跨学科实践 自制天文望远镜（教学课件）物理苏科版2024八年级上册

第三章 光的折射 透镜 物理八年级上册 •苏科版 跨学科实践 自制天文望远镜 学习目标 01 物理观念 了解望远镜的基本结构。会设计一个望远镜，并进行制作。用自制的望远镜观察月球，并描述月相。 02 科学思维 通过自制天文望远镜的过程，培养学生的逻辑思维和创新思维。 03 科学探究 经历自制天文望远镜的全过程，包括设计、制作、调试和观测。 04 科学态度与责任 激发学生对宇宙探索的兴趣，培养学生的合作精神和坚持不懈的科学态度，增强学生的社会责任感。 重点难点 教学重点 教学难点 天文望远镜的工作原理，自制天文望远镜的步骤和调试。 调节透镜之间的距离以获得清晰的像。制作寻星装置并准确找到目标星球。 课堂导入 仰望星空，我们不禁浮想联翩。天文望远镜的发明和应用为人类揭开宇宙的神秘面纱提供了可能。利用我们所学的知识， 设计并制作一架简易的天文望远镜，观察月球或木星、土星等， 相信一定会非常有趣！ 探究新知 一、自制天文望远镜 1.选择物镜和目镜 取两个焦距不同的凸透镜，以焦距较大的为物镜、焦距较小的为目镜。通过两个凸透镜观察较远的物体，同时试着调节透镜之间的距离，直到看清楚为止，如图所示。你看到的像有什么特点？ 用凸透镜观察物体 探究新知 2.设计和制作镜筒 （1）镜筒可以设计成两段，物镜的镜筒比目镜的镜筒粗一些，使两个镜筒刚好可以套在一起，便于使用时调节两块凸透镜间的距离。 （2）制作物镜镜筒： 选取直径为5cm的凸透镜作为物镜，根据物镜的直径选取直径适当的硬纸筒或PVC管，用胶带把物镜镜片粘接在卷筒的前端。 探究新知 （3）制作目镜镜筒：将瓦楞纸板制成圆筒状，使用透明胶带将目镜固定在目镜镜筒的一端。 （4）将两个镜筒嵌套在一起。根据需要，调整目镜镜筒的粗细，以便实现共轴调节。 （5）制作寻星装置：使用 PVC 管、木材等制作一个稳定的三脚架，如图所示。 探究新知 3.安装与调试 按照图示，把目镜镜筒插入物镜镜筒内，目镜放眼前，通过对镜筒长度的调整，改变目镜与物镜的距离，使目镜和物镜间的距离为30cm（两镜焦距之和），且两者的轴线重合时，即可观察到远处物体清晰的像。将望远镜固定在三脚架上。观察时，首先通过寻星装置找到目标星球，再通过望远镜进行观察。 注意：观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约为两块凸透镜的焦距之和；观察较近处物体时，两块凸透镜间的距离稍大一些。 探究新知 【学习任务一】制作天文望远镜 图甲望远镜，图乙表示它的原理，图中L1是物镜，L2是目镜。分析原理图可知物镜的作用相当于 镜头（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”），成 （选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像；此时物镜的像AB相当于放在目镜前的物，此时目镜的物距u与目镜焦距f的关系是u f（选填“大于”“小于”或“等于”）。 照相机 解：[1][2]由图乙可知，远处的物体先通过物镜使物体成一倒立、缩小的实像，相当于照相机。 [3]然后用目镜把这个实像再放大（正立、放大的虚像），就能看清很远处的物体了，这就是望远镜的原理，目镜相当于一个放大镜，则此时目镜的物距u与目镜焦距f的关系是u<f。 缩小 小于 探究新知 【学习任务一】制作天文望远镜 如图所示，是小红制作的一架简易的天文望远镜，选用的凸透镜焦距为5cm和50cm。她将寻星装置安装在套筒上，将望远镜固定在三角架上，用于观察月球，下列说法中不正确的是（　　） A．应该将焦距为50cm的凸透镜作为物镜，焦距为5cm的凸透镜作为目镜 B．通过寻星装置寻找月球，是利用了光沿直线传播的原理 C．观察时调节套筒的长度，使物镜和目镜的距离约为55cm D．通过望远镜看到的是月球正立、缩小的虚像 D 探究新知 【学习任务一】制作天文望远镜 解：A．望远镜的物镜用来将远处的物体成像，目镜将物镜成的像放大，则焦距为50cm的凸透镜作为物镜，焦距为5cm的凸透镜作为目镜，故A正确，不符合题意； B．光在同种、均匀、透明的介质中沿直线传播，通过寻星装置寻找月球，利用的是光沿直线传播，故B正确，不符合题意； C．星星到物镜的距离远大于2倍焦距，星星的像成在物镜的一倍焦距到两倍焦距之间，且在物镜的一倍焦距附近；目镜相当于放大镜，成像时，物距在一倍焦距以内，则观察时调节套筒的长度，应使物镜和目镜的距离约为50cm+5cm=55cm 故C正确，不符合题意； D．通过望远镜看到的是月球倒立、缩小的虚像，故D错误，符合题意。 故选D。 探究新知 二、用天文望远镜观察月球 1. 用裸眼直接观察月球。 选择周围没有灯光干扰的环境，可以在多个夜晚的多个时段进行观察，了解月球上升和下落，以及月相的变化情况。 探究新知 2. 用自制的天文望远镜观察月球或其他星球。 以观察月球为例，调节天文望远镜直至通过它能清晰地看到月球表面的细节。多时段连续观察并描述月相。用自制的天文望远镜观察月球的重点在于发现肉眼看不清楚的细节之处。 探究新知 4. 中国探月工程 2004年，中国正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。 2007年发射探月卫星嫦娥一号，对月球表面环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。 