资源简介

5. 5 显微镜和望远镜（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 5.5 显微镜和望远镜
教学 目标 1. 了解显微镜，望远镜的基本结构。 2. 尝试运用已知的科学规律解释具体问题，获得初步分析概括能力。 3. 了解望远镜和显微镜的发展历程，体会科学技术对社会发展和生活的影响。
教材 分析 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。 这一节内容在课程标准中没有具体要求，它是前面所学凸透镜成像知识的扩展。学习显微镜和望远镜的知识，可让学生加深对凸透镜成像原理的理解，了解科学知识的应用，提高自身的科学素养。 本节教材从伽利略、牛顿等科学前辈利用望远镜来观测天空入手，选取人类探索宇宙的一些重大活动，简述了人类探索太阳系和宇宙的历程。至于探索宇宙的更多的事例，教学中可以让学生通过报刊、网络等进行查阅，以培养他们通过各种公共信息资源收集资料的能力。
教学 器材 显微镜、望远镜、不同焦距的凸透镜两个。 多媒体ppt，包含视频：《模拟望远镜》、《显微镜》、《哈勃望远镜拍摄的十大著名宇宙照片》等。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课 【提问】①日常生活中观察远处的物体时用什么器材？科学家在观察夜象时，用什么器材？②怎样用两个凸透镜把微小的物体尽量放大？ 【总结】①日常生活中观察远处的物体时用望远镜，科学家在观察夜象时，用天文望远镜。②一只凸透镜可以将一只小小的蚊子放大，再用一个凸透镜去观察那个放大的像，在一次放大的基础上将像再放大一次，也就是两次放大。这就是一个简易显微镜。 今天一起学习——《5.5显微镜和望远镜》。 思考问题，做实验，体验看到的现象，进入情景。
学习新课 一、显微镜 【播放ppt图片，同步讲解】 1.显微镜的构造 主要由物镜、目镜、载物台、反光镜等组成。 （1）物镜：靠近被观察物体的凸透镜，焦距短，相当于投影仪的镜头。 （2）目镜：靠近被观察物体的凸透镜，焦距长，相当于一个普通的放大镜。 （3）载物台：承载被观察物体。 （4）反光镜：增加光的强度，照亮被观察的物体。 2. 显微镜成像的基本原理 （1）物镜：物镜的作用相当于投影仪的镜头，被观察物体首先通过物镜成倒立、放大的实像，这个实像落在了目镜的一倍焦距以内； （2）目镜：目镜的作用相当于一个放大镜，把物镜形成的放大的实像再次放大，得到正立、放大的虚像。 （3）物体通过整个显微镜所成的像是：倒立、放大的虚像。 （4）显微镜的成像光路图： 【边画光路图边讲解】 3. 显微镜的放大倍数 微小的物体通过显微镜后被两次放大，因此，显微镜的放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数。一般在镜头上标有“n×”字样，例如n=5，即为放大5倍。 4. 显微镜的应用 【简单介绍】显微镜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，德国物理学家恩斯特·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。 【播放视频】——《显微镜》 【例题1】请写出显微镜的成像原理及特点：用显微镜观察的物体放在物镜的_______，成________的实像（填像的性质），这个像成在目镜的______，通过目镜再次成________的虚像（填像的性质）；我们最终看到的像相对于物体而言，是_____、_____的虚像（填像的性质）。 【答案】一倍焦距和两倍焦距之间，倒立放大，焦点以内，正立放大；倒立、放大。 【解析】显微镜的目镜相当于投影仪的镜头，用显微镜观察的物体应该放在物镜的一倍焦距和两倍焦距之间，成倒立放大的实像，这个像成在目镜的焦点以内，通过目镜再次成正立放大的虚像；我们最终看到的像相对于物体而言，是倒立、放大的虚像。 了解显微镜的主要结构及各部分的作用。 根据物镜、目镜的成像情况，说出显微镜成像的原理. 根据光路图理解显微镜的原理。 知道显微镜的放大倍数。 大体了解显微镜的一些应用。 观看视频，加深对显微镜成像的理解。 做例题并进行解析，进一步理解显微镜的原理.
