5.5跨学科实践：制作望远镜（教学设计）-2024-2025学年人教版物理八年级上册

本文围绕“跨学科实践：制作望远镜”展开，核心知识点为望远镜构造与工作原理。承接光学理论知识，为学生深入理解物理知识应用奠基。通过实验、引导发现法，在制作望远镜等环节中，培养学生物理观念、科学思维、探究及态度责任等核心素养。 该设计创新点在于跨学科实践，特色教法为实验与引导结合。从学生层面看，提升动手与问题解决能力；从教师角度，提供清晰授课路径；课堂效果上，增强互动，突破成像原理等教学难点。

课题：跨学科实践：制作望远镜 提供者： 单位： 教学内容分析 （1）本节课的主要教学内容是让学生通过动手实践，深入理解望远镜的构造与工作原理。 （2）本节课主要介绍了望远镜的基本组成部分，如物镜和目镜的功能及其成像原理，视角的概念及其影响因素，以及如何设计和制作简易望远镜等知识点。 （3）通过学习本节课，学生能够将光学理论知识应用到实践中，提升问题解决能力，同时培养对物理科学的兴趣和探索精神，进一步理解科技对人类社会进步的重要性。 教学目标 （1）物理观念：理解望远镜的基本构造和成像原理，掌握视角的概念及其影响因素。 （2）科学思维：运用透镜成像知识分析望远镜的工作原理，培养解决实际问题的能力。 （3）科学探究：通过设计和制作望远镜，体验物理知识在实际中的应用，提升动手实践能力。 （4）科学态度与责任：认识望远镜在科学探索中的重要性，体会科学技术对社会发展的深远影响。 教学方法 实验法、引导发现法 教学重点及难点 （1）理解望远镜的物镜和目镜的成像原理，能够运用透镜成像知识解释望远镜的工作原理。 （2）掌握视角的概念及其影响因素，理解如何通过望远镜增大视角以看清远处物体。 教学过程 师生活动设计 二次备课 一、导入新课 情境展示 教师出示一个望远镜模型，并引导学生观察。 教师：同学们，科学家们利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。今天晚上，谁想借这台望远镜试着观察一下夜空中的星星呢？ 学生们纷纷举手表示兴趣。（生：我想试试！） 引入课题 教师：看来大家对望远镜非常感兴趣。通过今天的学习，我们每个人都能用身边的材料自己制作一台简易的望远镜。请大家看屏幕上的图片和我手中的望远镜模型。 教师：今天我们来学习第 5 节《跨学科实践：制作望远镜》。 二、明确任务与任务分解 1. 明确任务 教师：要自己制作望远镜，我们需要完成以下几个步骤： 了解望远镜的工作原理。 设计并制作一个能够观察校园内远处物体的望远镜。 根据设计方案，选用合适的器材，组装望远镜。 2. 任务分解 (1) 了解望远镜的基本原理 教师讲解：首先，我们来认识望远镜的基本结构。 望远镜主要由两组凸透镜组成。靠近眼睛的一组凸透镜叫作目镜，焦距较小；靠近被观察物体的一组凸透镜叫作物镜，焦距较大。望远镜就是利用这两个凸透镜帮助人眼看清远处的物体。 提问过渡： 教师：通过分析望远镜的两次成像特点，大家可以想一想，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？ 学生：（物镜类似于照相机的镜头，目镜类似于放大镜） 望远镜的成像原理光路图 物镜—— 形成倒立、缩小的实像，就像照相机的镜头一样。 目镜—— 形成正立、放大的虚像，相当于放大镜。 教师进一步讲解视角的概念及其影响因素 同一个物体，离我们远时看起来很小，离我们近时则很大。比如说，天上飞的飞机在空中时看起来只有一只大鸟那么大，但降落后却很大。这是为什么呢？ 原来是视角在 “作怪”。一个物体能不能被看清楚，取决于物体在视网膜上的像的大小。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：视角的大小与物体本身的大小和物体到人眼的距离有关。 说明望远镜的放大倍率 放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。 (2) 设计简易望远镜 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。为了保证成像质量，其放大倍率不宜过大，通常取 2～3 倍即可。 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，还可以直接购买专门的凸透镜。测量这些镜片的焦距，并根据所需的放大倍率，选择合适的凸透镜分别作为物镜和目镜。物镜的直径一般要比目镜的直径大一些。测量凸透镜的直径，以便制作合适直径的镜筒。 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. 制作望远镜 教师展示所需材料：包括凸透镜、瓦楞纸等。 根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。 教师：大家想一想，有没有办法减小两个镜筒间的缝隙？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。（学生思考并讨论） 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，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。 还要考虑如何把物镜和目镜方便地固定在镜筒上。 教师示范制作过程并指导学生操作 教师：现在，我给大家示范一下如何制作镜筒。请注意，镜筒的长度一定要适合凸透镜的焦距。（教师演示） 学生按照教师的示范，开始动手制作镜筒。 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。 教师：大家在调整的过程中，要注意观察图像的变化，看看有什么不同。（生：图像变清晰了！） 四、展示交流 选代表向其他同学展示制作的望远镜 介绍各自的制作方案，分享心得。 教师：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？ 教师讲解两种方法 第一种方法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。 第二种方法是物镜使用凸透镜，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自己的望远镜 学生们开始尝试改进自己的望远镜，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。 教师巡视指导，帮助学生解决问题。 五、自主学习与展示 教师：望远镜的发明和使用扩大了人类的视野，开创了人类探索宇宙的新篇章。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。 学生们认真阅读教材内容。 教师展示课件 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。 六、课堂小结 教师总结望远镜的工作原理和构造 望远镜的基本结构：物镜、目镜。 物镜 —— 形成倒立、缩小的实像，相当于照相机的镜头。 目镜 —— 形成正立、放大的虚像，相当于放大镜。 看清物体的方法 ——增大视角。 教师：通过本节课的学习，我们不仅了解了望远镜的原理，还亲手制作了自己的望远镜。希望大家能继续探索科学的奥秘，享受物理知识应用于实际的乐趣。 教师：最后，请同学们回顾一下本节课的主要内容，并思考一下还有哪些地方可以改进，以便在今后的学习中不断完善自己的作品。 课后作业 （1）请根据课堂上所学的望远镜成像原理，设计一张望远镜的成像原理光路图，并解释物镜和目镜在成像过程中所起的作用。 （2）利用家中的材料（如凸透镜、瓦楞纸等），尝试制作一个简易的望远镜，并记录制作过程中的关键步骤及遇到的问题，下节课与同学分享你的制作经验。 学科网（北京）股份有限公司 $$