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5.3 生活中的透镜 学案
学习目标
1. 知道放大镜、幻灯机/投影仪、照相机、显微镜、望远镜这五种光学仪器的成像原理，能将每种仪器与对应的物距区间一一对应，理解凸透镜成像规律在具体光学仪器中的体现。
2. 能够分析每种光学仪器对应的凸透镜成像情况（物距条件、像的性质），能运用成像规律解释日常生活中与光学仪器相关的现象，如调焦、像的大小变化等。
3. 通过对比五种光学仪器的成像原理，掌握显微镜与望远镜两次成像过程的区别与联系，提高系统归纳和对比分析能力。
4. 感受物理学知识在生产、生活和科技方面的广泛应用，增强对物理学科的热爱和学以致用的意识。
　
一、课前预习
　
知识预习填空
1. 凸透镜成像规律中的实像和虚像：实像______（选填“能”或“不能”）用光屏承接，虚像______（选填“能”或“不能”）用光屏承接。
2. 凸透镜成像口诀：一焦分______，二焦分______；虚像同侧______，实像异侧______。
3. 放大镜的镜片是一个______透镜，当物体放在焦点______（选填“以内”或“以外”）时，成正立、放大的虚像。
4. 幻灯机/投影仪的镜头是一个______透镜，幻灯片放在镜头前的位置应在______和______之间（用f和2f表示），屏幕上得到的是______立、______的______像（填“实”或“虚”）。
5. 照相机利用凸透镜成______立、______的______像（填“实”或“虚”），拍摄时被摄物体到镜头的距离（物距u）应______（选填“>”、“<”或“=”）2f。
6. 显微镜的物镜相当于______，目镜相当于______。显微镜的放大倍数 = ______ × ______。
7. 望远镜的物镜相当于______，目镜相当于______。望远镜的成像过程是先______后______（选填“放大”或“缩小”）。
8. 投影仪上方的平面镜的作用是________________，它______参与成像（选填“会”或“不会”）。
　
二、对比归纳表
表1：五种光学仪器成像规律对比表
仪器名称 物距条件 像的性质 像与物位置 成像次数 对应口诀/类比
放大镜 ________________ ________________ ________________ 一次 ________________
幻灯机/投影仪 ________________ ________________ ________________ 一次 物镜相当于投影仪
照相机 ________________ ________________ ________________ 一次 ________________
显微镜 物镜：________________
目镜：________________ 最终像：________________ ________________ 两次 物镜=投影仪
目镜=放大镜
望远镜 物镜：________________
目镜：________________ 最终像：________________ ________________ 两次 物镜=照相机
目镜=放大镜
　
表2：显微镜与望远镜两次成像对比表
对比维度 显微镜 望远镜
物距条件（物镜） ________________ ________________
物镜成像性质 __立、__大、__像 __立、__小、__像
物镜作用类比 相当于________ 相当于________
目镜物距条件 ________________ ________________
目镜成像性质 __立、__大、__像 __立、__大、__像
目镜作用类比 相当于________ 相当于________
最终成像 ________________ ________________
成像顺序 先____后____ 先____后____
放大倍数 =物镜放大×目镜放大 取决于物镜焦距
　
三、实验/观察记录表
实验一：放大镜观察实验
实验器材：放大镜、课本、光屏。
实验操作：将放大镜靠近课本上的文字，调整距离，观察所成像的特点。尝试用光屏承接。
观察1：当放大镜离字的距离较小（u观察2：当放大镜离字的距离逐渐增大，超过某一距离（u>f）时，看到的文字是______立、______小的______像。
结论：同一个凸透镜在不同物距下，可以成______种不同的像。但通常所说的“放大镜”是指________时的使用方式。
　
实验二：投影仪成像原理分析
实验器材（模拟）：凸透镜（f=10cm）、光具座、光源、透明的“幻灯片”（画有箭头F）、光屏。
实验操作：将透明“幻灯片”放在凸透镜前f和2f之间，调节光屏位置，观察像的特点。
观察1：光屏上得到一个______立、______大的______像。
观察2：“幻灯片”上的箭头F方向向上，光屏上箭头方向向______。说明成的像是______立的。
观察3：要让屏幕上的像更大，应使“幻灯片”______凸透镜（选填“靠近”或“远离”），同时将光屏______凸透镜（选填“靠近”或“远离”）。
结论：投影仪的成像原理是，物距f　
实验三：照相机成像原理分析
实验器材（模拟）：凸透镜（f=10cm）、光具座、蜡烛、光屏。
实验操作：将蜡烛放在凸透镜前大于2f的位置，调节光屏找到清晰的像。
