人教物理八上 5.5 显微镜和望远镜 课件+教案+导学案+练习+素材

主备人

学科

物理

时间

课题

第五章 透镜及其应用  第5节 显微镜和望远镜

教

学

目

标

知识与技能

1．了解显微镜和望远镜的基本结构。

2．了解视角，知道影响视角大小的因素。

3．能说出显微镜和望远镜的成像原理。

过程与方法

1．体验利用两个透镜组成显微镜和望远镜的实践过程。

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。

情感态度与价值观

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类生活的重要影响，从而增强对物理学的热爱。

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。

教学重点

1．知道显微镜和望远镜的基本结构。

2.了解显微镜、望远镜的原理。

教学难点

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。

教具准备

显微镜、望远镜、不同焦距的凸透镜两个。

教学方法

探究法、讨论法、实验法、 讲授法、对比分析法。

导

入

新

课

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。

我们就来学习这两种光学仪器——显微镜和望远镜。

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新课学习

一、显微镜

1.显微镜的基本结构

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。）

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；

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。

显微镜下的植物细胞                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。

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。

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.（，）

（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。

（。

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)。

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。

（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。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。

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.

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)

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？

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。

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：

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。

通过把物体的像移近，把物体的像放大来增大视角。

课堂练习

1.（2020 湖南常德市）如图关于透镜的应用，下列说法中正确的是（　　）

A. 凹透镜可以矫正远视眼

B. 凸透镜可以矫正近视眼

C. 显做镜的目镜成正立放大的虚像

D. 望远镜的目镜成正立放大的实像

【答案】C

【解析】A．凹透镜可以矫正近视眼，故A错误；

B．凸透镜可以矫正远视眼，故B错误；

C．显做镜的目镜成正立放大的虚像，故C正确；

D．望远镜的目镜成正立放大的虚像，故D错误。故选C。

2. 关于显微镜和望远镜下列说法正确的是（　　）

A. 显微镜物镜成缩小的实像，目镜成放大的虚像

B. 开普勒望远镜物镜对光线有发散作用，目镜对光线有会聚作用

C. 伽利略望远镜物镜为凸透镜，目镜为凹透镜

D. 利用望远镜和显微镜看物体，主要是增大视角

【答案】D

【解析】A、显微镜物镜的作用相当于投影仪，成倒立、放大的实像，目镜成放大的虚像，故A错误；B、开普勒望远镜物镜和目镜都是凸透镜，都对光线有会聚作用，故B错误；C、伽利略望远镜物镜为凹透镜，目镜为凸透镜，故C错误；D、利用望远镜和显微镜看物体，都起到了增大视角的作用，望远镜通过将物体拉近来增大视角，显微镜则通过将物体放大来增大视角，故D正确．故选D．

3. 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

【答案】D

【解析】显微镜和天文望远镜的物镜都是成倒立的实像，这个实像再通过它们各自的目镜后成正立放大的虚像。它们分别都经过一次倒立的像，再经过一次正立的像，两次成像的结果，使人们最终观察到的都是倒立的像。但是通过显微镜得到的是物体倒立放大的像，通过天文望远镜得到的是物体倒立缩小的像，故D正确。故选D。

4. 显微镜可以观察微小生物，是因为显微镜放大倍数较大，被观察的物体经过了

A. 一次放大作用 B. 二次放大作用

C. 三次放大作用 D. 四次放大作用

【答案】B

【解析】显微镜的物镜相当于幻灯机的镜头，物体经过物镜后成倒立、放大的实像，显微镜的目镜相当于一个放大镜，通过目镜成正立、放大的虚像．因此是经过了两次放大．故选B．

