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第4节 眼睛和眼镜 教学设计
课题 第4节 眼睛和眼镜 单元 第五章 透镜及其应用 学科 物理 年级 八年级上册
教材内容分析 本节是人教版（2024年版）物理八年级上册第五章第4节，是5.3 成像规律的第一个大应用。5.2 认识了照相机、投影仪、放大镜，5.3 找出了四条规律，本节把它们用到人自己的眼睛上：眼睛就是一架会自动变焦的照相机。5.5 的望远镜还要用到本节的“视角”经验。 问题引入（图5.4-1）：我们每天用眼睛看东西，眼睛是怎样成像的？近视镜和老花镜又是怎样帮人看清物体的？ 眼睛：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；视网膜上的感光细胞受到光的刺激产生信号，视神经把信号传给大脑，我们就看到了物体。 眼睛的调节（图5.4-2）：眼睛通过睫状体改变晶状体的形状——睫状体放松时晶状体比较薄，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，看得清远处（甲）；睫状体收缩时晶状体变厚，对光的偏折能力变大，近处物体射来的光会聚在视网膜上，看得清近处（乙）。 远点、近点与明视距离：靠眼睛调节所能看清的最远和最近的两个极限点分别叫远点和近点；正常眼的远点在无限远处、近点约 10 cm；正常眼观察近处物体时最清晰而又不疲劳的距离约 25 cm，叫作明视距离。 近视眼及其矫正（图5.4-3）：近视眼只能看清近处、看不清远处。成因是晶状体太厚、折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，来自远处某点的光会聚在视网膜前，到达视网膜时已经是一个模糊的光斑。矫正：利用凹透镜使光发散的特点，在眼睛前放一个合适的凹透镜，就能把像“推”回视网膜上。 远视眼及其矫正（图5.4-4）：远视眼只能看清远处、看不清近处。成因是晶状体太薄、折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短，来自近处某点的光还没会聚成一点就到了视网膜，在视网膜上形成模糊的光斑。矫正：利用凸透镜使光会聚的特点，戴一个合适的凸透镜，把像“拉”回视网膜上。教材还点了一句：上了年纪后睫状体对晶状体的调节能力减弱，太近太远都看不清。 科学世界·眼镜的度数：焦距越短，折光本领越大；把焦距的倒数叫作透镜焦度，用 Φ 表示，Φ ＝ 1/f（f 用米）。眼镜片的度数就是焦度乘 100：例如 100 度的远视镜片焦度是 1 m-1、焦距是 1 m。凸透镜（远视镜片）的度数是正数，凹透镜（近视镜片）的度数是负数。 练习与应用 4 题：①看远、看近时晶状体这个“凸透镜”的焦距有什么不同；图5.4-5 模拟的是近视还是远视，用什么透镜矫正，配镜时应看远处还是近处；②用探究凸透镜成像的装置模拟远视及其矫正（怎样移光屏、在物与透镜之间加什么透镜）；③爷爷看报纸戴眼镜、看电视摘眼镜，小明凭什么判断那是老花镜；④6 月 6 日全国爱眼日：哪些不当用眼习惯会导致近视，提出两条预防措施。
新课标要求 内容要求（《义务教育物理课程标准（2022年版）》“运动和相互作用”学习主题） 了解凸透镜成像的应用；用凸透镜成像的知识说明眼睛的成像原理，了解近视眼、远视眼的成因与矫正方法；有科学用眼、保护视力的意识。 学业要求 知道晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜、视网膜相当于光屏，能说出物体在视网膜上成的是倒立、缩小的实像，并说明视网膜、视神经、大脑各自的作用；知道眼睛靠睫状体改变晶状体的厚薄来看清远近不同的物体（看远变薄、焦距变长；看近变厚、焦距变短），知道正常眼的近点约 10 cm、明视距离约 25 cm；能说出近视眼、远视眼的成因，并由光路图判断像成在视网膜的前方还是后方；知道近视用凹透镜、远视用凸透镜矫正，能说明矫正的道理（发散把像往后推、会聚把像往前拉）；会用 Φ ＝ 1/f、度数 ＝ Φ×100 计算镜片的度数或焦距，知道凸透镜为正、凹透镜为负；能说出不当用眼习惯并提出预防近视的措施。 活动建议 测出自己的近点，并与其他同学比较；取一副老花镜，用阳光法测出两个镜片的焦距并算出度数。
