第七節(jié)神奇的“眼睛”教案

【教學(xué)目標(biāo)】

知識(shí)與技能：1.了解顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的基本結(jié)構(gòu)。

2.知道顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡里的物鏡、目鏡的作用。

3.了解透鏡在日常生活中的應(yīng)用。

4.了解照相機(jī)、投影儀的構(gòu)造及各部分的作用。

過(guò)程與方法：1.嘗試應(yīng)用已知的科學(xué)規(guī)律解釋具體問(wèn)題，獲得初步的分析概括能力。

2.經(jīng)歷制作模型照相機(jī)的過(guò)程，了解照相機(jī)的成像原理。

3.能簡(jiǎn)單描述凸透鏡成實(shí)像和虛像的主要特征。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：1.初步認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)對(duì)于社會(huì)發(fā)展和人類生活的影響。

2.通過(guò)模擬相機(jī)的制作和使用，獲得成功的愉悅。

3.具有對(duì)科學(xué)的求知欲，樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理。

4.初步建立將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的意識(shí)。

【教學(xué)重點(diǎn)】1.放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡及照相機(jī)的原理。

2．放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的用途

【教學(xué)難點(diǎn)】1.放大鏡、照相機(jī)、攝影儀的成像原理。

2．放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的用途。

【教具準(zhǔn)備】放大鏡、光屏、顯微鏡、照相機(jī)、多媒體投影儀。

【教學(xué)過(guò)程】

（一）引入新課

自家大門(mén)上一般都安了一個(gè)“貓眼”，通過(guò)貓眼看室外視野較廣，而在室外卻看不請(qǐng)室內(nèi)，“貓眼”實(shí)際

上也是透鏡，你知道透鏡還有哪些應(yīng)用嗎？

利用凸透鏡成像的性質(zhì)，人們制成了許多光學(xué)儀器，就像特殊而神奇的“眼睛”，拓展了我們?nèi)庋鄣墓δ堋?/p>

（二）進(jìn)行新課

一．放大鏡。

師：請(qǐng)同學(xué)們用桌面上的凸透鏡靠近課本，觀察課本上的字，你看到了什么現(xiàn)象?

生：課本上的字被放大了。

師：那么你手中的凸透鏡就是什么?

生：就是放大鏡。

師：對(duì)。再請(qǐng)大家判斷放大鏡所成的像與物是在放大鏡的同側(cè)，還是異側(cè)?是實(shí)像，還是虛像?判斷依據(jù)是什么?

生：放大鏡所成的像與物是在放大鏡的同側(cè)，是虛像，因?yàn)橛霉馄脸薪硬坏较?，所以是虛像，眼睛與物在透鏡

的異側(cè)，透過(guò)凸透鏡觀察所成的像，所以像與物在透鏡同側(cè)。

師：你觀察得很仔細(xì)，講得很好，放大鏡的焦距是較短，還是較長(zhǎng)?

生：我猜放大鏡的焦距較遠(yuǎn)。

師：對(duì)。隔著放大鏡看物體總是放大的嗎?

生：隔著放大鏡看較近的物體，物體是正立、放大的，隔著放大鏡看遠(yuǎn)處物體，物體是倒立、縮小的。

師：你知道這是什么原因嗎?

生：因?yàn)榉糯箸R是凸透鏡，隔著放大鏡看遠(yuǎn)處物體，u

體，u>2f，所以所成的像是倒立、縮小的像。

師：講得很好。用放大鏡觀看近處的物體，物距小于焦距時(shí)才是放大的。因此，物體應(yīng)放在離放大鏡小于焦距

的位置才合適，在什么位置所成的像最大?請(qǐng)大家觀察。

生：物體離放大鏡的距離接近于焦距時(shí)，所成的像最大。

師：對(duì)，請(qǐng)全班同學(xué)都進(jìn)行觀察。

板書(shū)：1．放大鏡：焦距短的凸透鏡，u

1

二．顯微鏡。

師：用放大鏡能觀察細(xì)胞嗎?怎么辦?

生：不能，用顯微鏡。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：用顯微鏡觀察植物細(xì)胞。

師：課前我已要求大家查資料，關(guān)于顯微鏡你知道什么?請(qǐng)大家踴躍舉手起來(lái)向全班同學(xué)交流。

生甲：顯微鏡的目鏡和物鏡都是凸透鏡，用顯微鏡可以觀察微生物細(xì)胞等人眼無(wú)法看見(jiàn)的物體。

生乙：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們又研制了電子顯微鏡和隧道顯微鏡。目前通用電子顯微鏡的放大倍數(shù)可達(dá)

50萬(wàn)倍。借此人類能觀察到許多物體的細(xì)微結(jié)構(gòu)；用隧道顯微鏡甚至可以看到金屬原子，因此顯微鏡被廣泛應(yīng)

用于科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)等方面。

師：兩位同學(xué)講得很好，還有嗎?

