學而優教有方.1透鏡（導學案）【學習目標】1.認識凸透鏡和凹透鏡，了解透鏡的焦點和焦距。2.通過觀察，認識凸透鏡對光起會聚作用和凹透鏡對光起發散作用。3.能初步領略透鏡對光的神奇作用，激發求知欲。【學習重點】凸透鏡對光有會聚作用，凹透鏡對光有發散作用。【學習難點】1.凸透鏡對光線起會聚作用和凹透鏡對光線起發散作用。2.透鏡的三條特殊光線。【自主預習】閱讀教材，完成以下問題：1.透鏡分為凸透鏡和凹透鏡。邊緣薄、中間厚的透鏡為凸透鏡；邊緣厚、中間薄的透鏡為凹透鏡。2.透鏡上通過兩個球面球心的直線叫主光軸，每個透鏡主光軸上有一個特殊的點，通過該點的光線其傳播方向不變，叫作透鏡的光心。3.實驗表明：凸透鏡對光線有會聚作用（也叫會聚透鏡），凹透鏡對光線有發散作用（也叫發散透鏡）。4.凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚在一點，這個點叫作焦點，焦點到光心的距離叫作焦距。凸透鏡有兩個焦點，凹透鏡有兩個焦點，都關于光心對稱。5.透鏡的三條特殊光線：（1）通過光心的光線傳播方向不改變。（2）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后通過焦點。（3）經過凸透鏡焦點的光線經凸透鏡折射后平行于主光軸。【合作探究】探究一、凸透鏡和凹透鏡1.透鏡【摸一摸】取一個放大鏡，用手摸一摸中間和邊緣部分，會發現厚度不一樣，中間厚，邊緣薄。再取近視眼鏡的鏡片，用手摸一摸中間和邊緣部分，會發現厚度也不一樣，中間薄，邊緣厚（均選填“厚”或“薄”)。照相機、投影儀、顯微鏡等光學儀器都是利用透鏡工作的，眼鏡中的鏡片也是透鏡。【歸納】透鏡的種類：透鏡分為凸透鏡和凹透鏡。（1）凸透鏡：遠視鏡片中間厚、邊緣薄，這樣的鏡片是凸透鏡。如照相機的鏡頭、放大鏡等；（2）凹透鏡：近視鏡片中間薄、邊緣厚，這樣的鏡片是凹透鏡。【辨別】識別下列透鏡，并歸類：屬于凸透鏡的是：A、B、D；屬于凹透鏡的是：C、E、F.（3）薄透鏡：如果透鏡的厚度遠小于球面的半徑，這種透鏡叫做薄透鏡。2．透鏡的主光軸和光心（1）主光軸：透鏡上通過球面兩個球心的直線叫作主光軸（光軸）。（2）光心：主光軸上有一個特殊的點，通過這個點的光傳播方向不變，這個點叫作透鏡的光心。凸透鏡的主光軸和光心凹透鏡的主光軸和光心【例題1】透鏡是用透明物質制成的光學器件，它利用的是光的_______（選填“直線傳播”“折射”或“反射”）。中間比邊緣______的透鏡是凸透鏡，如圖中的______（填字母）；中間比邊緣______的透鏡是凹透鏡，如圖中的______。（填字母）【答案】折射；厚；B、C；薄；A、D。【解析】透鏡是用透明物質制成的光學器件，它利用的是光的折射；中間厚邊緣薄的是凸透鏡；中間薄邊緣厚的是凹透鏡；由圖可知，B、C中間厚邊緣薄是凸透鏡；A、D中間薄邊緣厚是凹透鏡。探究二、透鏡對光的作用1.凸透鏡對光有會聚作用【做一做】①將一凸透鏡正對著太陽光（或其他平行光），再把一張紙放在它的另一側，來回移動，調整凸透鏡與紙的距離，觀察有什么變化？②讓平行于透鏡主光軸的幾束光射向凸透鏡，觀察光通過透鏡后的偏折方向。