初中物理人教版八年级上册第1节 透镜学案

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【学习目标】
1. 认识凸透镜和凹透镜，了解透镜的焦点和焦距。
2. 通过观察，认识凸透镜对光起会聚作用和凹透镜对光起发散作用。
3. 能初步领略透镜对光的神奇作用，激发求知欲。
【学习重点】
凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。
【学习难点】
1. 凸透镜对光线起会聚作用和凹透镜对光线起发散作用。
2. 透镜的三条特殊光线。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1. 透镜分为 凸 透镜和 凹 透镜。边缘薄、中间 厚 的透镜为凸透镜；边缘厚、中间 薄 的透镜为凹透镜.
2. 透镜上通过 两个球面球心的直线 叫主光轴，每个透镜主光轴上有一个特殊的点，通过该点的光线其传播方向不变，叫作透镜的光心。
3. 实验表明：凸透镜对光线有 会聚 作用，凹透镜对光线有 发散 作用。
4. 凸透镜能使平行于主光轴的光 会聚 在一点，这个点叫焦点，焦点到 光心 的距离叫焦距，凸透镜有两个 实 （填“虚”或“实”）焦点，凹透镜有两个 虚 （填“虚”或“实”）焦点。
【合作探究】
探究一、凸透镜和凹透镜
1.透镜的分类
【摸一摸】①取一个放大镜，用手摸一摸中间和边缘部分，发现厚度不一样，中间厚，边缘薄(选填“厚”或“薄”)。
②取近视眼镜的镜片，用手摸一摸中间和边缘部分，发现厚度不一样，中间薄，边缘厚(选填“厚”或“薄”)。
【归纳】透镜的种类：透镜分为凸透镜和凹透镜。
①凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。如：远视镜片、照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等；
②凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜。如：近视镜片。
【辨别】识别下列透镜，并归类：

属于凸透镜的是：A、B、D； 属于凹透镜的是：C、E、F.
③薄透镜：如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫做薄透镜。
2．透镜的主光轴、光心
①主光轴：透镜上通过球面两个球心的直线叫主光轴（光轴）。
②光心：主光轴上有一个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫做透镜的光心。
③透镜的主光轴和光心：
凸透镜的主光轴和光心 凹透镜的主光轴和光心


探究二、透镜对光的作用
【做一做】①拿一个凸透镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧来回移动，直到纸上得到最小、最亮的光斑。如图所示：

实验现象：光屏上有一很小、很亮的光斑。光斑处的温度很高，长时间照射，纸会被烧焦。说明凸透镜对光有会聚作用。
②拿一个凹透镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧来回移动，仿照上图做实验。发现无论怎样调节凹透镜和纸的距离，纸上不能填（选填“能”或“不能”）出现得到最小、最亮的光斑，说明凹透镜对光没有（选填“有”或“没有”）会聚作用。
【想一想】凸透镜、凹透镜对光的作用相同吗？它们有怎样的作用？
【实验探究】①让平行于透镜主轴的几束光射向凸透镜，观察光通过透镜后的偏折方向。
②让平行于透镜主轴的几束光射向凹透镜，观察光通过透镜后的偏折方向。
凸透镜使光会聚 凹透镜使光发散

【想一想】不平行主光轴的光透过凸透镜是否会聚？不平行主光轴的光透过凹透镜是否发散？
【做一做】①让不平行于透镜主轴的几束光射向凸透镜，观察光的传播方向。
②让不平行于透镜主轴的几束光射向凹透镜，观察光的传播方向。
凸透镜使光会聚 凹透镜使光发散

归纳结论：
①凸透镜对光有会聚作用，经凸透镜折射出的光线相对于入射光线，更靠近（填“靠近”、“远离”）主光轴；
②凹透镜对光有发散作用，经凹透镜折射出的光线相对于入射光线，更远离（填“靠近”、“远离”）主光轴。

