第六章常见的光学仪器 单元要点分析 教材内容 本单元的主要内容包括透镜、探究凸透镜成像的规律、生活中的透镜、眼睛和眼镜,其 中凸透镜的成像规律的应用在我们的口常生活中非常的广泛,也是贯穿本章的核心内容. 本章的知识是上章中光的折射现彖的延伸,是理解透镜作用的根底,同时又是理解口常 生活中许多光现彖的根底,透镜是照相机、幻灯机等光学仪器最重要的组成局部,所以研究 透镜对光的作用和凸透镜成像的各种情况是本章的中央内容.照相机、幻灯机是口常生活中 常遇到的重要技术设备,学生应该了解它们的物理原理. 从以上分析看出,本章的教材有以卞特点：一是以实验为根底.所有的知识根本上都是 通过实验总结得出的,因此要做好实验,知道学生观察好现象,使他们在头脑中形成清楚的 表象,以具体生动的感性熟悉为根底掌握知识,而不是生硬地死记结论.同时,在观察过程 中培养水平.二是重视知识的应用,理论紧密联系实际.凸透镜成像的知识是紧密联系照相 机、幻灯机讲述的,这有助于学生了解这些知识的实际应用,提升学习兴趣.三是实验多, 学生动 会多.凸透镜成像的实验是本章非常重要的实验,这个实验不仅能加深学生对成 像条件的熟悉,而且有助于培养学生自己动手研究问题的水平和实验水平. 主要内容安排： 1、 熟悉什么是凸透镜和凹透镜,如何区别它们,并熟悉透镜的光心、主光轴、焦点和 焦距. 2、 熟悉凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用. 3、 通过实验探究,研究凸透镜成像的规律. 4、 熟悉生活中的透镜,理解幻灯机和投影仪、照相机的原理,初步熟悉显微镜、望远 镜的应用. 5、 介绍眼睛和眼镜,熟悉眼睛的结构,初步熟悉近视眼和远视眼的特点. 6、 简单介绍眼镜的度数的计算. 教学目标 1、 知道什么是凸透镜的主光轴、光心、焦点和焦距. 2、 知道凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用. 3、 根据光路可逆的原理,知道可以利用凸透镜产生平行光. 4、 知道凸透镜成放人、缩小的实像和成虎像的条件,及这些像的特点.能根据所给的 条件判断凸透镜的成像情况. 5、 知道幻灯机和投影仪、照相机、显微镜、望远镜的原理. 6、 知道眼睛成像的原理,知道近视眼和远视眼的矫正,并能计算眼镜的度数. 7、 通过实验探究,培养学生初步的实验水平和分析问题的水平. 8、 通过介绍凸透镜成像的应用,培养学生学习物理的热情,激发学生的学习兴趣,激 励同学们勇攀科学顶峰. 教学重点 1、 熟悉凸透镜的主光轴、光心、焦点和焦距. 2、 凸透镜对光的会聚作用和产生平行光的作用. 3、 通过实验探究凸透镜成像的特点. 4、 凸透镜成像的应用. 教学难点 1、 探究凸透镜成像的实验操作指导. 2、 根据光路可逆,利用凸透镜可以产生平行光. 3、凸透镜的成像特点. 课时安排 第一节 透镜 1课时 第二节 探究凸透镜成像规律 1课时 第三节 生活中的透镜 1课时 第四节 眼睛和眼镜 1课时 教学设计 第一节透镜 教学目标 一、知识与技能 1?知道什么是透镜,凸透镜、凹透镜. 知道什么是透镜的主光轴、光心、焦点、焦距. 知道凸透镜对光起会聚作用,利用凸透镜能产生平行光路图. 知道四透镜对光起发散作用,会画平行于主光轴光线及从焦点发出光线经凹透镜折射 的光路图. 二、 过程与方法 观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用. 三、 情感、态度和价值观 能保持对自然界的好奇,初步领略自然现彖的美好与和谐. 教学重点 1?透镜的焦点、焦距；凸透镜对光的会聚作用. 凹透镜对光的发散作用. 教学难点 了解透镜可以看成棱镜的组合,及凸透镜对光线会聚、凹透镜对光线发散的道理. 完成凹、凸透镜对光的发散和会聚作用的光路图. 实验器材 激光演示器、凸透镜、凹透镜、澳餌灯、平行光演示器、玻璃杯、水. 