1、第4课怎样放得更大(一)背景和目标 在使用放大镜的过程中，学生都希望放大镜能把物体放大更多倍数，以便把物体看得更清楚。这也是在显微镜发明之前，人们的想法和一直努力追求的日标。但放大镜的放大倍数是有限的，直到17世纪，人们发现用两个凸透镜组合起来可以提高放大倍数，从而发明了显微镜，人们的这个日标才得以实现。 本课指导学生经历前人发明显微镜的过程，用两个放大镜自制一个显微镜，并尝试用自制的显微镜进行观察。 科学概念 .两个凸透镜组合起来可以使物体的图像放得更大。 .显微镜的发明拓宽了观察领域，显微镜是人类认识微小世界的重要观察工具。 过程与方法 .用两个放大镜组合制作一个简易显微镜。 .用自制的显
2、微镜观察周围的物体。 .阅读课文中列文虎克发现微生物的故事。 情感态度价值观 .认识到人类发明显微镜是一个了不起的进步。 .认识到科学的不断发展，会促使技术不断地改进，而技术的发展，又会促进科学研究的发展。 .学习科学家对科学执著的追求和不懈的探索精神。 (二)教学准备 分组实验器材:两个不同放大倍数的放大镜、卡纸(或现成的纸筒)、剪刀、胶水。供显微镜下观察的物体，如花蕊，青苔，蚕丝，纸纤维，昆虫的足、翅、触角等，手电筒或小镜子。 教师演示器材:两个不同放大倍数的放大镜，自制的显微镜，相关课件(如显微镜发展的历史等)。(三)教科书说明 内容共两页，分为两个部分。第一部分为“做个简易显微镜”;第
3、二部分为“显微镜的发展”。教科书的阅读资料中有列文虎克发现微生物的故事及显微镜的发展史。 第一部分:做个简易显微镜 教科书首先提出怎样把物体放得更大的问题，引起学生的思考，然后启发学生用两个放大倍数不同的凸透镜组合起来观察物体，比较用两个透镜和一个透镜看到的物体图像有什么不同?从中发现把两个透镜组合起来观察物体，放大倍数会大大提高。这个活动引领学生经历一个显微镜的发明过程。 在17世纪，人们无意中把两个凸透镜组合起来，明显提高了放大倍数，从而发明了最早的显微镜。为什么两个凸透镜组合起来能把物体放得更大呢?用透镜成像的规律来分析:这两个凸透镜是不同放大倍数的，对着物体的透镜焦距较小，叫物镜。对着
4、人眼的透镜叫日镜，焦距较大。把物体放在物镜的焦点附近，使物距稍大于焦距，就会在它的焦距到2倍焦距之间，而恰好是日镜的焦距内生成一个放大的倒立的实像，这个放大的像通过日镜的折射后进人人眼，人们就会在日镜中看到一个放得更大的正立的虚像。也就是日镜把物镜得到的放大的实像进一步放大。本课让学生用两个放大镜，调整它们的距离来观察物体，从中去发现这样的组合能把物体放得更大，这是引领学生经历前人发明的过程。 显微镜的放大倍数怎样计算呢?是用日镜的放大倍数乘以物镜的放大倍数。可以让学生计算一下，从计算的结果也可以知道两个透镜组合而成的显微镜比单个透镜的放大倍数大得多。 接下来的活动是让学生用自制的显微镜观察物
5、体。实际验证一下物体的图像在显微镜下是不是被放得更大了，是不是又会发现一些用肉眼和用单个放大镜不能看到的细节，并把新的发现记下来。课文中的观察对象有青苔、花蕊、花粉等。选用这些物体作为观察对象的理由是:青苔用肉眼看起来分不清一株一株的个体，看到的只是绿茸茸的一片像地毯，而在显微镜下能看清它们的每个植株;种子植物的繁殖器官一花粉，也是微小世界的一个大家族，用肉眼和单个的放大镜观察花粉，其形态不一定看得很清楚，而在显微镜下它们形状各异、千姿百态。图中的花粉正处在萌发状态，新鲜花粉放在糖水中可以萌发出花粉管，能看到花粉管的生长。当然教师也可因地制宜选用合适的观察材料。 教科书资料一列文虎克发现微生物
6、的故事。这个故事能激发学生用显微镜观察身边的生命世界的兴趣，并学习列文虎克坚持不懈、刻苦钻研的精神。 第二部分:显微镜的发展 这个部分的内容主要是介绍显微镜的发展历史。 17世纪，人们把两块凸透镜组合起来制成的显微镜只是显微镜的前身，荷铸詹森父子制作的显微镜才是世界上第一架真正的显微镜。这架显微镜由一个凸透镜和一个凹透镜组成，它是光学显微镜。后来，光学显微镜经不断改进，最大放大倍数可达1500倍左右;1932年德国科学家制成了世界上第一架电子显微镜。电子显微镜是以电子束代替光束，用磁场代替透镜。一下子把放大倍数提高到一万倍。到20世纪90年代，人们已经成功研制出放大率为200万倍的电子显微镜，
