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1、13.73.7 眼睛与光学仪器眼睛与光学仪器1教学目标 知识与技能 知道眼睛的成像原理，对近视眼和远视眼的成因有所了解，知道利用透镜可以改变 成像的位置从而达到矫正视力的目的。 知道照相机是利用凸透镜能成缩小实像的原理制成的。 初步了解显微镜和望远镜的结构和作用。 过程与方法 观察近视眼镜和远视眼镜的镜片，研究两种镜片的作用。 实际操作照相机，学会用照相机拍照。 利用显微镜观察微小物体，利用望远镜观察较远的物体，学会相应的操作方法。 情感态度与价值观 关心凸透镜成像在实际中的应用，体会科学知识和相关技术对人类生活和社会发展 的影响。 增强保护视力的意识，注意用眼卫生。 2教材说明 本节主要内容
2、有：了解眼睛的结构、成像原理、近视眼和远视眼的成因，研究近视眼 镜和远视眼镜的作用，了解照相机的基本结构和成像原理，了解显微镜和望远镜的结构和 作用，学会使用照相机、显微镜、望远镜。 本节属拓展性内容，眼睛和眼镜、照相机、显微镜、望远镜，都是前几节所学的透镜 知识在实际中的应用。因此，本节内容对于学生巩固凸透镜成像的规律，增加学生对有关 知识的感性认识，激发学生的学习兴趣，养成理论联系实际的治学态度，形成将科学知识 服务于人类的意识等，都具有重要意义。 本节的编写思路是：从学生比较熟悉、成像原理又较为简单的眼睛开始，首先介绍眼 睛是怎样看见物体的，以及近视眼和远视眼的成因。那么患了近视眼和远视
3、眼如何矫正呢？ 为什么近视眼镜的镜片是凹透镜、远视眼镜的镜片是凸透镜？接下来的“活动 1”就来研 究这些学生比较关心的问题。眼睛看到的景象不能准确地保存和再现，于是人们发明了照 相机。 “影像的保存”介绍照相机的基本结构和成像原理。显微镜和望远镜也是利用透镜成 像的原理制成的，是现代科学研究中常用的精密仪器，但相对来说它们的成像情况比较复 杂，所以本节教材最后让学生认识显微镜和望远镜。传统教材关于凸透镜成像规律的应用， 一般只介绍放大镜、照相机和投影仪。随着多媒体技术的不断发展，老式的投影仪使用越 来越少，有关知识对学生终身发展来说，实用价值不大，所以本教材没有介绍投影仪；而 增加了眼睛和眼镜
4、、显微镜、望远镜，以加强课程内容与学生生活及现代科技的联系。 本节教学重点：随着人民生活水平的提高，照相机已进入千家万户，而眼睛和用眼卫 生与学生切身相关，学会这些知识对学生来说可谓终生受用，所以眼睛和照相机是本节教 学的重点。 本节教学难点：本节没有新的物理概念和规律，只是扩展性地介绍透镜知识在实际中 的应用，多为常识性了解的知识，整体难度不大。相比而言，近视眼和远视眼的成因和矫 正，需要学生动脑思考理解其中的道理，是本节教学的难点。 3教学建议 本节内容多为常识性了解的知识，建议采用自学、讨论、实践操作、调查研究等方式 进行教学，充分利用教材、挂图、多媒体、实物、网络等教学资源，让学生了解
5、透镜的广 泛应用， 。2眼睛是怎样看见物体的这部分教材首先让学生了解眼睛的结构和成像原理，知道视觉形成的大致过程，然后 学习近视眼、远视眼的成因和矫正方法。不要求学生记住眼睛各部分的组成。 关于眼睛的结构和成像原理，可采用学生自学的方法，让学生阅读教材内容，并回忆 生物课上学过的有关知识，了解眼睛怎样看见物体；然后讨论交流、解疑答惑。 学生讨论发言时，最好用多媒体投出眼睛的结构及其成像图（也可以用挂图） ，让学生 结合图片讲解，学生之间可相互补充；对于学生提出的问题，可先让学生讨论，教师再作 评析。 为更好地驾御课堂教学，教师课前要多了解一些跟眼睛和眼镜有关的知识，以备学生 提问。如学生问：“
