八年级物理上册 第五章 第五节 显微镜和望远镜教学设计 新版新人教版Word下载.docx
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2．经历两个透镜观察物体的探究活动，能说出望远镜、显微镜的物镜和目镜成像情况；
3．通过了解望远镜发展的历程，感受望远镜在人类探索宇宙奥秘中所起的重大作用；
4．通过观看显微镜的发展及应用前景，认识到科技对社会发展和人类生活的重要影响，从而增强对物理学的热爱。
过程与方法
1．体验利用两个透镜组成望远镜的实践过程。
2．体验利用两个透镜组成显微镜的实验操作过程。
3．初步学习逆向、类比的物理思维方法。
情感、态度与价值观
1．激发学生对宏观世界和微观世界进行观测的兴趣。
2．增强学生的自然审美能力，培养热爱自然、热爱科学的情感。
3．进一步形成科学的认识观。
4．通过探究活动，培养学生团结合作精神。
教学重点
2．经历两个透镜观察物体的探究活动，能说出望远镜、显微镜的物镜和目镜成像情况。
教学难点
经历两个透镜观察物体的探究活动，能说出望远镜、显微镜的物镜和目镜成像情况。
教学方法
探究法、讨论法、实验法、观察法。
课时安排
1课时
教学准备
教师：
计算机、多媒体课件。
学生：
两个焦距不同的凸透镜、玻璃片、水。
导入新课
1．引入：
探索是人与生俱来的天性，要探索就需要观察，要观察就要借助眼睛，并期望加以扩展，正是透镜的发明和使用，才使人类的这种愿望得以实现。
2．提问：
透镜有哪两种？
观察：
判断所给器材中的凹透镜和凸透镜
问题：
利用透镜我们可以观察到不同的像，如果我们把透镜组合起来观察物体，又会有怎样的发现呢？
进行猜想。
我们用一个放大镜时，发现放大倍数有限，但当我们用两个放大镜组合，发现放大更多倍。
同学们能用这一发现做一个小发明吗？
引导：
我们用它做一个显微镜。
导入课题。
故事导入
方案一：
嫦娥深居广寒宫，她的美丽与孤独总令我们羡慕和同情，但这始终只是一个美丽的传说，因为科学家已经利用某种仪器把月亮看得清清楚楚，上面尽是些石头，根本没有任何生命，更没有嫦娥与广寒宫。
那同学们知道科学家用的是什么仪器吗？
引导学生回答望远镜引入新课。
方案二：
约400年前在荷兰的一个小镇上，一个磨眼镜片的手艺人不经意地透过一前一后放置的两个镜片去看远处的景物时，发现这些景物近了许多，大约1609年，意大利的科学家伽利略知道了这件事，他在研究之后，用两个凸透镜做成了一台望远镜。
他后来不断改进，用自己的望远镜第一次发现了天上的银河并不是一片连续发光的云，而是由许多的星星组成的；
他发现月亮表面并不是平坦的，而是有许多高低不同的环形山；
发现了太阳黑子，看到了土星周围有一圈光环。
更重要的是，他发现了有四颗卫星绕着木星转，很神奇是吗？
想了解吧！
引入课题：
显微镜和望远镜。
大家一定知道外国有个情人节是2月14日，你们知道为什么有人把7月7日叫做中国的情人节吗？
这儿有个望远镜，可以看到天上的“牛郎星”与“织女星”，今天晚上，谁想借去试着观察一下？
出示望远镜模型，啊，这样简单，说不定，学了今天的知识，我们每个人就都能用身边的器材自己制作一台望远镜呢？
出示课题导入。
设计意图：
设疑激趣，使学生带着期待步入课堂。
播放一段“探索宇宙、微生物”方面的音像资料。
①大家都知道，在人类同疾病作斗争的历史上，找到像痢疾菌、伤寒菌、艾滋病病毒、非典病毒等样本是找到抑制或杀死这些细菌或病毒的关键。
②透望天空、漫步宇宙是人类走向未来的必由之路，那么，科学上进行这些显微、远望等探究的重要工具显微镜和望远镜是怎样的成像原理呢？
③你们在七年级已经用过显微镜了，谁知道显微镜的目镜和物镜属于凹透镜还是凸透镜？
想不想自己制作一台显微镜呢？
方案三：
提问激趣，引出课题：
生物课上是怎样使用显微镜的？
是由哪几部分组成？
你们知道为什么显微镜能比普通的放大镜放大倍数大得多吗？
神话故事《葫芦娃》中有一位葫芦娃有特殊的本领，他有千里眼，能够看到很远以外的东西，设问：
大家想不想拥有和他一样的本领呢？
我们只需要借用一特殊的工具就可以实现大家的愿望，那就是我们今天要共同学习的——望远镜。
推进新课