教学过程 一、 复习提问 1?什么是光的折射现象？ 光从空气斜射向玻璃及从玻璃斜射入空气时遵循怎样的规律？ 光从空气垂直射入水或玻璃时遵循怎样的传播规律？ 二、 引入新课、介绍透镜. 教师：上章我们学习了光的折射现象,用光的折射规律,我们可以解释一些现彖,光的 折射规律的另一方面应用就是制造各种光学仪器,如照相机、显微镜、幻灯机的镜头,这些 镜头的形状如何？起什么作用呢？这些问题我们下面要进行一些研究. 这些光学仪器的镜头是玻璃制成的,它们的外表是玻璃的一局部,我们把它叫做透镜. 1?教师出示凸透镜和凹透镜〔有条件的,学生每桌可发1个凸透镜、1个凹透镜〕让学 生看,接着说明透镜有两类,中间厚边缘薄的叫凸透镜,中间薄边缘厚的叫凹透镜,并说明 如果透镜的厚度远小于球的半径,这种透镜就叫做薄透镜. 在黑板上画出各种形状的透镜,请学生根据凸透镜和凹透镜的结构特征来判定哪些是凸 透镜、哪些是凹透镜.同时要学生判断自己戴的近视眼镜和老人家戴的远视眼镜分别是什么 透镜.最后教师说明一般情况卞,作图时我们都把凸透镜和凹透镜画成书第77页的图6-2 的形状. 2.介绍透镜的主光轴和光心 让学生看课本第77页图6-2,教师说明通过透镜两个球面球心的直线叫做透镜的主光 轴,主光轴上有个特殊的点,通过它的光线传播方向不改变,这个点叫做透镜的光心.薄透 镜的光心我们就认为在透镜的中央.光心用符号0表示. 三、凸透镜使光会聚 演示：让激光演示器发出的光束沿主光轴方向射向凸透镜,拿白纸在它的另一侧往返移 动,直到纸上的光斑变得最小,最亮.让激光演示器从凸透镜另一侧射入重做实验. 实验说明：凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这个点叫做焦点, 凸透镜两侧各有一个焦点,焦点用符号F表示. 教师根据实验观察到的现象画图,如下图.教师指出焦点到 凸透镜光心的距离叫做焦距,如图透镜两侧的两个焦距相等.焦距 用符号f表不O 接着教师告诉学生,凸透镜对光线有会聚作用,所以也叫会聚 透镜. 问题：在折射中光路是可逆的,那么从焦点发出的光射向凸透镜后将怎样传播? 学生猜测. 演示：用图所示的装置演示焦点发出的光射向凸透镜后变为 平行光,演示前让学生观察铁盒内凸透镜、澳钩灯等放置情况, 说明漠钩灯放在凸透镜的焦点位置.演示时最好施放烟雾观察从 铁盒狭缝射出的平行光,开灯时间应短. 实验结论：从凸透镜焦点射向凸透镜的光,通过凸透镜后变为平行光. 四、凹透镜使光线发散 演示：让激光演示器发出的光束沿主光轴射向凹透镜,拿一张白纸在它的另一侧往返移 动,可以看到离透镜越远,白纸上的光斑越人. 实验说明：从空气射向凹透镜的光,经凹透镜后的光变得 发散. 教师根据实验观察到的现象,画出光线通过凹透镜光路 图,同时画出折射光线的反向延长线,如下图.从图可以看 出折射光线虽然不相交,但它的反向延长线相交在主光轴上的 一点,这点叫做凹透镜的焦点,由于它不是实际光线的会聚点, 所以叫虚焦点. 学生实验：完成书第78页的“做一做〞. 学生分组实验,教师说明,此时装有水的玻璃杯就相当于 人镜,将一本书放在杯的后面,我们会看到书上的子都被放人了. 五、分析凹、凸透镜为什么对光线具有发散和会聚的作用〔补充〕 1 ?让学生根据光的折射的初步规律画出光束通过如下图棱镜的 示意图,看看射出棱镜的光线.启发学生町以将凸透镜和凹透镜看成由棱镜组合成的,让学生根据上图所画的光线偏 折情况画出图中甲、乙两图中光线经凸透镜、凹透镜折射的示意图. ―—□ -—□ V乙学生根据图示说明凸透镜使光线会聚,凹透镜使光线发散 ―—□ -—□ V 乙 六、课堂小结 透镜有凸透镜和凹透镜两类.通过透镜两个球面球心的直线 叫做透镜的主光轴,通过透镜光心的光线传播方向不变. 凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚在凸透镜的焦点上,从焦点发出的光线经凸透镜 折射后平行于主光轴. 