学习新课 二、望远镜 望远镜种类很多，其中一种是由两组凸透镜（开普勒望远镜）组成。 1. 望远镜 （1）望远镜的构造 【播放ppt进行讲解】 望远镜由两组透镜组成，每组透镜相当于一个凸透镜。靠近被观察物体的凸透镜，焦距比较长，叫物镜。靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短，叫做目镜。 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，另一方面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）望远镜的原理 ①物镜：物镜相当于照相机的镜头，远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像，这个像处于目镜的1倍焦距以内. ②目镜：目镜相当于一个放大镜。成正立、放大的虚像。 两次成像，先缩小，后放大。 （3）望远镜的成像光路图 【边画光路图边讲解】 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、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。(由于物体距望远镜的距离很大，第一次成像在物镜的焦点附近且无限靠近焦点，可以近似地认为在焦点处，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)。 2. 视角 【提出问题，引出视角的概念】 物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，这样的像应该是缩小的，为什么用望远镜观察物体时会感到像被放大了？ 原来，我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要，视角越大，对物体观察越清楚。 （1）视角的概念 从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。 （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。 ②视角与离物体远近有关。物体大小一定时，看近处的物体，视角大，远处的物体视角小。 （3）望远镜对视角的放大 视角的大小是影响我们能否看清一个物体的重要因素。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。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，以便观测到更暗的星。 3. 自制模拟望远镜 【学生实验——自制模拟望远镜】 为更直观的理解望远镜的成像原理，动手制作模拟望远镜。 【实验器材】两个焦距不同的凸透镜。 【实验步骤】 ①先用一个凸透镜(焦距大的)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。 【归纳结论】 ①用一个凸透镜(焦距较大)观察窗外远处的物体，成倒立、缩小的实像。 ②再用另一个凸透镜(焦距较小)观察上面得到的物体的像，成倒立、放大的虚像，远处的物体看上去放大了（上图）。 ③两凸透镜的位置对调后，远处的物体看上去缩小了（上图中的下图）。 【播放视频】——《模拟望远镜》 【例题2】“超级月亮”比正常时的月亮要大百分之二十，亮度也有所增加，某天文爱好者为了研究这一现象，于是架设一台开普勒望远镜做进一步观察。关于该望远镜，下列说法正确的是（　D　） A．它的物镜和目镜都是凹透镜 B．它的物镜相当于投影仪，用来把物体放大 C．物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成虚像 D．它由两个透镜组成，靠近眼睛的为目镜，靠近被观测物体的为物镜 【详解】A．望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，故A错误； B．望远镜的物镜相当于照相机的镜头，使远处的物体成一个倒立缩小的实像，故B错误； C．望远镜的物镜的作用是使得无限远处的物体在焦点附近成一个倒立缩小的实像，目镜再把这个像放大，故C错误； D．望远镜由两组凸透镜组成，靠近眼镜的为目镜，靠近被观测物体的为物镜，故D正确。所以选D。 【例题3】如图所示用两只焦距不同的放大镜一前一后放在眼前观察远处的物体，下列说法中正确的是（ C ） A. 两只放大镜对物体进行了两次放大 B．两只放大镜组合在一起相当于一台显微镜 C．两只放大镜组合在一起相当于一架望远镜 D．将两只放大镜的位置对换后，观察同一物体的大小是相同的 【解析】因为是看远处的物体，所以相当于望远镜，前面的透镜成倒立、缩小的实像，相当于照相机，后面的透镜成正立、放大虚像，相当于放大镜。所以AB错误； 将两只放大镜的位置对换后，观察同一物体的大小是不同的，一次是放大的（焦距小的靠近眼睛作为目镜），一次是缩小的（焦距大的靠近眼睛作为目镜）；所以D错误。 所以选C。 说出望远镜的结构。 知道望远镜成像的原理。 根据光路图理解成像原因。 思考问题，引出视角的概念。 知道视角的概念。 知道影响视角大小的因素。 制作模拟望远镜并进行实验，描述现象，归纳结论，知道望远镜的结构和原理。 观看视频，了解模拟望远镜的制作过程及原理. 做题2并解析，加深对望远镜的理解。 做例题3，会分析模自制拟望远镜的有关问题。