生丙：還有超聲顯微鏡。這是利用超聲顯示物體微細(xì)結(jié)構(gòu)的裝置，又稱聲學(xué)顯微鏡，又簡(jiǎn)稱聲鏡。原理是利用

物體聲學(xué)特性的差異來(lái)顯示物體，所謂物體聲學(xué)特性指的是聲阻抗率和聲衰減，它們與物質(zhì)的彈性和黏性有關(guān)。

超聲顯微鏡給出的是物體的聲學(xué)像或彈性像。

超聲顯微鏡不需透光，對(duì)樣本片不需染，不要損壞樣品表面即可進(jìn)行內(nèi)層觀察，適合于大規(guī)模集成電路的檢

驗(yàn)等。

生?。何疫€知道場(chǎng)離子顯微鏡。一種分辨率極高(2—3nm)，能直接用于觀察金屬表面原子的分析裝置，簡(jiǎn)稱

FIM。FIM是一種點(diǎn)投影的顯微鏡，它與通常的高分辨率電子顯微鏡不同，它成像時(shí)不使用磁或靜電透鏡，是由

所謂成像氣體的“場(chǎng)電離”過(guò)程來(lái)完成的。

師：以上幾位同學(xué)講得很好，大家以掌聲鼓勵(lì)。

下面請(qǐng)大家看課件播放的動(dòng)畫(huà)及配文。

畫(huà)面一：顯微鏡構(gòu)造成像過(guò)程

配文：顯微鏡是增大觀察微小物體視角的。顯微鏡的目鏡和物鏡都凸透鏡。物鏡的焦距f物短，目鏡的焦距f

目較長(zhǎng)。物體放在物鏡焦點(diǎn)與兩倍焦距之間、接近焦點(diǎn)，物鏡所成的實(shí)像在目像的焦平面上，目鏡中看到的是虛

像。

顯微鏡的物鏡焦距要短的原因之一是取得較大的放大率，鏡筒也可做得短一些，用起來(lái)方便；原因之二是物鏡

可以更接近物體，因此進(jìn)入鏡筒的光通量可以增多，像容易看到清楚一些。

顯微鏡的目鏡焦距要大于物鏡的焦距，但不可過(guò)大，因?yàn)榻咕噙^(guò)大將降低顯微鏡的放大率，而且要用較長(zhǎng)的鏡

筒，使用起來(lái)不夠方便。

畫(huà)面二：電子顯微鏡和隧道顯微鏡的構(gòu)造及成像

配文：電子顯微鏡一般是利用電子透鏡聚焦電子束，形成放大倍數(shù)很高的物體圖像的設(shè)備，屬于電子光學(xué)儀器。

由于電子的德布羅意波披長(zhǎng)比光波要低幾個(gè)量級(jí)，所以有高分辨成像的能力。一種透鏡式的電子顯微鏡的分辨能

力可達(dá)到0.3nm。

為解決納米級(jí)檢測(cè)與加工等問(wèn)題，美國(guó)IBM公司的等人于1982年制出了掃描隧道顯微鏡(STM)，于

1986年又相繼制出可用于絕緣材料檢測(cè)的原子力顯微鏡(AFM)。兩鏡均可達(dá)到原子級(jí)的分辨率(十分之一納米)，

并于1986年獲得諾貝爾獎(jiǎng)金。

掃描電子隧道顯微鏡的基礎(chǔ)是量子力學(xué)揭示的隧道效應(yīng)。

繼后，又有人研制出磁力顯微鏡(MFM)與靜電力顯微鏡(EFM)等等，形成了掃描探針顯微鏡(SPM)族。掃描探針

顯微技術(shù)在此后的發(fā)展是由表面幾何形體的檢測(cè)到表面微觀物理量的檢測(cè)，從表面檢測(cè)又發(fā)展到對(duì)表面進(jìn)行原子

級(jí)的加工和修整。

在探針上施加一定的偏壓，它可以從工作表面“浮獲”一個(gè)原子，然后將其移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?，再予以釋放?/p>

因此，就可以按照人們的意圖，進(jìn)行原子操作，或分子組裝。有人曾以STM針尖移動(dòng)被吸附在Ni原子表面的Xe

原子，組成“IBM”三個(gè)字，每個(gè)字母的長(zhǎng)度僅為4nm。我國(guó)科學(xué)家在隧道顯微鏡下，成功地將24個(gè)銅原子在鐵

厚子表面圍成一圈。

納術(shù)技術(shù)就是在隧道顯微技術(shù)的基礎(chǔ)上才得以發(fā)展。

三．望遠(yuǎn)鏡。

2

師：下面請(qǐng)同學(xué)們用望遠(yuǎn)鏡觀察遠(yuǎn)處物體。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：用望遠(yuǎn)鏡觀察遠(yuǎn)處物體。

師：你們觀察到了什么現(xiàn)象?