凹透镜能使平行于主光轴的光线变得发散. 凸透镜、凹透镜两侧各有一个焦点,焦点到透镜光心的距离叫做焦距,同一透镜两侧 的焦距相等. 七、布置作业 1?课文第79页作业第1、2、3题. 课时作业设计 1、 要想利用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光,应 该把小灯泡放在凸透镜的 上,这里利用了光路 TOC \o 1-5 \h \z 是 O 2、 一束光经过两光学元件后的光路分别如图中甲、乙 所示,那么两光学元件应分别为 . 3、如下图,将凸透镜的一面正对着太阳,另一面正对一张白纸, 改变凸透镜与白纸间的距离,观察白纸上的光斑,直到纸上的光斑 最小、最亮,这时凸透镜与纸间的距离近似等于凸透镜的 0 4、 如下图,一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A, 取掉透镜后,光会聚于B点,那么该透镜起到 作用〔填 “会聚〞或“发散〞〕,是 透镜,由此说明,能会聚于 一点的透 〔填“一定〞或“不一定〞〕是凸透镜. 5、 跟主光轴平行的光线经过凹透镜发散,发散光的反向延长线 相交于主光轴上一点,这一点叫做凹透镜的 ,由于它不是实际光线、如下图,在MN处放有一个透镜,太阳光从左上方射下来,在透镜的附近放一小纸片, A、 假设纸片放在a处,B、 假设纸片放在a处,C、 假设纸片 A、 假设纸片放在a处, B、 假设纸片放在a处, C、 假设纸片放在b处, D、 假设纸片放在b处, 那么MN处放的是凸透镜 那么MN处放的是凹透镜 那么MN处放的是凸透镜 那么MN处放的是凹透镜 7、如图中的六块光学元件,要使左图的光路图成立,虚线框内应单独放入的透镜是〔 〕 C、1 或2D、5 或6 C、1 或2 D、5 或6 A、1 或3 B、2或4 2 11(( 3 4 5 6 A B C D 9、如下图,虚线、如下图,虚线框内为一透镜,MN为透镜的主光轴,0是 透镜的光心,a 〔双箭头〕和b 〔单箭头〕是射向透镜的两条 光线.光线a通过透镜之后与MN交于P点,光线b通过 透镜之后与MN交于q点.由图可知,以下说法中正确的选项是 〔 〕 A、透镜是凸透镜,距离0P小于焦距 B、透镜是凸透镜,距离0P大于焦距 C、透镜是凹透镜,距离0Q小于焦距 D、透镜是凹透镜,距离0Q人于焦距 10、在图中画出光线经过透镜折射后的折射光线、在图中的方框内分别填入不同的光学元件. 凹面镜 凸透镜 灯泡所处位评 光的传播方式 光路图 —1 1 * 1e 12、凸透镜和凹透镜都可以近似看成玻璃三棱镜和玻 璃块的组合,如图3-12所示,完成光路.请你结合光 路图说明平行光通过凸透镜后会聚和通过凹透镜后发 散的原理：光线通过透镜两侧外表发生两次 造成的.通过分析我们还可以看出这样的规律：不管 什么透镜,光通过它折射后,总是向透镜较 〔填“厚〞或“薄〞〕的那边偏折,厚度越人,偏折越 ,透镜的焦距越 o 13、 为了让灯泡的光平行射向远方,既可以采用凹面镜〔如手电筒〕,也可 以利用凸透镜,右表将两种方式进行比拟,请填表. 14、 如下图,一个玻璃块内有一个类似透镜的空气泡,这个玻璃块相当于 镜,当平行光经过它之后,光线、如下图,小丽把一块平面镜放在凸透镜的焦点上,镜面垂直透 镜的主光轴,那么,在另一侧平行于主光轴的一束光线通过透镜射到 平面镜上,反射后光线怎样传播,请你分析并画出. 补充资料 我国古代的光学知识 1?取火的方法和对火的熟悉 我国古代取火的工具称为“燧〞,有金燧、木燧之分.金燧取火于口,木燧取火于木. 根据我国古籍的记载,古代常用“夫燧〞、“阳燧〞〔实际上是一种凹面镜,因用金属制成成, 所以统称为“金燧〞〕来取火.古代人们在行军或打猎时,总是随身带有取火器,?礼记?中 就有“左佩金燧〞、“右佩木燧〞的记载,说明晴天时用金燧取火,阴天时用木燧取火.阳燧 取火是人类利用光学仪器会聚太阳能的一个先驱.