一、显微镜
1．介绍显微镜的发明
显微镜把一个全新的世界展现在人类的视野里。
人们第一次看到了数以百计的“新的”微小动物和植物，以及从人体到植物纤维等各种东西的内部构造。
显微镜还有助于科学家发现新物种，有助于医生治疗疾病。
1931年，恩斯特·
鲁斯卡通过研制电子显微镜，使生物学发生了一场革命。
这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。
1986年他被授予诺贝尔奖。
2．探究：
组织学生分组自制水滴显微镜。
参考器材：
滴管、烧杯、水、观察纸、透明的磁带盒、放大镜
1．将观察白纸（上面有一个小箭头）平放在水平桌面上。
2．将磁带盒盖中的一块，放在白纸上，再在盒盖上用滴管滴一小滴水，透过水观察。
现象：
看到一个倒立的放大的像。
3．再利用一块放大镜（凸透镜）在上面观察水滴中的箭头。
看到一个被放大得更大的箭头。
通过设置学习情境，使学生经历体验，领悟显微镜成像的原理，从而由感性认识上升到理性认识，突破重点。
教师播放显微镜结构示意图，学生阅读课本内容，并思考以下问题：
物镜和目镜由凸透镜组成
显微镜
（1）显微镜主要由哪几个部分组成？
（2）什么是目镜？
（3）什么是物镜？
（4）物镜的作用是什么？
它与生活中哪种透镜作用相似？
（5）目镜的作用是什么？
（6）用显微镜观察到的物体是倒立的还是正立的？
为什么？
总结：
1．结构
靠近眼睛的凸透镜叫目镜。
靠近被观察物体的凸透镜叫物镜。
2．原理
物镜的作用相当于投影仪，成倒立放大的实像。
目镜的作用相当于放大镜，成正立放大的虚像。
用凹面镜作为反光镜，起聚光作用。
3．作用：
看清楚微小的物体。
拓展：
人眼只能看清大小0.1～0.2毫米左右的细节，显微镜大大地提高了人的观察能力，好的显微镜可以放大2000倍，能够看清0.2微米的结构。
但要观察更小的结构，光学显微镜就无能为力了，20世纪30年代出现了电子显微镜，放大倍数80万倍。
而隧道扫描显微镜更进一步能看到单个原子。
二、望远镜
活动一：
观察望远镜
利用望远镜观察到的现象是什么？
说明：
通过望远镜看过去，发现远处的物体好像变大拉近了。
活动二：
利用两个凸透镜观察物体
用一个焦距小的凸透镜和一个焦距大的凸透镜组合起来，观察稍远处的物体，调节两个透镜之间的距离，直到看得最清楚为止。
你看到的物体有什么变化？
发现：
将焦距短的透镜靠近眼睛时，远处的物体看上去放大了；
交换透镜位置，远处的物体看上去缩小了。
望远镜的构造：
1．望远镜的组成
2．望远镜的物镜的直径很大，能够会聚更多的光，使得所成的像更明亮。
3．物镜的焦距比较长，目镜的焦距比较短，两个镜的焦点是重合的。
扩展：
开普勒望远镜的原理
德国天文学家开普勒于1611年发明
物镜的作用相当于照相机，成缩小的实像。
目镜的作用相当于放大镜，成放大的虚像。
物镜的焦距长而目镜的焦距短。
望远镜的类型
望远镜有伽利略望远镜、开普勒望远镜、牛顿式反射望远镜、哈勃太空望远镜，还有普通望远镜、军事望远镜、红外线望远镜。
我们见到的普通望远镜和军事望远镜都是双筒的，是双筒望远镜，它的两个镜筒都是拐了弯的。
在拐弯处分别安装了两个“全反射棱镜”。
这种设计一方面缩短了镜筒的长度，再者经过那两块棱镜的两次反射也能使本来倒立的像正立过来。
在地面上用望远镜观察星空时，星体发来的光在穿过大气层的时候，要被吸收一些，还要受到不规则折射的影响，因此大大影响像的质量，为改进对星体的观察，1990年美国向太空发射了一台望远镜，叫哈勃太空望远镜。
视角：
物体离物镜很远，它的像却离物镜很近，根据凸透镜成像的规律可知，这样所成的像是缩小的！
为什么使用望远镜观察物体时会感到物体放大了？
我们能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要，物体对眼睛所成视角的大小和物体本身大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。
望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用。
视角就可以变得很大。
