人教版 八 年级 物理 教学设计 主备人 学科 课题 物理 时间 第五章 透镜及其应用 第 5 节 显微镜和望远镜 1．了解显微镜和望远镜的基本结构。 知识与技能 3．能说出显微镜和望远镜的成像原理。 1．体验利用两个透镜组成显微镜和望远镜的实践过程。 教 学 2．了解视角，知道影响视角大小的因素。 过程与方法 2．通过观察望远镜、显微镜的实物及图片，能说出其主要结构； 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。 1．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 目 类生活的重要影响，从而增强对物理学的热爱。 标 情感态度与价值观 2．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。 3．通过探究活动，体验探究的乐趣，使学生乐于观察、实验。 教学 1．知道显微镜和望远镜的基本结构。 重点 教学 2.了解显微镜、望远镜的原理。 1．显微镜和望远镜的基本结构及成像特点。 2．理解望远镜增大视角的方法。 难点 教具 显微镜、望远镜、不同焦距的凸透镜两个。 准备 教学 探究法、讨论法、实验法、 讲授法、对比分析法。 方法 教学过程设计 导 入 探索是人与生俱来的天性，观察是探究的基本方法，仅凭我们的肉眼根本无法看到极其细小 的物体的内部结构及微生物和广袤而深邃的太空的。随着科技的发展，人们发明了一双神奇的 “眼睛”——显微镜和望远镜，帮助人们探索神秘的微观和宏观世界。 新 课 我们就来学习这两种光学仪器——显微镜和望远镜。 新课学习 一、显微镜 1.显微镜的基本结构 教 主要由物镜、目镜、载物台、反光镜等组成。 （1）物镜：靠近物体的透镜，相当于一个凸透镜。 （2）目镜：靠近眼睛的透镜，相当于一个凸透镜。 （3）载物台：承载被观察物体。 （4）反光镜：一面是平面镜（在光线强时用），一面是凹面镜（在光线弱时用，会聚光线。） 学 过 2.显微镜成像的基本原理 第 1 次物镜相当于投影仪，物体放在物镜前 1 倍和 2 倍焦距之间，成倒立、放大的实像； 程 第 2 次目镜相当于放大镜，把第 1 次所成的实像当成物体，正好放在目镜的 1 倍焦距之内，成正 立、放大的虚像。所以物体通过显微镜后，得到倒立、放大的虚像。 物镜的焦距小于目镜的焦距，即 f 物<f 目，为了使通过物镜成的实像正好放在目镜的一倍焦距之内。 显微镜放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数。 （1）物镜——成倒立、放大的实像,相当于投影仪的镜头 （2）目镜——成正立、放大的虚像,相当于放大镜 看清物体的方法——把物体二次放大 3. 显微镜的成像光路图 4. 显微镜的应用 通过物镜和目镜的两次放大，成倒立、放大的虚像，使我们能观察到肉眼无法看清的细微物体。 可利用显微镜观察到细胞的结构，如细胞质、细胞核、细胞膜等。 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。 教 显微镜下的植物细胞 学 普通显微镜的细菌 5. 使用显微镜的注意事项 ① 拿显微镜时，要一手紧握镜臂，一手托镜座，不要单手提拿，以防目镜或其他零件滑落。 ② 显微镜不可放置在实验台的边缘，以免碰翻落地。 ③ 不要随意取下目镜或拆卸显微镜的各种部件，以防灰尘落入内部或发生丢失损坏等。 ④ 使用显微镜时，操作要正规，养成两眼同睁、两手并用的习惯，边观察边计数和绘图等。 过 ⑤ 要保持显微镜的清洁，发现有灰尘或操作中不慎使镜头和载物台沾上染料、水滴等，应及时擦 去。光学和照明部分的镜面只能用擦镜纸轻轻擦拭，切勿用手指、手帕和绸布等擦摸，以免磨损 镜面。机械部分可以用布擦拭。 ⑥ 显微镜使用完毕，转动粗调螺旋上升镜筒或下降载物台，取下标本片，转动转换器使物镜离开 通光孔，然后再下降镜筒或上升载物台使接近物镜，垂直反光镜，下降集光器，关闭虹彩光阑， 复原倾斜关节和报片器位置，把显微镜放回镜箱。 程 拓展：人眼只能看到 0.1 mm 左右的细节,光学显微镜可放大物体 1 000~1 500 倍左右,可使我 们看清物体万分之一毫米左右的细微结构.大大提高了我们的观察能力,但是要观察物质更细微的 结构,例如分子、原子等,光学显微镜就无能为力了.必须用放大倍数更高的电子显微镜. 电子显微镜 问题：显微镜可以通过把微小物体二次放大的方法帮助我们看清楚近处微小的物体,那么对于远处 (例如距离我们几亿光年的星体)的物体我们需要借助哪种神奇的“眼睛”帮助我们看清楚呢? 二、望远镜 望远镜种类很多，其中一种是由两组凸透镜组成。 1.望远镜的基本结构 (1)物镜：靠近被观察物体的凸透镜，焦距比较长。 (2)目镜：靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短。 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。 2.望远镜的成像原理 （1）物镜的作用相当于照相机的镜头，远处的物体通过物镜在焦点附近成倒立、缩小的实像， 这个像处于目镜的 1 倍焦距以内.