2020-2021学年第五章 透镜及其应用第4节 眼睛和眼镜教案

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课

我们通过眼睛看到美丽的大自然、获取很多信息，你知道眼睛是如何看到物体的吗？很多同学戴了眼镜，你的眼镜是凸透镜还是凹透镜？为什么近视之后，佩戴了度数合适的眼镜。就能看清楚远处的物体。如图是三个焦距不同的凸透镜，凸透镜越凸起，焦距越短，折光能力越强。

我们的眼睛就是这种焦距可变化的凸透镜，它是怎样看清物体的呢？

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新课学习

一、眼睛

眼睛是怎样看到物体的呢?先来了解眼睛的结构：

1.眼睛的结构：

主要由角膜、晶状体、瞳孔、虹膜、睫状体、玻璃体、视网膜等组成。

图1  

2.视物原理：

眼球相当于一架照相机：

 角膜、晶状体的共同作用相当于一个凸透镜，瞳孔相当于光圈，视网膜相当于光屏。

图2                                 图3

（1）晶状体和角膜相当于凸透镜，把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的倒立倒立、缩小的实像；

（2）视网膜上感光细胞受到光的刺激，视神经把这个信号传输给大脑，大脑将倒立图像处理后翻转过来，我们就看到了物体。

3.眼睛调节：

照相机如何使远近不同的物体都在底片上成清晰的像？当物距改变时，照相机是通过调节像距，来得到清晰的像的。人眼如何使远近不同的物体都在视网膜上成清晰的像？

演示实验：利用充水的透明橡皮膜模拟眼睛成像

实验器材：透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹、水、蜡烛、光屏等。

实验步骤：

1．将透明橡皮膜、注射器、水、乳胶管、止水夹按图所示装配好，利用注射器可以改变透明橡皮膜内水的多少，从而改变橡皮膜的厚薄程度，改变焦距。

2.透明橡皮膜和水构成凸透镜，其共同作用相当于眼球中的晶状体，光屏相当于视网膜，先让蜡烛在距离凸透镜较近处，通过凸透镜在光屏上成清晰的像。这相当于眼睛观察较近处的物体，记下此时透明橡皮膜内水的多少和橡皮膜的厚薄程度。

3．保持凸透镜和光屏的位置不变，把蜡烛移至距离凸透镜较远的位置，要使光屏上的像变清晰，透明橡皮膜内的水应该多些还是少些？橡皮膜是厚些还是薄些？

图4

实验结论：蜡烛在距离凸透镜较近处，透明橡皮膜内的水透镜厚度大，水透镜焦距短，在光屏上成清晰的像；把蜡烛移至距较远的位置时，要减少橡皮膜内的水，水透镜变薄，焦距焦距变长，才能在光屏上得到清晰的像。

问题：我们是如何看清远处与近处的景物的？

眼睛的睫状体的作用是调节晶状体的形状，当睫状体放松时，晶状体比较薄，焦距较长，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体；当睫状体收缩时，晶状体变厚，对光的偏折能力变大，焦距较短，远处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看清近处的物体。

                        图5

归纳：看远处与近处景物时，眼睛通过睫状体来改变晶状体的凹凸程度，从而改变“凸透镜”的焦距,使远处和近处的物体都能在视网膜上成像，可以看清远处和近处的物体。

人的眼睛就是一架“神奇”的、高度精密的、可调焦的照相机。

4．远点和近点

眼睛的调节有一定的限度，晶状体变得最扁平(薄)时，能看到的最远叫做眼睛的远点。正常眼睛的远点在无限远处，从无限远处物体射来的平行光经晶状体折射后，它们的像恰好能成在视网膜上。晶状体变得最凸(厚)时能看清的最近点叫做眼睛的近点。正常眼睛的近点约在离眼睛10cm的地方。

    正常眼睛观察近处物体最清晰而又不容易疲劳的距离，大约是25cm，叫做明视距离。近视眼的明视距离比正常眼睛近一些，患近视眼的人在看书时，常把书放到离眼睛很近的位置。远视眼的明视距离比正常眼睛远一些，患远视眼的人在看书时，常将书离眼睛远一些。

（1）正常眼睛的远点在无限远，近点在大约10cm处。

（2）明视距离：正常眼睛观察近处物体最清晰又不疲劳的距离是25cm。

问题：晶状体不能调节或调节能力减弱时，会出现什么情况呢？

看清物体的范围减小了。

二、近视眼及其矫正

有些人单靠自身眼睛的调节已不能使像成在视网膜上，这种情况是怎么形成的，如何处理?