望远镜的物镜直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光使得所成的像更加明亮。
这一点在观测天空中的暗星时非常重要。
现代天文望远镜都是力求把物镜口径加大，以求观测到更暗的星。
注意：
显微镜经过两次放大后看到倒立放大虚像。
望远镜看到的是倒立缩小的虚像，但视角被放大。
天文望远镜多用反射式望远镜，因为容易得到更大的口径。
三、探索宇宙
播放多媒体介绍人类探索宇宙的历程
宇宙自古以来就是人类关注、困惑、探索的一个重要问题。
在人类漫长的历史进程中，大部分时间人们主要依靠肉眼观察、简单猜测与推理来认识宇宙。
他们对宇宙的认识很有限，并具有很浓的神话与宗教色彩。
在欧洲，人们在宗教的影响下，长期认为地球是宇宙的中心。
如图反映了“地心说”的宇宙观：
地球居于中心，太阳和其他行星围绕地球转动。
这种理论影响了人们思想达千年之久。
“地心说”的宇宙图象
1687年，牛顿发表了《自然哲学的数学原理》一书，为探索宇宙奠定了坚实的理论基础。
进一步证明了行星围绕太阳运行是受到“万有引力”的作用，从而进一步揭示了宇宙的秘密。
1849年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，预测天王星外还存在一颗行星，并计算出了这颗行星的运行轨道。
不久，在预测的轨道上就发现了这颗后来被命名为海王星的行星。
太阳系：
由八大行星构成。
探索地外文明
送给地外文明的信
1972年3月和1973年4月美国发射的先驱者10号和11号宇宙探测器各自带了一块长13.5厘米、宽7.5厘米的镀金铝制标志牌，上面刻着人类模样的一男一女裸体像和太阳系、太阳系在银河系的位置及飞船发射的位置——地球的图像。
这块金属板在太空中可经历亿万年仍清晰可读，以便有朝一日它们飞出太阳系与宇宙中智慧生命相遇时进行自我介绍并取得联系。
1．如果你想仔细观察一片树叶的内部结构，最好使用（ ）。
A．平面镜B．凹透镜
C．放大镜D．显微镜
答案：
D
2．下列关于望远镜的用途说法错误的是（ ）。
A．望远镜用来观察远处的物体
B．望远镜在军事上有重要的应用
C．望远镜在天文学上有很重要的应用
D．望远镜可用来观察植物细胞的结构
3．下列关于望远镜的说法不正确的是（ ）。
A．所有的望远镜都是由两个凸透镜制成的
B．望远镜的物镜直径越大，越容易观察到较暗的星球
C．我们看到远处的汽车越来越小，是因为汽车对我们的视角在逐渐减小
D．望远镜的物镜成缩小的实像
A
4．有一种望远镜也由两组凸透镜组成。
靠近被观察物体的叫物镜，靠近眼睛的叫目镜，物镜的作用好像一架（ ）。
A．投影仪B．放大镜
C．照相机D．幻灯机
C
5．下列光学知识的应用中，有一个与其他三个不同，这个应用是（ ）。
A．天文爱好者用望远镜观察天体
B．演员对着镜子练习舞蹈动作
C．医生用凹透镜来矫正近视患者视力
D．摄影师用照相机拍摄照片
B
6．用显微镜和望远镜观察物体时，关于像的倒正，以下说法正确的是（ ）。
A．用显微镜观察时像是正立的，用天文望远镜观察时像是倒立的
B．用显微镜观察时像是正立的，用天文望远镜观察时像也是正立的
C．用显微镜观察时像是倒立的，用天文望远镜观察时像是正立的
D．用显微镜观察时像是倒立的，用天文望远镜观察时像也是倒立的
7．哈勃望远镜的物镜直径达4.3m（其光学主镜口径为2.4m），制造如此大的物镜是因为（ ）。
A．物镜越大我们看到的像越大
B．反射式望远镜的物镜就应该比折射式望远镜大
C．物镜越大，就能把越多的光会聚起来，使所成的像更加明亮
D．以上说法都是错误的
8．从显微镜的结构图中的光路图可以看出（ ）。
A．目镜的焦距比较长，物镜的焦距比较短
B．目镜的焦距比较短，物镜的焦距比较长
C．目镜和物镜的焦距一样长
D．对目镜和物镜焦距的长度没有明确的要求
9．下列说法不正确的是（ ）。
A．显微镜由两个凸透镜组成，目镜成倒立放大的实像，物镜成正立放大的虚像
B．望远镜分为折射式望远镜和反射式望远镜
C．显微镜和各种形式的望远镜，目镜都成虚像
D．无论什么形式的望远镜，其物镜直径越大越好