学习 目标与核心素养 物理观念：知道眼睛的成像原理与调节方式；知道近视眼、远视眼的成因与矫正方法；知道透镜焦度与眼镜度数的关系。 科学思维：能由光路图判断像落在视网膜的前方还是后方，进而判断眼睛的缺陷与所需镜片；能用“凹透镜发散、凸透镜会聚”解释矫正的过程；会做度数与焦距的换算。 科学探究：能用光具座（或水凸透镜）模拟眼睛看远、看近以及近视、远视的矫正；能用阳光法测出老花镜的焦距并算出度数。 科学态度与责任：了解我国青少年近视的现状，愿意改正不良用眼习惯，能向家人解释配镜的道理。
学情分析 学生对眼睛和眼镜非常熟悉——班里戴眼镜的同学往往过半，本节的生活起点极高；5.3 刚学完成像规律，知识上也有准备。 但真正做题时，学生通常卡在四个地方： （1）把“看不清远处”和“像成在视网膜后”配错。近视看不清远处，像却成在视网膜前——“远”与“前”不对应，学生凭语感一配就错。要抓住一条因果链讲：晶状体太厚 → 折光太强 → 光提前会聚 → 像落在视网膜前 → 看远处模糊。 （2）矫正镜片选反。记“近视戴凹、远视戴凸”容易串。要让学生自己推：像落在视网膜前，就得让光晚一点会聚 → 用发散的凹透镜；像落在视网膜后，就得让光早一点会聚 → 用会聚的凸透镜。 （3）“配镜时该看远处还是近处”答反。这是教材练习第1题的落点：矫正的是看不清的那一边——近视矫正后要能看清远处，所以验光时看远处（视力表）；远视（老花）矫正的是近处，所以配老花镜时要看近处（报纸）。 （4）度数计算漏掉单位。Φ ＝ 1/f 里的 f 必须用米：f＝0.5 m 才是 200 度，写成 50 cm 直接代入就会算成 2 度。另外凸正凹负的符号也常被忽略。 此外，学生容易以为“戴眼镜会让度数越来越深”“近视可以治好”，这些属于科学态度层面的误解，本节要顺带澄清：眼镜只是把像调回视网膜，真正要做的是改掉不良用眼习惯。
重点 1.知道眼睛的成像原理与调节方式（晶状体＋角膜相当于凸透镜、视网膜相当于光屏）； 2.知道近视眼、远视眼的成因，并会选择合适的透镜矫正。
难点 1.由光路图判断像落在视网膜的前方还是后方，并据此推出该戴哪种透镜； 2.Φ ＝ 1/f、度数 ＝ Φ×100 的计算（单位是米）与正负号的含义。
材料准备 教师：多媒体课件、眼球模型（或挂图）、光具座一套、水凸透镜（带注射器）、凸透镜与凹透镜若干、近视镜片与老花镜片各一副、刻度尺、视力表。 学生：分组器材——近视镜片与老花镜片（或家里带来的旧眼镜）、白纸、刻度尺；有条件的每组一套水凸透镜装置。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 （情境导入） 【从班里的一件小事说起】 1.请戴眼镜的同学举手，数一数大概占多少（多数班级超过一半）。 2.请一位戴眼镜的同学摘下眼镜看黑板：看得清吗？再戴上：清楚了吗？ 3.追问：眼镜到底帮眼睛做了什么？ 【回到上一节】 4.复习：凸透镜在 u > 2f 时成倒立、缩小的实像——照相机就是这样工作的。 5.出示眼球图（图5.4-1）：眼睛里也有一个“镜头”和一块“光屏”，谁是谁？ 【任务发布】 本节四步走：眼睛怎么成像　→　眼睛怎么变焦　→　近视怎么回事、怎么矫正　→　远视与眼镜的度数。 1.参与举手统计，观察摘下眼镜与戴上眼镜的差别； 2.回忆照相机的成像特点； 3.在眼球图上指认“镜头”和“光屏”。 从身边人身边事切入，几乎每个学生都有直接经验，探究动机不用额外调动。 先把 5.3 的结论接上，本节才不会变成生物课——眼睛是凸透镜成像的一个应用。
