5.5 跨学科实践：制作望远镜-2024-2025学年人教版八年级物理上册

第5节　跨学科实践：制作望远镜 1．物理观念： (1)了解望远镜的构造和成像原理。 (2)知道视角及其影响因素。 2．科学思维：尝试应用已学的透镜成像知识来解释物理现象，获得初步解决问题的能力。 3．科学探究：通过自制望远镜，感受物理应用于实际的乐趣。 4．科学态度与责任：通过了解望远镜，体会科学技术对人类生活和社会发展的影响。 教学重点：了解望远镜的原理。 教学难点：知道视角的含义及其影响因素。 凸透镜、凹透镜、望远镜、双面胶、瓦楞纸、裁纸刀等。 情境展示 科学家利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。 这儿有个望远镜，可以观察星空，今天晚上，谁想借去试着观察一下？ 出示望远镜模型。学了今天的知识，我们每个人就都能用身边的器材自己制作一台望远镜。出示图片。 一、明确任务 过渡 要自己制作望远镜，你需要完成以下任务。 1．了解望远镜的基本原理。 2．设计一个望远镜，能够用它观察校园内远处的物体。 3．根据你的设计方案，选用合适的器材，制作一个望远镜。 二、任务分解 (一)了解望远镜的基本原理 讲解 认识望远镜的基本结构： 常见的望远镜是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的凸透镜叫作目镜，焦距较小；靠近被观察物体的凸透镜叫作物镜，焦距较大。望远镜就是利用这两个凸透镜来帮助人眼看清远处物体的。 过渡提问 通过分析望远镜的两次成像特点，讨论：望远镜的物镜和目镜在成像过程中所起的作用与我们学过的哪种光学仪器相似？ 望远镜的成像原理光路图 物镜——成倒立、缩小的实像，相当于照相机的镜头。 目镜——成正立、放大的虚像，相当于放大镜。 同一个物体，离我们远时非常小，离我们近时非常大。例如天上飞的飞机，在空中时我们感觉它同一只大鸟相仿，降落后却很大，为什么呢？ 原来是视角在“作怪”(如图)，一个物体能不能被看清楚，跟物体在视网膜上的像的大小有关。视网膜上的像越大，受到刺激的感光细胞越多，眼睛对物体的细微部分分辨得就越清楚。如果物体在视网膜上的像小到只落在一个感光细胞上，那么眼睛就觉得这个物体只是一个点。视网膜上像的大小决定于被视物体对眼睛的光心所张的角，即视角的大小。 结论 视角的大小与物体大小和物体到人眼的距离有关。 说明：望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。 (二)设计简易望远镜 1．确定望远镜的放大倍率 自制的望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜。为了让成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率为2～3倍即可。 2．选择物镜和目镜 望远镜的物镜和目镜可以选择老人阅读用放大镜的镜片，也可以使用老花镜的镜片，还可以直接购买凸透镜。利用本章所学知识测量凸透镜的焦距，并根据放大倍率的要求，选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜。在选择两块凸透镜时，除了需要满足焦距的要求，物镜的直径还要比目镜的直径大一些。测量凸透镜的直径，以便制作直径合适的镜筒。 3．设计镜筒 在用望远镜对不同远近的物体进行观察时，需要调节两块凸透镜间的距离。如图所示，镜筒可以设计成两段，让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，这样套在一起，便于在使用时调节。观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和；观察较近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。 三、制作及调试望远镜 1．制作 出示材料：凸透镜、瓦楞纸等。根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。 想一想：有没有办法减小望远镜两个镜筒间的缝隙？另外，还应注意每段镜筒的长度需合适，以便留出前后调节的空间。 制作时，根据凸透镜的焦距、直径等数据，以及对镜筒长度的要求，我们可以通过截取适当尺寸的长方形瓦楞纸，并把它卷起来制成镜筒。 此外，还要考虑如何把物镜和目镜方便地固定在镜筒上。 2．试用与调整 把目镜镜筒插入物镜镜筒内，把目镜放到眼前，通过望远镜观察远处的物体。在观察时要通过对镜筒长度的调节，改变物镜与目镜间的距离，直到在望远镜中看到远处物体清晰的像为止。 四、展示交流 选代表向其他同学展示制作的望远镜，介绍制作方案，分享收获。 这里制作的望远镜使用了两块凸透镜，观察到的远处物体的像是倒立的，怎样才能通过望远镜看到正立的像呢？ 有两种方法：第一种是使用两个相互垂直的平面反射装置把所成的像先上下颠倒一次，再左右颠倒一次。 第二种是物镜使用凸透镜，目镜使用凹透镜，望远镜所成的像就是正立的了。 请学生利用总结的方法改进制作的望远镜，也可以针对发现的其他问题，设计解决的办法，让自制的望远镜更加完善。 自主学习 望远镜的发明和使用扩大了人的视野，开创了人类探索宇宙的历史。请同学们自学教材P136“望远镜与宇宙探索”部分，了解科学家探索宇宙的历程。 展示 课件展示哈勃望远镜、射电望远镜和部分星系的图片。 宇宙中拥有上千亿个星系，银河系只是这上千亿个星系中的一个，银河系异常巨大，太阳不过是银河系中几千亿颗恒星中的一员。太阳周围有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星绕它运行，地球在离太阳比较近的第三条轨道上。 第5节　跨学科实践：制作望远镜 一、望远镜 基本结构：物镜、目镜。 物镜——成倒立、缩小的实像，相当于照相机的镜头。 目镜——成正立、放大的虚像，相当于放大镜。 看清物体的方法——增大视角。 二、探索宇宙 宇宙——银河系——太阳系——地球。 望远镜这节课的重点是理解望远镜的物镜和目镜的工作原理，要想让学生理解它的工作原理，必须使学生具备一定的先前知识，那就是照相机、投影仪和放大镜的工作原理。学生只有在理解它们的工作原理的基础上，才能够上好本节课。所以在上本节课之前，务必要进行一下课前的复习准备工作。经过对照相机、投影仪和放大镜的工作原理的复习之后，发现学生在理解和应用望远镜的物镜和目镜的工作原理上就容易多了。 学科网（北京）股份有限公司 $$