1 在我们的感觉器官中，眼睛能获得比其他感官更丰富 的信息，但人的最高视力也只能看清楚1/5毫米大小的微小 物体。我们用肉眼看不到的微小世界是什么样的呢？它们 能告诉我们哪些自然界的秘密呢？与我们的生活有着怎样 的关系呢？ 放大镜和显微镜的发明大大扩展了我们的视野，让我们 走进微小世界，去发现生命世界更多的奥秘。 微小世界 2 生 物 的 多 样 性 形 状 与 结 构 能 量 微 小 世 界 1 放大镜 在科学课的学习中，我们经常用到放大镜，我们曾经用它观察过什么？用 放大镜观察和用肉眼观察有什么不同？人们为什么要用放大镜观察呢？ 为什么要用放大镜观察 放大镜是人们常用的观察工具之一。 有哪些工作需要经常用到放大镜？放大镜的作用是什么？ 放大镜下的新发现 观察方法一 精密仪器 修理工 放大镜 农业科技人员 观察植物的花 或种子 公安人员 观察现场找到的 纤维和指纹等 观察对象不动，人眼和观察对象之 间的距离不变，手持放大镜在物体和人 眼之间来回移动，直至图像大而清楚 把放大镜移至眼前， 移动物体，直至图像大而 清楚 应该怎样正确地 使用放大镜呢？ 观察方法二 3 用眼睛看科学课本上的一幅照 片，再用放大镜观察这幅照片。 两次观察获得的信息有什么不 同？ 我们还有什么发现？ 有哪些细节是用放大镜后才看 到的？ 放大镜能把物体的图像放大，显现人的肉眼看不清的细微之处，使我们 获得更多的信息。早在一千多年前，人们就发明了放大镜。放大镜在我们的生 活、工作、学习中被广泛使用。 放大镜的特点 放大镜为什么能放大物体的图像呢？我们注意到它的特点了吗？ 什么样的放大镜放大倍数比较大呢？ 用放大镜看看 计算机和电视 屏幕图像。 真没有想到！ 我的新发现 4 生 物 的 多 样 性 形 状 与 结 构 能 量 微 小 世 界 下面的器具有没有放大作用？说说自己 的理由，然后实际验证一下。 人类很早就 发现某些透明的 宝石可放大物体 的影像，最早使 用的透镜就是用 透明水晶琢磨而 成。在13世纪， 英国一位主教格 罗斯泰斯特，最 早提出放大装置 的应用，他的学 生培根根据他的 建议，设计并制 造出了能增进视 力的眼镜。 放大镜的镜片和能放大物体的器具有什么共同的特 点？人们把放大镜叫做凸透镜，这是为什么？ 我们的研究结果 水滴也能放大 物体吗？ 5 2 放大镜下的昆虫世界 昆虫在自然界中种类繁多， 分布很广，它们有着和其他动物 不同的身体构造和本领。 但大多数昆虫身体较小，肉 眼不容易看清它们的身体构造。 让我们用放大镜观察昆虫，看看 我们能发现什么？ 奇特的身体构造 科学研究 表明昆虫头上 的触角就是它 们的 “鼻子” ， 这个鼻子能分 辨各种气味， 比人的鼻子灵 敏得多。 苍蝇落在竖直光滑的玻 璃上，不但不滑落，而 且还能在上面爬行，这 和它脚的构造有关。 昆虫的“嗅觉”很 灵敏，据说是因为 它们的触角 蝴蝶的翅膀上布满彩色 小鳞片，这些鳞片其实是扁 平的细毛 在放大镜下 观察，能发现不 同昆虫的触角形 状不同。 蝇的复眼 原来蟋蟀的“耳 朵”在足的内侧。 昆虫这样的复 眼有什么用？ 6 生 物 的 多 样 性 形 状 与 结 构 能 量 微 小 世 界 蚜虫和它的天敌草蛉 快来看，一只蚜虫 正在生小蚜虫。 在大自然中观察昆虫的生 活是非常有趣的事，我们不妨 用放大镜去观察瓢虫是怎样捕 食蚜虫的，蚜虫是怎样刺吸植 物的汁液的。我们一定会发现 许多用肉眼无法看到的昆虫世 界的秘密。 蚜虫在植物的嫩枝上吸食汁液，每个蚜虫 只有针眼般大小，我们用肉眼只能看见它们是 密密麻麻的一片。但在10倍放大镜下我们可以 看清它们的肢体。 把我们的发现，整理成观察报告。 草蛉的幼虫吃蚜虫 7 3 放大镜下的晶体 我们身边不仅有精彩纷呈的昆虫世界，还有 一个种类繁多的物质世界。 我们注意过各种各样物质的结构吗？如果用 放大镜观察身边的物质，我们能发现什么呢？ 