“照相機與眼球，視力的矯正”教學設計

新課導入：

同學們，今天我們要探究的內容是“照相機與眼球，視力的矯正”。請看這幅圖片，這是一部老式的照相機。

一、 照相機

1.介紹照相機的鏡頭、膠片和暗箱。

今天老師也帶來了一些自制的簡易相機。請大家用自制的簡易相機給光源F拍個照，找到F在底片上呈現的最清晰的像，并測量此時鏡頭到底片的距離，也就是暗箱的長度。

提醒學生注意：可能一開始就能看到F的像，但這個像不一定是最清晰的。

2.學生分組實驗：用自制的簡易相機給光源F拍照。

3.實驗分析：

你們找到F清晰的像了嗎？找到的小組請舉手。它是一個怎樣的像？

如果能看到像的小組，你們相機鏡頭的焦距是10cm，那此時的物距和像距各滿足怎樣的條件？

4.你們都一開始就得到F最清晰的像了嗎？哪些小組是通過調節得到的？你們是怎樣調節的？

結合圖片講解：無論是伸縮鏡頭還是前后移動暗箱，都是在凸透鏡焦距不變的情況下主要改變像距使物體在底片上呈清晰的像的。

有沒有小組無論怎么調節，始終沒有得到清晰的像的嗎？你們有沒有想過這部相機為什么不能成清晰的像？

你們的相機暗箱的長度是多長？能看到清晰的像的小組暗箱長度又是多長？為什么暗箱的長度短就不能成清晰的像呢？結合FLASH動畫解釋。

F清晰的像成在了底片的前方還是后方呢？

其實我們在用照相機給光源F拍照時，我們人體有一部更為精密的相機也給物體拍了照，你們知道這部精密的相機是什么嗎？

二、眼球

1.你了解眼球的構造嗎？

請同學結合圖片介紹一下眼球的構造和成像原理。

其實晶狀體和視網膜在視覺成像中起著非常重要的作用。你們知道晶狀體是什么樣的嗎？想不想看看真實的晶狀體？想不想知道物體反射的光線經過晶狀體的折射后在視網膜上到底成怎樣的像？

老師從死亡的牛體上分離了牛眼，取出里面的晶狀體，請看：這里睫狀肌，它可以通過拉伸、收縮改變晶狀體的平凸程度，這圈黑色就是虹膜，虹膜里包裹著的透明物質就是晶狀體。

2.演示：牛眼的晶狀體。

請大家注意觀察晶狀體的形狀，它相當于什么透鏡？物體反射的光線經過晶狀體折射后在視網膜成怎樣的像呢？請看。

3.你看到怎樣的一個像？為什么這個像這么小？為什么視網膜和晶狀體間的距離這么短？

結合FLASH動畫介紹眼睛的成像原理。可見照相機和眼球的成像原理是相同的。既然照相機和眼球都可以給物體拍照，那么它們一定有一些結構功能相似的部件，你能找出這些結構功能相似的部件嗎？

4.既然晶狀體相當于照相機的鏡頭，那么，人在看近處的物體后又去看遠處物體的過程中，物距和像距哪個變化了？哪個沒變？

物距變了，像的位置肯定也變化了，人眼能不能前后移動視網膜找到物體清晰的像？也就是說人眼如果要看清楚遠近不同的物體，即使物距變化了，像必須依然成在視網膜上。那人眼究竟通過怎樣的調節才實現的呢？

5.演示實驗：水透鏡。

我們用蠟燭做物體，光屏模仿視網膜，此時物體恰好能在視網膜上呈清晰的像。當我們看近處的物體，物距減小，為什么視網膜上的像模糊不清了？這個清晰的像成在了視網膜的什么地方？

那如何在不移動視網膜的前提下，重新得到蠟燭清晰的像呢？請看光屏。請注意看，像漸漸清晰起來了。我移動視網膜了嗎？你們猜猜我是怎么做的？

提示學生：用高清攝像頭看水透鏡的平凸變化。我剛剛做了什么使像漸漸清晰起來了呢？

6.用實物投影揭秘：

為什么注水能使成像變清晰呢？

注水使晶狀體變凸，晶狀體變凸就改變了它的焦距，使它的焦距變小。這樣就可以使呈在視網膜后方的像重新落在了視網膜上。同理可得，當人眼看遠處的物體時，物距增大，視網膜上的像變模糊了，清晰的像成在視網膜的前方？

同學們，整個實驗過程中我移動視網膜了嗎？

7.總結：原來正常的人眼只要通過調節晶狀體的焦距，就可以在不移動視網膜的情況下，讓無論是近處還是遠處的物體都可以在視網膜上呈現清晰的像了。

人眼是這樣一部可以自動調焦的照相機，可是如果我們長期看近處的物體而不懂得調節，就會造成晶狀體過凸，這樣它再看遠處的物體時，雖然也能通過肌肉拉伸會使晶狀體變平，但卻調節不到原來的程度了，于是我們就患上了近視眼。