2010年10月1日18时59分57秒嫦娥二号顺利发射，也已圆满并超额完成各项既定任务。 2012年9月19日，探月工程已经完成嫦娥三号卫星和玉兔号月球车的月面勘测任务。 2018 年 12 月 8 日嫦娥四号发射，2019 年 1 月 3 日在月球南极艾特肯盆地的 “冯・卡门撞击坑” 实现人类探测器首次在月球背面软着陆，并开展了对月背的巡视勘察。 2020年11月24日嫦娥五号探测器成功发射，开启中国首次地外天体采样返回之旅。2020年12月1日，嫦娥五号探测器成功在月球正面预选着陆区着陆。 2024年6月25日，嫦娥六号返回器成功着陆于预定区域，标志着探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功，实现世界首次月球背面采样返回。 探究新知 交流与评价 1. 展示自制的天文望远镜，说明制作过程与关键步骤。 2. 撰写观察报告，介绍相关背景资料，观察记录的月球或其他星球的信息，以及基于观察提出的问题和进一步探究的设想等。 3. 对自制望远镜结构设计的合理性、外观和工艺水平、观察效果等进行评价。同学之间进行讨论和交流，对望远镜的设计和制作提出改进意见。 4. 对观察报告的科学性、规范性和问题与探究的价值等进行评价。 课堂练习 1．如图所示，这是简易天文望远镜的内部结构。物镜的成像原理与 （选填“投影仪”或“照相机”）相同，物镜成的像会落在目镜 的位置，目镜所成的像是正立、放大的 像；如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （选填“近视”或“远视”）眼镜镜片来代替。 解：[1][2][3][4]望远镜中物镜是一个凸透镜，远处的物体处在该凸透镜的二倍焦距之外，经该凸透镜成倒立缩小的实像，物镜的成像原理与照相机相同，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦点以内的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像，因远视眼的镜片是凸透镜，所以想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的远视镜片来代替。 照相机 焦点以内 虚 远视 课堂练习 2．小明取两个焦距不同的凸透镜来制作一个简易天文望远镜。其中，A透镜焦距较大，B透镜焦距较小。 (1)如图甲所示，选择两个刚好可以套在一起的圆筒，分别把物镜和目镜固定在圆筒的两端，目镜应选 透镜； (2)镜筒的长度，大约 为 ，因为 物镜的成像点是在目镜的焦点附近； (3)该望远镜成像原理如图乙所示，物镜成像特点与 成像原理相同；目镜成像特点与 成像原理相同。（以上两空选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”） B 物镜一倍焦距长 照相机 放大镜 课堂练习 解：（1）在天文望远镜中，物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，应选择焦距较大的凸透镜；目镜的作用是把物镜所成的像放大，应选择焦距较小的凸透镜。已知A透镜焦距较大，B焦距较小，所以目镜应选B透镜。 （2）望远镜的镜筒长度大约等于物镜的焦距。这是因为物镜形成的像是在目镜的焦点附近，而目镜的焦距通常比物镜的焦距小得多。所以，镜筒的长度主要由物镜的焦距决定。 因此，镜筒的长度大约为物镜的一倍焦距 长。 （3）[1]物镜的成像特点与照相机相同，都是形成倒立、缩小的实像。这是因为物镜的作用是将远处的物体成像在目镜的焦点附近，这个像是倒立的，且比实际物体小。 [2]目镜的成像特点与放大镜相同，都是形成正 立、放大的虚像。这是因为目镜的作用是放大物镜所成的像，使观察者能够更清晰地看到远处的物体。 课堂练习 3．如图所示是简易天文望远镜的内部结构示意图。下列说法正确的是（　　） A．远处的物体经过物镜成一个倒立、放大的像 B．物镜和目镜成的像都是实像 C．物镜所成的像落在目镜的一倍焦距以内 D．目镜相当于投影仪 C 解：A．远处的物体经过物镜成一个倒立、缩小的像，故A错误； B．物镜成实像，目镜成虚像，故B错误； C．物镜所成的像落在目镜的一倍焦距以内，目镜成放大的虚像，故C正确； D．目镜相当于放大镜，故D错误。 故选C。 课堂练习 4．“超级月亮”比正常时的月亮要大百分之二十，亮度也有所增加，某天文爱好者为了研究这一现象，于是架设一台天文望远镜做进一步观察，关于该望远镜，下列说法正确的是（　　） A．它的物镜和显微镜的物镜作用相同 B．它的物镜相当于放大镜，用来把像放大 C．它的物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成虚像 D．它的目镜和显微镜的目镜作用相同 D 解：A、望远镜的物镜是使得无限远处的物体成一个倒立缩小的实像,而显微镜的物镜是为了使得载物片上的物体成一个放大的实像,故A错误; B、望远镜的物镜是使得无限远处的物体成一个倒立缩小的实像,相当于一个照相机,故B错误; C、望远镜的物镜的目的是使得无限远处的物体成一个倒立缩小的实像,故C错误; D、望远镜和显微镜都由两组透镜组成,其目镜都相当于放大镜,所以D选项是正确的; 故选D。 谢谢聆听 谢谢聆听 $$