2.6透鏡和視覺（第1課時）（導(dǎo)學案）七年級科學下冊（浙教版）2

2.6透鏡和視覺（第1課時）（導(dǎo)學案）【學習目標】1.了解透鏡的結(jié)構(gòu)及作用，能分辨凸透鏡和凹透鏡；2.知道凸透鏡的成像規(guī)律，能畫出光路圖；【學習重點】探究凸透鏡成像規(guī)律【學習難點】運用凸透鏡成像規(guī)律解決實際問題【自主學習】（此模塊是回顧與預(yù)習）閱讀教材，完成以下問題：1.遠視眼鏡鏡片中間厚、邊緣薄，這類透鏡叫做凸透鏡。近視眼鏡鏡片中間薄、邊緣厚，這類透鏡叫做凹透鏡。凸透鏡對光有會聚作用，凹透鏡對光有發(fā)散作用。2.焦點到凸透鏡光心的距離叫做焦距（用字母f表示），凸透鏡有兩個實焦點。平行光經(jīng)凹透鏡后的發(fā)散光線的反向延長線相交于一點，這一點可稱為凹透鏡的虛焦點，凹透鏡有兩個虛焦點，虛焦點到光心的距離即焦距。3.焦距越短，凸透鏡會聚能力越強，焦距越短凸透鏡的凸度越大；焦距越短，凹透鏡發(fā)散能力越強。4.凸透鏡成像規(guī)律？①當u＞2f時，在光屏上可得到倒立、縮小的實像；②當u=2f時，在光屏上可得到倒立、等大的實像；③當2f＞u＞f時，在光屏上可得到倒立、放大的實像；當u=f時，不成像；當u＜f時，可透過凸透鏡看到正立、放大的虛像。【課堂探究】一、透鏡眼睛近視的同學需要配戴近視眼鏡，眼睛遠視的老年人需要配戴遠視眼鏡。近視眼鏡和遠視眼鏡的鏡片都是透鏡。透鏡是由透明物質(zhì)（如玻璃、水晶等）制成的一種光學元件。透鏡也廣泛地應(yīng)用在放大鏡、顯微鏡、望遠鏡等常見的光學儀器中。仔細觀察遠視眼鏡和近視眼鏡的鏡片，我們會發(fā)現(xiàn)不同鏡片的中間和邊緣厚薄是不一樣的。遠視眼鏡鏡片中間厚、邊緣薄，這類透鏡叫做凸透鏡。近視眼鏡鏡片中間薄、邊緣厚，這類透鏡叫做凹透鏡。如圖是常見的兩類透鏡：凸透鏡和凹透鏡。凸透鏡和凹透鏡常用的符號：透鏡要素：主光軸和光心主光軸：通過兩個球面球心O點的直線，簡稱主軸。光心：光心是主光軸上的一點（可以認為在透鏡的中心）。探究透鏡對光的作用活動：1.讓凸透鏡正對著太陽光，拿一張白紙在它的另一側(cè)來回移動，直到紙上的光斑變得最小、最亮。測出這個光斑到凸透鏡的距離。2.換用凹透鏡再做上面的實驗，紙上還能得到最小、最亮的光斑嗎？凸透鏡：移動凸透鏡，紙上會出現(xiàn)一個很小很亮的光斑。凹透鏡：無論怎樣移動，都沒有發(fā)亮的光斑，光屏離得越遠，光斑越大。思考：凸透鏡和凹透鏡對光有什么作用？由上述活動現(xiàn)象可知，太陽光是平行光，通過凸透鏡后會聚到一點，故凸透鏡對光有會聚作用。凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚于一點，這一點叫做凸透鏡的焦點（用字母F表示）（粗測焦距的方法），焦點到凸透鏡光心的距離叫做焦距（用字母f表示），凸透鏡有兩個實焦點。而凹透鏡對光有發(fā)散作用，平行光經(jīng)凹透鏡后的發(fā)散光線的反向延長線相交于一點，這一點可稱為凹透鏡的虛焦點，凹透鏡有兩個虛焦點，虛焦點到光心的距離即焦距。光心兩邊的焦距相等焦距越短，凸透鏡會聚能力越強，焦距越短凸透鏡的凸度越大；焦距越短，凹透鏡發(fā)散能力越強。透鏡的會聚與發(fā)散：折射光線相對于入射光線更靠近主光軸；凸透鏡可看作兩個三棱鏡疊放在一起，太陽光折射后會聚在一起。折射光線相對于入射光線更遠離主光軸；注意：會聚和發(fā)散要對比入射光線直線傳播的軌跡分辨。三條特殊光線：凸透鏡：凹透鏡：二、凸透鏡成像規(guī)律活動：在桌上放一塊凸透鏡，在凸透鏡的一側(cè)點燃一支蠟燭，調(diào)節(jié)蠟燭與凸透鏡的距離，使蠟燭在光屏上得到倒立的像?？梢姡雇哥R能使物體成像。這個像能呈現(xiàn)在光屏上，它是由實際光線會聚而成的，這樣的像叫做實像。