【實驗現象】①凸透鏡會使太陽光會聚，在紙上出現一個很小、很亮的光斑。光斑處的溫度很高，長時間照射，紙會被燒焦。②與主光軸平行的光經凸透鏡后會聚于一點。【結論】凸透鏡對光有會聚作用（也叫會聚透鏡）。凸透鏡會聚太陽光凸透鏡會聚光凹透鏡發散光2.凹透鏡對光有發散作用【想一想】凸透鏡、凹透鏡對光的作用相同嗎？它們有怎樣的作用？②讓平行于透鏡主軸的幾束光射向凹透鏡，觀察光通過透鏡后的偏折方向。【現象】①無論怎樣調節凹透鏡和紙的距離，紙上不能出現得到最小、最亮的光斑。②與主光軸平行的光經凹透鏡后向外發散。【結論】凹透鏡對光有發散作用（也叫發散透鏡）。3.理解凸透鏡對光的會聚作用【想想做做】入射到凸透鏡的光如果不是平行光，還能會聚嗎？讓不平行于透鏡主軸的幾束光射向凸透鏡，觀察光的傳播方向。甲平行光束乙發散光束丙會聚光束【現象與分析】如果不是平行光，經凸透鏡折射后的光線相對于入射光線靠攏了一些，最終的光線可能交于一點、也可能不交于一點。凸透鏡對光線的會聚作用是指把入射光線會聚了，相對于入射光線，其折射光線更靠攏主光軸。【結論】凸透鏡對光有會聚作用，經凸透鏡折射出的光線相對于入射光線，更靠近（填“靠近”、“遠離”）主光軸。4.理解凹透鏡對光的發散作用甲平行光束乙發散光束丙會聚光束【想想做做】入射到凹透鏡的光如果不是平行光，還能發散嗎？讓不平行于透鏡主軸的幾束光射向凹透鏡，觀察光的傳播方向。【現象與分析】如果不是平行光，經凹透鏡折射后的光線相對于入射光線發散了一些，最終折射光線的反向延長線可能交于一點、也可能不交于一點（如圖所示）。凹透鏡對光線的發散作用是指把入射光線發散了，相對于入射光線，其折射光線更遠離主光軸。【結論】凹透鏡對光有發散作用，經凹透鏡折射出的光線相對于入射光線，更遠離（填“靠近”、“遠離”）主光軸。【例題2】關于凸透鏡和凹透鏡，下列說法中正確的是（C）A．幾束光經過凸透鏡后一定會聚到一點B．幾束光經過凸透鏡后，一定會平行射出C．凹透鏡對光有發散作用D．幾束光經過凹透鏡，折射光線的反向延長線一定會相交【解析】AB．凸透鏡對光線的會聚作用，這種會聚是相對于原來的光線，所以光經過凸透鏡后不一定會聚到一點，也不一定會平行射出，故AB錯誤；C．凹透鏡對光有發散作用，故C正確；D．光經過凹透鏡，折射光線的反向延長線不一定會相交。故D錯誤。所以選C。【例題3】A．甲和丁 B．乙和丁 C．丙和丁 D．乙和丙【解析】甲圖中，平行光經過透鏡后光線變會聚了，則虛框中放入的透鏡能會聚光，是凸透鏡；乙中光線平行光經過透鏡后變發散了，則虛框中放入的透鏡能將光發散，是凹透鏡；丙中光線，會聚的光線經過透鏡后光線比之前變發散了，則虛框中放入的透鏡能將光發散，是凹透鏡；丁圖中，會聚的光線經過透鏡后變成平行光，則虛框中放入的透鏡能會聚光，則虛框中放入的是凸透鏡；綜上所述，放入凹透鏡的是乙和丙，故D符合題意，ABC不符合題意。所以選D。探究三、透鏡的焦點和焦距1.凸透鏡的焦點和焦距根據上面的實驗，建立概念：（1）焦點：凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚在一點，這個點叫做焦點，用F表示。（2）焦距：焦點到光心的距離叫做焦距，用f表示。