点的光会聚在视网膜的     ,在视网膜上不能形成清晰的像。
(2)医生用准分子激光刀切削时,不会对切削部分周围的组织造成损伤。原因是     。
(3)利用激光切削角膜,使角膜曲率变     (选填“大”或“小”),让晶状体和角膜构成的凸透镜的焦距变     (选填“大”或“小”),会使成在视网膜前的像再次落在视网膜上。
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【弯道超车】沪科版八年级物理全册预习学案(有答案):
内容:激趣导入+细读教材+典例精讲+热身训练 +拓展阅读;
适合:暑假或提前学习8年级内容的人群;
特点:资料讲解细致,对应新课标2022把握重要知识点;
作用:拓展阅读、增长见闻,拓宽视野,为开学学习奠定坚实的学习基础。
1. 物理观念:
(1)知道眼睛看见物体的过程。
(2)了解近视眼和远视眼的成因,知道眼镜是怎样矫正视力的。
(3)了解应用透镜的光学仪器。
2.科学思维:从物理学视角了解近视眼和远视眼的成因及视力的矫正需戴上的眼镜。
3.科学探究:通过照相机与眼睛的结构对比,了解眼睛看见物体的原理。
4.科学态度与责任:
(1)通过学眼和远视眼的成因及矫正,增强保护视力的意识,注意科学用眼。
(2)通过学习,能主动关心现代科技的发展,有探索自然规律的志趣,有将知识服务于人类的使命感。
同学们,早上好!在开始今天的学习之前,我想先请大家做一个小动作——请闭上眼睛,想象一下:你正站在阳光明媚的操场上,眼前是蓝天白云、绿树红花,还能听到同学们的欢声笑语,闻到空气中淡淡的青草香……(停顿2秒)现在,请慢慢睁开眼睛,是不是刚才的画面和声音又清晰出现在脑海里了?
我们每天都能“看”到世界的精彩,“听”到生活的热闹,但有没有想过,我们的眼睛是如何像一台精密的“照相机”,把外界的光影瞬间“捕捉”成清晰的图像,传递给大脑的? 它为什么能看清远处的飞鸟,也能聚焦近处的课本?为什么有时候眼睛会“闹脾气”,出现近视、看不清黑板的情况?
今天,就让我们化身“人体科学家”,一起揭开《神奇的眼睛》的秘密,探索这个藏在脸上、却藏着无数物理奥秘的“超级仪器”!准备好,我们的探索之旅,现在开始!
知识点一:人眼的视物原理
一、人眼的结构与光学对应
人眼的光学结构与照相机原理相似,核心部件对应关系为:
角膜和晶状体:共同作用相当于凸透镜,对光线起会聚作用;
视网膜:相当于光屏,承接物体成像;
瞳孔:类似照相机的光圈,可调节进入眼内的光线多少;
睫状肌:控制晶状体的厚薄,实现“自动调焦”。
二、人眼视物的光学原理
成像本质:人眼看见物体的过程,本质上是凸透镜成像。无论看近处还是远处的物体,光线经晶状体折射后,都在视网膜上成倒立、缩小的实像。
看清远近物体的调节机制:
①看远处物体时:睫状肌放松,晶状体变薄,折光能力变弱,使远处物体的像恰好落在视网膜上;
②看近处物体时:睫状肌收缩,晶状体变厚,折光能力变强,使近处物体的像恰好落在视网膜上。
四、拓展知识点
视角与视觉大小:人眼观察物体时,感觉物体的大小取决于视角(物体两端与眼睛光心连线的夹角)。视角越大,物体看起来越大;视角越小,物体看起来越小。
保护视力建议:坚持“三个一”原则(眼离书本一尺、胸离课桌一拳、手离笔尖一寸),避免长时间近距离用眼,定期做眼保健操。
知识点二:视力异常与矫正
1.近视眼:
①成因:晶状体过厚(折光能力过强)或眼球前后径过长,导致远处物体的像成在视网膜前方;
②矫正方法:佩戴凹透镜,利用其对光线的发散作用,使像后移到视网膜上。
2.远视眼:
①成因:晶状体过薄(折光能力过弱)或眼球前后径过短,导致近处物体的像成在视网膜后方;
②矫正方法:佩戴凸透镜,利用其对光线的会聚作用,使像前移到视网膜上。
知识点三:透镜的应用
1.放大镜
成像特点:利用凸透镜物距小于1倍焦距,成正立、放大的虚像,像与物在透镜同侧。
①放大镜离物体越远(物距增大,但仍小于f ),所成的虚像越大;离物体越近,像越小。
②当物距大于等于f 时,放大镜无法成放大的虚像(甚至不成像)。
2. 照相机
成像特点:利用凸透镜物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,像距在一倍焦距和二倍焦距之间。
拍摄远处物体时,镜头(凸透镜)要靠近底片(像距变小);拍摄近处物体时,镜头要远离底片(像距变大)。
3. 显微镜
结构:物镜和目镜都是凸透镜。
物镜:相当于投影仪,成倒立、放大的实像(物距在1倍焦距和2倍焦距之间)。
目镜:相当于放大镜,把物镜成的实像再次放大,成正立、放大的虚像(物距小于1倍焦距 )。
最终成像:相对于原物体,是倒立、放大的虚像(左右、上下均颠倒)。
4. 望远镜
结构:物镜和目镜都是凸透镜(开普勒望远镜)。
物镜:成倒立、缩小的实像(物距远大于2倍焦距,像成在焦点附近)。
目镜:相当于放大镜,把物镜的实像放大,成正立、放大的虚像。
核心作用:增大视角,使远处物体看起来更大。
1.眼睛视物原理:人眼晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,视物本质是凸透镜成像。正常眼睛看物体时,物距始终大于二倍焦距,在视网膜上成倒立、缩小的实像(与照相机原理相同),而人眼不是成“正立”的像,实际视网膜上是倒立的,大脑会自动处理为正立的视觉。
2.放大镜成像特点:物距小于1倍焦距(u < f ),成正立、放大的虚像,像与物在透镜同侧。 放大镜离物体越远(物距增大,但仍小于f ),所成的虚像越大;离物体越近,像越小。当物距大于等于f 时,放大镜无法成放大的虚像(甚至不成像)。 而不是“放大镜离物体越近,像越大”,实际是“越远像越大”,但必须在焦点内。
3. 照相机成像特点:物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,像距在一倍焦距和二倍焦距之间。 误认为“镜头始终远离底片”,实际是“物近像远,物远像近”。
4. 近视眼与远视眼的成因混淆:误认为“近视是像成在视网膜后方,远视是像成在前方”。
题型1:人眼的视物原理
【典例1】人眼的晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜(用“E”表示),正常眼睛能看清远近不同的物体,如图所示。以下判断正确的是(  )
A.眼球好像一架投影仪
B.视网膜上所成的像是倒立的
C.观察的物体越来越远时,“E”的焦距不变
D.观察的物体越来越远时,它在视网膜上成像的像距变小
【答案】B
【分析】AB.眼球好像一架照相机,成的像是倒立、缩小的实像;
C.观察的物体越来越远时,晶状体变薄,“E”的焦距变大;