7、人们利用它可以看到物质内部的精细结构，看见了所有物质都是由一些肉眼看不见的极小极小的微粒组成的。 1983年人们又发明了扫描隧道显微镜。扫描隧道显微镜工作的基本原理是基于量子力学的隧道效应和三维扫描。带偏压(电压差)的两个平板导体间只要不接触是不会有电流流过的，可是当这两个导电平板靠得很近，相隔小于1个纳米时，即使不接触，也会产生电流，这就是量子力学中的隧道效应。如果把一个平板导体替换为一个很尖的导电针尖，并使针尖沿样品表面进行精确的三维移动，就可将样品表面的形貌和表面电子态等有关表面信息记录下来。这样一来测量平板间隧道电流的实验装置就变成了观察表面形貌特征的显微镜。 扫描隧道显微镜具有很高的
8、空间分辨率，横向可达0. 1纳米，纵向可优于0. 0l纳米。它主要用来描绘三维的原子结构图。在纳米尺度上研究物质的特性，利用扫描隧道显微镜还可以实现对表面的纳米加工，如直接操纵原子或分子，完成对表面的剥蚀、修饰以及直接书写等。生物学家们研究单个的蛋白质分子或DIA分子;材料学家们考察晶体中原子尺度上的缺陷;微电子器件工程师们设计厚度仅为几十个原子的电路图等，都可利用扫描隧道显微镜。 显微镜的发展史反映了由于科学的不断发展，促使技术在不断地改进，而技术的发展，又促进了科学研究的发展。电子显微镜的发明就是典型的例子。光学显微镜的放大率为什么后来一直提高不大?开始人们一直找不到原因，千方百计改进透镜
9、质量和仪器本身的设计，始终没有多大进展，直到人们发现量子理论后，才逐渐认识到由于人眼可见光频率范围的限制，使我们无法观察到线度比可见光波波长更小的物体。在20世纪30年代科学家发现电子射线具有波动性，它的波长可以是可见光波长的十万分之一，电子射线照射物体时，就能使更小的物体留下影像。在这样的基础上才发明了电子显微镜。由于电子显微镜的发明，人们才看到了物质组成的极小微粒原子以及病毒的样子。 一部显微镜的发展史充分反映了人类永远不满足现状，对自然规律善于追求和不断探索的精神。 课文第11页的照片是电子显微镜和电子显微镜下的细菌和病毒。(四)教学建议 1.做个简易显微镜。 本课教学可通过以下步骤进行
10、。 提出问题 让学生用放大镜观察很小的文字或图片，学生发现看不清，我们怎样才能把字看得比较清楚呢?针对这个问题，让学生提出自己的想法，大家来讨论。 探索研究 让学生用两只手一前一后，或者一上一下分别拿两个凸透镜调整它们之间的距离来观察物体，然后拿开一个透镜，只用一个透镜观察物体。反复几次，看看有什么发现?学生会发现用两个凸透镜恰当的组合在一起观察物体，看到的物体图像更大了。这时，教师进行小结:我们刚才经历的过程就是人们发明显微镜的过程。在17世纪，人们把两个凸透镜组合起来，一个凸透镜把另外一个凸透镜所成的像进一步放大，这样明显提高了放大能力，这就是最早期的显微镜。 做个简易显微镜 教师讲解制作
11、方法和步骤。为使两个放大镜之间的距离便于调节。教师可以选用合适的纸筒(和放大镜的镜片直径相当，又达到一定的长度)，在一侧纵切一条缝，缝的宽窄和放大镜镜柄的粗细差不多。然后把放大镜从纸筒的一端放人，柄从缝中伸出，这样放大镜既被纸筒卡住也可以上下移动。其中的物镜最好在纸筒的底端上边几厘米的地方固定，只移动日镜。纸筒的长度最好根据凸透镜的焦距来粗略地估算一下。学生用的透镜一般放大倍数较低，而焦距相对较长，可能在几厘米左右，那么纸筒要有3 - 4倍焦距左右的长度。观察时要注意提醒学生把观察对象放在光线比较强的地方，还可以用手电筒或用镜子反光的方法增加观察对象的亮度。 观察周围的物体 让学生用自制的显微
12、镜去观察只用一个放大镜时观察不清的文字和图片，或青苔、花粉等，看看观察效果如何。花粉一般都很小很小，教师要选择提供较大的花粉品种让学生观察。不要局限于课文中提到的物体，还可以观察前面我们曾用放大镜观察过的物体，比如昆虫的翅、眼、触角、足、口器，蔽类植物的袍子，等等。并把观察到的图像和原来用放大镜观察到的进行比较。 阅读资料 学生自行阅读课文上的列文虎克用自制的显微镜观察发现微生物的故事。然后讨论:从这个故事中我们知道了什么?激发学生的观察兴趣，教育学生学习列文虎克对科学的执著追求和不懈的探索精神。 2.显微镜的发展。 介绍显微镜的发展历史 教师可利用课文第11页的图文资料介绍显微镜的发展历史，最好能通过多媒体课件进行补充讲解。告诉学生我们制做的简易显微镜是用透镜制成的，它是利用透镜对光折射而产生物像的。像这样的显微镜叫做光学显微镜。因为人眼所见到的光有一定的范围，因此光学显微镜的放大倍数是有一定限度的，有许多很小的物体，如细菌、病毒都无法看清。 由于学生的理解水平，什么是折射，以及电子显微镜和扫描隧道显微镜的原理，不必讲解。但要让学生明白:显微镜技术的发展，为我们的研究微观世界提供了可靠有力的工具，它是人类最敏锐的眼睛。提出下一节课的研究任务用显微镜观察研究身边的生命世界细胞。