讲到取火,占代还用自制的古透镜来取火 的.公元前2世纪,就有人用冰作透镜,会聚太阳光取火.?问经堂丛书?、?淮南万毕术? 中就有这样的记载：“削冰令圆,举以向口,以艾承其影,那么火生.〞我们常说,水火不兼容, 但制成冰透镜来取火,真是一个奇妙的创造.用冰制成透镜是无法长期保存的,于是便出现 用玻璃或玻璃来制造透镜. 对面镜的熟悉 墨家对凹面镜作了深入的观察和研究,并在?墨经?中作了明确、详细的记载.“鉴低, 景一小而易,一大而正,说在中之外、内.〞“低〞表示深、凹之意；放在中之内〞,得到 的像是比物体大而正立的.北宋沉扌舌对凹面镜的焦距作了测定.他用手指置于凹面镜前,观 察成像情况,发现随着手指与镜面距离的远近变化,像也发生相应的变化.在?梦溪笔谈? 中作了记载：“阳燧面洼,以一指迫而照之那么正,渐远那么无所见,过此遂倒.〞说明手指靠近 凹面镜时,像的正立的,渐渐远移至某一处〔在焦点附近〕,那么“无所见〞,表示没有像〔像 成在无穷远处〕；移过这段距离,像就倒立了.这一实验,既表述了凹面镜成像原理,同时 也是测定凹面镜焦距的一种粗略方法. 墨家对凸透镜也进行了研究.?墨经?中写道：“鉴团,景一.说在刑之人.〞“鉴团〞即 燕面镜,也称团镜.景一〞说明凸面镜成像只有一种.“刑〞同形字,指物体,它总比像人. 我们的祖先,利用平面镜能反射光线的特性,将多个平面镜组合起来,取得了有趣的结呆. 如?庄子?天下篇?的有关注解?庄子补正?中对此作了记载：“鉴以鉴影,而鉴以有影, 两鉴相鉴,那么重影无穷.〞这样的装置,收到了 “照花前后镜,花花交相映〞的效果.?间经 堂丛书?、?淮南万毕术?中记有“取人镜高悬,置水盆于其卞,那么见四邻矣.〞说明很早就 有人制作了最早的开管式“潜望镜〞,能够隔墙观望户外的景物. 第二节探究凸透镜成像规律 教学目标 一、 知识与技能 理解凸透镜的成像条件. 知道当凸透镜成实像时,像距、像的人小随物距变化的定性关系. 二、 过程与方法 1?通过探究活动,体验科学探究的全过程和方法. 2.学习从物理现象中归纳科学规律的方法. 三、 情感、态度与价值观 具有对科学的求知欲,乐于探索口常生活中的物理学道理和原理. 乐于参与观察、试验、制作等科学实践. 教学重点 探索凸透镜成像规律的过程 教学难点 理解凸透镜成像的变化规律. 实验器材 光具座、光具座附件、蜡烛、火柴、计算机、凸透镜成像原理的课件 教学过程 一、引入新课 通过上节课的学习,我们知道了生活中的照相机、投影仪、电影机、放大镜等成像元件 都是凸透镜.但是,通过照相机所成的像是缩小的,通过投影仪所成的像是放人的.那么, 在什么情况卞,通过凸透镜能成缩小的像？什么情况卞成放大的像呢？〔学生联系自己的生 活经验思考老师提出的问题〕 二、探究凸透镜成像的规律 1、 猜测 投影仪是我们比拟熟悉的光学仪器,人家仔细想一想,要想让屏幕上的图像人一些,应 怎样调整？人家可以讨论讨论,也可以到前面来适适.实验是检验真理的标准嘛！〔同学认 真回忆着投影仪的使用情况.并逐渐形成几个同学间的讨论.有同学到前面来用投影仪做实 验〕 大家讨论得很热闹,谁愿意将自己的想法和人家交流一下.〔同学纷纷将自己的想法与 其它同学交流.可能的猜测：与物体到透镜距离有关：与屏幕到透镜距离有关；与物体和像 是否在透镜的两侧有关……〕 2、 设计实验和制定方案 大家说的都很好,但是否正确还需要实验来验证. 我们为每组提供了专门用来研究凸透镜成像的实验器材一一光距座及其附件,并在每组 的计算机中安装了研究凸透镜成像所用的课件.人家可以任选其一或共同来探究凸透镜的成 像条件. 〔1〕 、我们事先为同学们准备了探究方案,同学们可以参照,也可以自己制定实验方案. 〔2〕 、小组同学间注意分工合作.物距〔u〕表示物体到透镜的距离；像距〔v〕表是像 到透镜的距离. 下面同学们可

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