D.由凸透镜成像规律,当物距变大,像距变小,但眼睛通过调节晶状体的焦距,能使像始终成在视网膜上,视网膜的位置固定,据此分析。
【解答】AB.眼球好像一架照相机,在视网膜上成的像是倒立、缩小的实像,故A错误,B正确;
C.观察的物体越来越远时,晶状体变薄,“E”的焦距变大,故C错误;
D.由凸透镜成像规律,当物体远离凸透镜时,像距会变小,但眼睛通过调节晶状体的焦距,能使像始终成在视网膜上,视网膜的位置固定,所以像距不变,故D错误。
故选:B。
【变式1-1】“健康用眼,健康生活”,眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜,当物体在视网膜上成像时,物体可位于图中的(  )
A.A点 B.B点 C.C点 D.D点
【答案】D
【分析】人的眼睛像一架神奇的照相机,晶状体和角膜相当于凸透镜,外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。
【解答】眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,成一个倒立、缩小的实像,此时物距大于2倍焦距,图中D点在2倍焦距以外,所以物体位于D点,在视网膜上成像,故D正确。
故选:D。
【变式1-2】如图所示是人眼球的结构图,眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像。物体在视网膜上成的是(  )
A.倒立、缩小的实像 B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像 D.正立、放大的虚像
【答案】A
【分析】人的眼睛像一架神奇的照相机,晶状体和角膜相当于凸透镜,外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。
【解答】由题意可知,眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,此时物距大于2倍焦距,成一个倒立、缩小的实像。
故选:A。
【变式1-3】6月6日是我国的“爱眼日”。在“爱眼护眼”宣传活动中,同学们搜集到了以下图片。下列说法正确的是(  )
A.图甲所示眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜
B.图乙所示视力正常的人看远处物体时,物体在视网膜上成正立、缩小的实像
C.图丙所示是近视眼的成像原理,应戴合适的凹透镜进行矫正
D.读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右,是预防近视眼的措施之一。
【答案】ACD
【分析】(1)(2)人的眼睛像一架神奇的照相机,晶状体和角膜相当于凸透镜,外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像;
(3)近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强,使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方,近视眼配戴凹透镜进行矫正;
(4)眼睛看近处物体最舒服的距离是25cm,这个距离是明视距离。
【解答】A、眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,故A正确;
B、人眼的晶状体和角膜相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像,故B错误;
C、图丙中远处物体的像成在视网膜前方,这是近视眼的成像原理,近视眼是因为晶状体焦距太短,像落在视网膜的前方,为了使光线会聚在原来的会聚点后面的视网膜上,就需要在光线进入人的眼睛以前发散一下,所以近视眼应戴凹透镜进行矫正,故C正确;
D、正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离大约是25cm,所以读写时眼睛与书本的距离应保持在明视距离25cm左右,故D正确。
故选:ACD。
题型2:视力异常与矫正
【例题2】小张同学最近感觉视力下降,他去看医生时,医生用如图所示的示意图为他讲解视力下降的道理。由图可知,远处物体的像落在视网膜 (选填“前”或“后”),而看不清远处物体,原因是因为眼睛晶状体和角膜形成的焦距变 (选填“长”或“短”).医生推荐了一种治疗手术,采用激光对角膜进行处理,使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变得 (选填“强”或“弱”)一些。
【答案】前;短;弱
【分析】正常眼睛看远处的物体能把晶状体变薄,减弱晶状体的会聚能力,使像成在视网膜上;看近处的物体能把晶状体变厚,增强晶状体的会聚能力,使像成在视网膜上。近视眼能看清近处的物体,不能看清远处的物体,是因为晶状体不能变薄,晶状体的会聚能力过强。
【解答】如图可知,远处物体的像落在视网膜前,这是因为晶状体的会聚能力太强,眼睛晶状体和角膜形成的焦距变短,而看不清远处物体,这是近视眼;
要想看清远处的物体,让光线发散一些,可以使用凹透镜进行矫正,使像成在视网膜上。
医生推荐了一种治疗手术,采用激光对角膜进行处理,使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变得弱一些,使像成在视网膜上。
故答案为:前;短;弱。
【变式2-1】保护视力,要有良好的读书、写字姿势。阅读时眼睛与书本之间的距离保持在25cm左右(明视距离)清晰而不疲劳。如果患上近视眼,必须到专业眼镜店配近视眼镜,关于近视眼,下列说法正确的是(  )
A.近视眼镜是凸透镜
B.戴上近视眼镜后在视网膜上成的像是虚像
C.近视眼同学晶状体焦距变长
D.所戴的近视眼镜对光有发散作用。
【答案】D
【分析】(1)人的眼睛像一架神奇的照相机,晶状体和角膜相当于凸透镜,外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像;
(2)近视镜片属于凹透镜,凹透镜对光线有发散作用。
【解答】ACD、近视眼是由于人眼的晶状体变凸,晶状体焦距变短,会聚能力增强,像呈在视网膜的前方,故应配戴凹透镜,凹透镜对光有发散作用,使所成的像后移,正好移到视网膜上,故AC错误、D正确;
B、人眼的晶状体和角膜相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,外界物体在视网膜上成缩小倒立的实像;戴上近视眼镜后在视网膜上成的像仍然是实像,故B错误。
