
人教版八年級(上冊) 第五章 透鏡及其應用 第5節(jié) 顯微鏡和望遠鏡 (導學案) 【學習目標】 1. 了解顯微鏡,望遠鏡的基本結(jié)構(gòu)。 2. 嘗試運用已知的科學規(guī)律解釋具體問題,獲得初步分析概括能力。 3. 了解望遠鏡和顯微鏡的發(fā)展歷程,體會科學技術對社會發(fā)展和生活的影響。 【學習重點】 顯微鏡和望遠鏡的基本結(jié)構(gòu)和成像原理。 【學習難點】 顯微鏡和望遠鏡的成像原理。 【自主預習】 閱讀教材,完成以下問題: 1.顯微鏡和望遠鏡的結(jié)構(gòu)相似:鏡筒的兩端各有一組透鏡,每一組的作用相當于一個凸透鏡,靠近眼睛的叫目鏡,靠近被觀察物體的叫 物鏡 。 2.顯微鏡的物鏡相當于投影儀,目鏡相當于放大鏡(選填“投影儀”、“照相機”或“放大鏡”)。物體經(jīng)過物鏡成倒立、放大的、實像,該像又經(jīng)過目鏡成正立、放大的、虛像(填像的性質(zhì))。 3. 望遠鏡的物鏡相當于照相機,目鏡相當于放大鏡(選填“投影儀”、“照相機”或“放大鏡”)。遠處的物體經(jīng)過物鏡在焦點附近成倒立、 縮小的實像,該像又經(jīng)過目鏡成正立、放大的、虛像(填像的性質(zhì)),使視角可以變很大. 4.物體的兩端到人眼處所夾的角叫 視角 ,物體越 大 ,物體與人眼的距離越小 ,其視角就越大。 5.我們的宇宙有上千億個星系,太陽是銀河系中的一員,地球在離太陽比較近的第三條軌道上。 【合作探究】 探究一、顯微鏡 【觀察下圖,了解顯微鏡的結(jié)構(gòu)】 1.顯微鏡的基本結(jié)構(gòu) 主要由物鏡、目鏡、載物臺、反光鏡等組成。 ①物鏡:靠近物體的透鏡,相當于一個凸透鏡。 ②目鏡:靠近眼睛的透鏡,相當于一個凸透鏡。 ③載物臺:承載被觀察物體。 ④反光鏡:一面是平面鏡(在光線強時用),一面是凹面鏡(在光線弱時用,會聚光線。) 顯微鏡示意圖 顯微鏡成像光路圖 2.顯微鏡成像的基本原理 【觀察顯微鏡成像光路圖,了解顯微鏡的原理】 ①物鏡:第1次成像,相當于投影儀,物體放在物鏡前1倍和2倍焦距之間,成倒立、放大的實像; ②目鏡:第2次成像,相當于放大鏡,把第1次所成的實像當成物體,正好放在目鏡的1倍焦距之內(nèi),成正立、放大的虛像。 所以物體通過顯微鏡后,得到倒立、放大的虛像。 ③顯微鏡的放大倍數(shù)=物鏡放大倍數(shù)×目鏡放大倍數(shù)。 3. 顯微鏡的應用 顯微鏡通過物鏡和目鏡的兩次放大,使我們能觀察到肉眼無法看清的細微物體??衫蔑@微鏡觀察到細胞的結(jié)構(gòu),如細胞質(zhì)、細胞核、細胞膜等。 【做一做】請寫出顯微鏡的成像原理及特點:用顯微鏡觀察的物體放在物鏡的_____,成______的像(填像的性質(zhì)),這個像成在目鏡的______,通過目鏡再次成________的像(填像的性質(zhì)),我們最終看到的像相對于物體而言,左右____,上下______。 【答案】一倍焦距和兩倍焦距之間,倒立放大,焦點以內(nèi),正立放大,相反,顛倒。 【解析】顯微鏡的目鏡相當于投影儀的鏡頭,成倒立、放大的像;物鏡相當于放大鏡,成正立、放大的像。顯微鏡=投影儀+放大鏡(兩次放大物體)最終看到的像相對于物體而言,左右相反,上下顛倒。 探究二:望遠鏡 【觀察下圖,了解顯微鏡的結(jié)構(gòu)】 1.望遠鏡的基本結(jié)構(gòu) ①物鏡:靠近被觀察物體的凸透鏡,焦距比較長。 ②目鏡:靠近眼睛的凸透鏡,焦距比較短。 望遠鏡示意圖 望遠鏡成像光路圖 2.望遠鏡的原理: 【參考望遠鏡成像光路圖,了解望遠鏡的原理】 ①物鏡:相當于 照相機 的鏡頭,遠處的物體通過物鏡在焦點附近成倒立、縮小的實像。 ②目鏡:相當于放大鏡,把物鏡所成的像再放大一次,成正立、放大的虛像。 【想一想】物體離物鏡很遠,根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知,這樣所成的像是縮小的!為什么使用望遠鏡觀察物體時會感到物體放大了? 【分析】一個物體能不能被看清楚,跟物體在視網(wǎng)膜上的像的大小有關。視網(wǎng)膜上的像越大,人眼對物體的細微部分分辨得越清楚。視網(wǎng)膜上像的大小決定于視角的大小。視角越大,視網(wǎng)膜上的像就越大。 3.視角 ①視角:從眼睛的中心向物體兩端所引的兩條直線的夾角。 ②影響視角大小的因素:物體本身的大小和物體到眼睛的距離。 (a)視角與物體大小有關:物體到眼鏡的距離一定時,大物體的視角大,小物體的視角小。 (b)視角與物體遠近有關:物體大小一定時,看近處的物體,視角大,遠處的物體視角小。 【想一想】用望遠鏡觀察物體時為什么會感到像被放大? 