《拍摄式显微镜和望远镜》创新实验设计

一、教材实验分析与设计初衷

教科版科学六年级上册第一单元第四课安排了“怎样放得更大”的实验。该实验是在前几课使用放大镜观察物体的基础上，探究如何使物体放得更大，以便把物体看得更清楚。这也是在发明显微镜之前，人们的想法和一直努力追求的目标。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，这个目标才得以实现。

在前几课的学习过程中，已经有很多学生曾将两把放大镜重叠去观察物体，希望获得更大的图像。但是，学生当时的这种行为是无意识的，是不知其所以然的。本次实验则是以学生的这种行为作为切入点，让学生利用两把放大镜对比观察前两课所观察过的物体，如味精、白糖晶体，以及蚂蚁、蝴蝶等昆虫，还有一些身边常见的物体。这样，学生对两把放大镜组合后产生的观察效果会有更深刻的认识。

基于教材，通过本课实验，我指导学生经历人类探索发明显微镜的过程，并且学会自制显微镜。首先，我们把焦距不同的两个凸透镜分别固定在两个纸筒的一端；然后，把较细的纸筒插入较粗的纸筒中，使两个凸透镜处于两端；把摄像头安装在目镜位置；再将上述做好的装置放在铁架台的支架上。这样一个自制的显微镜就完成了。接下来，我们还尝试自制望远镜，用来观察身边的事物。

二、实验原理

光学显微镜和望远镜（包括一部分天文望远镜）都是利用光的折射和光的直线传播原理制成的。显微镜和放大镜起着同样的作用，就是使近处的微小物体成一放大的像，以供人眼观察。只是显微镜比放大镜具有更高的放大率而已。

显微镜的原理是物体位于物镜前方，离开物镜的距离大于物镜焦距，但小于两倍物镜焦距。所以，物体经物镜以后，必然形成一个倒立、放大的实像，再经目镜放大为虚像，供眼睛观察。目镜的作用与放大镜一样，所不同的只是眼睛通过目镜看到的不是物体本身，而是物体被物镜所成的已经放大了一次的像。我们上下调节镜筒时，实际就是在调节物镜所成的倒立、放大的实像在镜筒中的位置。

望远镜的原理与显微镜的不同之处是大于两倍物镜焦距的远处物体，经物镜折射后形成的是倒立、缩小的实像，目镜再把这个像进行放大后供眼睛观察。

三、实验创新点

1.该教具以最简单的结构体现出显微镜及望远镜的原理，制作简单，取材方便，易于操作。

2.通过跟电脑连接的摄像头，可以及时对微小世界和远处物体进行拍照、摄像，极大激发了学生爱科学、学科学、用科学的兴趣。

3.生活中的显微镜和望远镜观察到的都是倒立的像，由于此教具所加的摄像头可调节像的倒正，所以此显微镜和望远镜观测出来的是正立的像，符合人们的认知习惯。

四、实验目的

1.用两个放大镜组合制作简易显微镜和望远镜，再用自制的显微镜和望远镜观察周围的物体。

2.学习科学家对科学执着追求和不懈探索的精神。

五、实验器材

带摄像头的台式电脑、笔记本电脑或者手机，两个粗细不同的纸筒，两个焦距不同的凸透镜（显微镜的物镜焦距短、目镜焦距长，望远镜则相反），带支架的铁架台，胶水，胶带等。

六、实验装置制作步骤

1.首先用废纸按照凸透镜的直径，卷成粗细不同的两个纸筒。

2.把焦距不同的两个凸透镜片分别固定在两个纸筒的一端。

3.把较细的纸筒插入较粗的纸筒中，使两个凸透镜处于两端。

4.摄像头安装在目镜位置并连接电脑。

5.将制作好的显微镜和望远镜放在铁架台的支架上。

七、使用方法

将物镜正对近处或远处的物体，仔细调整两凸透镜间的距离，也就是镜筒的长度，直到电脑或手机上出现最大、最清晰的像为止。