6、正常的眼睛既可眺望远景，又能细看近物。物距变了，像距不变，竟 然都能在视网膜上形成清晰的像！为什么？”原来晶状体是有弹性的，它周围的肌肉可以 根据视物的远近调节晶状体的平凸程度，改变晶状体的焦距，从而使像总成在视网膜上。 当眼部肌肉松弛时，晶状体相对变扁一些，其焦距变大，这时远处物体的像能够成在视网 膜上，从而使人看到远处的物体。正常眼睛能看到的最远点在无限远处。当眼部肌肉紧张 时（“使劲”看近物） ，晶状体会变凸，焦距变小，近处物体的像能够成在视网膜上。正常 眼睛能看到的最近点约在离眼睛 1015cm 的地方。在合适的照明条件下，正常眼睛观察近 处物体最清楚而又不疲劳的距离，大约是 25cm
7、，叫做明视距离。可见，眼睛是一个精巧的 变焦成像系统，然而这个变焦系统一旦不能正常调节，就会形成近视眼或远视眼。 活动 1 研究近视眼镜和远视眼镜 “活动 1”的目的是了解近视眼和远视眼的矫正方法，研究“为什么近视眼镜的镜片 是凹透镜，而远视眼镜的镜片是凸透镜？” 活动 1 的第 1 个问题要事先布置学生在课前完成。 第 2 个问题，比较的方法是开放的，学生可以通过用手摸镜片、放在太阳光下观察其 会聚或发散作用、成像等方法，得知老花镜的镜片是凸透镜，近视镜的镜片是凹透镜。 第 3 个问题，可让学生观察教材图 3-65 和图 3-66，思考回答。近视眼的晶状体过凸， 会聚本领过强，看远处的物体时
8、像成在视网膜前，患者应配戴凹透镜做的眼镜，让光适当 发散，使清晰的像略向后移，成在视网膜上。远视眼的晶状体较为扁平，会聚本领偏弱， 看近处的物体时像成在视网膜后，患者应配戴凸透镜做的眼镜，让光适当会聚，使清晰的 像略向前移，成在视网膜上。为加强认识，还可让学生做做下面的模拟实验，直观地体验 近视眼镜和远视眼镜的作用： 如图 3.7-1 所示，凸透镜表示眼睛的晶状体，光屏表示视网膜， 把近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，使光屏上呈现清晰的像，标出 光屏的位置，表示近视眼的视网膜位置。拿开眼镜，屏上的像变得 模糊。尝试移动光屏，发现当光屏向透镜方向移动后，像又变得清 晰，这说明近视眼患着的像成在视网膜
9、前。同理研究远视眼的成因 和远视眼镜的作用。 学了近视眼和远视眼的成因及矫正方法，可以让学生搞一个小 调查，了解班级或学校学生近视眼的发病率和原因，介绍一些用眼 卫生的知识，提醒学生注意保护眼睛：眼睛是“心灵的窗户” ，是眼睛带给我们观察、阅读、 行走、驾驶的快乐生活、工作时刻离不开它，千万要保护好自己的眼睛！以此对学生 进行情感态度价值观方面的教育。影像的保存图 3.7-13照相机是人们经常接触的物品，了解照相机的基本结构和成像原理是现代公民应该具 备的科学常识。教学时最好利用照相机实物（或模型）结合挂图（或多媒体投影） ，让学生 观察学习：镜头相当于凸透镜，胶卷相当于光屏，被拍摄的物体到镜
10、头的距离要大于 2 倍 焦距，才能在胶卷上得到倒立、缩小的实像。 为了使学生对照相机了解得更实际些，可向学生介绍照相机的使用方法：照相机对准 被拍摄的景物后，旋转相机前面的“调焦环”移动镜头，即调节镜头到胶片的距离，使胶 片上形成一个清晰的倒立、缩小的实像。按下“快门” ，镜头打开，使光线进入并射向胶片。 快门速度是快门开合的时间，或称曝光时间。 “光圈”通过改变光孔的大小控制进入照相机 的光线数量，这与眼睛的虹膜通过改变瞳孔控制进入眼睛的光线数量相似。照相胶片上涂 有化学物质，在光作用下发生化学变化，通过化学反应，所成的像固定在胶片上，变成底 片。将底片冲洗后，就能将像印在相纸上。上述内容仅
11、是出于实用目的而向学生介绍，不 让学生死记条文，不作考试要求，因为学生对这些实用的知识比较感兴趣，也不会加重学 生的负担。 如果学校条件允许，最好让学生能实 际操作照相机。如果学生家中有照相机， 可让学生课下拍摄一些照片，并与同学交 流拍照的体会。如果没有条件，教师可发 动学生用凸透镜作镜头、纸盒作暗箱、半 透明玻璃纸作胶片，自制模型照相机（如 图 3.7-2 所示） ，并练习调节。眼睛的好帮手显微镜和普通望远镜都是由物镜和目镜两组透镜组成的。显微镜的作用是：通过物镜 和目镜形成物体放大的虚像，从而使我们能观察到肉眼无法看清的细微物体。望远镜的作 用是：通过目镜观察到的虚像，相比物体来说好像被