观察1：光屏上得到一个______立、______小的______像。
观察2：比较物距u和像距v的大小——物距u______像距v（选填“>”、“<”或“=”）。
观察3：将蜡烛从远处逐渐靠近凸透镜（保持u>2f）——光屏上的像逐渐变______，像距v逐渐变______。
观察4：将蜡烛从远处逐渐远离凸透镜——光屏上的像逐渐变______，像距v逐渐变______。
结论：照相机的成像原理是，物距u>2f，成______的______像，对应口诀________________。调焦环调节的是______到______的距离（像距），不是焦距。
　
实验四：显微镜与望远镜成像对比分析
显微镜——物镜焦距______（选填“长”或“短”），目镜焦距______。显微镜用的是______次______大叠加。
望远镜——物镜焦距______（选填“长”或“短”），目镜焦距______。望远镜用的是______次______缩一放。
对比总结：显微镜和望远镜______是两次成像（选填“都”或“都不”）——显微镜物镜成______实像（作用类似于______），望远镜物镜成______实像（作用类似于______）。
　
四、解题脚手架
脚手架一：光学仪器判断三步法
当遇到“某种光学仪器成的像有什么特点”或“判断某仪器对应哪种成像情况”的问题时，按以下三步法完成：
第一步：确定仪器的使用场景——物体放在什么位置？
放大镜——物体离镜头很近，在焦距______（选填“以内”或”以外”）。
投影仪——幻灯片必须放在______和______之间。
照相机——被拍摄物体离镜头较远，物距______（选填“>”或“<”）2f。
显微镜——被观察物体放在物镜的______和______之间。
望远镜——被观察物体离物镜很远，物距______（选填“>>”或“<”）2f。
第二步：根据物距条件，对应凸透镜成像规律。
ufu>2f → ______立、______小、______像 → 对应仪器：________和________的________。
第三步：如果是两次成像仪器（显微镜、望远镜）——分别分析每次成像。
显微镜：先______（物镜f望远镜：先______（物镜u>>2f→缩小______像）→再______（目镜u判断检查清单：
是否确定了仪器的物距条件？
是否将物距条件与凸透镜成像五种情况对应上了？
如果是两次成像仪器——是否逐一分析了每次成像？
是否注意到了显微镜和望远镜的成像顺序正好相反？
　
脚手架二：“改变像的大小”问题解题思路
当遇到“如何让像变得更大/更小”的问题时，按以下思路进行：
第一步：确定仪器类型，找出当前物距所在的区间。
投影仪的物距在______和______之间，像距______2f。
照相机的物距在______2f，像距在______和______之间（用f和2f表示）。
第二步：应用口诀“物近像远像变大，物远像近像变小”。
想让像变大：物体______透镜（选填“靠近”或“远离”）——物距______——像距______——像______。
想让像变小：物体______透镜（选填“靠近”或“远离”）——物距______——像距______——像______。
第三步：具体到每种仪器，说明操作细节。
投影仪想让屏幕上的像变大——将幻灯片______镜头，将投影仪____________屏幕。
照相机拍远景——镜头______（选填“前伸”或“后缩”），像______。
照相机拍近景——镜头______（选填“前伸”或“后缩”），像______。
设计检查清单：
是否明确了当前物距区间？
是否正确应用了“物近像远像变大”？
是否将口诀转化为每种仪器的具体操作？
是否注意调焦环改变的是像距而不是焦距？
　
五、课堂练习（3道PPT原题）
练习1：选择题——放大镜成像特点
关于放大镜，下列说法错误的是（ ）
A．放大镜的镜片就是一个凸透镜
B．放大镜所成的像都可以用光屏承接
C．用放大镜可以得到物体正立的虚像
D．用放大镜可以得到物体倒立的实像
你的答案：________
判断依据：________________________________________________________________
　
练习2：选择题——显微镜物镜与目镜的作用类比
显微镜由物镜与目镜组成，其作用分别类似于（ ）
A．照相机和放大镜
B．投影仪和放大镜
C．照相机和投影仪
D．投影仪和照相机
你的答案：________
判断依据：________________________________________________________________
干扰项分析：A选项（照相机+放大镜）描述的是________的类比。D选项（投影仪+照相机）顺序反了——________________________________________________________________。
　
练习3：选择题——望远镜物镜的作用
某天文爱好者为了研究“超级月亮”，架设一台天文望远镜做进一步观察，关于该望远镜，下列说法正确的是（ ）
A．它的物镜和显微镜的物镜作用相同
B．它的物镜相当于放大镜，用来把像放大
C．它的物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成虚像
D．它由两组透镜组成，靠近眼睛的为目镜，靠近被观测物体的为物镜
