四、照相机与眼睛  视力的矫正课堂实录【1】

照相机与眼球

视力的矫正

南京市红山初级中学 吴

佳

一、学习目标

1. 通过复习凸透镜成像的规律，经历用凸透镜和光屏充当照相机拍照的过程，了解传统照相机的主要结构和功能，了解传统照相机的调节方法。

2. 通过问题的解决，了解照相机的变焦功能，知道眼球就是一架可以变焦的照相机。

3. 观察眼球模型知道眼球的主要结构和功能。经历探究活动，知道近视眼的缺陷，以及矫正方法，并通过类比，知识迁移，了解远视眼的缺陷和矫正。

二、重点、难点

【重点】

1. 了解照相机和人眼的成像原理

2. 了解近视眼和远视眼的缺陷与矫正办法

【难点】

发现并提出问题，经历设计实验方案的过程去解决问题，了解近视眼的成因和矫正方法。

三、设计思想

1.学情和教材分析

八年级学生使用智能手机拍照较多，也有些学生接触过数码相机，听说过“镜头”等专业名词，但是对于传统相机的结构和相机的原理并不了解。七年级生物课程对眼球有介绍，学生知道角膜、虹膜、瞳孔、晶状体、视网膜等主要结构。知道来自物体的光经过晶状体会聚之后像就成在了视网膜上。而睫状肌则起到了调节晶状体的曲度的作用，对近视眼有一定的感性认识。

4.4《照相机与眼球

视力的矫正》是在4.3《凸透镜成像的规律》之后的一节规律的应用课。主要是对物距在两倍焦距以外时成倒立缩小的实像这条规律以及当成实像时，物体越靠近凸透镜，像就远离凸透镜并且像会变大这个动态规律的应用。

视力的矫正这个环节是基于学生有这样的经验：“看不清远处的物体，戴上近视眼镜后就看清楚了”，教材充分利用学生已有的这一经验来探究近视眼的缺陷是符合学生认知特点的。不仅通过模拟探究，知道了晶状体的前面佩戴一个凹透镜来矫正近视眼，而且通过光路图分析还可以从中发现这一光学系统焦距的改变，和眼球的自动变焦如出一辙，而这也是照相机变焦“镜头”的基本原理。

2.设计思想（体现实验的作用）

以学生已有的知识积累和实验基础作为新课的出发点，以实验器材为抓手，通过体验，培养观察能力，可以帮助学生进一步理解凸透镜的动态变化规律，为“变焦”的生成做好铺垫，为了解眼球的调节功能打下基础。

通过模拟探究近视眼的缺陷这一活动，可以加深对近视眼的认识，实验的过程还能发现光学系统的变焦功能，从而和现代照相机中的变焦“镜头”相呼应，从而体会创造发明和物理知识的紧密联系。

