《显微镜和望远镜》教案1.doc

《显微镜和望远镜》教案
一、教学目标
(一)知识与技能
1．通过观察望远镜、显微镜的实物及图片，能说出其主要结构。
2．能说出望远镜、显微镜的物镜和目镜成像情况。
(二)过程与方法
1．会利用透镜自制显微镜和望远镜，体验利用两个透镜组成显微镜和望远镜实践过程。
2．体验利用两个透镜组成显微镜的实验操作过程。
(三)情感态度和价值观
1．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。
2．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。
3．通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，乐于参与物理学习活动。
二、教学重难点
本节内容由“显微镜”“望远镜”和“探索宇宙”三部分组成。显微镜和望远镜是光学仪器研究和使用过程中的一个飞跃，它使人类对微观世界和广阔的宇宙空间有了更加深入的了解。本节内容是前面所学凸透镜成像内容的扩展。学习显微镜和望远镜知识，对学生加深理解凸透镜成像规律，了解科学知识的应用，提高自身的科学素养都是有益的。教学中应着重引导学生积极参与探究活动，仔细观察实验现象，或直接概括结论，或结合讨论、阅读，接受并认同有关结论。同时，在活动中也应让学生了解运用实验研究问题的基本方法。使学生对两个透镜及其对光的作用有更全面、更深刻的认识，激发学生学习光学知识的兴趣。初步培养他们观察物理现象、应用物理知识解释现象的能力，为后续的科学探究活动打下基础。
教学重点：通过观察望远镜、显微镜的实物及图片，能说出其主要结构；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：利用两组凸透镜成像规律理解显微镜和望远镜的原理。
三、教学策略
对应用性知识的教学，常见采用“一构造、二原理、三使用方法”的步骤进行直接叙述的方式教学。这种教师告知、学生接受的学习方式，虽然讲解有条理，但学生很难有学习激情，实际收效差。若采用探究性教学，效果会有极大的不同！教学时，让学生选择仪器组装望远镜和显微镜，教师给予适当的辅导，确保学生对显微镜、望远镜的功能有感性认识。物理教学应以物理知识和技能为载体，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养实践能力、探索精神及创新意识。
四、教学资源准备
多媒体课件、显微镜、望远镜、放大镜、挂图、透明的磁带盒、无色透明塑料膜、水、烧杯、滴管等。
五、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课(5分钟)
指导学生进行小实验：在白纸上画一个小箭头，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，透过水观察白纸上的小箭头。观察到什么现象？
教师巡回指导，让学生们调整水滴跟桌面的距离，或用滴管改变水滴的直径。
思考：怎样能观察到更大的像？
有学生会想到再利用一个凸透镜对像再一次放大。
教师可以利用投影仪进行操作演示：先在投影胶片上画一个很小的三角形，经过投影仪，在屏幕上成倒立、放大的像。大家现在再通过放大镜，看看像是不是更大。
讲解：人眼观察物体的细微结构时，分辨本领是有限的。把物体移近些，可以看得清楚些，借用放大镜可以看得更清楚些，但对于太细微的结构，如生物的细胞，移得再近，用放大镜也是看不清楚的。我们从实验中可看出用两个凸透镜可以放得更大。利用这个原理就制成了显微镜。
学生进行实验，并根据观察到的现象回答：小水滴相当于一个凸透镜，有的观察到一个正立、放大的箭头；有的会观察到一个倒立、放大的箭头。