近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体；

提出问题：近视眼是怎样形成的？

实验：近视眼的成因及矫正方法

实验器材：光具座、凸透镜、光屏、蜡烛、眼镜、白纸板。

实验过程：

（1）取一个凸透镜,蜡烛、光屏和近视眼镜。把蜡烛、凸透镜和光屏摆好,调节蜡烛和凸透镜位置,使得在光屏上得到一个蜡烛的缩小实像。我们用白纸板模拟眼睛的视网膜,实验表示正常眼看物体时,能在视网膜上生成清晰的像。

（2）把蜡烛向左移动一定距离,此时蜡烛的实像不再落在光屏上,光屏上蜡烛的像变得模糊,用另一张白纸在光屏前移动,可得到蜡烛清晰的像。这个实验模拟近视眼看不清远处的物体,远处物体的像成在近视眼视网膜的前方。

（3）用一个近视眼镜镜片放在凸透镜前,模拟近视眼用凹透镜来矫正视力。这时物体发出的光通过凹透镜发散后再进入眼睛,可以看到光屏上又出现了清晰的蜡烛像。

                 图6

结论：用凹透镜将光线发散，使远处景物传来的光仍能会聚在视网膜上，从而能看清远处的景物。

1. 近视眼的特征：近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体；

2.近视眼的成因：

（1）晶状体变厚，折射能力过强，来自远处的物体的光线会聚在视网膜前，

（2）近视眼的视网膜距晶状体过远。

致使远处射来的平行光线还未到达视网膜就已聚成一点，而当光线到达视网膜时又都分散开，形成一个模糊的光斑，因此看不清远处的物体。如图7甲所示；

                               图7

（3）近视眼的矫正方法：近视眼患者可以佩戴由凹透镜制作的眼镜，让光先发散，使清晰的像略向后移，准确地成在视网膜上，如图7乙所示.

三、远视眼及其矫正

在我们的周围有很多同学不注意用眼卫生,戴上了近视眼镜.也有个别同学戴上了远视眼镜,爷爷奶奶在读书看报时也总戴上眼镜,他们配戴的眼镜和近视眼同学配戴的眼镜一样吗?

远视眼只能看清远处的物体，看不清近处的物体。

提出问题：远视眼是怎样形成的？

实验： 远视眼的成因及矫正方法

实验器材： 光具座、凸透镜、光屏、蜡烛、眼镜、白纸板.

实验过程：

（1）取一个凸透镜,蜡烛、光屏和远视眼镜.把蜡烛、凸透镜和光屏摆好,调节蜡烛和凸透镜位置,使得在光屏上得到一个蜡烛的缩小实像.我们用白纸板模拟眼睛的视网膜,实验表示正常眼看物体时,能在视网膜上生成清晰的像.

（2）把蜡烛向右移动一定距离,此时蜡烛的实像不再落在光屏上,光屏上蜡烛的像变得模糊,用另一张白纸在光屏后移动,可得到蜡烛清晰的像.这个实验模拟远视眼看不清近处的物体,近处物体的像成在远视眼视网膜的后方.

（3）用一个远视眼镜镜片放在凸透镜前,模拟远视眼用凸透镜来矫正视力.这时物体发出的光通过凸透镜会聚后再进入眼睛,可以看到光屏上又出现了清晰的蜡烛像.

结论：用凸透镜将光线会聚，使近处景物传来的光仍能会聚在视网膜上，从而能看近处的景物。

1.远视眼的特征：远视眼只能看清远处的物体，看不清近处的物体；

2．远视眼的成因：

（1）晶状体太薄,折光能力太弱；

  （2）眼球在前后方向上太短。

来自近处物体的光线，会聚于视网膜后边，在视网膜上形成两个模糊的光斑，如图8甲所示；

3.远视眼的矫正方法：远视眼患者要戴由凸透镜制作的眼镜，让光先当会聚，使清晰的像略向前移，准确地成在视网膜上，如图8乙所示.