故选:D。
【变式2-2】如图,某校学生在做“探究凸透镜成像规律”实验时,把李老师的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上烛焰的像变模糊了;接着再将光屏靠近凸透镜,又能在光屏上看到烛焰清晰的像。李老师的眼睛是 (选填“近视眼”或“远视眼”),他佩戴的眼镜是 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)
【答案】远视眼;凸透镜
【分析】远视眼成因:眼球晶状体的曲度过小,远处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像,就会落在视网膜的后方造成远视眼。
【解答】将一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,结果,光屏上原来清晰的像变模糊了,他只将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离时,又在光屏上观察到蜡烛清晰的像,说明提前成像了,故放置的是使光线会聚的凸透镜,这种眼镜是用来矫正远视眼的。
故答案为:远视眼;凸透镜。
【变式2-3】小红看黑板时可以不戴眼镜,但看课本时却必须戴眼镜,则小红不戴眼镜看课本时眼睛的成像原理图为 图,因为小红晶状体的焦距不能正常 选填“变小”、“变大”)图 给出了这种眼睛的矫正方法。(均选填字母)。
【答案】B;变小;D。
【分析】(1)近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强,使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方,近视眼配戴凹透镜进行矫正;
(2)远视眼的晶状体较薄,会聚能力较弱,看近处的物体时,将像成在视网膜的后面,远视眼配戴凸透镜进行矫正。
【解答】小红看黑板时可以不戴眼镜,但看课本时却必须戴眼镜,说明小红能看清远处的物体,不能看清近处的物体,这是远视眼的症状,远视眼是由于经过晶状体的折射后,近处的物体的像没有成在视网膜上,而是成在了视网膜的后面,成像原理图为图B。
为了使光线会聚在视网膜上,就需要在光线进入人眼以前提前会聚一些,所以应佩戴对光线具有会聚作用的图透镜来矫正,如图D,是远视眼的矫正方法。
故答案为:B;变小;D。
题型3:透镜的应用
【例题3】如图甲所示是福建的天文爱好者颜明哲通过纯手工打磨镜片自制的望远镜,该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星,甚至能清晰地看到木星表面的斑纹,图乙是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是(  )
A.颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凹透镜
B.看到8亿公里外的木星只利用了光沿直线传播
C.清晰看到木星表面的斑纹时物镜的成像原理与照相机相同
D.木星到物镜的距离u满足f<u<2f(f为物镜的焦距)
【答案】C
【分析】望远镜的原理:望远镜包括物镜和目镜,物镜相当于照相机,成倒立缩小的实像,目镜相当于放大镜,成正立的放大的虚像。
【解答】望远镜的目镜和物镜都是由凸透镜组成,利用了光的折射现象,目镜相当于放大镜,成正立的放大的虚像,物镜相当于照相机,木星到物镜的距离u满足u>2f,成倒立缩小的实像,故C正确。
故选:C。
【变式3-1】下列关于显微镜和望远镜的说法中,错误的是(  )
A.镜筒的两端各有一组透镜,一组靠近眼睛,叫目镜,另一组靠近物体,叫物镜
B.镜筒的两端各有一组透镜,一组靠近眼睛,叫物镜,另一组靠近物体,叫目镜
C.显微镜的物镜成像相当于投影仪的镜头成像,目镜则相当于一个放大镜
D.望远镜的物镜成像相当于照相机的镜头成像,目镜则相当于一个放大镜
【答案】B
【分析】显微镜结构均由两个凸透镜组成,靠近眼睛的凸透镜叫做目镜,靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜,用来看清微小物体的。
而望远镜也是由两组凸透镜组成的,靠近眼睛的凸透镜叫做目镜,靠近被观测物体的凸透镜叫做物镜,用来观看远处物体的。
【解答】A、B、镜筒的两端各有一组透镜,一组靠近眼睛,叫目镜,另一组靠近物体,叫物镜,故A正确,不符合题意;B错误,符合题意;
C、显微镜的物镜成像相当于投影仪的镜头成像,目镜则相当于一个放大镜,故C正确,不符合题意;
D、望远镜的物镜成像相当于照相机的镜头成像,目镜则相当于一个放大镜,故D正确,不符合题意。
故选:B。
【变式3-2】关于显微镜和望远镜成像的说法:①显微镜先成放大的实像,再成放大的虚像;②显微镜先成缩小的实像,再成放大的虚像;③望远镜先成放大的实像,再成放大的虚像;④望远镜先成缩小的实像,再成放大的虚像。上述说法中正确的是(  )
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
【答案】C
【分析】(1)望远镜是由两组透镜组成,靠近眼镜的叫目镜,靠近被测物体的叫物镜;物镜的作用是使物体在焦点附近成倒立、缩小的实像,目镜相当于一个放大镜,成正立、放大的虚像。
(2)显微镜包括物镜和目镜,物镜相当于幻灯机(或者投影仪),成倒立、放大的实像,目镜相当于放大镜,成正立、放大的虚像。
【解答】(1)显微镜物镜和目镜都是凸透镜,把标本放在物镜的二倍焦距和一倍焦距之间,这样得到一个放大的实像,那么这个放大的实像正好成在目镜焦点以内,由凸透镜成像规律可知,当u<f时,成正立放大的虚像。故正确显微镜的物镜成倒立、放大的实像,目镜成正立、放大的虚像,故①正确,②错误;
(2)用望远镜观察远处物体时,物体通过物镜成的是倒立、缩小的实像,这个像通过靠近眼睛的目镜成正立、放大的虚像,故③错误,④正确。
故选:C。
【变式3-3】小明学习光学之后,对光学仪器很感兴趣,下列光学仪器,说法正确的是(  )
A.在山道拐弯处安装凸面镜,主要是凸面镜对光有会聚作用,能扩大视野
B.物体经过显微镜和望远镜所成的像都比实际物体大了很多倍
C.近视眼是晶状体太厚,折光能力太强需要戴凸透镜来矫正
D.显微镜的物镜相当于投影仪,成倒立放大的实像,目镜相当于放大镜
【答案】D
【分析】(1)凸面镜所成的像为正立、缩小的虚像,利用凸面镜可以扩大观察范围;