10．李洋在用显微镜观察上皮组织细胞时，通过调节，被观察的物体已经处在视野中央了，但像太小，观察不清楚，这时应该（ ）。
A．使物镜远离物体，目镜位置不变
B．使物镜靠近物体，目镜远离物镜一些
C．使物镜远离物体，目镜靠近物镜一些
D．使物镜位置不变，目镜靠近物镜一些
11．用显微镜观察物体时，物镜对物体所成的像是一个放大的________（选填“虚”或“实”）像，道理就像________的镜头成像一样，目镜的作用则像一个________，再次对这个像成放大的________（选填“实”或“虚”）像。
实 幻灯机 放大镜 虚
12．取两个焦距不同的放大镜，一只手握住一个，通过两个透镜看前面的物体，如图所示，调整两个放大镜间的距离，直到看得最清楚为止。
物体变大了还是变小了？
把两个放大镜的位置前后对调，你有什么新的发现？
为什么要用两个焦距不同的放大镜？
解析：
本题通过两个焦距不同的放大镜演示望远镜成像原理，前面的凸透镜相当于望远镜的物镜，使远处的物体在焦点附近成实像，后面的凸透镜相当于望远镜的目镜，用来把这个实像放大，所以我们看到了物体放大的像。
若前后两个凸透镜位置颠倒，则看到物体缩小的像。
通过实验发现，若要看到物体放大的像，要求物镜的焦距长，目镜的焦距短。
物体变大了，前后对调，物体就变小了，因此只有物镜焦距长、目镜焦距短时我们才能看到远处物体变大了。
若两透镜焦距相等，则看到的物体大小几乎不变，起不到望远镜望远的作用。
规律总结
一、显微镜原理：
物镜：
当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像。
目镜：
当u＜f时，成正立、放大的虚像。
二、望远镜的原理：
当u＞2f时，成倒立、缩小的实像。
通过把物体的像移近，把物体的像放大来增大视角。
如图所示，物体对眼睛所成的视角决定了物体在视网膜上所成像的大小，视角越大，所成的像越大，眼睛看物体就越清楚。
视角大小不仅跟物体大小有关，还跟物体到眼睛的距离有关。
你能否根据视角的知识解释利用显微镜能看清微小物体，利用望远镜能看清远处物体的道理？
另外，平面镜所成的像是与物体等大的，但为什么人在远处看自己在平面镜中的像很小，而走近平面镜时看到的像大呢？
根据显微镜物镜和目镜的作用可知，两镜都起放大物体的作用，从而增加视角，使放大倍数提高，看清微小物体。
而望远镜的物镜使远处物体所成的像在焦点附近，离人眼很近，相当于拉近物体到眼睛的距离，从而增大了视角，再加上目镜的放大作用，又一次放大物体，增加视角，从而可以看清远处物体。
人在平面镜中看自己的远近不同位置所成的像时“近大远小”，也是由于视角的原因造成，人走近平面镜，看自己的像相当于缩小了像到人眼的距离，从而增加了视角，看到的像变大，也变清楚。
显微镜的种类及使用方法
显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。
主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。
显微镜分光学显微镜和电子显微镜：
光学显微镜是在1590年由荷兰的杨森父子所首创。
现在的光学显微镜可把物体放大1600倍，分辨的最小极限达0.1微米，国内显微镜机械筒长度一般是160mm。
显微镜以显微原理进行分类可分为光学显微镜与电子显微镜。
光学显微镜通常皆由光学部分、照明部分和机械部分组成。
无疑光学部分是最为关键的，它由目镜和物镜组成。
早于1590年，荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。
目前光学显微镜的种类很多，主要有明视野显微镜（普通光学显微镜）、暗视野显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、激光扫描共聚焦显微镜、偏光显微镜、微分干涉差显微镜、倒置显微镜。
电子显微镜有与光学显微镜相似的基本结构特征，但它有着比光学显微镜高得多的对物体的放大及分辨本领，它将电子流作为一种新的光源，使物体成像。
自1938年Ruska发明第一台透射电子显微镜至今，除了透射电镜本身的性能不断地提高外，还发展了其他多种类型的电镜。