美丽的晶体 用肉眼观察食盐、白糖、碱面、味精颗粒， 它们分别是什么样的？ 再用放大镜去观察它们，我们有什么惊人的 发现？ 我们在放大镜下观察到的食盐、白糖、碱面、味 精的颗粒分别是什么样的？同种物质的颗粒形状都大 致一样吗？ 在右面的方框中 画出放大镜下食盐、 白糖、碱面、味精的 形状。 食盐白糖 碱面 味精 8 生 物 的 多 样 性 形 状 与 结 构 能 量 微 小 世 界 食盐、白糖、碱面、味精的颗粒都是有 规则几何外形的固体，人们把这样的固体物质 叫做晶体。 制作晶体 制作一些浓的食盐、食用碱或味精的溶液，用滴管滴几滴在玻璃片上，待 水分自然蒸发后，用放大镜观察它们在玻璃片上留下的痕迹，看看是什么样的？ 自然界中的 大部分固体物质都 是晶体或由晶体组 成。晶体的形状多 种多样，但都很有 规则。有的是立方 体，有的像金字 塔，有的像一簇簇 的针有的晶体 较大，肉眼可见， 有的较小，要在放 大镜或显微镜下 才能看见。 水晶 雪花 黄铜矿 维生素C 许多岩石是由矿物晶 体集合而成。这是显微镜 下花岗岩中的长石、云 母、石英等矿物的晶体 食盐的晶体碱的晶体 9 拓展活动：制作一个大的晶体 用一个大的玻璃杯，制作一杯浓食盐水溶液。将这杯溶液过滤，注入一 个清洁的玻璃杯内。在杯中悬吊一根细线，细线下端拴上一小块食盐晶体， 并浸泡在溶液中，静置数天。在 玻璃杯底会首先出现第一批晶 体，滤去溶液中残留的晶体，继 续把悬在细线上的晶体浸入过滤 后的溶液中，晶体会缓慢地生 长。如果在杯中继续倒入食盐溶 液，则晶体的增长会持续几周甚 至几个月。 白糖的晶体 我们画的白糖 和食盐晶体。 10 生 物 的 多 样 性 形 状 与 结 构 能 量 微 小 世 界 4 怎样放得更大 一个凸透镜的放大倍数是有限的，怎样才能把物体放得更大呢？ 做个简易显微镜 找两个放大倍数不同的凸透镜，调整它们之间的距离来观察物体，直到看 得最清楚为止。然后移开一个凸透镜，比较一下两次看到的物体有什么不同。 反复几次，看看有什么发现？ 上下移动调整两个凸 透镜之间的距离，直到找到 物体最清楚的图像，用纸筒 和胶带纸把两个透镜固定下 来，一个简易的显微镜就做 好了。试试看，物体的图像 是不是被放得更大了。 在17世纪，人 们发现把两个凸透 镜组合起来明显提 高了放大能力。这 是因为一个凸透镜 把另外一个凸透镜 成的像进一步放大 了。这就是早期的 显微镜。显微镜是 个了不起的发明， 它使人类的视野一 下子拓宽了许多。 用自制的显微镜观察周围的物体，与放大镜比物体图像的放大倍数是不是 增加了？我们是不是又有了新发现？把我们的发现记下来。 青苔看起来好像绿茸茸的 “地毯” ，在显微镜下看，简直就像是一片丛林 11 资料列文虎克发现微生物的故事 生物学家列文虎克于1632年出生在荷兰，因家境贫寒16岁时 就开始在一家杂货铺当学徒。他一有空，就到眼镜工匠那里学习 磨制玻璃片的技术。一天，他终于磨制出了一个能将物体放大许 多倍的镜片。他几乎不敢相信自己的眼睛，在他的镜片下，鸡的 绒毛变得像树枝一样粗；跳蚤和蚂蚁的腿变得粗壮而强健。为了 提高放大倍数，列文虎克磨制出了更精密的镜片。他把两个镜片 嵌在圆形金属管子的两头，中间还安上了可以调节两个镜片距离 的螺旋杆，制成了世界上最早的可以放大近300倍的金属结构的显 微镜。 他用这架当时世界上“最精良”的显微镜第一次看到了血液在毛细血管 里的流动，他还不断地对雨水、河水、井水、污水、牙垢等进行观察。列文 虎克把他看到的微小的生物仔细地画了下来，并详细地记述了它们的特征和 活动。1673年，他将观察记录材料整理成列文虎克用自制的显微镜观察皮 肤、肉类以及蜜蜂和其他虫类的若干记录一文，寄给英国皇家学会。这些 发现使皇家学会的大学者们感到震惊和怀疑，因为文中所述的微观世界谁也 没有见过，许多人对文章中的内容抱怀疑态度，直到他们在显微镜下亲眼观 察到了列文虎克描述的现象才敢相信。列文虎克的发现立刻轰动了全世界。 