(2)(4)显微镜的物镜成倒立、放大的实像,目镜成正立、放大的虚像;望远镜的物镜成倒立、缩小的实像,目镜成正立、放大的虚像;
(3)近视眼形成的原因:晶状体变厚或眼球前后变长,使像呈在视网膜的前方;
近视眼的矫正:近视眼戴凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,使光线错后会聚,使像呈在视网膜上,看清物体。
【解答】A、凸面镜对光有发散作用,在山道拐弯处安装凸面镜,它能起到扩大视野的作用,故A错误;
B、望远镜所成的像都比实际物体小,故B错误;
C、近视眼是晶状体太厚或眼球前后变长,折光能力太强需要戴凹透镜来矫正,故C错误;
D、显微镜有物镜和目镜组成,显微镜的物镜成的是放大、倒立的实像,目镜相当于放大镜,成的是正立、放大的虚像,故D正确。
故选:D。
一.选择题(共5小题)
1.全国中学生体质健康调研表明:中学生近视发生率急剧上升,且低龄化,甲、乙两眼睛的成像示意图如图,下列判断正确的是(  )
A.甲是近视眼,应配戴凸透镜制成的眼镜矫正
B.甲是近视眼,应配戴凹透镜制成的眼镜矫正
C.乙是近视眼,应配戴凸透镜制成的眼镜矫正
D.乙是近视眼,应配戴凹透镜制成的眼镜矫正
2.如图所示在跨学科实践中,小明用两个凸透镜自制天文望远镜观察月球,下列说法正确的是(  )
A.靠近眼睛的镜片为物镜,靠近被观测物体的镜片为目镜
B.目镜和物镜的作用相同
C.月球通过物镜成的像是倒立缩小的实像
D.物镜的焦距应该比目镜小一点
3.关于下列图中光现象的解释,下列说法正确的是(  )
A.图甲中,汽车前灯的反光装置相当于凹透镜
B.图乙中,从成像的原理来说,显微镜的物镜相当于一个放大镜
C.图丙中,道路拐弯处会设立能够会聚光线的凸面镜来扩大视野
D.图丁中,从成像的原理来说,望远镜的物镜相当于一个照相机
4.如图所示,透镜在我们的生活中被广泛应用,下列关于透镜的说法正确的是(  )
A.图甲,借助放大镜看书,看到的是正立放大的实像
B.图乙,屏幕到投影仪镜头的距离应大于镜头的二倍焦距
C.图丙,要拍一张花的特写镜头,应把照相机远离花,并缩小镜头和感光片的距离
D.图丁,某同学看不清远处物体,只能看清近处物体,应戴由凸透镜制成的眼镜来矫正
5.图中,甲、乙两图是人的正常眼睛看远处物体和近处物体的示意图,丙、丁两图是模拟近视眼、远视眼看物体时的情形,下列关于近视眼、远视眼以及矫正的说法正确的是(  )
A.丙图是远视眼,应该配戴凸透镜
B.丙图是近视眼,应该配戴凹透镜
C.丁图是远视眼,应该配戴凹透镜
D.丁图是近视眼,应该配戴凸透镜
二.填空题(共8小题)
6.天文爱好者使用望远镜观察远处的物体,物体通过物镜成一缩小的实像,目镜再对这个像放大,则通过目镜看到的像比物体    (选填“大”或“小”),但它比我们用眼睛直接观察到的要大。这是因为它离我们眼睛很近,再加上目镜的放大作用,视角就可以变    (选填“大”或“小”)。
7.在跨学科实践活动中,为观察远处的物体,用焦距为10cm、20cm的两块凸透镜制成可伸缩的望远镜,如图甲所示,结构简易图如图乙所示。则用焦距为     cm的凸透镜作物镜;当观察的物体越远时,两块凸透镜之间的距离越     。
8.大自然中有很多天然的“透镜”,如清晨植物枝叶上的露珠。我们通过露珠看叶面的脉络,看到的脉络比实际的要     (填“粗”或“细”),这种透镜适合做     (填“近视眼”或“老花眼”)的眼镜。
9.某校开展“‘睛’彩‘视’界共同守护”跨学科爱眼公益宣传活动,同学们参与宣传材料的制作。如图甲所示,这是人的眼球结构图,某同学从眺望远处的爱眼公益海报,转为观察手中的眼球结构宣传手册时,为使像始终落在视网膜上,晶状体会     (选填“变厚”或“变薄”)。如图乙所示,这是某同学看远处物体时的成像示意图,他应戴由     (选填“凹”或“凸”)透镜制成的眼镜矫正视力。
10.如图所示的透镜是    透镜,用这种透镜制作的眼镜可以用于矫正    眼。(选填“近视”或“远视”)
11.“眼睛是心灵的窗户”,我们应该保护好自己的眼睛。但有些同学因为不良习惯导致
眼睛近视了。如图所示,是近视眼成因示意图,造成近视眼的原因是晶状体     (填“薄”或“厚”),折光能力太强,使远处某点的光会聚在视网膜的     (填“前面”或“后面”),要用     (填“凸透镜”或“凹透镜”)来矫正。
12.如图所示,这是中央电视台自主研发的一款特种摄像设备—“猎豹”,专门用于速度滑冰赛事的转播工作。
(1)这种设备的镜头相当于    透镜。要想使被拍摄运动员的像更大,镜头应往    (选填“前伸”或“后缩”)一些。
(2)人眼相当于一架    (选填“照相机”或“投影仪”);明明的眼睛看远处的景物很模糊,则明明患上的是    (选填“近视”或“远视”)眼。
13.眼睛是人类心灵的窗户,眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜。如图所示是科技兴趣小组的同学利用注射器和水膜模拟眼睛看物体的情境。光屏相当于视网膜,为了模拟正常人眼看近处物体,注射器应    (选填“推入”或“抽出”)水。
三.实验探究题(共5小题)
14.在跨学科实践课堂上,小深参与了自制望远镜的活动。
【任务一】丁解望远镜的基本原理。
(1)望远镜甲的成像原理如图乙所示。
(2)由图乙可知,人眼通过目镜所观察到的是一个    (选填“正立”或“倒立”)的像。
【任务二】设计和制作简易望远镜。
望远镜的放大倍率取2至3倍为宜,放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。选择直径较大的物镜与目镜,可扩大观察范围,并使成像更亮更清晰。
序号 a b c d
直径/cm 4 5 8 5
焦距/cm 10 10 30 20
(3)为了在获得较大放大倍率的同时,拥有更清晰的成像效果,小深应选用    透镜作物镜、    透镜作目镜最适宜。(两空均选填序号)
【任务三】用自制望远镜观察校园内的物体。
(4)一只手握住物镜镜筒保持不动,另一只手不断调整目镜镜筒的位置,即可在望远镜中看到校园内远处物体清晰的像。这个像虽然是缩小的,但人眼却会感觉物体被“放大”了,原因是    。
15.创新小组利用如图所示探究“远视眼的矫正”:他们用烛焰模拟近处所视物,水凸透镜模拟人眼晶状体,并与注射器相连,其凸起程度可通过注射器注入或吸取水量来调节,光屏模拟人眼视网膜。
(1)调整烛焰、水凸透镜、光屏在光具座上的位置,使三者中心在     。如图所示,此时在光屏上得到了烛焰清晰的像,该像是倒立、    (选填“放大”或“缩小”)的实像。
