5.5 制作望远镜 2025-2026学年人教版（2024）初中物理八年级上册

第5节 制作望远镜 第五章 透镜及其应用 24999 24999 1.了解望远镜的基本结构和原理。 2.通过体验与制作望远镜，感受物理学与工程实践的联系，发展应用知识、分析和解决问题、动手实践的综合能力。 学习目标 24999 24999 科学家利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。通过分析这些信息，人们对宇宙了解得越来越深入了。如图所示，你能根据透镜成像的知识，自己制作一个望远镜吗?或许你能用它作出新的发现呢! 问 题 课堂导入 24999 24999 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。 24999 任 务 24999 目镜 物镜 1.望远镜的结构 望远镜由两组透镜组成，每组透镜相当于一个凸透镜。靠近被观察物体的凸透镜，焦距比较长，叫物镜。靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短，叫做目镜。 了解望远镜的基本原理 24999 2.望远镜的原理 物镜相当于照相机的镜头，使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像。目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像。两次成像，先缩小，后放大。 了解望远镜的基本原理 24999 O F物 O F目(F物) F目 第一次成像 远处物体 第二次成像 3.望远镜的光路图 物镜：相当于照相机，成倒立缩小的实像 目镜：相当于放大镜，成正立放大的虚像。最终是倒立放大的虚像。 了解望远镜的基本原理 24999 目镜：焦距较小，物距近（u＜f ）， 成正立放大的虚像，相当于放大镜的镜头 物镜：焦距较大，物距远（u > 2f ）， 成倒立缩小的实像，相当于照相机的镜头 物体发出或反射的光线 进入人眼被观察到 了解望远镜的基本原理 24999 物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，这样的像应该是缩小的，为什么用望远镜观察物体时会感到像被放大了？ 其实，我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要。 4.视角问题 了解望远镜的基本原理 24999 视角：从眼睛的光心向观察物体的两端所引的两条直线的夹角。 物体对眼睛所成视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。 视角 了解望远镜的基本原理 24999 视角大 视角与物体大小有关 a 视角小 a 距离相等时，大物体的视角大，小物体的视角小。 了解望远镜的基本原理 24999 视角小 视角与物体远近有关 物体大小一定时，看近处的物体，视角大，远处的物体视角小。 视角大 a a 了解望远镜的基本原理 24999 物镜成倒立、 缩小的实像。 目镜成正立、 放大的虚像。 物镜 目镜 焦点 5.望远镜对视角的放大 望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。 α 视角变大 远处物体 了解望远镜的基本原理 24999 1.确定望远镜的放大倍率 望远镜的放大倍率为： 物镜的焦距与目镜的焦距之比。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。 设计简易望远镜 24999 2.选择物镜和目镜 应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，焦距较短、直径较小的凸透镜作为目镜。 温馨提醒：利用本章所学知识测量凸透镜的焦距，并根据放大倍数的要求，选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜；测量凸透镜的直径，以便于制作直径合适的镜筒。 设计简易望远镜 24999 3.设计镜筒 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。 设计简易望远镜 24999 1.制作 根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。 例如：物镜的焦距约为20 cm,直径约为5cm; 目镜的焦距约为10 cm,直径约为4 cm。 想一想：你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。 制作及调试望远镜 24999 制作时，我们可以利用现成的圆筒状物品(如装羽毛球的筒),也可以通过截取适当尺寸的长方形纸板(如瓦楞纸板或其他材料),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。 制作及调试望远镜 24999 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。 制作及调试望远镜 24999 向其他同学展示你的成果，介绍你的制作方案，分享你的收获。 例如，在制作望远镜的过程中，你发现了哪些问题?你是如何改进的?还要倾听其他同学的讲解，看看对你有什么启发。同学之间相互评价，比一比谁的望远镜更完善。 展示交流 24999 这里制作的望远镜，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。 请你利用上面的方法改进你制作的望远镜，也可以针对你发现的的其他问题，设计解决的办法，让你的望远镜更加完善。 反思与拓展 24999 望远镜与宇宙探索 望远镜的发明大大扩展了人类观测天空的视野。第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。1609年，伽利略用自制的望远镜观察天体(如图)，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”他还第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山。 伽利略望远镜 科学世界 24999 海王星的发现 1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，猜想天王星外还存在一颗未知的行星，并计算出了这颗行星的运动轨道。不久，人们用望远镜在预测的位置发现了这颗行星，它被命名为“海王星”。这一发现为万有引力定律提供了有力的支持。 科学世界 24999 1990年，科学家把“哈勃”太空望远镜送入太空，使人类观测宇宙的能力空前提高。除光学望远镜外，人们还发明了其他观测太空的仪器，如射电望远镜，这使得人类对宇宙的了解越来越深入。 哈勃空间望远镜 科学世界 24999 我国不仅古代在天文观测上取得了丰硕的成果在现代也对宇宙探索作出了很大贡献。2009年，郭守敬望远镜建成，并于2011年启动光谱巡天任务，成为世界上第一个获取光谱数突破千万量级的望远镜(如图)。2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜。 郭守敬望远镜 科学世界 24999 $$