（3）凸透鏡有兩個焦點，并且關于光心對稱。（4）凸透鏡焦距的意義：凸透鏡表面的凸起程度決定了它的焦距的長短，凸透鏡表面越凸，焦距越短，對光的會聚作用越強。凸透鏡的焦點和焦距利用陽光測量凸透鏡的焦距（5）利用陽光測量凸透鏡的焦距我們知道太陽光線是向四周射出的發散光線，但由于太陽距離地球十分遙遠，所以可認為太陽射到地球的光線可以看成是平行光。【學生實驗】太陽光聚焦法：把凸透鏡正對太陽光，上下移動透鏡，能在紙上形成最小、最亮的光斑，這個光斑是凸透鏡的焦點，用刻度尺測量焦點到凸透鏡的距離是凸透鏡的焦距。2.凹透鏡的虛焦點和焦距（1）焦點：平行于主光軸的光線通過凹透鏡后發散，發散光線的反向延長線相交于主光軸上，叫凹透鏡的焦點。它不是實際光線的會聚點，凹透鏡有兩個虛焦點，關于光心對稱。（2）焦距：焦點到凹透鏡光心的距離叫作焦距。凹透鏡焦距的大小表示其發散能力的強弱，焦距越小，對光的發散能力越強（選填“強”或“弱”）。3.凸透鏡的三條特殊光線【做一做】讓一束光沿任意方向通過光心，觀察現象。【推理】根據光路的可逆，經過凸透鏡焦點的光線經凸透鏡折射后會沿什么方向？凸透鏡的三條特殊光線【歸納】根據實驗現象及光路的可逆，可得出結論：（1）通過光心的光線傳播方向不改變（選填“改變”、“不改變”）。（2）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后通過焦點。（3）經過凸透鏡焦點的光線經凸透鏡折射后平行于主光軸。4.凹透鏡的三條特殊光線【做一做】讓一束光沿任意方向通過光心，觀察現象。【推理】根據光路的可逆，射向凹透鏡焦點的光線經凹透鏡折射后會沿什么方向？凹透鏡的三條特殊光線【歸納】根據實驗現象及光路的可逆，可得出結論：（1）通過光心的光線傳播方向不改變。（2）平行于主光軸的光線經凹透鏡折射后發散，發散光線的反向延長線通過虛焦點。（3）射向凹透鏡焦點的光線經凹透鏡折射后平行于主光軸射出。【例題4】早在2000多年前，我國古人就能“削冰向日取火”，即用冰磨成一種透鏡，讓太陽光透過它點燃柴草取火，如圖甲所示。請在圖乙中畫出光線AB經冰透鏡后的折射光線和光線CD對應的入射光線（O點為透鏡的光心，F為透鏡的兩個焦點）。【答案】見下圖。【解析】平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后將過焦點；通過焦點的光線經凸透鏡折射后將平行于主光軸。如圖所示。【例題5】完成圖中光路圖。【答案】見右圖。【詳解】平行于主光軸的光線經凹透鏡折射后，其折射光線的反向延長線過焦點；延長線過另一側焦點的光線經凹透鏡折射后將平行于主光軸；如圖所示。【歸納整理】【精講點撥】1.學習凸透鏡和凹透鏡的重點是要明確它們對光線的作用。要注意糾正認識上的誤區：只要通過透鏡折射后的光線是會聚的，這個透鏡就是凸透鏡；折射后的光線是發散的，這個透鏡就是凹透鏡。所謂凸透鏡使光線會聚，凹透鏡使光線發散，都是相對入射光線而言的。凸透鏡對光線的會聚作用是指把入射光線會聚了，其折射光線比入射光線更靠攏主光軸。凹透鏡對光線的發散作用是指把入射光線發散了，其折射光線比入射光線更遠離主光軸。2.