(2)他们从水凸透镜内吸取适量的水,发现光屏上原来清晰的像变模糊了,说明凸透镜对光的偏折能力与     有关。
①此时若将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离,再次得到清晰的像,说明远视眼将近处的物体成像在视网膜     (填“前”或“后”)。
②若光屏不移动,在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的     透镜,光屏上也能得到清晰的像,说明远视眼镜对光有     作用。
16.智能手机的普及,给我们生活带来了极大方便,但同时也给我们的身体带来一定的伤害。青少年近视的人数在大幅上升,保护视力,刻不容缓。
(1)如图甲所示是正常人眼结构,可实现自动变焦,使远处物体在视网膜上成倒立、缩小的    (选填“实像”或“虚像”)。与该成像特点相同的光学仪器是    (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
(2)如图乙所示是某同学自制的水透镜,一束平行于主光轴的光射向水透镜,在光屏上得到一个最小光斑,则此时水透镜的焦距为    cm。
(3)在图乙中模拟近视眼形成时,用注射器向水透镜里加入适量的水,水透镜对光的偏折能力变    (选填“强”或“弱”),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时,光屏上会出现清晰的像,这说明近视眼所成的像在视网膜的    (选填“前方”或“后方”)。
(4)根据2026年全国两会期间代表引用的最新数据,我国儿童青少年总体近视率达50.3%。现有ICL晶体植入术、角膜切削术等成熟矫正近视方案。ICL晶体植入术相当于戴    (选填“凸透镜”或“凹透镜”)来矫正近视眼。
17.小周同学为研究初中生近视原因及矫正问题,开展了以下调查研究。
(1)如图甲所示,眼球中晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜。小周选用两个直径相同但厚度不同的凸透镜,平行光经过它们之后的光线如图乙所示,则凸透镜    (选填“A”或“B”)使光偏折更显著。
(2)选择透镜A进行实验。实验前,应先调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上,这是为了    。进行实验,如图丙所示,烛焰恰好在光屏上呈现一个清晰的像,该像是倒立、    (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像,这是    (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的工作原理。若蜡烛位置不变,将透镜A换成透镜B,若要在光屏上继续看到烛焰清晰的像,则应向    (选填“左”或”右”)移动光屏。
(3)近视眼看不清远处的物体,形成近视眼的原因之一是晶状体太厚,折光能力太强,若在眼睛前放一个合适的    (选填“凹”或”凸”)透镜就可以将远处物体的像成在视网膜上。
(4)为了防止患上近视眼,你的建议是    (写出一条即可)。
18.人的眼睛像一架神奇的照相机,晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于胶片,通过晶状体的调节将远近不同的物体成像在视网膜上,如图所示是不同位置处的两个物体的成像示意图,由图得出:眼睛看近处的物体时,晶状体的焦距    (填“变大”、“变小”或“不变”)。
人眼若长期观察近处物体,会造成晶状体过度弯曲,当他看远处物体时,像会成在视网膜的前方,应戴    透镜制成的眼镜加以矫正。
四.综合能力题(共1小题)
19.【项目提出】智能手机的普及,给我们生活带来了极大方便,但同时也给我们的身体带来一定的伤害,青少年近视的人数在大幅上升。为此,项目实践小组提出“保护视力,远离近视”的学习主题。
【项目实施】
(一)健康眼睛视物
(1)如图甲所示是正常人眼结构,可实现自动变焦,使远处物体在视网膜上成倒立、    的实像;
(二)模拟近视眼视物的情境
(2)在乙图中模拟近视眼形成时,用注射器向水透镜里加入适量的水,水透镜对光的偏折能力变    ,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    水透镜时(选填“靠近”或“远离”),光屏上会出现清晰的像,这说明近视眼所成的像在视网膜的    ;
(三)矫正近视眼
(3)我国青少年近视率已达70%,现有ICL晶体植入术、角膜切削术等成熟矫正方案。ICL晶体植入术相当于佩戴    来矫正近视眼(选填“凸透镜”或“凹透镜”)。另一种通过切削角膜来改变角膜的曲率,其目的与上述探究中改变水透镜的    类似(选填“焦距”或“位置”)。
22.阅读短文,回答问题。
近视眼激光矫正术
近视眼激光手术是临床常用的矫正近视的手术,主要是利用激光能够精确切削组织的特性,用光束重塑角膜曲率,从而达到矫正近视的目的。治疗近视眼使用的是准分子激光,它是一种能够精确聚焦和控制的紫外线光束,其切削精度非常高,每个光脉冲切削深度为0.2微米(1米=106微米)。准分子激光是冷光源,不会产生热量,因而对切削部分的周围组织不会造成损伤。
激光治疗是在电脑控制下进行的,医生在治疗前将近视度数输入电脑,由电脑来控制切削的范围和深度,指挥激光器发出一系列的激光脉冲照射到角膜上,在角膜中心削出一个光滑的平面,每个脉冲切除一薄层中心角膜组织,多个脉冲照射到角膜组织上以后,使角膜曲率变平,矫正原有屈光误差,使患者看到清晰的物体。
(1)形成近视眼的原因是晶状体太厚,导致折光能力变     ,来自远处某点的光会聚在视网膜的     ,在视网膜上不能形成清晰的像。
(2)医生用准分子激光刀切削时,不会对切削部分周围的组织造成损伤。原因是     。
(3)利用激光切削角膜,使角膜曲率变     (选填“大”或“小”),让晶状体和角膜构成的凸透镜的焦距变     (选填“大”或“小”),会使成在视网膜前的像再次落在视网膜上。
热身训练参考答案与试题解析
一.选择题(共5小题)
1.【答案】D
【分析】根据近视眼的成因及矫正分析。
【解答】近视眼是由于像成在了视网膜的前方,近视要用凹透镜来矫正。
故选:D。
2.【答案】C
【分析】(1)A选项混淆了物镜和目镜的位置;
(2)B选项错误认为物镜和目镜作用相同;
(3)C选项符合“物距远大于 2 倍焦距时成倒立缩小实像”的规律;(4)D选项颠倒了物镜与目镜的焦距大小关系。
【解答】A、天文望远镜中,靠近眼睛的镜片是目镜,靠近被观测物体的镜片是物镜,故A错误;