因此，凸透镜又叫会聚透镜；凹透镜又叫发散透镜。
【例题】关于凸透镜和凹透镜，下列说法中正确的是（ ）
A．几束光经过凸透镜后一定会聚到一点
B．几束光经过凸透镜后，一定会平行射出
C．凹透镜对光有发散作用
D．几束光经过凹透镜，折射光线的反向延长线一定会相交
【答案】C
【解析】AB．凸透镜对光线的会聚作用，这种会聚是相对于原来的光线，所以光经过凸透镜后不一定会聚到一点，也不一定会平行射出，故AB错误；
C．凹透镜对光有发散作用，故C正确；
D．光经过凹透镜，折射光线的反向延长线不一定会相交。故D错误。所以选C。
探究三、透镜的焦点和焦距
1. 凸透镜的焦点和焦距
根据上面的实验，建立概念：
①焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫做焦点，用“F”字母表示。这个焦点是由实际光线会聚而成的，叫实（填“实”、“虚”）焦点，并且关于光心对称，凸透镜有2个焦点。
②焦距：焦点到光心的距离叫做焦距，用“f”字母表示。
③焦距的长短反映了凸透镜会聚作用的强弱，焦距短的会聚作用强。凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短，表面越凸，焦距越短。
凸透镜的焦点和焦距 凹透镜的焦点和焦距

2. 凹透镜的虚焦点和焦距
①虚焦点：平行于主光轴的光线通过凹透镜后发散，发散光线的反向延长线相交于主光轴上，叫凹透镜的焦点。它不是实际光线的会聚点，叫虚焦点。凹透镜有两个虚焦点，关于光心对称。
②焦距：焦点到凹透镜光心的距离叫做焦距，两边的焦距相等。
③凹透镜焦距的大小表示其发散能力的强弱，越小，对光的发散能力越强。
【想想做做】我们知道太阳光线也是向四周射出的发散光线，但由于太阳距离地球十分遥远，所以太阳射到地球的光线可以看成是平行光。给你一块凸透镜、一张白纸、一把刻度尺怎样测出凸透镜的焦距？
粗测凸透镜焦距的方法：拿一个凸透镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，改变透镜与纸的距离，直到纸上的光斑变的最小、最亮，测量这个最小最亮的光斑到透镜光心的距离，这就是焦距。

探究四、 透镜的三条特殊光线：
1. 凸透镜的三条特殊光线
【做一做】让一束光沿任意方向通过光心，观察现象。
【推理】根据光路的可逆，经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后会沿什么方向？
【归纳】根据实验现象及光路的可逆，可得出结论：
①通过光心的光线传播方向不改变（选填“改变”、“不改变”）。
②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点。
③经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。
凸透镜的三条特殊光线

2. 凹透镜的三条特殊光线
【做一做】让一束光沿任意方向通过光心，观察现象。
【推理】根据光路的可逆，射向凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后会沿什么方向？
凹透镜的三条特殊光线
【归纳】根据实验现象及光路的可逆，可得出结论：
①通过光心的光线传播方向不改变。
②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过虚焦点。
③射向凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出。
【精讲点拨】
1. 学习凸透镜和凹透镜的重点是要明确它们对光线的作用。要注意纠正认识上的误区：只要通过透镜折射后的光线是会聚的，这个透镜就是凸透镜；折射后的光线是发散的，这个透镜就是凹透镜。所谓凸透镜使光线会聚，凹透镜使光线发散，都是相对入射光线而言的。应明确指出，凸透镜对光线的会聚作用是指把入射光线会聚了，其折射光线比入射光线更靠拢主光轴。凹透镜对光线的发散作用是指指把入射光线发散了，其折射光线比入射光线更远离主光轴。
2. 在粗测凸透镜焦距的方法中，一定注意使凸透镜正对着太阳光，直到纸上的光斑变的最小、最亮时，测量这个最小、最亮的光斑到透镜光心的距离，才是焦距。
【归纳整理】


透镜
①凸透镜：中间厚边缘薄的透镜；
②凹透镜：中间薄边缘厚的透镜；
③主光轴：通过两个球面球心的直线叫透镜的主光轴；
④光心：主轴上有个特殊点，通过这个点的光传播
方向不变，该点叫做光心。
透镜对光的作用：凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用。
①凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，
这个点叫做焦点F，从焦点到光心的距离叫做焦距f。
②凹透镜能使跟主轴平行的光发散，发散光线的反向延长的交点叫虚焦点F，从焦点到光心的距离叫做焦距f。
焦点和
焦距
透镜