在粗測凸透鏡焦距的方法中，一定注意使凸透鏡正對著太陽光，直到紙上的光斑變的最小、最亮時，測量這個最小、最亮的光斑到透鏡光心的距離，才是焦距。【課堂練習】1．如圖是光線通過透鏡（圖中未畫出）的情形，其中是凸透鏡的是（）A．① B．②C．③ D．①②③④【答案】C。【解析】由圖可知，①②④中經透鏡折射后的光線與射向透鏡的光線相比，遠離主光軸，說明透鏡對光線具有發散作用，所以是凹透鏡；③圖中的光線經透鏡折射后，與透鏡前的光線相比，與主光軸的分離程度小，說明透鏡對光線具有會聚作用，所以是凸透鏡。故ABD不符合題意，C符合題意。所以選C。2．如圖畫出了光線通過透鏡（圖中未畫出）的情形，其中是凹透鏡的是（）A．只有d B．只有b和d C．只有c D．只有a、b、d【答案】D。【解析】凸透鏡對光具有會聚作用，凹透鏡對光具有發散作用。因此從四個光線通過透鏡的情形可知，a、b、d的折射光線相對于入射光線是發散的，所以都是凹透鏡；只有c是凸透鏡，且入射光線是從某點發出的，折射光線變得會聚了。所以選D。3.如圖所示，小明手持凸透鏡正對著太陽，下面放一張白紙，調節透鏡到白紙的距離，會在白紙上得到最小最亮的光斑，在該光斑處能將火柴點燃，該光斑所處位置就是透鏡的_____，該光斑到透鏡中心的距離叫_____，經過______的光不改變方向。【答案】焦點，焦距，光心.【解析】太陽光在白紙上最小最亮的光斑，就是透鏡的焦點，該光斑到透鏡中心的距離叫焦距。經過光心的光不改變方向。4.公元前2世紀，西漢淮南王劉安的《淮南萬畢術》記載：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則火生”，其描述的現象如圖所示，下列說法錯誤的是（）A．“削冰令圓”指的是把冰削成凹透鏡 B．“舉以向日”指的是冰透鏡正對太陽光C．“以艾承其影”中的“影”指冰透鏡的焦點 D．“則火生”是因為冰透鏡能會聚光線【答案】A.【解析】A．古人將冰磨成一種冰透鏡，該透鏡中間厚、邊緣薄，屬于凸透鏡，“削冰令圓”指的是把冰削成凸透鏡，故A錯誤，符合題意；B．“舉以向日”指的是冰透鏡正對太陽光，讓太陽光平行于凸透鏡的主光軸照到凸透鏡上，故B正確，不符合題意；C．凸透鏡能將平行光會聚在焦點處，所以“以艾承其影”中的“影”指冰透鏡的焦點，故C正確，不符合題意；D．“則火生”是因冰透鏡是凸透鏡，能會聚光線，從而將太陽光的能量集中，產生高溫，引燃艾草，D正確，不符題意。故選A。5.光通過透鏡會發生折射，請將圖中的入射光線或折射光線補畫完整。【答案】右圖。【解析】圖中透鏡是凸透鏡，凸透鏡有三條特殊光線：過焦點的光線經凸透鏡折射后平行于主光軸；穿過光心的光線傳播方向不變；與主光軸平行的光線折射后穿過凸透鏡的焦點，光路圖如圖所示.6.物理學習小組，選擇如圖所示的四個透鏡進行探究實驗（其中A、B和C、D是兩組形狀相同的凸透鏡，它們分別用玻璃、塑料和水晶制作而成）。（1）為了探究“凸透鏡的焦距大小與透鏡球形表面彎曲程度的關系”，小組同學應選擇圖中的哪兩個凸透鏡做實驗？答：______（選填字母序號）；器材確定后，接著小組同學讓一束與主光軸平行的光，如圖甲、乙所示。比較兩次實驗的現象，可以得到的結論是：凸透鏡表面越凸，_______