B、物镜的作用是成倒立、缩小的实像,目镜的作用是将这个实像放大成正立、放大的虚像,二者作用不同,故B错误;
C、月球距离地球很远,通过望远镜的物镜会成倒立、缩小的实像,故C正确;
D、天文望远镜的物镜焦距应比目镜焦距大,这样才能更好地会聚远处的光线,故D错误。
故选:C。
3.【答案】D
【分析】(1)凹面镜对光线有会聚作用,汽车前灯的反光装置相当于一个凹面镜;
(2)显微镜的物镜相当于一个投影仪,成倒立、放大的实像;
(3)凸面镜对光线有发散作用,道路拐弯处需要设立凸面镜来扩大视野;
(4)照相机的镜头是一个凸透镜,使物体成一个倒立、缩小的实像;望远镜的物镜是一个凸透镜,它的作用是使远处的物体在焦点附近成一个倒立、缩小的实像,由此进行分析。
【解答】A.汽车前灯的反光装置需要会聚光线,让灯光更亮的照亮前方,凹面镜对光线有会聚作用,能把光线集中到一个方向;而凹透镜对光线有发散作用,会使光线向四周散开,所以汽车前灯的反光装置相当于一个凹面镜,故A错误;
B.从成像的原理来说,显微镜的物镜相当于一个投影仪,成倒立、放大的实像,故B错误;
C.凸面镜对光线有发散作用,可以扩大视野,因此道路拐弯处需要设立凸面镜来扩大视野,但凸面镜不能会聚光线,故C错误;
D.望远镜的物镜是一个凸透镜,它的作用是使远处的物体在焦点附近成一个倒立、缩小的实像,因此从成像原理来说,望远镜的物镜相当于一个照相机,故D正确。
故选:D。
4.【答案】B
【分析】(1)放大镜是凸透镜,当物体放在凸透镜的一倍焦距以内时,成正立、放大的虚像;
(2)投影仪的镜头相当于一个凸透镜,其工作原理是当物体(幻灯片)位于一倍焦距和二倍焦距之间时(f<u<2f),成倒立、放大的实像,此时像距(屏幕到镜头的距离)大于二倍焦距(v>2f);
(3)根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律,要拍一张花的特写镜头,即要使像变大,应该让照相机靠近花(减小物距),同时增大镜头和感光片之间的距离(增大像距);
(4)近视眼是由于晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,使得来自远处物体的光会聚在视网膜的前方。为了使光线延迟会聚,应佩戴由凹透镜制成的眼镜来矫正。
【解答】A.图甲,放大镜是凸透镜,当物体放在凸透镜的一倍焦距以内时,成正立、放大的虚像。题中说看到的是实像,故A错误;
B.图乙,投影仪的工作原理是当物体(幻灯片)位于一倍焦距和二倍焦距之间时(f<u<2f),成倒立、放大的实像,此时像距(屏幕到镜头的距离)大于二倍焦距(v>2f)。故B正确;
C.图丙,根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律,要拍一张花的特写镜头,即要使像变大,应该让照相机靠近花(减小物距),同时增大镜头和感光片之间的距离(增大像距),故C错误;
D.图丁,看不清远处物体,只能看清近处物体,是近视眼。近视眼是由于晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,使得来自远处物体的光会聚在视网膜的前方。为了使光线延迟会聚,应佩戴由凹透镜制成的眼镜来矫正。题中说应戴凸透镜,故D错误。
故选:B。
5.【答案】B
【分析】近视眼是晶状体会聚能力增强,像成在视网膜的前方,应配戴凹透镜矫正;
远视眼是晶状体会聚能力减弱,使像成在了视网膜的后面,需要配戴凸透镜进行矫正。
【解答】图丙中像成在视网膜的前方,故是近视眼,近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强,使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方,应该配戴凹透镜来矫正;
图丁中像成在视网膜的后方,故是远视眼,应该配戴凸透镜来矫正,故B正确,ACD错误。
故选:B。
二.填空题(共8小题)
6.【答案】小;大
【分析】用望远镜观察远处的物体,首先通过物镜成倒立缩小的实像,此时像几乎成在焦点处,然后在通过目镜成正立放大的虚像,但成的像比物体要小,但由于视角的原因,看到的感觉比物体大。
【解答】天文爱好者使用望远镜观察远处的物体,物体通过物镜成一缩小的实像,目镜再对这个像放大,则通过目镜看到的像比物体小;
但它比我们用眼睛直接观察到的要大。这是因为它离我们眼睛很近,再加上目镜的放大作用,视角就可以变大。
故答案为:小;大。
7.【答案】20;小。
【分析】望远镜的物镜焦距应比目镜长,所以用焦距为20cm的凸透镜作物镜。观察的物体越远,物镜所成的像越靠近焦点,两块凸透镜之间的距离就越近。
【解答】望远镜由物镜和目镜组成,物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成一个倒立、缩小的实像,目镜则相当于放大镜,把这个实像放大。望远镜的物镜需收集远处物体的光线并形成实像,通常采用较长焦距的凸透镜。根据开普勒望远镜原理,物镜焦距应大于目镜焦距。因此,焦距为20cm的凸透镜作为物镜,10cm的作为目镜。
当观察物体越远时,物镜形成的实像位置越接近物镜的焦距位置。此时,物镜与目镜的间距需调整为物镜焦距 加上目镜焦距,即20cm+10cm=30cm。若物体靠近,物镜的像距会增大,需增大两透镜间距以保持清晰成像。因此,物体越远,两透镜间距越小。
故答案为:20;小。
8.【答案】粗;老花眼。
【分析】放大镜的成像特点:物距在一倍焦距内时,凸透镜成放大正立的虚像。凸透镜对光线有会聚作用,适合用来矫正老花眼和远视眼。
【解答】清晨植物枝叶上的露珠中间厚、边缘薄,相当于一个凸透镜。当叶脉位于这个凸透镜的一倍焦距以内时,会成正立、放大的虚像,因此我们看到的脉络比实际的要粗;
这种凸透镜对光线有会聚作用,适合用来矫正老花眼和远视眼,因为老花眼患者看不清近处的物体,需要凸透镜来帮助会聚光线,使像成在视网膜上。
故答案为:粗;老花眼。
9.【答案】变厚;凹。
【分析】人眼的晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,外界物体经晶状体折射后在视网膜上形成倒立、缩小的实像。
近视眼的成因是像成在视网膜的前方;凹透镜对光线具有发散作用。
【解答】观察近处物体时,睫状体收缩,晶状体变厚,折光能力增强,使近处物体的像能成在视网膜上。