12、移近了，从而使我们看清远处的物体。对于显微镜和望远镜，只要求学生掌握它们的基本结构和作用，不要求学习物镜和目 镜的成像过程。 如果学校条件允许，最好让学生实际操作显微镜和望远镜。如果没有望远镜，可以让 学生做一做下面的实验：取两个不同焦距的凸透镜，把焦距小的透镜放在眼睛附近，作为 目镜，以焦距较大的凸透镜作为物镜，保持两镜平行，通过两个透镜观察稍远的物体。调 节两个透镜之间的距离，直到看得最清楚为止。看看有什么发现。 （提醒学生不要对着太阳 等光源观察！以免损伤眼睛） 另外，建议学生课下登录互联网，分别搜索“显微镜”和“望远镜” ，查阅更多的相关 信息，体会物理知识的应用对科技进步产生的巨大影
13、响，并与同学交流。 4. 课堂小结 （1）眼睛的成像 （2）近视眼和远视眼 （3）影像的保存 （4）望远镜与显微镜 5教学评价 课堂测评 1学了本节内容，你是否感悟到眼睛的构造之巧、之妙？人类的发明之巧、之妙？你 对科学产生了怎样的情感？凸透镜半透明玻璃纸纸盒（两节，可抽拉）图 3.7-242人的眼睛像一架神奇的照相机，眼球中的晶状体相当于一个 ，外界物体在 视网膜上形成 像。 3在图 3.7-3 中，分别画出了眼睛看物体时的光路，在 A、B、C、D 四个光路中， 描述了正常眼睛的成像情况； 描述了近视眼的成像情况，矫正近视眼应佩戴眼镜的 镜片是_透镜(选填“凸”或“凹”)； 描述了远视眼的成
14、像情况，矫正远视眼应 佩戴眼镜的镜片是_透镜（选填“凸”或“凹” ） 。图 3.7-3 4普通照相机的镜头相当于一个 透镜，一架普 通照相机镜头的焦距为 40cm，当被拍照的人到镜头的距 离大于 cm 时，底片上会得到一个 像。 5如图 3.7-4 所示，是在一些交通道路口、银行等 公共场所安装的两种电子监控器。它们的光学系统收集 监控区域内的景物信息，光电转换系统把光信号转换成 电信号，输送到监控中心，实现间接监控的目的。其光学系统的工作原理相当于（ ） A.照相机 B.放大镜 C.显微镜 D.望远镜 6说说显微镜和望远镜在构造、作用等方面的异同点。 7某校同学在学习了眼睛后，想通过实验探究
15、近视眼的形成原因。他们选择了如下器 材：蜡烛、用薄膜充入水后制成的水凸透镜（与注射器相连，注射器里有少量水） 、光屏等。 水凸透镜的厚薄可以通过注射器注入、吸取水的多少来调 节。其装置如图 3.7-5 所示。 在此实验装置中，水凸透镜相当于人眼球中的晶状 体， 相当于人眼球中视网膜。 当眼睛看近处的物体时，要在视网网膜上形成清晰 的像，晶状体会变得更凸、还是较扁？请你用此实验装置 进行探究，要求写出实验过程。 请你说出近视眼的成因；并用此实验装置设计实验进行验证，要求写出实验过程。 【参考答案】 1略。 2凸透镜 倒立缩小的实 3AC 凹 凸 4凸 80 倒立缩小的实 5A 6显微镜和望远镜的
16、构造相似，都是由物镜和目镜两组凸透镜组成。显微镜的作用是： 通过物镜和目镜形成物体放大的虚像，从而使我们能观察到肉眼无法看清的细微物体。望 远镜的作用是：通过目镜观察到的虚像，好像被移近了，从而使我们看清远处的物体。 7光屏 更凸。按 3.7-5 图所示将蜡烛、水凸透镜、光屏依次放在光具座上，保持大致在同 一高度上，适当调节三者的位置，使蜡烛在光屏上成清晰的像；将蜡烛向水凸透镜靠近，图 3.7-4图 3.7-55光屏上所成蜡烛的像将变得不清晰，向水凸透镜中注水，使水凸透镜变凸，观察到光屏上 会再次出现清晰的像。这说明眼睛在看近处的物体时，晶状体要变得更凸。 近视眼看不清远处的物体，是因为晶状体过凸，像成在视网膜前。将蜡烛放在离水 凸透镜较远的位置，移动光屏，使光屏上呈现清晰的像；向水凸透镜中注水，使水凸透镜 变凸，观察光屏上所成蜡烛的像将变得不清晰，将光屏向水凸透镜靠近，观察到光屏上会 再次出现清晰的像。 6.教学反思 本节课的动手实验较多，让学生参与，可以提高学生的学习兴趣，也可以锻炼学生的 动手能力。