（ m 物 =m 砝 +m 游 ， m 物 =m 砝 +m 游 ） （2）目镜的作用相当于放大镜。通过目镜这个放大镜成正立(相对物镜所成的像)、放大的虚像。 （ u（  f目 目 v物） 。 物镜的焦距长而目镜的焦距短：f 物＞f 目 3.望远镜的成像光路图 注意： ① 目镜把物镜所成的像进行放大。目镜所成的像正倒和大小是相对于物镜所成的像而言的。最后 成像与物体本身比，是倒立的缩小的虚像。 ② 物镜和目镜的距离等于两个透镜的焦距之和。(由于物体据望远镜的距离很大，第一次成像在物 镜的焦点附近且无限靠近焦点，可以近似地认为等于焦点处，要使目镜的放大倍数尽可能最大， 则这个像要在目镜的一倍焦距以内且尽可能靠近焦点。) ③ 要让像变大，可减小物体到物镜的距离无意义(因为物距相对于物镜的焦距而言很大，调节物镜 的位置基本上使物距的变化不大)，可增大目镜到物镜的距离(上调目镜)。 教 ④ 望远镜最后成的像是缩小的，为何我们感觉像是放大的？ 问题：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？ 原来是视角在作怪,一个物体能不能被看清楚,跟物体在视网膜上的像的大小有关.视网膜上的像越 大,受到刺激的感光细胞越多,眼睛对物体的细微部分分辨得就越清楚.如果物体在视网膜上的像小 学 到只落在一个感光细胞上,那么眼睛就觉得这个物体只是一个点.视网膜上像的大小决定于被视物 体对眼睛的光心所张的角,即视角的大小. 3．视角 （1）定义：从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。 过 （2）影响视角的因素： ① 视角与物体大小有关。物体到眼镜的距离一定时，大物体的视角大，小物体的视角小。 程 ② 视角与物体远近有关。物体大小一定时，看近处的物体，视角大，远处的物体视角小。 物体看起来近大远小，是因为视角的缘故。例如天上飞的飞机,在空中时我们感觉它同一只大鸟相 仿,降落后,却很大, 记忆口诀：距定物大视角大，物定距大视角小。 4.望远镜使我们观察远处物体的视角变大，远处物体经物镜成的像离眼睛很近，加上目镜的放大 作用，视角就可以变很大 【想想做做】 取焦距不同的凸透镜，通过两个透镜看前面的物体，调整两个透镜间的距离，直到看得最清楚。 教 学 物体是变大了还是变小了？两个放大镜的位置对调以后，你有什么新的发现？ (1)先用一个凸透镜(焦距大)观察窗外远处的物体,注意成像情况. (2)再用另一个凸透镜(焦距小)观察上面得到的物体的像,注意成像情况. (3)将两凸透镜的位置对调,再观察远处的物体,对比两次成像的大小. 现象：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。 过 三、探索宇宙 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。这种理论影响 了人们思想达千年之久。望远镜的发明和使用扩大了人的视野,开创了人类探索宇宙的历史. 程 1.第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。 (伽利略望远镜——用凸透镜作物镜，用凹透镜作目镜。) 1846 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。 2. 哈勃太空望远镜 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。使人类观测宇宙的能力空前提高。(哈勃望远镜可以排除大气层的干 扰) 教 学 3.射电望远镜使得人类对宇宙的了解越来越深入。 现在，用射电望远镜已能观测到约 130 亿光年外的宇宙空间情况，但仍没有找到宇宙的边缘。 天文望远镜多用反射式望远镜，也常用凹面镜作物镜。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。 问题：望远镜的物镜直径(口径)为什么做得很大？ 过 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。。 中国“天眼”500 米口径球面射电望远镜工程由我国天文学家于 1994 年提出构想，从预研到建成 历时 22 年，是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。 程 宇宙中拥有上千亿个星系,银河系只是这上千亿个星系中的一个,银河系异常巨大,太阳不过是银河 系中几千亿颗恒星中的一员.太阳周围有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星 等行星绕它运行,地球在离太阳比较近的第三条轨道上. 课堂小结 一、显微镜原理： 教 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： 物镜：当 u＞2f 时，成倒立、缩小的实像。 目镜：当 u＜f 时，成正立、放大的虚像。 学 通过把物体