图乙中像成在视网膜前方,属于近视眼,近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强,使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方,近视眼需配戴凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,使像后移到视网膜上。
故答案为:变厚;凹。
10.【答案】凸;远视
【分析】①凸透镜能成正立放大的虚像,以及凸透镜对光线有会聚作用。②远视眼是像呈在视网膜的后方。
【解答】由图可看出书上的字变大了,所以该镜是凸透镜;远视眼是像呈在视网膜的后方,要想使像呈在视网膜上,应戴一会聚透镜,即凸透镜,所以该镜可以用以矫正远视眼。
故答案为:凸;远视。
11.【答案】厚;前面;凹透镜
【分析】近视眼的成因是只能看清近处的物体,看不清远处的物体,晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,因此来自远处点的光会聚在视网膜前;
对近视眼的矫正可通过凹透镜对光线的发散作用进行纠正。
【解答】
眼睛看物体时成的像在视网膜上,且晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,当晶状体太厚,或折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,来自远处点的光会聚在视网膜前,人就只能看清近处的物体,看不清远处的物体,因凹透镜对光线有发散作用,在近视眼睛前面放一个凹透镜,就能使来自远处物体的光会聚在视网膜上。
故答案为:厚;前面;凹透镜。
12.【答案】(1)凸;前伸;(2)照相机;近视。
【分析】(1)摄像机的镜头相当于凸透镜,成像原理:物距大于2倍焦距时成倒立、缩小的实像;凸透镜成实像时,物近像远像变大。
(2)人眼睛的晶状体相当于凸透镜,成像原理:物距大于2倍焦距时成倒立、缩小的实像;
近视眼的成因:眼球中的晶状体变厚,聚光能力强,像成在视网膜前方。
【解答】(1)摄像机是根据使用凸透镜时物距大于2倍焦距时成倒立、缩小实像的原理制成,因此这种设备的镜头相当于凸透镜,跟踪拍摄运动员比赛时成倒立、缩小的实像。
凸透镜成实像时,物距变小,像距变大,像变大。因此要想使被拍摄运动员的像更大一些,像距更大,所以镜头应该前伸一些。
(2)人眼前的物体在人眼的视网膜上成倒立、缩小的实像,人眼的成像原理与照相机的成像原理相同,人眼相当于一架照相机。
看远处的景物很模糊,是由于眼球中的晶状体变厚,聚光能力强,像成在视网膜前方,所以是近视眼。
故答案为:(1)凸;前伸;(2)照相机;近视。
13.【答案】推入。
【分析】正常人眼看近处物体时,晶状体要变厚,对光的会聚能力变强,这样才能让近处物体的像清晰地成在视网膜上,由此进行分析。
【解答】正常人眼看近处物体时,晶状体要变厚,对光的会聚能力变强,这样才能让近处物体的像清晰地成在视网膜上;在实验中,注射器推入水时,相当于晶状体变厚,因此为了模拟正常人眼看近处物体,注射器应推入水。
故答案为:推入。
三.实验探究题(共5小题)
14.【答案】(2)倒立;
(3)c;b;
(4)像离眼睛更近,其视角变大了。
【分析】(2)根据望远镜成像的原理来分析;
(3)放大倍率=物镜焦距÷目镜焦距,结合题文信息进行分析;
(4)根据望远镜成像原理来分析。
【解答】(2)望远镜的物镜会成倒立、缩小的实像,目镜再把这个实像放大,所以人眼通过目镜观察到的是倒立的像;
(3)放大倍率为,故物镜应选直径和焦距都较大的透镜,成像更清晰,目镜直径根据物镜的选择再进行选择,所以物镜优先选透镜c,c直径为8cm,焦距为30cm,放大倍率取2至3倍,,故10cm≤f目≤15cm,故选择直径为5cm,焦距为10cm的b透镜作为目镜;
(4)远处物体本身视角很小,经望远镜后,物镜把物体成缩小实像,且像在目镜的一倍焦距以内,目镜相当于放大镜,同时像离人眼更近,视角大幅变大,人眼判断物体大小依靠视角,视角越大感觉物体越大,因此会觉得物体被放大。
故答案为:
(2)倒立;
(3)c;b;
(4)像离眼睛更近,其视角变大了。
15.【答案】(1)同一高度;缩小;(2)凸起程度(或凸透镜的焦距);①后;②凸;会聚。
【分析】(1)调整烛焰、水凸透镜、光屏在光具座上的位置,使三者中心在同一高度;根据像距与物距的大小关系判断成像的特点;
(2)远视眼是因为晶状体变薄,折光能力太弱引起的;
远视眼的像成在视网膜之前后,需佩戴具有会聚作用的凸透镜进行矫正。
【解答】(1)调整烛焰、水凸透镜、光屏在光具座上的位置,使三者中心在同一高度;
由图知,像距小于物距,所以此时成倒立缩小的实像;
(2)他们从水凸透镜内吸取适量的水,发现光屏上原来清晰的像变模糊了,凸透镜变薄,此时凸透镜对光的折射作用变弱,像将成在光屏之后,即远视眼将远处的物体成像在视网膜之后;说明凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的焦距(凸透镜的凸起程度)有关。
①此时若将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离,再次得到清晰的像,说明远视眼将近处的物体成像在视网膜后。
②若光屏不移动,在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凸透镜,使光线会聚,光屏上也能得到清晰的像,说明远视眼镜对光有会聚作用。
故答案为:(1)同一高度;缩小;(2)凸起程度(或凸透镜的焦距);①后;②凸;会聚。
16.【答案】(1)实像;照相机;(2)9.0;(3)强;前方;(4)凹透镜。
【分析】(1)当u>2f,成倒立、缩小的实像,应用于照相机;
(2)平行于主光轴的光经凸透镜后会聚于主光轴上一点,这一点叫焦点,焦点到光心的距离叫焦距,读数时估读到分度值的下一位;
(3)凸透镜凸度越大,对光的会聚能力越强;近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强,使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方;
(4)凹透镜对光线具有发散作用。
【解答】(1)人眼的晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,远处物体在视网膜上成倒立、缩小的实像;这与照相机的成像特点相同(物距大于2倍焦距,成倒立缩小实像);
(2)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,读数时估读到分度值的下一位,由图乙可知,刻度尺的分度值是1cm,所以凸透镜的焦距是:f=19.0cm﹣10.0cm=9.0cm;
