第1节 透镜（导学案）初中物理人教版（2024）八年级上册 第五章 透镜及其应用（原卷版）

第1节透镜（导学案）【学习目标】1.理解透镜的概念、分类及特点，知道凸透镜和凹透镜对光线的作用，能运用透镜的知识解释生活中的相关现象。（物理观念）2.通过分析透镜对光线的作用，培养逻辑推理和归纳总结能力，学会运用科学的方法研究物理问题，提高科学思维水平。（科学思维）3.经历探究透镜成像规律的实验过程，学会提出问题、设计实验、收集数据、分析论证等科学探究的基本环节，提高动手实践和解决实际问题的能力。（科学探究）4.培养对科学的好奇心和求知欲，养成尊重事实、勇于探索、善于合作的科学态度，增强将科学技术应用于日常生活和社会的责任感。（科学态度与责任）【学习重点】1.识别凸透镜和凹透镜，掌握它们的结构特点和基本概念（主光轴、光心、焦点、焦距）。2.理解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用，能通过实验进行验证。【学习难点】1.理解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用的本质，即折射光线与入射光线相比更偏向或偏离主光轴，而不是简单地理解为光线是否会聚或发散。2.认识到会聚作用不意味着经过凸透镜的光线一定会聚于一点，发散作用也不意味着经过凹透镜的光线一定不会聚于一点。【自主预习】阅读教材《长度和时间的测量》，完成以下问题：1.透镜：至少有一个外表面是球面的一部分，用材料制成的镜片。2.透镜的种类：(1)凸透镜：中间、边缘的透镜叫凸透镜。(2)凹透镜：中间、边缘的透镜叫凹透镜。(3)薄透镜：若透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫。3.主光轴：透镜上通过两个的直线叫做主光轴，简称主轴。4.光心：每个透镜上主光轴上都有一个特殊的点，凡是通过该点的光，其传播方向，这个点叫做光心。5.凸透镜对光有作用，凹透镜对光有作用。6.凸透镜的三条特殊光线：(1)通过的光线传播方向不改变。(2)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过。(3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于。7.凹透镜的三条特殊光线：(1)平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光线的相交于一点，这个点叫凹透镜的虚焦点。(2)指向凹透镜另一侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于。(3)通过的光线传播方向不改变。【探究新知】探究一、凸透镜和凹透镜1.透镜的概念透镜是用透明物质制成的、至少一个表面为球面一部分的光学元件。光从空气进入透镜一侧以及从透镜的另一侧射出时各发生一次折射，并由此产生会聚或发散的效果。2.透镜的种类种类概念图示实例凸透镜中间厚边缘薄的透镜放大镜凹透镜中间薄边缘厚的透镜近视眼镜3.透镜的主光轴和光心名称概念图示主光轴通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。每个透镜都有一个主轴，主轴用点线表示凸透镜凹透镜光心透镜主轴上有两个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫透镜的光心，用字母O表示，可以认为薄透镜就在透镜的中心【特别提示】厚度远小于球面半径的透镜叫作薄透镜。中学阶段研究的透镜均为薄透镜。【典例1】凸透镜的中央较、两边较；例如：的镜头。凹透镜的中央较、两边较；例如：的镜片。下列镜子中，属于凸透镜的有；属于凹透镜的有。探究二、透镜对光的作用1.实验演示：透镜对光的作用→也是判断透镜种类的依据(1)凸透镜对光的作用如图所示，让平行于凸透镜主光轴的几束光射向凸透镜，观察到光通过凸透镜后会聚于主光轴上一点。(2)凹透镜对光的作用如图所示，让平行于凹透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察到光通过凹透镜后偏离主光轴，但其反向延长线交于主光轴上一点。【归纳总结】凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。因此，凸透镜又叫作会聚透镜，凹透镜又叫作发散透镜。2.真正理解“会聚作用”和“发散作用”(1)凸透镜对光有会聚作用，指的是通过凸透镜的光相对原来入射光偏向主光轴，如图所示。