你的答案：________
判断依据：________________________________________________________________
错误选项分析——A错在________________________________________________。
B错在________________________________________________。
C错在________________________________________________。
　
六、自我评价
1. 本节课我学会了：_______________________________________________
2. 我还不太理解的地方：_______________________________________________
3. 我觉得这节课最有意思的内容是：_______________________________________________
4. 我能说出放大镜的成像原理和物距条件吗？________（选填“能”或“还需要练习”）
5. 我能说出幻灯机/投影仪的成像原理吗？________（选填“能”或“还需要练习”）
6. 我能说出照相机的成像原理和调焦原理吗？________（选填“能”或“还需要练习”）
7. 我能说出显微镜的两次成像过程吗？________（选填“能”或“还需要练习”）
8. 我能说出望远镜的两次成像过程吗？________（选填“能”或“还需要练习”）
9. 我能区分显微镜和望远镜的成像顺序异同吗？________（选填“能”或“还需要练习”）
10. 我能在五种仪器和五种成像情况之间做出准确对应吗？________（选填“能”或“还需要练习”）
11. 我对“生活中的透镜”这节课的整体掌握程度（1-5分）：________分
12. 我觉得需要额外复习的知识点是：_______________________________________________
　
=== 参考答案 ===
一、KWL预习表（示例）
K：凸透镜成像五种情况——u>2f倒立缩小实像、u=2f倒立等大实像、fW：放大镜放大原理、投影仪工作原理、照相机调焦原理、显微镜和望远镜的两次成像过程、五种仪器成像规律对比。
L：（课后填写）放大镜u2f→倒立缩小实像；显微镜物镜（f>2f）+目镜（u　
二、知识预习填空答案
1. 能 / 不能
2. 虚实 / 大小 / 正 / 倒
3. 凸 / 以内
4. 凸 / f / 2f / 倒 / 放大 / 实
5. 倒 / 缩小 / 实 / >
6. 投影仪 / 放大镜 / 物镜放大倍数 / 目镜放大倍数
7. 照相机 / 放大镜 / 缩小 / 放大
8. 改变光路方向 / 不会
　
三、对比归纳表答案
表1：五种光学仪器成像规律对比表
放大镜：u幻灯机/投影仪：f照相机：u>2f / 倒立、缩小、实像 / 像与物异侧 / 口诀：二焦分大小（缩小）——物远像近像变小。
显微镜：物镜f望远镜：物镜u>>2f、目镜u　
表2：显微镜与望远镜两次成像对比表
显微镜——物距条件：f望远镜——物距条件：u>>2f；物镜成像：倒立、缩小、实像；物镜作用类比：照相机；目镜物距：u核心区别：显微镜是两次放大叠加，望远镜是先缩小再放大。显微镜物镜焦距短、目镜焦距长；望远镜物镜焦距长、目镜焦距短——两者完全相反。
　
四、实验/观察记录表答案
实验一：放大镜观察实验
观察1：正 / 放 / 虚 / 不能。观察2：倒 / 缩 / 实。结论：多种 / u　
实验二：投影仪成像原理分析
观察1：倒 / 放 / 实。观察2：下 / 倒。观察3：靠近 / 远离。结论：倒立放大实 / 物近像远像变大。
　
实验三：照相机成像原理分析
观察1：倒 / 缩 / 实。观察2：> 。观察3：大 / 大。观察4：小 / 小。
结论：倒立缩小实 / 物近像远像变大，物远像近像变小 / 镜头 / 胶片。
　
实验四：显微镜与望远镜成像对比分析
显微镜：短 / 长 / 两 / 放。望远镜：长 / 短 / 两 / 先。（两/先缩后放）
对比总结：都 / 放大 / 投影仪 / 缩小 / 照相机。
　
五、解题脚手架答案
脚手架一：光学仪器判断三步法
第一步：以内 / f / 2f / > / f / 2f / >> 。
第二步：正 / 放 / 虚 / 放大镜。倒 / 放 / 实 / 投影仪 / 显微镜 / 物镜。倒 / 缩 / 实 / 照相机 / 望远镜 / 物镜。
第三步：放大 / 实 / 放大 / 虚 / 倒。缩小 / 实 / 放大 / 虚 / 虚。
　
脚手架二：
第一步：f / 2f / > 。第二步：靠近 / 减小 / 增大 / 变大。远离 / 增大 / 减小 / 变小。
第三步：靠近 / 远离。后缩 / 小。前伸 / 大。
　
六、课堂练习答案
练习1
答案：B。解析：放大镜镜片是凸透镜（A正确）。当uf时——也可成倒立实像（D正确）。
　
练习2
答案：B。解析：显微镜物镜——物体放在f　
练习3
答案：D。解析：A——望远镜物镜使远处物体（u>>2f）成倒立缩小实像——相当于照相机；显微镜物镜（f　
七、自我评价（参考）
根据个人实际情况填写，不设标准答案。
　

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