如扫描电镜、分析电镜、超高压电镜等。
结合各种电镜样品制备技术，可对样品进行多方面的结构或结构与功能关系的深入研究。
显微镜被用来观察微小物体的图像。
常用于生物、医药及微小粒子的观测。
电子显微镜可把物体放大到200万倍。
台式显微镜，主要是指传统式的显微镜，是纯光学放大，其放大倍率较高，成像质量较好，但一般体积较大，不便于移动，多应用于实验室内，不便外出或现场检测。
便携式显微镜，主要是近几年发展出来的数码显微镜与视频显微镜系列的延伸。
和传统光学放大不同，手持式显微镜都是数码放大，其一般追求便携，小巧而精致，便于携带；
且有的手持式显微镜有自己的屏幕，可脱离电脑主机独立成像，操作方便，还可集成一些数码功能，如支持拍照、录像或图像对比、测量等功能。
数码液晶显微镜，最早是由博宇公司研发生产的，该显微镜保留了光学显微镜的清晰，汇集了数码显微镜的强大拓展、视频显微镜的直观显示和便携式显微镜的简洁方便等优点。
视频显微镜
将传统的显微镜与摄像系统、显示器或者电脑相结合，达到对被测物体的放大观察的目的。
最早的雏形应该是相机型显微镜，将显微镜下得到的图像通过小孔成像的原理，投影到感光照片上，从而得到图片。
或者直接将照相机与显微镜对接，拍摄图片。
随着CCD摄像机的兴起，显微镜可以通过其将实时图像转移到电视机或者监视器上，直接观察，同时也可以通过相机拍摄。
20世纪80年代中期，随着数码产业以及电脑业的发展，显微镜的功能也通过它们得到提升，使其向着更简便更容易操作的方面发展。
到了20世纪90年代末，半导体行业的发展，要求显微镜可以带来更加配合的功能，硬件与软件的结合，智能化，人性化，使显微镜在工业上有了更大的发展。
随着CMOS镜头技术在显微镜领域应用的成熟及数码输出技术的发展，其市面上的视频显微镜，不仅有通过PC机来显示显微图片的视频显微镜，还有显微镜本身有独立屏幕的视频显微镜，例如3R的MSV35；
有可通过无线传输方式可移动的无线视频显微镜，其都脱离了PC机的显示，例如3R的WM401TV、WM601TV，且其CMOS镜头的显微镜其大小要比传统的显微镜更加精巧，可应用于现场进行显微观测。
超声波显微镜
超声波扫描显微镜的特点在于能够精确地反映出声波和微小样品的弹性介质之间的相互作用，并对从样品内部反馈回来的信号进行分析！
图像上（CScan）的每一个像素对应着从样品内某一特定深度的一个二维空间坐标点上的信号反馈，具有良好聚焦功能的Z。
A传感器同时能够发射和接收声波信号。
一幅完整的图像就是这样逐点逐行对样品扫描而成的。
反射回来的超声波被附加了一个正的或负的振幅，这样就可以用信号传输的时间反映样品的深度。
用户屏幕上的数字波形展示出接收到的反馈信息（AScan）。
设置相应的门电路，用这种定量的时间差测量（反馈时间显示），就可以选择您所要观察的样品深度。
解剖显微镜
解剖显微镜，又被称为实体显微镜、体视显微镜或立体显微镜，是为了不同的工作需求所设计的显微镜。
利用解剖显微镜观察时，进入两眼的光各来自一个独立的路径，这两个路径只夹一个小小的角度，因此在观察时，样品可以呈现立体的样貌。
解剖显微镜的光路设计有两种：
TheGreenoughConcept和TheTelescopeConcept。
解剖显微镜常常用在一些固体样本的表面观察，或是解剖、钟表制作和小电路板检查等工作上。
显微镜的保养
1．显微镜在从木箱中取出或装箱时，右手紧握镜臂，左手稳托镜座，轻轻取出。
不要只用一只手提取，以防显微镜坠落，然后轻轻放在实习台上或装入木箱内。
2．显微镜放到实习台上时，先放镜座的一端，再将镜座全部放稳，切不可使镜座全面同时与台面接触，这样震动过大，透镜和微调节器的装置易损坏。
3．显微镜须经常保持清洁，勿使油污和灰尘附着。
如透镜部分不洁时，用擦镜纸轻擦，如有油污，先将擦镜纸蘸少许二甲苯拭去。
4．显微镜不能在阳光下暴晒和使用。
5．接目镜和接物镜不要随便抽出和卸下，必须抽取接目镜时，须将镜筒上口镜用布遮盖，避免灰尘落入镜筒内。
更换接物镜时，卸下后应倒置在清洁的台面
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