(3)用注射器向水透镜中加水,会使水透镜的凸度变大,对光线的会聚能力变强,会将光线提前会聚成像;近视眼就是晶状体太厚或眼球过长,导致远处物体的像成在视网膜的前方;
(4)近视眼是由于光线会聚在视网膜前方;为了矫正,需要佩戴对光线有发散作用的透镜,使光线延迟会聚,从而让像正好落在视网膜上。凹透镜具有发散光线的作用。因此,ICL晶体植入术相当于在眼内植入了一个凹透镜来矫正近视眼。
故答案为:(1)实像;照相机;(2)9.0;(3)强;前方;(4)凹透镜。
17.【答案】(1)B;
(2)使像成在光屏中央;照相机;左;
(3)凹;
(4)不在直射的强光下看书。
【分析】(1)厚度不同的凸透镜,其焦距是不同的;凸透镜可以将平行光会聚到焦点,通过读图比较,可判断焦距的大小,从而得出结论;
(2)要使像成在光屏中央,应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度;
物距大于像距,成的像为倒立、缩小的实像;照相机就利用这一原理制成的;
将透镜A换成透镜B,焦距变小,相当于增大物距,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小分析回答;
(3)近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强,使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方,近视眼配戴凹透镜进行矫正;
(4)近视往往是用眼不卫生造成的.根据保护视力,预防近视的措施,即“三要”和“四不看”。
【解答】(1)结合凸透镜的厚薄程度进行比较可知:当凸透镜直径相同时,透镜越厚,对光线的折射能力越强,焦距越短,即凸透镜B使光偏折更显著;
(2)为了使像成在光屏中央,实验前,应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度;
由图所示,物距大于像距,成的像为倒立、缩小的实像,照相机就利用这一原理制成的;
将透镜A换成透镜B,焦距变小,相当于增大物距,物距变大,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小可知,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏应向靠近透镜的方向移动,即向左移动光屏;
(3)近视眼是因为晶状体焦距太短,像落在视网膜的前方,为了使光线会聚在原来的会聚点后面的视网膜上,就需要在光线进入人的眼睛以前发散一下,因此戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正;
(4)预防近视要做到三要、四不看:读书姿势要正确,眼与书的距离要在33cm左右;看书、看电视或使用电脑一小时后要休息一下,要远眺几分钟;要定期检查视力,认真做眼保健操;不在直射的强光下看书;不在光线暗的地方看书;不躺卧看书;不走路看书。
故答案为:
(1)B;
(2)使像成在光屏中央;照相机;左;
(3)凹;
(4)不在直射的强光下看书。
18.【答案】见试题解答内容
【分析】(1)眼睛的晶状体是一个焦距可调凸透镜,相当于照相机的镜头;正常眼睛成的像在视网膜上,所以视网膜相当于照相机的胶片;
(2)当晶状体曲度过大时,对光的折射能力增强,物体成的像在视网膜的前方,形成近视眼,需要配戴凹透镜进行矫正
【解答】从图中可以看出:当物体离凸透镜变近时,透镜的焦距也变短了;凸透镜的焦距变短说明对光的会聚作用过强,要纠正必须要减弱凸透镜对光的会聚作用,所以要用凹透镜来进行纠正。
故答案为:变小,凹。
四.综合能力题(共1小题)
19.【答案】(1)缩小;(2)强;靠近;前方;(3)凹透镜;焦距。
【分析】(1)人眼看物体时,晶状体相当于凸透镜,物距大于二倍焦距,在视网膜上成一个倒立、缩小的实像,照相机的成像原理与此相同;
(2)凸透镜凸度越答,对光的会聚能力越强;
(3)近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强或眼球的前后径太长,使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方。近视眼配戴凹透镜进行矫正;
切削角膜,改变凸透镜的焦距。
【解答】(1)人眼看物体时,晶状体相当于凸透镜,物距大于二倍焦距,在视网膜上成一个倒立、缩小的实像,照相机的成像原理与此相同。
(2)在乙图中模拟近视眼形成时,用注射器向水透镜里加入适量的水,水透镜对光的偏折能力变强,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时,光屏上会出现清晰的像,这说明近视眼所成的像在视网膜前方;
(3)近视眼是只能看清近处的物体,看不清远处的物体,产生近视眼的原因是:长时间看手机,导致眼球的晶状体变厚,折光能力太强,因此来自远处点的光会聚在视网膜前;对近视眼的矫正可通过凹透镜对光线的发散作用进行纠正,所以ICL晶体属于凹透镜;
切削角膜,使角膜的折光能力变弱,焦距变大,改变水透镜的焦距。
故答案为:(1)缩小;(2)强;靠近;前方;(3)凹透镜;焦距。
20.【答案】(1)强;前方;(2)准分子激光是冷光源;(3)小;大。
【分析】(1)形成近视眼的原因是晶状体太厚,导致折光能力变强,来自远处某点的光会聚在视网膜的前方;
(2)由短文信息可知,治疗近视眼使用的是准分子激光,准分子激光是冷光源,不会产生热量,因而对切削部分的周围组织不会造成损伤;
(3)凸透镜越薄,焦距越大,对光的会聚能力越弱;根据短文信息,利用激光切削角膜,使角膜曲率变平,矫正原有屈光误差,使患者看到清晰的物体,由此进行分析。
【解答】(1)根据近视眼的成因可知,形成近视眼的原因是晶状体太厚,导致折光能力变强,来自远处某点的光会聚在视网膜的前方,在视网膜上不能形成清晰的像;
(2)由短文信息可知,治疗近视眼使用的是准分子激光,它是一种能够精确聚焦和控制的紫外线光束,准分子激光是冷光源,不会产生热量,因而对切削部分的周围组织不会造成损伤;
(3)由短文信息可知,利用激光切削角膜,使角膜曲率变平,即角膜曲率变小,进而让晶状体和角膜构成的凸透镜的焦距变大,对光的折射能力减弱,可以让像成在视网膜上。
故答案为:(1)强;前方;(2)准分子激光是冷光源,不会产生热量;(3)小;大。
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