学习新课 三、探索宇宙 【引入】自古以来，人类对宇宙的探索从未停止过。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。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。 【指导学生阅读教材104～105页】 了解本部分知识。 【归纳讲解】 1. 使用望远镜探索宇宙的历程 （1）伽利略望远镜 意大利天文学家、物理学家伽利略是第一位把望远镜指向天空的人。1609年伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”。第一个观测到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山。 （2）“海王星”的发现 1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，猜想天王星外还存在一颗未知的行星。不久，人们用望远镜在预测的位置发现了这颗行星，它被命名为“海王星”。 （3）哈勃太空望远镜 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，可以排除大气层的干扰，使人类观测宇宙的能力空前提高。 （4）射电望远镜 除光学望远镜外，人们还发明了射电望远镜，这使得人类对宇宙的了解越来越深入。现代天文望远镜都是力求把物镜口径加大，这样它可以会聚更多的光，以求观测到更暗的星。 【简单介绍中国“天眼”望远镜】 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。 2. 我们的宇宙 宇宙是一个有层次的天体结构系统。 （1）宇宙：我们的宇宙中拥有上千亿个星系； （2）银河系：银河系只是宇宙中上千亿个星系中的一个。银河系异常巨大，一束光穿越银河系需要10万年的时间。 （3）太阳系：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。此外，还有若干其他天体绕太阳转动。 （4）地球：地球在离太阳比较近的第三条轨道上，是太阳系中的一颗行星。 【播放视频】——《哈勃望远镜拍摄的十大著名宇宙照片》 【例题4】下列各物体的尺度，按由大到小的顺序排列正确的是（ ） A．地球、太阳、银河系 B．银河系、太阳、地球 C．银河系、地球、太阳 D．太阳、银河系、地球 【答案】B 【解析】宇宙中拥有数十亿个星系，银河系只是这数十亿个星系中的一个．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，故B符合题意，ACD不符合题意． 所以选B。 阅读教材104～105页， 了解人类使用望远镜探索宇宙的历程。 知道望远镜发展过程，使用望远镜使人类更为细致地观察月球及太阳系内的其他行星，并且能够多观察到更遥远的星球，为人类打开了一扇观察宇宙的窗口。 知道宇宙是一个有层次的天体结构系统，会排列宇宙、银河系、太阳系的大小。 观看视频，感受宇宙的大小及其人类探索太阳系及宇宙的历程。 做题并解析.
课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．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凸透镜，靠近眼睛的是 ，靠近被观察物体的是 ，来自物体的光经过凸透镜成倒立、 的像。目镜使“物体”成正立、 的像。用显微镜观察物体时，物镜对物体所成的像是一个放大的 （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 （填“实”或“虚”）像。 【答案】目镜，物镜，放大，放大，实，投影仪，放大镜，虚。 【详解】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凸透镜，靠近眼睛的是目镜，靠近被观察物体的是物镜，来自物体的光经过凸透镜成倒立、放大的实像，相当于投影仪。目镜使“物体”成正立、放大的虚像，相当于放大镜。 2. 望远镜的原理是将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个 像，落在目镜的 ；再经目镜使这个像再成一个 像。物镜相当于 ，目镜相当于 。 【答案】倒立缩小的实，焦点内，正立放大的虚，照相机，放大镜。 【详解】望远镜成像时相当于照相机，将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个倒立缩小的实像。 望远镜的目镜相当于放大镜，把物镜所成的倒立缩小实像继续放大，故实像应该落在目镜的焦点内，成正立放大的虚像。 3 . 宇宙是一个_____（有/无）层次的天体结构系统，天文学中常用光年做____（时间、长度）单位；在太阳系中，太阳是_____（选填“星系”、“恒星”或“星”）。 【答案】有，长度，恒。 【解析】宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。 光年是光在一年内通过的路程，天体之间相距遥远，天文学中常用光年做长度单位。在太阳系中，太阳自身能发光发热是恒星。 4. 探究宇宙的奥秘，一直是人类孜孜不倦的追求。下列关于宇宙及星体运动的说法正确的是（ ） A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动 B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动 C．地球是绕太阳运动的一颗行星 D．“日心说”是正确的，“地心说”是错误的 【答案】C 【解析】太阳是太阳系的中心，地球、月亮及其他行星都绕太阳运动；地球是绕太阳运动的一颗行星； 日心说不正确。太阳并非宇宙中心，只是太阳系的中心。 所以选C。 5．如图所示为实验室用显微镜和天文望远镜，关于图中两种仪器下列说法错误的是（　　） A．显微镜的目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立放大的实像 B．天文望远镜的目镜成正立放大的虚像，物镜成倒立缩小的实像 C．显微镜的目镜相当于凸透镜，物镜相当于凹透镜 D．