为了普及眼健康知识,生物学兴趣小组在老师指导下,开展了“探究眼球成像”的实践活动,任务如下。


任务一 认识视觉形成原理
(1)物体反射来的光进入眼球,依次通过角膜、房水、瞳孔、
(2)同学们利用如图乙所示的模型模拟眼球的成像。用注射器向水透镜中注水或从中抽水,可改变其曲度,水透镜模拟的主要是眼球的
任务二 利用模型探究近视的成因
(3)为模拟近视,先使用注射器使水透镜曲度变
任务三 活动拓展与前沿展望
(4)2025年中国香港科技大学设计出世界上首枚3D仿生眼——电化学仿生眼(如图丙所示),其后侧的纳米探测器搭载4.6亿像素感光元件,且能在19.2毫秒内响应并生成电流,反应时间不到人眼的一半。该仿生眼的
(5)仿生眼的出现为盲人重见光明带来了希望,除了医疗领域,仿生眼还可以应用于
任务一 认识视觉形成原理
(1)物体反射来的光进入眼球,依次通过角膜、房水、瞳孔、
⑤
(填图甲中序号,下同)和③
,经过折射,落在①
上形成物像,该结构感受刺激后,通过视神经将信息传给大脑
的特定区域,形成视觉。(2)同学们利用如图乙所示的模型模拟眼球的成像。用注射器向水透镜中注水或从中抽水,可改变其曲度,水透镜模拟的主要是眼球的
晶状体
,光屏模拟的是视网膜
。任务二 利用模型探究近视的成因
(3)为模拟近视,先使用注射器使水透镜曲度变
大
,此时光屏上的物像由清晰变模糊。为了在光屏上重新呈现清晰的物像,小晋组将模型中的光源向靠近
(填“靠近”或“远离”)水透镜的方向移动。在现实生活中,近视的同学看不清远
处物体,往往通过戴近视镜加以矫正。受此启发,小华组选用凹
(填“凸”或“凹”)透镜放在水透镜前方适当位置,使物像变清晰。除以上方法,小强组将光屏向靠近
(填“靠近”或“远离”)水透镜的方向移动,使物像变清晰。为预防近视,你采取的合理用眼的具体做法是读写姿势正确,眼与书本的距离在33厘米左右(读写或使用电子产品30~40分钟后,适当休息,远眺;每天户外活动2小时以上,科学作息等)(答案不唯一)
(答出一点即可)等。任务三 活动拓展与前沿展望
(4)2025年中国香港科技大学设计出世界上首枚3D仿生眼——电化学仿生眼(如图丙所示),其后侧的纳米探测器搭载4.6亿像素感光元件,且能在19.2毫秒内响应并生成电流,反应时间不到人眼的一半。该仿生眼的
纳米探测器
模拟图甲中的①,液态金属丝
模拟图甲中的②。(5)仿生眼的出现为盲人重见光明带来了希望,除了医疗领域,仿生眼还可以应用于
军事
、交通(工业)(答案不唯一)
等领域。答案
(1) ⑤ ③ ① 大脑
(2) 晶状体 视网膜
(3) 大 靠近 远 凹 靠近 读写姿势正确,眼与书本的距离在33厘米左右(读写或使用电子产品30~40分钟后,适当休息,远眺;每天户外活动2小时以上,科学作息等)(答案不唯一)
(4) 纳米探测器 液态金属丝
(5) 军事 交通(工业)(答案不唯一)
(2) 晶状体 视网膜
(3) 大 靠近 远 凹 靠近 读写姿势正确,眼与书本的距离在33厘米左右(读写或使用电子产品30~40分钟后,适当休息,远眺;每天户外活动2小时以上,科学作息等)(答案不唯一)
(4) 纳米探测器 液态金属丝
(5) 军事 交通(工业)(答案不唯一)
解析
【分析】
本题围绕眼球成像原理、近视成因及仿生眼应用展开,解题思路如下:1. 回忆眼球各结构的功能,明确视觉形成的路径,对应图中序号完成填空;2. 理解模型模拟眼球的原理,确定水透镜、光屏对应的眼球结构;3. 结合近视成因(晶状体曲度过大、物像落在视网膜前方),分析模型中光源、光屏移动方向及矫正透镜类型;4. 对应仿生眼结构与眼球结构,结合实际场景拓展应用领域。