                               图8

四、眼睛的度数

科学世界——眼镜的度数

透镜焦距f的长短标志着折光本领的大小。焦距越短，折光本领越大。通常把透镜焦距的倒数叫做透镜焦度（Φ）。

1. 焦度：焦距的倒数叫焦度。Φ=（），单位：m-1

2.眼镜度数：D＝100Φ=×100。

焦距越短，眼镜片的度数越大，镜片弯曲程度越大。

3.远视眼镜(凸透镜)的度数是正数，近视眼镜(凹透镜)的度数是负数。

4.判断近视眼镜与远视眼镜：

（1） 对光的作用：会聚的是远视镜（凸透镜），发散的是近视镜（凹透镜）；

（2） 靠近物体，物体被放大的是远视镜（凸透镜），物体被缩小的是近视镜（凹透镜）。

5.用眼卫生：

（1）看书时保持书本到眼镜的距离为25厘米左右，此时正常眼睛观察物体最清晰又不容易疲劳；

（2）在光线适度处读书学习，不要再昏暗的房间或者强烈的阳光下学习；

（3）看电视要离电视2米以上；（4）看电视、用电脑等时间不要太长；（5）认真做眼保健操。

课堂小结

课堂练习 

1.（2020广西百色市）如图所示是我们看远处物体的示意图，来自远处物体的光经过眼睛晶状体后在视网膜上形成（　　）

A. 正立、缩小的实像 B. 正立、缩小的虚像

C. 倒立、缩小的实像 D. 倒立、缩小的虚像

【答案】C

【解析】眼睛的成像类似照相机，物体位于二倍焦距以外，成倒立缩小的实像。故选C。

2.（2020南宁市）现代生活，智能手机给人们带来了许多便利，但长时间盯着手机屏幕，容易导致视力下降．图中关于近视眼及其矫正的原理图正确的是

A. 甲和丙 B. 甲和丁 C. 乙和丙 D. 乙和丁

【答案】D

【解析】甲图成像在视网膜之后，是远视眼的成因；乙图成像在视网膜之前，是近视眼的成因；丙图佩戴凸透镜，是远视眼的矫正；丁图佩戴凹透镜，是近视眼的矫正．故D符合题意．