学生会看到一个比原来三角形大好几倍的三角形。

创设情景，一方面复习旧知识，另一方面引出新问题，激起学习的兴趣。

为理解显微镜的原理做好铺垫。
新课教学(30分钟)
一、显微镜
指导学生阅读课本103页，回答问题：
(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？它与生活中哪种透镜作用相似？
结合课本图5．5-1进行投影，让学生回答。
在学生回答的基础上归纳：
显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜。靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。反光镜是凹面镜，可旋转，能使反射光线从下方照射到被观察的物体上，增大物体的亮度。载物台用来放置被观察的物体，载物台中央有一圆孔，反射镜反射的光线从下方穿过圆孔，照射在被观察物体上。
物体通过物镜成放大的实像，这个实像作为目镜的“物体”，通过目镜成放大的虚像。
显微镜的放大倍数等于物镜的放大倍数乘以目镜的放大倍数。
显微镜的原理：显微镜就是利用两个透镜放大作用的组合制成的。利用这一结构，先通过物镜使物体成一倒立、放大的实像，然后用目镜把这个实像再一次放大(正立、放大的虚像)，就能看清楚很微小的物体了，这就是显微镜的原理。
思考：通过显微镜观察物体时，物体相对于物镜的放置有什么要求？物体通过物镜形成的实像应该在目镜的什么范围内？
总结：
1．显微镜的结构：
由两个凸透镜组成，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．显微镜的原理
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．显微镜的作用：看清楚微小的物体。指导学生使用显微镜观察装片，先用眼观察，再用显微镜观察。

学生阅读并回答问题。

学生回答：物体应放在物镜的焦距和二倍焦距之间，这样才会形成一个倒立放大的实像。物体通过物镜形成的实像应该在目镜的焦点以内，这样像才会被再一次放大。

学生们观察、教师指导，使学生观察到清晰的像。

理解显微镜的结构和成像原理。

加深对显微镜成像原理的理解。

会使用显微镜观察物体。
二、望远镜
指导学生自制简易望远镜，并使用它观察远处的物体。
实验器材：大凸透镜、小凸透镜、直尺、橡皮泥等。
实验过程：
1．用橡皮泥把小凸透镜固定在直尺的零刻度处。
2．如图1所示，把小凸透镜放在眼前，把大凸透镜放在小凸透镜的前面，观察远处的物体。在直尺上移动大凸透镜，直到看到远处的物体最清楚。
3．通过自制的望远镜观察远处的物体，比较与眼睛直接观察到的景物有什么不同。

图1
根据实验和课本有关内容回答：
(1)望远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？它与生活中哪种透镜作用相似？
(6)望远镜和显微镜的原理是一样的吗？
教师投影课本图5．5-3，引导学生分析得出结论。
望远镜也是由两组凸透镜组成。靠近眼睛的叫做目镜，靠近被观测物体的叫做物镜。物镜的作用相当于照相机，使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。
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。
显微镜和望远镜都是由两组凸透镜组成，都叫物镜和目镜，但有不同的地方，显微镜的物镜，物距在二倍焦距和一倍焦距之间，成倒立放大的像，作用是使物体进行一次放大。望远镜的物镜，物距在二倍焦距以外，成倒立缩小的像，作用是把远处的物体与眼睛的距离拉近，目镜都起放大镜的作用。
教师讲解：望远镜物镜的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。
望远镜种类较多：有伽利略望远镜、开普勒望远镜、牛顿式反射望远镜、哈勃太空望远镜等。
拓展：
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。
望远镜观看的对象在远处，无法移近，要看清楚就要尽可能多地收集远处物体发来的光，观察宇宙中的星体时更是要这样。因此望远镜的物镜总是做得尽可能大，用玻璃不可能制成直径很大的透镜，因为大块玻璃质地不均匀，会导致透镜折光不好，使看到的像有扭曲，为了消除凸透镜成像的缺点，牛顿发明了反射望远镜。它的物镜不用凸透镜而用凹面反射镜，也使光在目镜焦点处成实像。
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。

学生进行实验，回答观察的结果：望远镜能使远处的物体在近处成像，便于观察。

学生通过阅读回答。

聆听，也可以通过作图进行理解。

体验利用两个透镜组成望远镜的实践过程。

理解望远镜的构造和成像原理。

拓宽学生视野，培养学生热爱科学的美好情感。
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。
“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。
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。

学生观赏、思考。

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。

课堂小结(5分钟)
通过这节课你学到了什么？学生回答或与同学们进行交流，老师恰当总结。
梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。
培养学生总结归纳的能力。同时也可以帮助学生记忆。