【课堂练习】
1．如果把一个玻璃球分割成五块，其截面如图所示，这五块玻璃a、b、c、d、e中属于凸透镜的是______________；属于凹透镜的是_________。

【答案】a、c、d、e；b。
2．请画出图中入射光线经凸透镜后的折射光线。

【答案】右图。
【解析】平行于主光轴的光经凸透镜折射后通过焦点，通过光心的光传播方向不改变。
3. 如图所示，完成图中光路。
【答案】右图.
【解析】对着虚焦点入射的光经凹透镜后与主光轴平行；通过光心的光传播方向不改变。
4. 下面两图是光线经过透镜后的光路图。请选择合适的透镜填入方框内。

【答案】下图.

5. 关于凸透镜对光线的作用，以下说法正确的是（ ）
A．平行射向凸透镜的一束光，经折射一定交于凸透镜的焦点上
B．经过凸透镜会聚的光线一定交于一点
C．凸透镜只能使平行于主轴的光线会聚
D．过凸透镜或凹透镜光心的光，一定不改变传播方向
【答案】D。
【解析】A.只有与主光轴平行的一束光，经凸透镜折射后才会交于凸透镜的焦点上；A错。
B.经过凸透镜会聚的光线可能相交，也可能不想交；B错。
C.凸透镜也可能使不平行于主轴的光线会聚；C错。
D.过凸透镜或凹透镜光心的光，一定不改变传播方向。D正确。
6. 要使小灯泡发出的光经某透镜后变成平行光，应把小灯泡放在（ ）
A. 凸透镜前任意位置 B. 凸透镜的焦点上
C. 凹透镜前任意位置 D. 凹透镜的焦点上
【答案】B.
【解析】因为凸透镜可使平行于主光轴的光会聚于焦点，根据光路的可逆性，把小灯泡放在凸透镜的焦点上，小灯泡发出的光通过凸透镜折射后形成平行光。
7．如图，让一束平行于主光轴的光线经过一透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。下列说法错误的是 （ ）
A. 凸透镜的特点是中间厚、边缘薄 B. 凸透镜有虚焦点
C. 凸透镜对光有会聚作用 D. 该凸透镜的焦距10cm

【答案】B.
【解析】凸透镜的特点是中间厚、边缘薄；凸透镜有两个实焦点；凸透镜对光有会聚作用；该凸透镜的焦距10cm。所以选B。
8. 如图甲、乙所示，实线框内各放置了一个透镜，两束光通过透镜前后的方向如图所示，则（ ）

A．甲是凹透镜，乙是凸透镜 B．甲、乙都是凸透镜
C．甲是凸透镜，乙是凹透镜 D．甲、乙都是凹透镜
【答案】A。
【解析】甲图中，光经过透镜后与原来的方向比较是发散的，所以是凹透镜。乙图中，光经过透镜后与原来的方向比较是会聚的，所以是凸透镜。
光线会聚或发散，应该与入射光线的方向比较。
9. 小明同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，他注意到让凸透镜正对太阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离，在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距（ ）
A．一定小于L B．一定大于L
C．可能等于L D．可能小于L、也可能大于L
【答案】D。
【解析】凸透镜正对太阳光，在纸片上最小的光斑就是焦点，此时光斑到凸透镜中心的距离就是焦距；如果光斑并不是最小时，那么凸透镜的实际焦距可能小于L、也可能大于L。所以选D。
10．如图，一塑料薄膜制成的棚顶下堆放着一堆干草，夏天雨后，阳光穿过薄膜上的积水照射到干草上，下列讨论正确的是（ ）

A．薄膜上的积水形成一个大的凸透镜。如果其焦点恰好落在干草处，干草有可能被点燃
B．透镜都是固定物质构成的，液体不能起凸透镜的作用
C．起凸透镜作用的应是塑料薄膜
D．水和塑料薄膜共同起凹透镜作用
【答案】A。
【解析】薄膜上的积水相当于一个大的凸透镜。如果其焦点恰好落在干草处，干草有可能被点燃。所以选A。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？