3.(2020黔南州)关于透镜，下列说法正确的是（　　）

A. 远视眼的人佩戴的眼镜是凹透镜

B. 照相机中所成的像是放大正立的

C. 用投影仪投放出来的电影画面属于虚像

D. 丢弃的矿泉水瓶容易引起火灾，是因为矿泉水瓶相当于一个凸透镜，能会聚阳光

【答案】D

【解析】A．远视眼像成在视网膜的后方，应佩戴凸透镜进行矫正，故错误；

B．照相机在使用时物距大于二倍焦距，成倒立缩小的实像，故错误；

C．投影仪在使用时物距位于一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立放大的实像，故错误；

D．丢弃的矿泉水瓶与瓶内剩余的水组成一个中间厚边缘薄的凸透镜，能会聚阳光，容易引起火灾，故正确。故选D。

4.（2020 湖北咸宁市）关于常见的光学仪器，下列说法正确的是（　　）

A. 焦距越小的凸透镜，对光的会聚作用越明显

B. 校园内安装的监控摄像头，相当于一个凹透镜

C. 为矫正近视眼，要用适当的凸透镜片做成眼镜

D. 平行于主光轴的光，通过凹透镜后一定经过焦点

【答案】A

【解析】A．凸透镜的焦距越小，其对光的会聚作用就越强，故A正确；

B．校园内安装的监控摄像头，相当于一个凸透镜，故B错误；

C．近视眼是由于晶状体太厚或眼球的前后方向太短，使得像成在视网膜的前方造成的，因凹透镜对光线有发散作用，所以近视眼应该配戴凹透镜才能看清远处的物体，故C错误；

D．平行于主光轴的光线通过凸透镜后一定经过焦点，平行于主光轴的光线通过凹透镜后折射光线的反向延长线过焦点，故D错误。故选A。

5.（2020黑龙江龙东地区）如图所示，下列有关眼睛的示意图，远视眼是______图，远视眼矫正是______图。

【答案】    (1). 丁    (2). 乙

【解析】[1][2]远视眼是由于晶状体会聚能力弱，成像在视网膜的后方，需要佩戴凸透镜矫正。故远视眼为丁图，远视眼矫正为乙图。

6.（2020 甘肃金昌市）新冠疫情期间，不少学生用手机上网课，长时间盯着屏幕，容易导致视力下降，患上近视眼，图______（选填“甲”或“乙”）是近视眼的光路示意图，人眼的成像原理与______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同。

【答案】    (1). 乙    (2). 照相机

【解析】[1]甲图将光线会聚在视网膜后方，因此甲图表示远视眼，乙图将光线会聚在视网膜前方，因此乙图表示近视眼。

[2]人的眼睛成倒立、缩小的实像，人的眼睛的成像规律与照相机相同。

7.（2020甘肃天水市）小明将一只点燃的蜡烛放在凸透镜（f=10cm）前18cm处，光屏上得到了烛焰倒立、___的清晰的像，然后他在蜡烛和凸透镜之间放置了一个远视眼镜片，由于远视眼镜片对光线有_____作用，所以光屏上烛焰的像变模糊了（如图所示），若想在光屏上重新得到清晰的像，他可将光屏___凸透镜．

【答案】    (1). 放大    (2). 会聚    (3). 靠近

【解析】[1][2][3]因为：，即：，

所以成倒立、放大、实像；远视眼镜片是凸透镜，对光有会聚作用；两个凸透镜组合在一起，使会聚能力增强，所以成像在距离透镜更近处，则光屏应靠近凸透镜．

8.（2020江苏扬州市）同学们课间在走廊上眺望远方。此时晶状体变　   　（填“厚”或“薄”），晶状体的　   　发生变化，远处的景物在视网膜上成倒立、　   　的实像。有些同学看不清远处的景物，可以佩戴　   　透镜制作的眼镜矫正视力。

【答案】薄；焦距；缩小；凹。

【解析】解：同学们观看远方时，此时晶状体变薄，晶状体的焦距发生变化，晶状体把光线会聚到视网膜上，成一个倒立缩小的实像；

有些同学看不清远处的景物，是因为晶状体的厚度变大，像成在了视网膜的前方，需要佩戴凹透镜进行矫正，利用凹透镜的发散作用，把光线的会聚点移到视网膜上，呈现一个清晰的像。

板

书

设

计

第4节    眼睛和眼镜

一、眼睛

1.眼睛结构：眼球相当于一架照相机,晶状体和角膜相当于凸透镜,视网膜相当于底片.

2.眼睛的工作原理：倒立、缩小的实像　

3.调节：改变焦距。

二、近视眼和远视眼

1.近视眼

(1)成因:晶状体太厚或眼球前后方向太长,物体成像于视网膜前方.

(2)矫正: 近视眼对光的偏折（会聚）能力太强，所以要用发散透镜（凹透镜）来矫正。

2.远视眼

(1)成因:晶状体太薄或眼球前后方向太短,物体成像于视网膜后方.

(2)矫正: 视眼对光的偏折（会聚）能力太弱，所以要用会聚透镜（凸透镜）来矫正。

3.预防近视

布

置

作

业

【必做题】　

教材第102页动手动脑学物理的2、4题.。

【选做题】　

教材第102页动手动脑学物理的1、3题.

课

后

反

思

在学习了照相机的工作原理和调节的基础上。一定要结合照相机来理解眼睛的成像原理和特点。和照相机不同的是。照相机是通过调节像距来调节像。而眼睛是通过调节焦距，来调节看远近不同的物体的像。引导学生理解人眼看远近物体都能看清的原因是晶状体在调节。

关于近视眼和远视眼的矫治，一方面引导学生分析光路图，利用他们所学过的知识寻找解决的办法，另一方面，师生共同设计方案探究，培养了学生动手操作能力和主动学习的兴趣。远视眼的成因和矫正更是放手让学生完成，这也体现了老师的引导地位和学生学习的主体地位。