《显微镜和望远镜》同步试题
江苏省丰县初级中学　徐钦连
一、选择题
1．将物体放在焦距为20cm的凸透镜前30cm处，则在透镜的另一侧可得到(　　)
A．正立、放大的虚像
B．倒立、缩小的实像
C．正立、缩小的实像
D．倒立、放大的实像
答案：D
解析：从题目中的数据判断，物距在焦距和二倍焦距之间，所以通过凸透镜能成倒立、放大的实像。
2．用焦距f=10cm的放大镜观察植物的叶脉时，叶片离放大镜的距离u应为(　　)
A．u＜10cm
B．u=10cm
C．10cm＜u＜20cm
D．u>20cm
答案：A
解析：放大镜是凸透镜，只有把物体放在凸透镜焦点以内，才能成正立、放大的虚像。
3．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
答案：D
解析：我们用望远镜来观察远处的物体，是让物体的像离眼睛近些的方法来增大视角，像并不一定比物大，如观察天体；望远镜用来观察远处的物体，在军事上和天文学上都有很重要的应用，显微镜才是用来观察植物细胞的。选项D错误。
4．下列关于显微镜和望远镜的说法正确的是(　　)
A．在显微镜中，靠近物体的凸透镜是物镜，靠近眼睛的凹透镜是目镜
B．用显微镜观察物体，看到的是物体被两次放大之后的虚像
C．通过望远镜看到的是物体被两次放大之后的实像
D．以上说法都不对
答案：B
解析：显微镜中靠近眼镜和靠近物体的都是凸透镜，所以A是错误的；用显微镜观察物体时，物体第一次经过物镜成的适当大的实像，第二次经过目镜成放大虚像，所以实际上看到的是两次放大之后的虚像，所以B是对的；使用望远镜观察物体，物体通过物镜成实像，再通过目镜成放大的虚像，所以观察者看到的是虚像，所以C是错误的。故正确答案是B。
5．下列物体没有用到凸透镜的是(　　)
A．望远镜
B．照相机
C．显微镜
D．近视镜
答案：D
解析：显微镜中的物镜和目镜都是凸透镜，照相机的镜头是凸透镜，望远镜的目镜也是凸透镜，近视镜用的是凹透镜，故选D。
6．反射式望远镜中的凹面镜的作用是(　　)
A．成像                    
B．使光会聚
C．使光发散                
D．使光会聚并成像
答案：D
解析：反射式望远镜中的凹面镜是物镜，它的作用是会聚光线并成像，故选D。
7．某显微镜目镜的放大倍数为10，物镜的放大倍数为5，则该显微镜的放大倍数为(　　)
A．10倍
B．2倍
C．5倍
D．50倍
答案：D
解析：显微镜的放大倍数是物镜和目镜的放大倍数的乘积，物镜放大倍数是10，目镜的放大倍数是5，故选D。
8．显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。目镜和物镜所成像的情况为(　　)
A．目镜成放大实像，物镜成放大虚像
B．目镜成放大虚像，物镜成放大实像
C．目镜成放大实像，物镜成放大实像
D．目镜成放大虚像，物镜成放大虚像
答案：B
解析：凸透镜既能使物体成放大的实像，又能成放大的虚像，若先用一个凸透镜使物体成一放大的实像，然后再用另一个凸透镜把这个实像再一次放大，就能看清很微小的物体了，这就是显微镜的原理。物镜是凸透镜，放在载物片上的物体位于物镜的1倍焦距与2倍焦距之间，经过物镜后，成一放大实像。这个放大的实像作为目镜的物体，处在目镜的一倍焦距之内，成一放大虚像。选项B正确。
9．显微镜的结构如图1所示，则下列说法正确的是(　　)