生：遠(yuǎn)處物體被放大了。

師：遠(yuǎn)處的物體真的被放大了嗎?

課件演示動(dòng)畫(huà)：望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造及成像過(guò)程。

配文：有一種望遠(yuǎn)鏡也是由兩組凸透鏡組成的。靠近眼睛的叫目鏡，靠近被觀測(cè)物體的叫做物鏡。

物鏡的作用是使遠(yuǎn)處物體在焦點(diǎn)附近成實(shí)像，目鏡的作用相當(dāng)于一個(gè)放大鏡，用來(lái)把這個(gè)像放大。

師：有疑問(wèn)嗎?

生：物體距離物鏡很遠(yuǎn)，它的像卻離物鏡很近，根據(jù)前面探究的結(jié)果，這樣所成的像是縮小的!為什么使用望

遠(yuǎn)鏡觀察物體時(shí)會(huì)感到物體被放大了?

師：我們能不能看清一個(gè)物體，它對(duì)我們的眼睛所成“視角”的大?。菏种匾?。望遠(yuǎn)鏡所成的像雖然比原來(lái)

的物體小，但它離我們的眼睛很近，用加上目鏡的放大作用，視角就可以變得很大。

望遠(yuǎn)鏡物鏡的直徑比我們眼睛的瞳孔大得多，這樣它可以會(huì)聚更多的光，使得所成的像更加明亮。這一點(diǎn)在觀

測(cè)天空中的暗星時(shí)非常重要?，F(xiàn)代天文望遠(yuǎn)鏡都力求把物鏡的口徑加大，以求觀測(cè)到更暗的星。

除了凸透鏡外，天文望遠(yuǎn)鏡也常用凹面鏡作物鏡。

你們還知道哪些望遠(yuǎn)鏡?

生甲：哈勃望遠(yuǎn)鏡。

生乙：射電望遠(yuǎn)鏡。

板書(shū)：3．望遠(yuǎn)鏡

四．照相機(jī)和投影儀。

讓學(xué)生觀察照相機(jī)的構(gòu)造。

師：你能說(shuō)說(shuō)照相機(jī)的構(gòu)造嗎?

生：鏡頭、機(jī)殼、調(diào)焦裝置、取景窗、快門(mén)按鈕??

師：照相機(jī)的“像”是怎么形成的?

生：照相機(jī)的鏡頭就相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，來(lái)自物體的光經(jīng)過(guò)照相機(jī)鏡頭后會(huì)聚在膠卷上，形成一個(gè)縮小的像。

膠卷上涂著一層對(duì)光敏感的物質(zhì)，它在曝光后發(fā)生化學(xué)變化，物體的像就被記錄在膠卷亡，經(jīng)過(guò)顯影、定影后成

為底片，再用底片洗印就可以得到相片。

師：講得很好，下面請(qǐng)看課件演示。

課件演示照相機(jī)的構(gòu)造、成像過(guò)程。

師：照相機(jī)的成像是凸透鏡成像規(guī)律中的哪一條?

生：當(dāng)u>2f，成倒立、縮小的實(shí)像、像與物在透鏡的異側(cè)。

師：你知道有哪些照相機(jī)嗎?

生：傻瓜機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)??

板書(shū)：4．照相機(jī)和投影儀

教師向?qū)W生介紹投影儀，并用課件演示投影儀的構(gòu)造和成像過(guò)程。

師：投影儀成像是凸透鏡成像規(guī)律中的哪一條?

生：當(dāng)f

師：這節(jié)課大家都很認(rèn)真，積極發(fā)言，特別是積極查資料，這種習(xí)慣要保持，可以大大擴(kuò)大你們的知識(shí)面，提

高學(xué)習(xí)能力。

【課堂小結(jié)】

通過(guò)本節(jié)課學(xué)習(xí)，我們知道了神奇的“眼睛”——放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)、投影儀的用途。以及

放大鏡、照相機(jī)、投影儀的工作原理。

【板書(shū)設(shè)計(jì)】

第七節(jié)神奇的“眼睛”

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1．放大鏡：焦距短的凸透鏡，u

2．顯微鏡。

3．望遠(yuǎn)鏡。

4．照相機(jī)和投影儀。

照相機(jī)工作原理：u>2f，成倒立、縮小、實(shí)像。

投影儀工作原理：f

【布置作業(yè)】

3、4、5、6題。

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