讲授新课 （任务式教学） 任务一 眼睛是怎样看清东西的 ——结构与成像 【对照照相机认识眼球】（教材图5.4-1） 1.出示眼球模型或挂图，逐一指认：角膜、晶状体、睫状体、视网膜、视神经。 2.建立对应关系： 　　晶状体＋角膜　 　凸透镜（镜头）；视网膜　 　光屏（感光元件）。 3.追问：物体在视网膜上成的是什么像？ 　　（物体离眼睛远，u > 2f，所以是倒立、缩小的实像） 【一个学生常问的问题】 4.既然像是倒立的，为什么我们看到的世界是正的？ 　　（视网膜上的像确实是倒立的；感光细胞把信号经视神经送给大脑， 　　是大脑把它“翻正”的——这一步不属于光学） 5.板书成像链条：物体 → 角膜、晶状体（会聚）→ 视网膜（成倒立缩小的实像）→ 视神经 → 大脑。 1.在模型上指认眼球各部分； 2.说出“晶状体＋角膜 凸透镜、视网膜 光屏”的对应关系； 3.判断视网膜上像的性质并说明理由； 4.复述成像链条。 用 5.2 建立的“仪器 凸透镜”思路迁移到眼睛，学生不需要新方法，只要换一个对象。 “像是倒的、看到的是正的”这一问几乎每个班都会有人提，主动讲清楚，避免学生把光学问题和生理问题混在一起。
任务二 眼睛怎样变焦 ——睫状体与晶状体 【一个矛盾】 1.照相机要拍远近不同的景物，靠前后移动镜头改变像距； 　可是眼睛里的视网膜是长在眼球上的，像距几乎不能变——那眼睛怎么办？ 2.引导：像距不能变，就只能变焦距。焦距由什么决定？（晶状体的厚薄） 【看远与看近】（教材图5.4-2） 3.出示两幅图，边比边说： 　　看远处：睫状体放松，晶状体较薄，焦距较长，远处来的光刚好会聚在视网膜上； 　　看近处：睫状体收缩，晶状体变厚，偏折能力变大（焦距较短），近处来的光会聚在视网膜上。 4.小结一句：照相机变像距，眼睛变焦距——这是它们最大的不同。 【远点、近点与明视距离】 5.给出三个概念：远点（能看清的最远点，正常眼在无限远）、近点（最近点，正常眼约 10 cm）、 　明视距离（看得清又不疲劳的距离，约 25 cm）。 6.现场做一次：拿书慢慢靠近眼睛，直到刚好看不清——这就是你的近点； 　再量一量平时看书的距离，和 25 cm 比一比。 1.说出“像距不能变，只能变焦距”的道理； 2.对照两幅图说出睫状体、晶状体、焦距的变化； 3.动手测自己的近点，并与明视距离比较； 4.记录数据，与同桌交换比较。 先制造“像距不能变”的矛盾，学生才会意识到眼睛必须有另一套调节方式， 眼睛变焦距这个结论就不是背下来的，而是推出来的。 当堂测近点，把抽象的 10 cm、25 cm 变成手上的一段距离，也为课后拓展实践做示范。
任务三 近视眼是怎么回事 ——成因与矫正 【先描述现象】 1.问戴近视镜的同学：摘下眼镜后，远处的黑板和近处的课本，哪个看得清？ 　（近处清楚、远处模糊——近视眼只能看清近处） 【再找原因】（教材图5.4-3 甲） 2.出示近视眼的光路图，让学生看清一件事： 　　来自远处的光会聚在视网膜的前方，到达视网膜时已经不是一点，而是一个模糊的光斑。 3.追问：光为什么会提前会聚？ 　　（晶状体太厚、折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长） 4.把因果链完整写出来：晶状体太厚 → 折光太强 → 提前会聚 → 像落在视网膜前 → 看远处模糊。 【最后想办法】（教材图5.4-3 乙） 5.提问：像落在视网膜前面了，要把它往后推，该用哪种透镜？ 　　