肉眼看到的花显微镜下看到的花粉显微镜下看到的花粉管 显微镜的发展 显微镜的发明，是人类认识世界的一大飞跃， 把人类带入了一个崭新的微观世界。为了看到更小 的物体，人们又研制出 电子显微镜和扫描隧道 显微镜。电子显微镜可 把物体放大到200万倍。 列文虎克 的显微镜 电子显微镜 大肠杆菌SARS病毒 12 生 物 的 多 样 性 形 状 与 结 构 能 量 微 小 世 界 5 用显微镜观察身边的生命世界 （一） 显微镜的发明使人们能够观察到非常小的物体以及物体的精细结构。 听说过细胞吗，关于细胞我们知道些什么？ 我们也用显微镜来观察生命体，看看能否观察到细胞。 1663年，英国科学家罗伯特 胡克有一个非常了不起的发现，他用自制 的复合显微镜观察一块软木薄片的结构，发现它们看上去像一间间长方形的 小房间，就把它命名为细胞。 观察洋葱表皮细胞 观察前的准备 在显微镜下观察物体有一定的要求。物体必须制成玻片标本，才能在显微 镜下观察到它的精细结构。 材料和工具 胡克观察到的橡树树皮已经死亡的细胞 13 1. 一只手握住镜臂，另一只手托着 镜座，将显微镜向着光摆放在平坦的桌 面上； 2. 转动转换器，将低倍物镜转到镜 筒下； 3. 调节载物台下的反光镜，从目镜 往下看，能看见一个亮的光圈； 4. 调节粗准焦螺旋将镜筒抬起，使 低倍物镜离载物台大约23厘米。将想 观察的标本的载玻片放在载物台上，用 压片夹夹住，要使标本恰好在载物台通 光孔的中央； 5. 调节准焦螺旋，降低镜筒，使低 倍物镜恰好在载玻片的上面； 6. 从目镜往下看，调整准焦螺旋， 将镜筒慢慢地抬升到标本出现在视野里为 止，调整光线使你能尽可能地看清标本； 7. 慢慢移动载玻片，观察标本的各 个部分，注意移动的方向和从目镜里看 到的方向正好相反。 制片 分别用肉眼、 放大镜、显微镜仔 细观察洋葱表皮， 把看到的画在记录 单中。比较三次观 察到的图像，说说 有什么不同？ 正确使用显微镜的方法和步骤 反光镜 物镜 载物台 调节旋钮 目镜 14 生 物 的 多 样 性 形 状 与 结 构 能 量 微 小 世 界 我们在显微镜下看到了什么？描述我们看到的洋葱表皮结构。 我观察到的洋葱表皮结构 我们观察到的洋葱表皮上的一个个小房间似的结构，是洋葱的细胞。 交流、展示大家画的洋葱表皮的细胞，我们还能发现什么？ 这个小黑点 是什么？ 我还看到了一 个大液泡。 一个洋葱表皮细胞 我们在显微镜下看 到的细胞好大啊！ 15 6 用显微镜观察身边的生命世界 （二） 让我们来观察更多的生物细胞。 生物细胞的观察 我还看到了叶表 皮上的气孔。 我看到了叶细胞 中的叶绿体。 根据实验推测， 每平方毫米的蓖 麻叶中叶 绿体的 数目多达几 十万个 叶表皮上的气孔 口腔上皮细胞血液细胞苔藓类植物细胞 16 生 物 的 多 样 性 形 状 与 结 构 能 量 微 小 世 界 在罗伯特 胡克第一个发现“细胞”后，许多学者在显微镜下观察 研究了植物的茎、芽和果实，以及动物的血液和低等动物等，发现它们 都具有胡克所描述的细胞结构。随着显微镜制造技术的提高，人们对细 胞的研究愈来愈广泛深入，大量的研究事实说明生命体都是由细胞组成 的。 细胞学说的建立被誉为19世纪自然科学的三大发现之一。 细胞的作用 细胞对于生命体有什么意义呢？ 查阅有关资料，把了解到的关于细胞的作用整理成网状图。 生命体的细胞 让我们去查 资料吧！ 17 镊子 载玻片 水滴 滴管 盖玻片 1 2 3 7 用显微镜观察身边的生命世界 （三） 自从列文虎克用自制的显 微镜发现了微生物，科学家通 过观察发现自然界生活着许许 多多的微生物。我们见到过它 们吗？在什么情况下见到过？ 让我们在显微镜下观察水 中的微生物。 观察水中的微生物 取一些池塘或鱼缸里的 水，可以采集到微生物。 一滴水中 有什么？ 肉眼看不 见什么！ 列文虎克在雨水、 河水、井水中都找 到了微生物。 用滴管吸取一滴池