5. 显微镜的物镜和目镜对观察者所成的像是

A. 物镜成正立、放大的虚像 B. 目镜和物镜都成实像

C. 物镜和目镜都成虚像 D. 目镜成正立、放大的虚像

【答案】D

【解析】由显微镜成像原理知：物体经物镜折射后，成倒立放大的实像，这个像正好处在目镜的焦点之内，又经目镜成正立、放大的虚像，此时的目镜相当于一个放大镜。故选D。

6. 有一种望远镜是由两组凸透镜组成，其中物镜和目镜的作用分别是（　　）

（1）成倒立、缩小、实像；

（2）成倒立、等大、实像；

（3）成倒立、放大、实像；

（4）成正立、放大、虚像

A. （1）（3） B. （2）（3）

C. （1）（4） D. （4）（2）

【答案】C

【解析】望远镜是由两组透镜组成，物镜成倒立、缩小的实像，与照相机的成像原理相同；目镜成正立、放大的虚像，与放大镜的成像原理相同。故选C。

7. 物体经过显微镜的物镜，成_____的实像；物体经过望远镜的物镜成_____的实像，它们的目镜所成的像都是_____的。（选填“放大”或“缩小”）

【答案】    (1). 放大    (2). 缩小    (3). 放大

【解析】[1][2][3]显微镜有物镜和目镜组成，显微镜的物镜成的是放大、倒立的实像，目镜成的是正立、放大的虚像；望远镜是由两组透镜组成，物镜成倒立、缩小的实像，与照相机的成像原理相同；显微镜和望远镜的目镜都是成正立、放大的虚像，与放大镜的成像原理相同。

8. 如图所示，小明取两个焦距不同凸透镜，以焦距较短的凸透镜作为目镜，以焦距较长的凸透镜作为物镜，通过两个透镜观察美景，调节两个透镜之间的距离，直到看得最清楚为止，此时这种透镜组合工作原理与_____（选填“望远镜”或者“显微镜”）相同.

【答案】望远镜

【解析】以焦距较小的凸透镜为目镜,以焦距较大的凸透镜为物镜,调节两者间的距离,观察远处的物体,你看到得像是倒立缩小的虚像,这种透镜组合工作原理与望远镜相同．

9. 把一滴水滴在玻璃板上，在玻璃板下面放置一个用眼睛看不清楚的小物体，这时水滴相当于一个____镜，再拿一个放大镜位于水滴的上方，慢慢调节这个镜子与水滴之间的距离，你就更能看清玻璃板下的微小物体，这时它们的作用相当于一个________(选填“望远镜”或“显微镜”)．

【答案】    (1). 凸透    (2). 显微镜

【解析】小水滴中间厚边缘薄，相当于凸透镜．拿一个放大镜位于水滴的上方，慢慢调节这个镜子与水滴之间的距离，可以看清玻璃板下的微小物体，因此它们的作用相当于显微镜．“水滴”是显微镜的物镜，能成一个倒立、放大的像，像在“水滴”焦距和二倍焦距之间，放大镜相当于目镜，通过目镜再成一个正立、放大的虚像．

板

书

设

计

第5节　显微镜和望远镜

一、显微镜

1．结构：

（1）物镜： 当f＜u＜2f时，成倒立放大实像 。 

（2）目镜 ：放大镜作用，放大的虚像。

2．原理：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。

3. 显微镜的放大倍数：等于物镜和放大倍数和目镜的放大倍数的乘积。

二、望远镜

1．结构：

（1）物镜：  u＞2f时，成倒立缩小实像。

（2）目镜： 放大镜作用，成放大的虚像。

2.视角

（1）视角越大，对物体的观察越清楚。

（2）与物体的大小有关，还与物体到眼睛的距离有关。

3．原理：

物镜的作用是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。

布

置

作

业

【必做题】　

教材第106页动手动脑学物理的1题.。

【选做题】　

教材第106页动手动脑学物理的2题.

课

后

反

思

显微镜和望远镜这节课的重点是理解显微镜和望远镜的物镜和目镜的工作原理，教学过程中利用探究活动让学生在主动学习中突破由两组凸透镜组合成像得出显微镜和望远镜原理这一难点；利用多媒体课件让学生直观的看到显微镜和望远镜成像光路图，加深对显微镜和望远镜原理的理解。先对对照相机、投影仪和放大镜的工作原理的复习，学生在理解和应用显微镜和望远镜的物镜和目镜的工作原理上就容易多了。另一方面，我又让学生对比显微镜和望远镜的物镜和目镜的工作原理的不同，由此又通过对比加深了学生对知识的理解和记忆。