（用对光有发散作用的凹透镜——让光晚一点会聚） 6.演示或用课件动画：戴上凹透镜后，光被先发散一点，再经晶状体会聚，像正好落回视网膜上。 7.强调一句：眼镜并没有“治好”眼睛，只是把像调回了视网膜。 1.描述近视眼看远、看近的差别； 2.在光路图上指出像落在视网膜的前方； 3.说出近视的两条成因； 4.推出该用凹透镜矫正，并说明理由。 按“现象 → 成因 → 矫正“三步走，每一步都由上一步逼出来， 学生记住的是一条因果链，而不是“近视戴凹”四个字。 “眼镜只是把像调回视网膜”这句话，能顺带纠正“戴眼镜会加深度数”的误解。
任务四 远视眼与眼镜的度数 ——对照与计算 【与近视对照着讲】（教材图5.4-4） 1.出示远视眼的光路图，仍看三件事： 　　看不清的是近处；光还没会聚成一点就到了视网膜，即像落在视网膜的后方； 　　成因是晶状体太薄、折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短。 2.提问：像落在视网膜后面，要把它往前拉，该用哪种透镜？ 　　（用对光有会聚作用的凸透镜——让光早一点会聚） 3.把两种缺陷并排列成一张表（前 凹、后 凸），当堂让学生复述一遍。 【老花镜怎么判断】（教材练习第3题） 4.爷爷看报纸戴眼镜、看电视摘眼镜，说明他看不清的是近处 → 远视（老花） → 戴的是凸透镜。 5.再追一问：配镜时应该看远处还是近处？ 　　（矫正谁就看谁：近视配镜看远处的视力表，老花配镜看近处的字） 【眼镜的度数】（教材科学世界） 6.给出两个式子：Φ ＝ 1/f（f 用米）、度数 ＝ Φ × 100。 7.当堂算一道：某镜片 f ＝ 0.5 m → Φ ＝ 2 m-1 → 200 度； 　反过来：400 度的近视镜片，f ＝ 100/400 m ＝ 0.25 m。 8.符号：凸透镜（远视镜片）为正，凹透镜（近视镜片）为负——+300 度是远视镜片。 9.提醒一句：f 必须先换成米，用厘米直接代入会差 100 倍。 1.对照光路图说出远视的成因与矫正方法； 2.填出“前 凹、后 凸”的对照表； 3.判断老花镜，并回答配镜时看远还是看近； 4.完成度数与焦距的两道换算。 远视与近视成对讲、并排比，学生记的是一组对照关系，比分开讲省一半力气。 度数计算是新教材“科学世界”新增的内容，近年中考已开始考，当堂各算一道（正着算、反着算）， 把单位是米这一条钉死。
课堂练习 分层练习“基础巩固”第 1、5、9、12 题（当堂完成，其余课后）： 第 1 题——晶状体和角膜的共同作用相当于什么（凸透镜）； 第 5 题——看远模糊、看近清晰属于哪种缺陷、怎样矫正（近视、凹透镜）； 第 9 题——看得清远处看不清近处：光会聚在视网膜后方、远视、戴凸透镜； 第 12 题——远视镜片焦距 0.2 m，度数是多少（Φ＝5 m-1，500 度）。 讲评时只追一句话：你是从哪一步看出来的？（像在视网膜的哪一侧） 独立完成 4 题，同桌互评； 讲评时说出判断依据，而不是只报答案。 四道题正好覆盖四个知识点，且都能回到“像落在视网膜哪一侧”这条主线上。
课堂小结 一、眼睛：晶状体＋角膜相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，成倒立、缩小的实像； 　　信号由视神经传给大脑。 二、调节：靠睫状体改变晶状体的厚薄——看远变薄（焦距长）、看近变厚（焦距短）； 　　正常眼近点约 10 cm，明视距离约 25 cm。 三、近视：晶状体太厚或眼球太长 → 像成在视网膜前 → 戴凹透镜（发散）； 四、远视：晶状体太薄或眼球太短 → 像成在视网膜后 → 戴凸透镜（会聚）； 五、度数：Φ ＝ 1/f（f 用米），度数 ＝ Φ×100；凸为正、凹为负。 ★ 一句话收口：先看像落在视网膜的哪一侧，再决定用哪种透镜。 按四条主线复述； 同桌互相出题：给一个现象，判断缺陷与镜片。 小结按“结构—调节—近视—远视—度数”排成一条线，最后用一句判据收口， 便于学生课后自查。