3.教学思路（关注实验的应用）

板块

主要内容

设计意图

实验的应用

通过实验器材的呈现，不仅可以回忆凸透镜成像规律的内容，而且可以从整体上（由远及近）把握动态变化的规律。

引入

复习凸透镜的成像规律

明确学习的目标是规律的应用

1.复习规律，自制相机，了解照相机的主要构造。

2.从活动一中再次体会凸透镜成像规律中动态规律的应用。

3.了解变焦带来的好处，过渡到眼球的变焦。

照相机

活动一：拍照

借助光具座上的凸透镜和光屏自制相机，从规律的习得中体会发明创造的快乐。

眼球和视力的矫正

1、观察眼球模型

2、情景体验：了解近视眼

3、活动二：模拟探究近视眼的缺陷

4、通过情境创设，知道验光的意义

1、了解眼球的主要构造。

2、知道近视眼的特点。

3、知道近视眼的缺陷和矫正方法

4、透镜的组合实现的人工变焦和照相机的变焦镜头前后呼应。

1.展示眼球模型，在简单演示的过程中帮助学生回忆并了解眼球的基本构造。

2.在知道近视眼的特点之后，为了加深理解，验证自己的猜想是否正确，开展模拟探究活动。通过实验，进一步理解了近视眼的缺陷和矫正方法。

3.在演示光路的时候，学生通过观察，了解到验光的意义，并且联想到整个光学系统焦距在变化，从而可以建立知识的联想。拓宽知识面。

小结

简述

通过规律应用的学习，体会创造与发明都离不开物理知

识。体现物理学科的重要性。

四、教学资源

学生用：光具座、F光源、凸透镜1个、凹透镜1个、光屏、白纸

教师用：光具座、F光源、凸透镜1个、凹透镜1个、光屏、古董相机（放在盒子里）、手套、平行光源1个、凸透镜1个、凹透镜1个、眼球模型、眼球模型图

课件一份

五、教学设计

内

容

引入

照相机

教师活动

前几天，我们已经用这套装置探究了凸透镜的成像规律。考考大家：

①当物体从很远处慢慢靠近凸透镜时，光屏上依次能成承接到哪几种性质的像？

（学生回答完，打开flash动画演示，边拉动鼠标边问）

②物体慢慢的靠近凸透镜的过程，改变的是哪段距离？

这个动态的变化，我们还可以总结为一条什么规律？

这条规律要成立，有没有前提条件啊？

③要成倒立缩小的实像，必须满足什么条件？（板书）此时的像距一定在哪里？

很好！

④那你们知道这条规律在生活中有什么应用吗？

今天，我们就一起来学习这条规律的具体应用（板书“应用”4.4照相机）

既然照相机就是凸透镜成像规律的应用。那我们是不是可以把凸透镜和光屏当成一架照相机来使用啊？

（ppt）你们会不会用它来给“李白”拍照？

这时，李白就是我要拍摄的物体吧！那它的像就需要成在哪里？

谁愿意来试一试？请到前面来！

很好，那下面就4人一组来给李白拍照吧！

拍照时：光屏上都看到了一个倒立缩小的实像了！

想问大家：真正的照相机，凸透镜和光屏就是这样分开来的吗？（手势，分开）

应该是一个整体！

学生活动

回答：倒立缩小、倒立等大、倒立放大的实像

回答：物近相远像变大

回答：物距大于1倍焦距

回答

活动一：拍照

回答：光屏上

学生上来演示怎么用凸透镜和光屏拍照

学生分组活动：拍照

回答：肯定不是

说明

实验器材的摆放，看着器材听老师提出的问题，有利于学生对实验结果的回忆。

通过活动，从理论层面上升到应用层面。看似简单的器材，因为赋予了新的意义，再一次被使用，可以培养学生的创造性思维。学生在拍照的过程中，更能体会照相机的工作原理。

所以，我们要自己制作一架相机的话，需要找一个暗箱，把凸透镜和光屏连起来才行！

但是，如果物距有变化的，像距是不是也在变化啊？

那这个暗箱能不能固定死？

（戴手套，展示古董）

老师今天也带来了一架这样的相机，它是美国柯达公司生产的第一代照相机。已经有105岁了。

我们看！中间这个就是一个带褶子的暗箱。

那前面这个就相当于凸透镜了，但是结构要复杂些！我们叫他什么？

那充当光屏的是什么呢？（板书）

（后盖打开，看内部）胶片就安装在这个部位。

（手拨动褶子调节开关）镜头和胶片之间可以有三个挡位的前后微调。

刚才，大家在拍李白的时候，除了看自己光屏上成的像之外，有没有留意到周围其他小组成的像的情况？

我们一起来看这位同学，他的这块光屏是毛玻璃做的，后排同学也能看清楚成的像。和自己的成像情况对比一下！发现了什么？

为什么第一排同学拍摄成像的画面要比第六排的成像要大？

那后排的同学如果想把李白拍的大一点，你会怎么做？

但是，如果你不是在教室里拍摄景物，而是到操场上去拍摄天空中放的风筝（ppt）。那他们成的像肯定怎么样？

那在物体的位置和摄影师的位置都固定的情况下，有没有办法让像大一些呢？

我们一起来通过两张光路图分析一下！

这是远处的物体在凸透镜后成的像。如果还是这个物体，光屏位置也一样，那么，要让像大一些（全部画完）凸透镜的位置是不是也要再往外伸出去一些啊！再仔细看，还有什么发现？

回答：是的

回答：不能

镜头

胶片

回答

后排同学回答：成的像比我们成的像要大

回答：物距小

回答：让相机靠近“李白”

回答：很小

是较难理解的问题，可能会有疑惑。

回答：凸透镜的焦距也要大一些

古董相机因为结构相对现代数码相机要简单，且和凸透镜成像规律中的两大原件（凸透镜、光屏）较为贴近，能很好的对应上。展示这样的相机能帮助学生理解照相机的工作原理。

再次利用拍照这个活动中得到的生成性的现象，帮助学生进一步理解凸透镜成像规律。也为下一步的学习做好铺垫，是一个承上启下的环节。

眼球

视力的缺陷与矫正

近视

要换一个焦距更大的凸透镜就可以实现了吧！一起来看这张照片：

现在我们很多专业的摄影人士会随身携带不同焦距的镜头外出拍摄，选择不同焦距的镜头就能解决这个问题了。

还有的摄影记者会只携带一个能变焦的镜头来拍摄各种特写，非常的方便！就是这个道理。

其实，我们每个人身上也都有一对很神奇的带有变焦功能的照相机。就是什么？

（展示眼球模型）

这就是眼球模型，（边拆边介绍）这是角膜，可以起到保护眼球的作用。这是虹膜，中间是瞳孔。光经过瞳孔进入眼球。这是晶状体，来自物体的光经过晶状体会聚之后，像就成在了视网膜上！那晶状体的功能类似于什么？（板书）视网膜的功能类似于什么？（板书）这两块红色的是肌肉，叫睫状肌（可以手指课件图片）。知道它起了什么作用吗？