A．物镜相当于凸透镜，目镜相当于凹透镜
B．物镜和目镜都相当于凸透镜，但只有目镜起放大作用
C．物镜和目镜都相当于凸透镜，但只有物镜起放大作用
D．反光镜的作用是将光反射到载物台上
答案：D
解析：显微镜的物镜和目镜都是凸透镜，这两个凸透镜都起着放大物体的作用，反光镜的作用是将光反射到载物台上，故选D。
10．小刚同学正在用显微镜观察洋葱鳞片叶表皮细胞，显微镜的目镜有5倍和10倍两种，物镜有10倍和40倍两种，下列组合中观察到细胞数目最少的是(　　)
A．目镜5倍，物镜10倍
B．目镜10倍，物镜10倍
C．目镜5倍，物镜40倍
D．目镜10倍，物镜40倍
答案：D
解析：显微镜的放大倍数是由物镜和目镜的放大倍数共同来决定的，总放大倍数等于物镜和目镜的放大倍数之积。本题中目镜和物镜都有两种不同的放大倍数，而要使观察到的细胞数目最少，其实质是在同样的视野范围内观察到的细胞最大，即放大倍数最大。那么当目镜为10倍，物镜为40倍时放大倍数最大。A选项中总放大倍数为50倍；B选项中总放大倍数为100倍；D选项中放大倍数为200倍；D选项中放大倍数为400倍。
二、填空题
11．显微镜和望远镜的主要结构都是由一组_______和_______。在显微镜中靠近物体的一组凸透镜叫_______，靠近眼睛的一组凸透镜叫_______。
答案：物镜　目镜　物镜　目镜
解析：显微镜和望远镜中，靠近眼睛的镜子叫做目镜，靠近物体的镜子叫做物镜。
12．显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用相当于一个______透镜，人眼通过显微镜观察微小物体时，看到的是放大的______像(填虚或实)。
答案：凸　虚
解析：显微镜是凸透镜成像规律在生活中的实际应用，物体经过两只凸透镜两次放大后呈现倒立、放大的虚像。
13．如图2是简易天文望远镜内部结构。远处的物体经过物镜成一个______的实像，落在目镜______的位置；这个实像经过目镜成一个正立______像。如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的______(选填“近视”或“远视”)镜片来代替。

答案：倒立缩小　一倍焦距以内　放大的虚　远视
解析：远处物体的位置在2倍焦距以外，经过物镜成一个倒立缩小的实像；落在目镜一倍焦距以内，以便经过目镜成一个正立放大的虚像；天文望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，所以可用远视镜片来代替。
三、综合题
14．小明在利用显微镜观察洋葱表皮细胞时，发现被观察的物体在视野左侧，他应该怎样调节才能使被观察的物体处在视野中央？
答案：把物体向左侧移动才能使被观察的物体处在视野的中央。
解析：显微镜的物镜成倒立放大的实像，目镜成正立放大的虚像。因此，眼睛看到的像与原物相比实际上是倒立的，左右是相反的。观察到像在视野左侧，则一定是物偏向像的右侧，应把物向左侧移动，才能使被观察的物体处在视野中央。用显微镜和望远镜观测物体时如何调整像的位置，不仅理论上要分析清楚，还要多使用显微镜和望远镜观察物体，才有更深的体会和理解。
15．小宇在家里自制了一个显微镜用来观察盐粒的细微之处，他的显微镜结构及实验装置如图3所示。

图3
(1)小宇装置中的“水滴”相当于真正显微镜中的______(选填“物镜”或“目镜”)。“水滴”之所以能代替凸透镜，是因为____________的特点。
(2)根据你对显微镜原理的理解，填写下表：

成像特点

放大或缩小
倒立或正立
虚像或实像
水滴

凸透镜

(3)小宇用自制的显微镜___________(选填“能”或“不能”)观察到盐粒的分子结构，你猜想其原因是_________________________________。
答案：(1))物镜　中间厚边缘薄
(2)放大　倒立　实　放大　正立　虚
(3)不能　放大倍数太小。
解析：(1)显微镜由两个凸透镜组成，其中靠近被观察物体的是物镜，靠近眼睛的是目镜。从图3看出，“水滴”靠近被观察的物体，所以相当于真正显微镜中的物镜。“水滴”之所以能代替凸透镜，是因为水滴中间厚边缘薄。
(2)显微镜的物镜成倒立放大的实像，目镜成正立放大的虚像。
(3)光学显微镜的放大倍数太小，要观察分子的结构，应该用放大倍数更大的电子显微镜。
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