板书 第4节　眼睛和眼镜 一、眼睛　晶状体＋角膜 ≈ 凸透镜　视网膜 ≈ 光屏　→　倒立、缩小的实像 　　　　　调节：睫状体 → 晶状体厚薄　看远：薄、f 长　看近：厚、f 短 　　　　　近点 ≈ 10 cm　明视距离 ≈ 25 cm 二、近视　晶状体太厚／眼球太长　→　像在视网膜前　→　凹透镜（发散） 三、远视　晶状体太薄／眼球太短　→　像在视网膜后　→　凸透镜（会聚） 四、度数　Φ ＝ 1/f（f 用 m）　度数 ＝ Φ×100　凸为正、凹为负 随堂记录，重点抄“前 凹、后 凸”这一组对照。 板书把两种缺陷上下并排，视觉上就是一组对照，学生一眼能看出差别在“前”和“后”。
课外拓展 /课外阅读内容 一、测一测自己的近点 　拿书慢慢靠近眼睛到刚好看不清，量出距离；正常眼约 10 cm。 　近视眼的近点比正常眼更近，远视眼的近点更远——和同学比一比就能看出来。 二、给家里的老花镜验个光 　用阳光法测出镜片焦距 f（单位换成米），算 Φ ＝ 1/f、度数 ＝ Φ×100。 　两个镜片的度数常常不同：焦距越短、度数越高。 　（近视镜片测不出来——凹透镜的焦点是虚焦点，阳光经过它只会越走越散。） 三、我国青少年的近视现状 　国家卫健委的调查显示，我国儿童青少年总体近视率长期处于较高水平，且低龄化明显。 　6 月 6 日是全国爱眼日。预防近视最实在的两条：读写姿势保持一尺一拳一寸、 　每用眼 20~30 分钟就远眺几分钟（远眺时睫状体放松、晶状体变薄，能缓解疲劳）。 四、眼睛和照相机到底哪里不一样 　对应关系：晶状体＋角膜 镜头，视网膜 胶片（感光元件）； 　调节方式不同：眼睛改变晶状体的厚薄（改焦距），照相机前后移动镜头（改像距）。 课后完成拓展实践； 把测得的近点、老花镜度数带回课堂交流。 把“科学世界”的度数计算落到家里真实的一副眼镜上，学生才会真的动手算一次。 近视现状与爱眼日的内容，对应课标“科学态度与责任”，也是教材练习第4题的落点。
特色资源分析和技术手段说明 1.眼球结构与成像、看远看近的调节、近视与远视的矫正光路全部自绘（`draw_eye.py`）： 　会聚点落在视网膜前还是后由程序按几何关系画出并加断言校验，不会画反。 2.矫正过程建议做成两步动画：先出现“像落在视网膜前（后）”，再让镜片淡入、光路改道、 　像回到视网膜上——比两张静态图更能说明“推”和“拉”。 3.实景照片：人眼特写、眼镜店的镜架墙、远眺的田野（导入与用眼卫生页）。 4.眼球模型/挂图务必人手可见：本节名词多，指着实物讲比看图快。 5.水凸透镜（注射器＋弹性膜）是模拟眼睛调节最直观的器材：注水变厚＝看近，抽水变薄＝看远， 　与近三年中考的实验题情境完全一致。 —— 光路图自绘可控，能保证“前/后”这一关键差别在图上一目了然。 水凸透镜把“晶状体变厚变薄”变成看得见、摸得着的操作。
教学反思 1.本节最容易被讲成生物课。要始终扣住 5.3 的规律：眼睛是凸透镜成像的一个应用， 　所有结论都回到“像落在视网膜的哪一侧”。 2.近视与远视一定要并排讲。分开讲两遍，学生记住的是两串孤立的话； 　并排讲一遍，记住的是一组对照（前 凹、后 凸）。 3.“配镜时看远还是看近”要单独拎出来问一次，教材练习第1题就考这一问，学生常答反。 4.度数计算的错误几乎都出在单位上，讲的时候把“f 用米”写在黑板最显眼处， 　当堂正反各算一道。 5.班里戴眼镜的同学是最好的资源，但要注意保护学生的感受：只谈成因与矫正， 　不评价谁的度数高低。 —— ——
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