【分析】遠處的物體通過物鏡所成的像是縮小的,但我們使用望遠鏡時感到物體被放大了,這是因為:一方面, 望遠鏡的物鏡所成的像離我們的眼睛很近,使我們眼睛觀察物體所成的視角增大。另一方面,目鏡的放大作用,可以使視角變得更大。 為了更直觀的理解望遠鏡的成像原理,我們來動手制作望遠鏡。 【想想做做】取焦距不同的凸透鏡,通過兩個透鏡看前面的物體,調(diào)整兩個透鏡間的距離,直到看得最清楚。物體是變大了還是變小了?兩個放大鏡的位置對調(diào)以后,你有什么新的發(fā)現(xiàn)? 圖6 實驗現(xiàn)象 ①先用一個凸透鏡(焦距大)觀察窗外遠處的物體,注意成像情況. ②再用另一個凸透鏡(焦距小)觀察上面得到的物體的像,注意成像情況. ③將兩凸透鏡的位置對調(diào),再觀察遠處的物體,對比兩次成像的大小. 【歸納實驗結(jié)論】 ①用一個凸透鏡(焦距較大)觀察窗外遠處的物體,成倒立、縮小的實像。 ②再用另一個凸透鏡(焦距較小)觀察上面得到的物體的像,成倒立、放大的虛像,遠處的物體看上去放大了。 ③兩凸透鏡的位置對調(diào)后,遠處的物體看上去縮小了。 【例題2】如圖6所示用兩只焦距不同的放大鏡一前一后放在眼前觀察遠處的物體,下列說法中正確的是( ) A. 兩只放大鏡對物體進行了兩次放大 B.兩只放大鏡組合在一起相當于一臺顯微鏡 C.兩只放大鏡組合在一起相當于一架望遠鏡 D.將兩只放大鏡的位置對換后,觀察同一物體的大小是相同的 【答案】C 【解析】因為是看遠處的物體,所以相當于望遠鏡,前面的透鏡成倒立、縮小的實像,相當于照相機,后面的透鏡成正立、放大虛像,相當于放大鏡。所以AB錯誤; 將兩只放大鏡的位置對換后,觀察同一物體的大小是不同的,一次是放大的(焦距小的靠近眼睛作為目鏡),一次是縮小的(焦距大的靠近眼睛作為目鏡);所以D錯誤。故選C。 探究三:探索宇宙 【閱讀教材P104~P105】完成下列填空。 1.伽利略望遠鏡 第一位把望遠鏡指向天空的是意大利物理學家伽利略。以確鑿的證據(jù)支持了哥白尼的“日心說”。第一個觀測到了木星的衛(wèi)星、太陽黑子和月球上的環(huán)形山。 伽利略望遠鏡 哈勃太空望遠鏡 2. 哈勃太空望遠鏡、射電望遠鏡 1990年美國向太空發(fā)射了一臺望遠鏡,叫哈勃太空望遠鏡,可以排除大氣層的干擾,使人類觀測宇宙的能力空前提高。除光學望遠鏡外,人們還發(fā)明了射電望遠鏡,這使得人類對宇宙的了解越來越深入。 現(xiàn)代天文望遠鏡都是力求把物鏡口徑加大,這樣它可以會聚更多的光,以求觀測到更暗的星。中國“天眼”500米口徑球面射電望遠鏡,是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。 中國“天眼”射電望遠鏡 銀河系與太陽系 3.探索宇宙 目前,人類觀測到的最遠的天體距離我們大約130億光年外的宇宙空間情況,但仍沒有找到宇宙的邊緣。我們的宇宙中擁有上千億個星系,銀河系只是其中一個,太陽不過是銀河系中幾千億恒星中的一員,太陽周圍有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星繞它運行,地球在離太陽比較近的第三條軌道上. 【精講點撥】 1.顯微鏡的物鏡相當于一個投影儀,目鏡相當于一個放大鏡。被觀察的物體經(jīng)物鏡成一個放大的實像,被目鏡再次放大。經(jīng)兩次放大后,我們就可以看清肉眼看不見的小物體了。所以物體經(jīng)過顯微鏡最終成的像相對于原物體而言,是倒立放大的虛像。 2.望遠鏡的作用是看清遠處的物體,遠處的物體經(jīng)過物鏡在物鏡的焦點附近成倒立縮小的實像,但是像離我們的眼睛更近了,該像又落在目鏡的一倍焦距以內(nèi),再次經(jīng)過目鏡的放大,我們觀察像的視角變大,這樣就能觀察的清楚了。為了盡可能使第二次成像成得較大,可使望遠鏡物鏡的后焦點與目鏡的前焦點重合。 3.使用望遠鏡能夠看清遠處的物體的原因:遠處的物體經(jīng)過望遠鏡的物鏡和目鏡后,所成的像還是比物體本身小,但是視角變得很大;另外,望遠鏡的物鏡直徑大,可以會聚足夠多的光,使成的像更加明亮。因此,人眼就能很清楚的看清遠處的物體了。 【歸納整理】 【課堂練習】 1. 如圖所示是一臺顯微鏡,反光鏡的作用是_________________________。顯微鏡的物鏡成像特點與____________成像特點一樣,物距u的范圍是__________,目鏡成像特點與__________成像特點相同。(第二、四空均選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”) 【答案】增大光的強度,便于觀察物體,投影儀,f
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