有沒有患近視眼的同學愿意配合老師做一個小游戲？

三、近視眼的特點及矯正

1.小游戲：摘下眼鏡看紙條上的字。

為什么走進了才能看見？近視眼能看清楚哪里的物體？看不清哪里的物體？

近視眼可以看清楚近處的物體，說明近處的物體正好成像在視網膜上，那么它再看遠處的物體時，遠處的物體成像在視網膜的前方還是后方？

為什么戴上眼鏡就可以看清楚物體了呢？戴眼鏡的作用是什么呢？

2.學生分組實驗。

選用焦距10cm凸透鏡模仿晶狀體，實驗時我們先固定好蠟燭和晶狀體，由于近視眼看不清遠處物體，所以要盡量使物距大些，可以保持物距35cm不變。

帶上銀色框的近視眼鏡，使蠟燭在視網膜上成清晰的像，這就是一個患近視眼的人戴上眼鏡后的像距，而這個像正好成在視網膜上，也就是光屏所在的位置就是視網膜的位置。我們把視網膜放在光屏的旁邊做個標記，并且記錄下此時的像距，這是需要我們測量的第一個數據。

戴上眼鏡后正好成像在視網膜上，那么取下眼鏡會怎樣呢？拿下眼鏡，像還清晰嗎？這就是患近視眼的人不戴眼鏡時的看到的景象。

此時的清晰像到底在哪里呢，前后移動光屏找到這個清晰的像？再次記錄此時的像距，并把此時光屏的位置和視網膜進行對比。

3.根據實驗數據經過討論，我們得出這樣的結論：近視眼看遠處的物體，遠處的物體成像在視網膜前方。需要佩戴凹透鏡進行校正。

三、遠視眼的特點及矯正

1.家里患遠視眼的爺爺奶奶不戴老花鏡時是怎樣讀書看報的？

遠視眼能看清楚哪里的物體？看不清哪里的物體？

遠視眼可以看清楚遠處的物體，證明遠處的物體正好成像在視網膜上，那么它再看近處的物體時，近處的物體成像在視網膜的前方還是后方？

需要佩戴何種透鏡進行矯正？

2.學生分組實驗。

由于遠視眼看不清近處物體，所以使物距相對小一些，可以保持物距25cm不變。戴上金色框的遠視眼鏡，使蠟燭在視網膜上成清晰的像，這就是患遠視眼的人戴上遠視眼鏡矯正后的像距，而這也是視網膜的位置。做好標記，記錄此時的像距。

取下遠視眼鏡，像變模糊，前后移動光屏再次找到清晰的像，并把像距記錄在學案上。

3.根據實驗數據經過討論，我們得出這樣的結論：遠視眼看近處的物體，近處的物體成像在視網膜后方。需要佩戴凸透鏡進行校正。那么，凸透鏡的作用是什么呢？

四、釋疑解惑

1.演示實驗：用水透鏡演示視力的矯正。

先使物體在視網膜上成清晰的像，模擬正常的人眼。近視眼是由于晶狀體過凸（注水），應該佩戴什么透鏡？遠視眼是由于晶狀體過平（吸水），應該佩戴什么透鏡？

既然照相機和眼睛很類似，我們可否用剛才的方法來矯正照相機呢？

2.演示實驗：用凸透鏡矯正自制簡易相機。

還記得這部找不到清晰的像的照相機嗎？物體清晰的像成在底片的前方還是后方？它相當于近視眼還是遠視眼？

可以佩戴什么鏡進行矯正？

3.你們能不能解釋為什么手機看不清楚近處的字？它相當于近視眼還是遠視眼？為什么滴一滴水就能看清楚了呢？

4.演示實驗：視覺暫留。

其實，紙板上有幾個洞，當它高速轉動時，你還能看到這些洞嗎？它看起來更像是一個連續轉動的圓。這就是由人眼的視覺暫留造成的。

人眼在觀察景物時，光信號傳入大腦神經，需要經過一段短暫時間，光作用結束后，視覺形象并不立即消失，而是要在視網膜上停留0.1—0.4秒左右，視覺的這一現象則被稱為“視覺暫留”。

視覺暫留有時會給我們造成錯覺，但如果我們能利用它，也能讓它很好地為人類服務。比如，放電影。一般情況下，電影每秒播放24幀，每一幀上放著變化不大的圖片，當快速播放時，你看到的就是連續的畫面。

5.保護視力。

同學們，眼睛真的很奇妙，它是一部神奇的可以自動調焦的照相機；它對我們又是如此的重要，我們要好好地保護自己眼睛。

6.結束語。

最后，祝愿同學們都有一雙明亮的眼睛，看清這色彩斑斕的美妙世界，用眼睛這扇心靈的窗戶去發現美、感受美，從而使我們的生活變得更加多姿多彩！