但是如果我们不注意用眼卫生的话，睫状肌的调节功能会降低，导致晶状体曲度变化范围缩小，就会造成像无法成在视网膜上的情况了。视力的主要缺陷有两种，一种叫近视，一种叫远视。

为了帮助大家了解近视眼的缺陷，我们一起来参与一个活动。我需要2位同学上来帮忙协助完成。其中一位是近视的，一位视力一级棒的。

你们俩站这里。

现在，请问两位能否看清墙上的文字？

看得清楚说明了，像正好成在了哪里？那看不清楚的呢？

要想办法看清这两个字，你会怎么做？

看清楚了，又说明什么？

此时，从看不清到看清，变化的是哪段距离？

那物近了，像就远离凸透镜。你们觉得近视眼成的像可能在哪里？

眼球

回答：凸透镜

回答：调节晶状体的曲度

情景体验，感受近视眼导致的观察障碍

站在讲台前面，面向同学们

回答

其他同学一起回答

猜想：在视网膜的前面

近视眼的同学会往前走

其他同学一起回答

回答：物距

回答：成在视网膜前面

通过介绍变焦镜头的好处，可以起到过渡的作用，为眼球的引入做铺垫，同时也为最后镜头的基本原理的得出做好前后呼应。

为介绍视力的缺陷和近视眼的矫正而做的铺垫。因为内容在生物课上学过且不是这节课的重点，所以通过模型的拆解，既生动有趣，又简洁明了。

通过情景体验和观察，感性认知得到了进一步认识，知道近视眼造成的视觉障碍是看不起远处的物体。

好，请你再回到原位，现在你可以戴上眼镜了。现在看清楚了吗？你戴的近视眼镜是什么透镜啊？

说明近视眼的矫正可以通过佩戴凹透镜实现。

（板书）二、视力的缺陷

1、近视：看不清远处

我们刚才的分析到底对不对呢？下面我们就来通过实验验证一下。

F光源表示远处的物体，我们就用这架光具座上的器材模拟刚才这位同学看物体。

谁会上来把这些器材依次在光具座上？

现在它已经带好了眼镜。（这位同学站在旁边）

你能不能具体说一说，光具座上的这些器材分别代表你眼睛的什么部位？

现在就这个情境。我们接下来可以怎么做就能证明我们刚才的判断是对的？

请小组代表上台说说你们组的方案

（黑板上吸好眼球结构图）

通过刚才的探究，我们知道了近视眼，远处物体的像成在了视网膜的前面。（板书）

（吸好平行光源，光打到胖凸透镜上，光会聚在视网膜的前面）

所以要佩戴凹透镜矫正。（板书）

（演示）

我找来了一个凹透镜，戴在眼睛前。

咦？为什么像没有成在视网膜上啊？

这说明了什么？

不是随便拿个凹透镜都可以矫正视力的，我们生活中需要先验光检查，才能佩戴上合适的透镜。

大家再看：

（边讲，边演示不放凹透镜时的焦距和放上凹透镜时的焦距）放上去之后，相对于原来的焦距变长了。我再移动凹透镜，大家

回答

活动二：模拟探究近视眼的缺陷

学生上台操作

将视力矫正好，像成在光屏上

回答：晶状体、视网膜

4人小组，尝试着动手试一试，讨论一下

学生代表上台演示并讲解实验操作的过程和看到的现象，并分析现象得出结论

观察

回答：凹透镜不合适

回答：焦距在变化

模拟探究近视眼的缺陷是本节课的重点。而因为光具座上器材较多，既有凸透镜又有凹透镜；光屏既能作为承接实像的器材，又能看作是视网膜的位置；既要戴上眼镜又要取下眼镜，所以不少学生自己在探究的时候把自己也搞晕了。为了帮助学生能清楚的知道实验的目的和各个器材模拟的部位，我们设计了探究实验前的讨论。将实验的步骤进行了分解，先组装器材，学会戴上眼镜矫正视力（即学会在戴上凹透镜后找到清晰的像），然后明确各个元件表示的意义，模拟眼球的部位，最后再思考如何利用这套装置证明我们的猜想。而这个讨论的过程，小组内同学动手体验，互相讨论，就能较为简单的得到实验的方案了。