注意：凸透镜不仅对平行光线有会聚作用，它对任何光线都有会聚作用，但光线不一定会会聚到一点。（2）凹透镜对光有发散作用，指的是入射光经凹透镜折射后，折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴，如下图所示。注意：凹透镜不仅对平行光线有发散作用，它对任何光线都有发散作用。3.类比三棱镜理解透镜对光的作用（1）凸透镜对光的会聚作用凸透镜可以理解成无数个三棱镜的组合。由光的折射规律可知，当一束光平行于棱镜底边射入棱镜会发生两次折射，两次折射时光都由棱镜薄的位置向棱镜厚的位置偏折，从而使凸透镜对光有了会聚作用。（2）凹透镜对光的发散作用凹透镜可以近似分解成无数个三棱镜，一束平行于棱镜底边的光射入棱镜，经过两次折射将向棱镜厚的位置偏折，从而使凹透镜对光有了发散作用。【典例2】如图所示，某玻璃砖内有一个凸形气泡，该玻璃砖可以看作（选填“一块凸透镜”、“两块凹透镜”），一束平行光垂直射向玻璃砖的侧面，通过玻璃砖后，光线将会（选填“平行”“会聚”或“发散”）。探究三、焦点和焦距1.透镜的焦点和焦距焦点焦距图示凸透镜凸透镜能使跟主光轴平行的数显会聚在主光轴上的一点，这个点叫凸透镜的焦点，用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凸透镜两侧的焦距相等凹透镜凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，且发散的光反向延长线相交在主光轴上的一点，这个点不是实际光线会聚的点，所以叫虚焦点，用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点虚焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凹透镜两侧的焦距相等1.凸透镜焦距的长短与其表面的凸起程度有关，表面越凸，焦距越短；2.凸透镜焦距长短反映了凸透镜对光会聚作用的强弱，焦距越短，光通过凸透镜后的偏折程度越大，即凸透镜的会聚作用越强；3.根据光路可逆，若把点光源放在凸透镜的焦点上，射向凸透镜的光经凸透镜折射后会变成平行光，因此可利用凸透镜获得平行光。2.粗测凸透镜焦距的方法如图所示，让凸透镜（放大镜）正对着太阳光，再拿一张白纸放在它的另一端，调整放大镜与白纸的距离，直到纸上的光斑最小、最亮（这个点就是凸透镜的焦点）。测出这个光斑达到凸透镜光心的距离，即该凸透镜的焦距。这种测凸透镜焦距的方法称为平行光聚焦法。3.透镜的三条特殊光线三条特殊光线是指：通过光心的光线、平行于主光轴的光线、经过焦点（对凹透镜来说应该是射向另一侧焦点）的光线。这三条光线经凸透镜和凹透镜折射后的情况见下表：凸透镜通过光心的光线经凸透镜折射后，传播方向不变平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过另一侧的焦点通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴凹透镜经光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过凹透镜同侧虚焦点射向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴规律过心不变平行过焦过焦平行【典例3】作图题：请在图中画出入射光线经透镜后的折射光线。【课堂总结】【课堂练习】1．下列光学元件对光有会聚作用的是（）A．凸面镜 B．凸透镜C．凹透镜 D．三棱镜2．许多家庭的门上都装有防盗门镜（俗称“猫眼”），其原理如下图所示。这样从室内透过防盗门镜向外看，可以看到来客的正立、缩小的像，同时扩大了视野。由此可以推测，此时防盗门镜的作用相当于一个（

）A．凸透镜 B．凹透镜 C．三棱镜 D．玻璃砖3．在虚线框内放置的是透镜，让一（两）束光线通过透镜折射后出射光线分别如图所示，其中虚线框内放置的一定是凸透镜的是（）A． B．C． D．4．如图所示的软件光学仪器中，对光有会聚作用的有。对光有发散作用的有5．公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示，“削冰令圆”是将冰块制作成为一个镜，“举以向日，以艾承其影，则火生”是利用了冰镜对光的作用。6．利用太阳光测凸透镜焦距，操作时需前后移动白纸得到最亮的光斑，如图甲A和B是两名同学的操作示意图，分别测得该光斑到光心的距离为10.1cm和9.9cm，则凸透镜