我們把物體到凸透鏡的距離叫做物距（u），像到凸透鏡的距離叫做像距（v）?；顒樱禾骄客雇哥R成像規(guī)律通過上面的活動，我們知道凸透鏡能夠成倒立的實像，并且這個像和蠟燭分別位于凸透鏡的兩側(cè)。我們以前用放大鏡觀察過蝸牛，其實放大鏡也是凸透鏡。通過放大鏡，我們能夠看到一個正立、放大的像，而這個像與蝸牛都位于凸透鏡的同一側(cè)。那么，物體經(jīng)凸透鏡所成的像有什么規(guī)律可循？下面讓我們通過實驗來探究凸透鏡成像的規(guī)律。1.提出問題：物體經(jīng)凸透鏡所成像的大小、正倒跟物體的位置有什么關(guān)系？2.建立猜想：物體經(jīng)凸透鏡所成像的大小、正倒可能跟物體與凸透鏡的距離有關(guān)。3.設(shè)計實驗和進行實驗：①選擇1塊凸透鏡，在陽光下或利用平行光源測出凸透鏡的焦距f=10cm。用1支蠟燭作物體，研究蠟燭所成的像；用1塊白色硬紙板做光屏，來承接蠟燭的像。②把蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在成像裝置上，調(diào)節(jié)它們的高低使它們的中心大致處于同一高度。想一想，為什么要這樣做？為了使蠟燭的像呈在光屏中央③點燃蠟燭，把蠟燭放在離凸透鏡盡量遠的位置上，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使蠟燭在屏上成一個清晰的像。然后將蠟燭逐次移近凸透鏡，每次都需要調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使蠟燭在屏上成一個清晰的像。觀察像的大小、正倒是如何隨物距的減小而變化的。④當燭焰在光屏上成倒立、縮小的像時，測量并記錄物距和像距。當燭焰在光屏上成倒立、等大的像時，測量并記錄物距和像距。當燭焰在光屏上成倒立、放大的像時，測量并記錄物距和像距。⑤當通過凸透鏡能觀察到蠟燭正立、放大的像時，測量并記錄這時的物距。試一試，這個像能成在光屏上嗎？虛像無法用光屏承接4.記錄實驗數(shù)據(jù)：像的性質(zhì)實驗次數(shù)物距（厘米）像距（厘米）倒立、縮小的像1301422518倒立、等大的像12020倒立、放大的像1182521430正立、放大的像18/26/5.分析與論證：分析上述實驗數(shù)據(jù)，歸納凸透鏡成像的規(guī)律。6.實驗結(jié)論：（1）當u＞2f時，在光屏上可得到倒立、縮小的實像。u＞v（2）當u=2f時，在光屏上可得到倒立、等大的實像。u=v（3）當2f＞u＞f時，在光屏上可得到倒立、放大的實像。u＜v（4）當u=f時，不成像；（5）當u＜f時，可透過凸透鏡看到正立、放大的虛像。u＜v注意：一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小；成實像時，物近像遠像變大，物遠像近像變??；成虛像時，物近像近像變小，物遠像遠像變大。凸透鏡成像光路圖：實像和光源在不同側(cè)，如圖在凸透鏡左側(cè)觀察可看到光屏上的實像虛像和光源在同側(cè)，如圖在凸透鏡右側(cè)觀察可看到虛像實驗注意事項：1.擺放裝置時要使蠟燭、凸透鏡和光屏的中心處于同一高度。這樣是為了使像呈在光屏中央，便于觀察。若像偏上，則向下調(diào)節(jié)凸透鏡或向上調(diào)節(jié)蠟燭或光屏，若像偏下，則向上調(diào)節(jié)凸透鏡或向下調(diào)節(jié)蠟燭或光屏。2.若遮擋凸透鏡的一部分，像還是完整的，只是折射光線變少了，像變暗?！咀晕覝y評】典例1下面物體的鏡片具有中央厚、邊緣薄的特點的是（）A.近視眼鏡B.老花眼鏡C.普通窗玻璃D.平面鏡【答案】B【解析】中央厚、邊緣薄的鏡片是凸透鏡，能夠放大物體圖像，老花眼鏡的鏡片就是利用凸透鏡，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。