这个演示实验可以直观的帮助学生认识变焦的原理，也为之前讲照相机的变焦镜头做到前后呼

远视

小结

看到了什么？

这其实就是照相机变焦镜头的一个最最基本的原理了。其实照相机的镜头是由很多个透镜组成的组合，通过它们内部相对位置的改变从而实现了改变焦距的功能。

另外，还有一种跟近视眼相反的视力缺陷——远视。

我们能否根据刚才学习的近视眼的缺陷和矫正进行相应的类比啊？

2、远视：看不清近处 像成在了视网膜的后面，戴凸透镜矫正

（板书）

这节课我们学习了凸透镜成像规律的具体应用，照相机和眼球。

不管是照相机的发展还是医学治疗眼睛的手段的多样化，我们大家都能感受到新技术带来的新变化。所以，学好我们的物理知识就显得更加重要了。同时，因为用眼不当而带来的视力缺陷也应该引起我们的重视，保护好自己的眼睛，注意用眼的卫生。

六、教学反思

回答

应，解决了变焦镜头是如何变焦的这个奥秘。

类比近视眼的缺陷，直接得出远视眼的缺陷。

1、教学理念和主张决定了教学设计的高度

这节课的设计可以说是一波三折，最初的教学设计和最终呈现的这节课完全不同。我想，被推翻重来的过程就是自我成长，教学理念的又一次提升。

初稿中我的设计理念是：从生活中的具体应用出发，通过展示实物（或者是模型），分析实物，参与体验，得出所运用的物理规律。这样的设计其实就不属于规律的应用课了，而且所有知识的得出都不是在引起学生的思考，促进学生的思维，反而都是老师在想方设法的告知学生。看似有实验、有活动体验，其实并不能培养学生的科学素养。

改变后的设计理念是：作为一节规律应用课，从凸透镜成像规律出发，通过复习规律，再运用实验中大家熟悉的器材来自制照相机。这个设计和初稿中是完全相反的理念。教学环节显得非常自然，符合学生认知的同时培养了学生的创造力，在思维能力的培养上起到了一定的作用。

2、教学设计的高度决定了学生思维的高度

深度备课的过程也是一名教师成长的过程。有时候自己并不会对某些应用做深入了解，学生也就不可能在学习知识方面有更深入的认识。在备这节课的同时，我也对照相机拍摄近景和远景的原理查阅了资料，知道并不是“物近像远像变大”这么简单，而是镜头有所不同，有的是变焦镜头，都是透镜的组合，透镜之间相对位置的改变就能引起焦距的改变。而这些知识不是初中物理这节课的重点，作为教师只有自己了解的更多，才能站得高看得远，帮助学生走得更远。在教学设计的过程中，我把变焦这个话题做了前后呼应，同时也把变焦这个话题作为从照相机到眼球知识的过渡，既能提升学生的思维高度，也能拓宽学生的知识面。

3、简单的实验器材同样可以点亮我们的课堂

本节课的设计在实验的创新上并没有什么令人眼前一亮的创新教具，而是实实在在的学生已经非常熟悉了的光具座和光源、凸透镜、光屏。但是，恰恰是这些简单的器材的再利用，一句“既然照相机就是凸透镜成像规律的具体应用，那我们是不是可以把凸透镜和光屏当成一架照相机来使用呢？”从另一个角度来使用凸透镜和光屏，给它们赋予了新的含义，对于学生来说是一个巨大的跨越，因为这已经从理论变成的实践。有一种人人都是发明家的感觉，我想这样的设计学生更感兴趣，也更能凸显思维含量。

本节课还用到了4.2《透镜》一课中用到的平行光源和演示用的磁吸式凸透镜。这些器材学生也是十分熟悉的，知道平行于主光轴的光射向凸透镜后会聚而成的点就是焦点。但是，我打印了一张眼球的结构图附在以上器材的后面之后，给这些器材也赋予了新的含义。学生观察老师的演示实验，直观形象，能很好的帮助学生理解近视眼的缺陷和矫正。

值得一提的是，当将凹透镜贴在黑板上的时候，一个看似老师不经意的举动，可以引出学生很多的思考。比如：凹透镜需要选择合适的，可以联想到生活中的验光；凹透镜添加之后的变化，可以发现整个系统的焦距的变化；前后移动凹透镜的位置，可以调节光学元件整体的焦距，这就是变焦镜头的原理，浅显易懂，拓宽了学生的知识面。

所以说，这节课的实验器材虽然简单，但是由于被赋予了新的含义，有了新的生命力，使我们的课堂一样精彩。