神奇的眼睛 (2)

1、第七節(jié) 神奇的“眼睛”教學(xué)目標(biāo) 1了解放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)儀器的用途。2通過對(duì)光學(xué)儀器的介紹，使學(xué)生認(rèn)識(shí)物理學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)、生活和科技方面的應(yīng)用。增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理的熱愛。 3通過介紹顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展和功能的增強(qiáng)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)科技對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的重要性，了解科技的持續(xù)性發(fā)展將加深人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)和技術(shù)的熱愛。 教學(xué)重、難點(diǎn) 1重點(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。 2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。 教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)探究法，討論交流法。 教具準(zhǔn)備 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：放大鏡、光屏

2、、顯微鏡。 教學(xué)過程 一、復(fù)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律 師：凸透鏡成像的規(guī)律是什么? 當(dāng)u>2f時(shí)，成倒立、縮小、實(shí)像，像與物在透鏡異側(cè)。 當(dāng)f<u<2f時(shí)，成倒立、放大、實(shí)像，像與物在透鏡異側(cè)。 當(dāng)u<f時(shí)，成正立、放大、虛像，像與物在透鏡同側(cè)。二、課題引入 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?板書：第七節(jié) 神奇的“眼睛”三、新課教學(xué) 1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

3、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? 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<f，所成的像是正立、放大的像，隔著放大鏡看遠(yuǎn)處物體，u>

4、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：1放大鏡：焦距短的凸透鏡，u<f，成正立、放大虛像。 2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

5、法看見的物體。 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，又簡稱聲鏡。原理是利用物體聲學(xué)特性的差異來顯示物體，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)樣本片不需染色，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

6、電路的檢驗(yàn)等。 生?。何疫€知道場離子顯微鏡。一種分辨率極高(23nm)，能直接用于觀察金屬表面原子的分析裝置，簡稱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“場電離”過程來完成的。 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)畫及配文。 畫面一：顯微鏡構(gòu)造成像過程 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。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

7、較大的放大率，鏡筒也可做得短一些，用起來方便；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，但不可過大，因?yàn)榻咕噙^大將降低顯微鏡的放大率，而且要用較長的鏡筒，使用起來不夠方便。 畫面二：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)檢測與加工等問題，美國IBM公司的G. Binnig等人于1982年制出了掃描

8、隧道顯微鏡(STM)，于1986年又相繼制出可用于絕緣材料檢測的原子力顯微鏡(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到表面微觀物理量的檢測，從表面檢測又發(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。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

9、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)字母的長度僅為4nm。我國科學(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。 3望遠(yuǎn)鏡。 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：望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造及成像過程。 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，用來把這個(gè)像放大。

10、 師：有疑問嗎? 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)在觀測天空中的暗星時(shí)非常重要。現(xiàn)代天文望遠(yuǎn)鏡都力求把物鏡的口徑加大，以求觀測到更暗的星。 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：

11、射電望遠(yuǎn)鏡。板書：3望遠(yuǎn)鏡 4照相機(jī)和投影儀。 讓學(xué)生觀察照相機(jī)的構(gòu)造。 師：你能說說照相機(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，來自物體的光經(jīng)過照相機(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：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<u<2f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，像與物在透鏡的異側(cè)。 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。 5歸納小結(jié)與學(xué)習(xí)過程評(píng)估。 師：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)、探究，你有什么收獲。 生：討論、交流后得出：通過本節(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。 師：講得很全面又簡練