【解析】
(1) 视觉形成过程:物体反射的光依次经过角膜、房水、瞳孔,再通过图甲中的⑤晶状体和③玻璃体折射,最终落在①视网膜上形成物像;视网膜的感光细胞将信息通过视神经传给大脑的特定区域(视觉中枢),形成视觉。
(2) 模型中,水透镜可调节曲度,模拟眼球的晶状体;光屏承接物像,模拟视网膜。
(3) 近视成因是晶状体曲度过大,折光能力过强,物像落在视网膜前方,因此先让水透镜曲度变大;要使光屏重新出现清晰物像,若移动光源,需向靠近水透镜方向(缩短物距,使像后移);现实中近视患者看不清远处物体,需戴凹透镜(发散光线,使像后移至视网膜)矫正;若移动光屏,需向靠近水透镜方向(承接前移的物像);预防近视的合理做法如读写姿势正确,眼与书本距离保持33厘米左右等。
(4) 仿生眼的纳米探测器负责感光,对应图甲中的①视网膜;液态金属丝传递信号,对应图甲中的②视神经。
(5) 仿生眼除医疗领域外,还可应用于军事(如侦察设备)、交通(如自动驾驶视觉系统)等领域。
【答案】
(1) ⑤ ③ ① 大脑
(2) 晶状体 视网膜
(3) 大 靠近 远 凹 靠近 读写姿势正确,眼与书本的距离在33厘米左右(合理即可)
(4) 纳米探测器 液态金属丝
(5) 军事 交通(合理即可)
【知识点】
眼球的结构与功能、视觉的形成、近视的成因及预防
【点评】
本题结合实践模型考查核心知识点,将理论与实验操作结合,同时拓展仿生眼的应用,注重知识的理解与迁移,符合生物学科实践探究的要求。
【难度系数】
0.6
本题围绕眼球成像原理、近视成因及仿生眼应用展开,解题思路如下:1. 回忆眼球各结构的功能,明确视觉形成的路径,对应图中序号完成填空;2. 理解模型模拟眼球的原理,确定水透镜、光屏对应的眼球结构;3. 结合近视成因(晶状体曲度过大、物像落在视网膜前方),分析模型中光源、光屏移动方向及矫正透镜类型;4. 对应仿生眼结构与眼球结构,结合实际场景拓展应用领域。
【解析】
(1) 视觉形成过程:物体反射的光依次经过角膜、房水、瞳孔,再通过图甲中的⑤晶状体和③玻璃体折射,最终落在①视网膜上形成物像;视网膜的感光细胞将信息通过视神经传给大脑的特定区域(视觉中枢),形成视觉。
(2) 模型中,水透镜可调节曲度,模拟眼球的晶状体;光屏承接物像,模拟视网膜。
(3) 近视成因是晶状体曲度过大,折光能力过强,物像落在视网膜前方,因此先让水透镜曲度变大;要使光屏重新出现清晰物像,若移动光源,需向靠近水透镜方向(缩短物距,使像后移);现实中近视患者看不清远处物体,需戴凹透镜(发散光线,使像后移至视网膜)矫正;若移动光屏,需向靠近水透镜方向(承接前移的物像);预防近视的合理做法如读写姿势正确,眼与书本距离保持33厘米左右等。
(4) 仿生眼的纳米探测器负责感光,对应图甲中的①视网膜;液态金属丝传递信号,对应图甲中的②视神经。
(5) 仿生眼除医疗领域外,还可应用于军事(如侦察设备)、交通(如自动驾驶视觉系统)等领域。
【答案】
(1) ⑤ ③ ① 大脑
(2) 晶状体 视网膜
(3) 大 靠近 远 凹 靠近 读写姿势正确,眼与书本的距离在33厘米左右(合理即可)
(4) 纳米探测器 液态金属丝
(5) 军事 交通(合理即可)
【知识点】
眼球的结构与功能、视觉的形成、近视的成因及预防
【点评】
本题结合实践模型考查核心知识点,将理论与实验操作结合,同时拓展仿生眼的应用,注重知识的理解与迁移,符合生物学科实践探究的要求。
【难度系数】
0.6
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