天文望远镜的目镜和物镜都相当于凸透镜 【答案】C 【详解】AC．显微镜的目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，物镜相当于投影仪，成放大、倒立的实像，故A正确，不符合题意，C错误，符合题意； BD．望远镜的目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像，故BD正确，不符合题意。 故选C。 6．在下列四幅图中，每幅图都能展示出一定的物理知识。说法错误的是（ 　） A．甲图反映太阳系由许多行星围绕太阳转动，地球是太阳系中的一颗普通恒星 B．乙图是伽利略时代的望远镜 C．丙图是显微镜的结构图。显微镜的物镜相当于幻灯机，成倒立放大的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像 D．丁图给出望远镜的物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像 【答案】A。 【详解】A．甲图反映太阳系由许多行星围绕太阳转动，地球是太阳系中的一颗普通行星，故A错误，A符合题意； B．乙图是伽利略时代的望远镜，故B正确，B不符合题意； C．丙图是显微镜的结构图。显微镜的物镜相当于幻灯机，成倒立放大的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，故C正确，C不符合题意； D．丁图给出望远镜的物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，故D正确，D不符合题意。所以选A。 7．如图表示一种光学仪器的成像原理，这种仪器是 （选填“望远镜”或“显微镜”），目镜的作用相当于 （选填“放大镜”或“投影仪”）。 【答案】望远镜，放大镜。 【详解】由图可知，远处的物体先通过物镜使物体成一倒立、缩小的实像，然后用目镜把这个实像再放大成正立、放大的虚像，就能看清很远处的物体，这就是望远镜的原理，目镜相当于一个放大镜。 8. 如图所示，取两个焦距不同的放大镜，一只手握住一个，把焦距较长的放大镜放在前面远离眼睛，焦距较短的放大镜放在后面靠近眼睛，通过两个放大镜看前面的物体，调整两个放大镜间的距离，直到看得最清楚为止。物体是 （选填“变大”或“变小”）；若接着把两个放大镜的位置前后对调，物体是 （选填“变大”或“变小”）。 【答案】变大，变小。 【详解】通过两个焦距不同的放大镜演示望远镜成像原理，前面焦距大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倒立的实像，后面焦距小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倒立、放大的像。 望远镜的放大倍数等于物镜焦距除以目镜焦距；若望远镜的两个凸透镜位置颠倒，焦距小的作为物镜，焦距大的作为目镜，则放大倍数小于1，成缩小的像。 9．自制水滴显微镜，探究显微镜的工作原理。器材：焦距较长的凸透镜一个，滴管一个，废录音带盒一个，清水。 （1）本实验以小水滴作为显微镜的 镜，它与被观察物体的间距为 10-15mm，如上图所示。 （2）如果废录音带盒的厚度是12mm，那么最终水滴凸透镜的焦距范围是： 。 （3）若用眼镜代替凸透镜，在家里完成上述实验，应该选用 （选填“近视”或“远视” ）眼镜。 【答案】（1）物；（2）6cm＜f＜12cm；（3）远视. 【详解】（1）小水滴椭圆形，所以其相当于一个凸透镜，其靠近物体，是当作显微镜的物镜来使用的； （2）显微镜物镜成倒立、放大的实像，此时物距满足：f＜12cm＜2f，即：凸透镜的焦距为：6cm＜f＜12cm； （3）远视眼成像与视网膜后，应配戴凸透镜。在家里完成上述实验，应该选用远视眼镜。 10．小明同学为了探究物体对眼睛视角大小的影响因素，观察不同高度的树木且不断地改变眼睛与树木的距离，如图所示，他得到以下数据，如下表所示． 物体的高 度h/m421距物体的 距离s/m864286428642视角α/度2836.853.19014.21928535.59.514.228
分析表格中数据可得出的结论： （1）在观察相同高度的物体时，视角的大小与 有关， 越远，视角越 ． （2）观察者的眼睛与物体距离不变时，视角的大小与 有关， 越大，视角越 ． 【答案】 （1）距物体的距离，距离，小；（2）物体的高度，高度，大。 【详解】（1）分析表格中的数据，在观察相同高度的物体时，比如，物体高度是4m，距物体的距离越远，视角越小． （2）观察者的眼睛与物体距离不变时，比如，观察者距物体距离是8m，物体的高度由1m变为2m和4m，高度越大，视角越大．
板 书 设 计 第5节 显微镜和望远镜 一、显微镜 1．主要构造：物镜（相当于投影仪）、目镜（相当于放大镜）、载物片、反光镜。 2. 原理：物体首先通过物镜成倒立、放大的实像；目镜把物镜形成的实像再次放大，得到正立、放大的虚像。 3. 放大倍数：放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数 二、望远镜 1.构造：物镜（相当于照相机）、目镜（相当于放大镜）。 2.原理：远处物体首先通过物镜成倒立、缩小的实像；目镜把物镜形成的实像放大，得到正立、放大的虚像。 3.视角：从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。 影响因素：物体本身的大小，物体到眼睛的距离。 三、探索宇宙 1.使用望远镜探索宇宙的历程：伽利略望远镜、哈勃太空望远镜。 2.宇宙是个有层次的天体结构系统：宇宙、银河系、太阳系、地月系。
课 堂 小 结
作 业

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