《拍攝式顯微鏡和望遠鏡》創新實驗設計

一、教材實驗分析與設計初衷

教科版科學六年級上冊第一單元第四課安排了“怎樣放得更大”的實驗。該實驗是在前幾課使用放大鏡觀察物體的基礎上，探究如何使物體放得更大，以便把物體看得更清楚。這也是在發明顯微鏡之前，人們的想法和一直努力追求的目標。但放大鏡的放大倍數是有限的。直到17世紀，人們發現用兩個凸透鏡組合起來可以提高放大倍數，從而發明了顯微鏡，這個目標才得以實現。

在前幾課的學習過程中，已經有很多學生曾將兩把放大鏡重疊去觀察物體，希望獲得更大的圖像。但是，學生當時的這種行為是無意識的，是不知其所以然的。本次實驗則是以學生的這種行為作為切入點，讓學生利用兩把放大鏡對比觀察前兩課所觀察過的物體，如味精、白糖晶體，以及螞蟻、蝴蝶等昆蟲，還有一些身邊常見的物體。這樣，學生對兩把放大鏡組合后產生的觀察效果會有更深刻的認識。

基于教材，通過本課實驗，我指導學生經歷人類探索發明顯微鏡的過程，并且學會自制顯微鏡。首先，我們把焦距不同的兩個凸透鏡分別固定在兩個紙筒的一端；然后，把較細的紙筒插入較粗的紙筒中，使兩個凸透鏡處于兩端；把攝像頭安裝在目鏡位置；再將上述做好的裝置放在鐵架臺的支架上。這樣一個自制的顯微鏡就完成了。接下來，我們還嘗試自制望遠鏡，用來觀察身邊的事物。

二、實驗原理

光學顯微鏡和望遠鏡（包括一部分天文望遠鏡）都是利用光的折射和光的直線傳播原理制成的。顯微鏡和放大鏡起著同樣的作用，就是使近處的微小物體成一放大的像，以供人眼觀察。只是顯微鏡比放大鏡具有更高的放大率而已。

顯微鏡的原理是物體位于物鏡前方，離開物鏡的距離大于物鏡焦距，但小于兩倍物鏡焦距。所以，物體經物鏡以后，必然形成一個倒立、放大的實像，再經目鏡放大為虛像，供眼睛觀察。目鏡的作用與放大鏡一樣，所不同的只是眼睛通過目鏡看到的不是物體本身，而是物體被物鏡所成的已經放大了一次的像。我們上下調節鏡筒時，實際就是在調節物鏡所成的倒立、放大的實像在鏡筒中的位置。

望遠鏡的原理與顯微鏡的不同之處是大于兩倍物鏡焦距的遠處物體，經物鏡折射后形成的是倒立、縮小的實像，目鏡再把這個像進行放大后供眼睛觀察。

三、實驗創新點

1.該教具以最簡單的結構體現出顯微鏡及望遠鏡的原理，制作簡單，取材方便，易于操作。

2.通過跟電腦連接的攝像頭，可以及時對微小世界和遠處物體進行拍照、攝像，極大激發了學生愛科學、學科學、用科學的興趣。

3.生活中的顯微鏡和望遠鏡觀察到的都是倒立的像，由于此教具所加的攝像頭可調節像的倒正，所以此顯微鏡和望遠鏡觀測出來的是正立的像，符合人們的認知習慣。

四、實驗目的

1.用兩個放大鏡組合制作簡易顯微鏡和望遠鏡，再用自制的顯微鏡和望遠鏡觀察周圍的物體。

2.學習科學家對科學執著追求和不懈探索的精神。

五、實驗器材

帶攝像頭的臺式電腦、筆記本電腦或者手機，兩個粗細不同的紙筒，兩個焦距不同的凸透鏡（顯微鏡的物鏡焦距短、目鏡焦距長，望遠鏡則相反），帶支架的鐵架臺，膠水，膠帶等。

六、實驗裝置制作步驟

1.首先用廢紙按照凸透鏡的直徑，卷成粗細不同的兩個紙筒。

2.把焦距不同的兩個凸透鏡片分別固定在兩個紙筒的一端。

3.把較細的紙筒插入較粗的紙筒中，使兩個凸透鏡處于兩端。

4.攝像頭安裝在目鏡位置并連接電腦。

5.將制作好的顯微鏡和望遠鏡放在鐵架臺的支架上。

七、使用方法

將物鏡正對近處或遠處的物體，仔細調整兩凸透鏡間的距離，也就是鏡筒的長度，直到電腦或手機上出現最大、最清晰的像為止。