典例2將平行光射向某一個光學元件，光路如圖所示。該元件是（）A.平面鏡B.凸透鏡C.凹透鏡D.反光鏡【答案】B【解析】如圖，將平行光射向某一個光學元件使得光線變會聚，所以，這個光學元件具有使得光線會聚的作用，那這個光學元件是凸透鏡故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。典例3在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中，當蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示時，光屏上恰能承接到燭焰清晰的像，下列判斷正確的是（）A.實驗用凸透鏡的焦距可能為15.0cmB.光屏上的像是燭焰放大的實像C.僅將凸透鏡左移不能再次成像D.僅將光屏右移可模擬近視眼成像【答案】D【解析】AB.由圖可知，此時的物距為像距為u=50.0cm20.0cm=30.0cm，v=65.0cm50.0cm=15.0cm，即u＞v，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知此時u＞2f，f＜v＜2f，則30.0cm＞2f，由上述式子可知，焦距范圍為f＜15.0cm＜2f，7.5cm＜f＜15.0cm，成的是倒立縮小的實像，焦距不可能為15.0cm，故AB錯誤；C.僅將凸透鏡左移，根據(jù)光路可逆可知，當移動后物距等于原像距時，像距將等于原物距，光屏上能得到倒立、放大的實像，即僅將凸透鏡左移可再次成像，故C錯誤；D.近視眼成像時，像成在視網(wǎng)膜的前方，將光屏右移可模擬近視眼成像，故D正確。故選D。典例4在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中。（1）如圖甲，甲行光正對凸透鏡照射，光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，則凸透鏡的焦距為cm；實驗前應(yīng)調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心，使它們在上；（2）實驗時，由于實驗時間較長，蠟燭變短，為使像仍成在光屏的中央，以下操作可達到目的的是；A.將凸透鏡往上移B.將光屏往下移C.將蠟燭往上移D.將蠟燭化下移（3）保持圖乙中的凸透鏡與光屏位置不變，將蠟燭向左調(diào)節(jié)一段距離后，要想在光屏上成清晰的像，應(yīng)將乙中凸透鏡換成焦距更的；（4）如圖乙，若通過移動透鏡，使光屏上再次成清晰的像厘米刻度處?！敬鸢浮浚?）10.0；同一高度（2）C（3）大（4）40【解析】（1）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，會聚在主光軸上一點，此處為焦點，焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距，即20.0cm10.0cm=10.0cm；實驗中為了使像成在光屏的中央，要求燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度上。（2）實驗時，由于實驗時間較長，蠟燭變短，根據(jù)過光心的光線傳播方向不變可知，為了使像回到光屏的正中央，可以將透鏡向下調(diào)節(jié)或者光屏向上移，或者將蠟燭向上移動。故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。（3）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律“物遠像近，像變小”可知，物