5.5跨学科实践：制作望远镜 课件 -2025-2026学年 人教版八年级上册物理

5.5　跨学科实践：制作望远镜 核心素 养 学业质量 教学内容 物理观 念 1.了解望远镜的主要结 构和成像原理。 2.了解视角。 3.制作及调试望远镜。 4.了解望远镜与宇宙探 索。 1.通过观察望远镜的实物及图片，能说 出其主要结构和利用凸透镜成像的规 律，了解望远镜的物镜与目镜的成像情 况。 2.通过观察，了解视角的决定因素。 3.通过设计和制作简易望远镜，培养学 生的动手能力。 4.通过了解望远镜发展的历程，感受望 远镜在人类探索宇宙奥秘中所起的重大 作用。 核心素 养 学业质量 教学内容 科学思 维 经历两个透镜观察物体 的探究活动，能说出望 远镜的物镜和目镜的成 像情况；发展学生的科 学推理与科学论证的能 力。 通过认识望远镜的物镜与目镜所起的作 用，通过应用凸透镜成像的规律分析目 镜和物距之间最佳成像距离，发展学生 的科学推理与科学论证的能力。 核心素 养 学业质量 教学内容 科学探 究 1.体验利用两个透镜设 计和制作简易望远镜的 实践过程。 1.经历两个透镜观察物体的探究活动， 能说出望远镜的物镜和目镜成像情况。 2.通过经历提出问题、寻找证据、解释 成因、交流总结的科学探究过程，理解 开普勒望远镜的构造及原理，发展学生 的科学探究能力。 核心素 养 学业质量 教学内容 科学态 度与责任 1.通过了解望远镜发展 的历程，体会科学技术 对人类生活和社会发展 的影响。 2.通过观看望远镜的发 展及应用前景视频，认 识到科技对社会发展和 人类生活的重要影响， 从而增强对物理学的热 爱。 1.通过科普人类利用望远镜的实例，激 发学生对宏观世界进行观测的兴趣。培 养探索自然的好奇心和求知欲。 2.经历望远镜的制作过程，认识科技对 社会发展和人类生活的重要影响，增强 对物理学的热爱，提高动手实践和合作 交流的能力。培养用所学知识解决实际 问题的意识。 2022年课程标准 学习目标 属于“跨学科实践” 中的物理学与工程实 践。 1.【重点】利用凸透镜成像的规律，了解望远镜 的物镜与目镜的成像情况并制作一个望远镜；分 析目镜和物镜之间的最佳成像距离。 2.在设计、制作望远镜的过程中，经历提出问 题、寻找证据、解释成因、交流总结的科学探究 过程，发展科学探究能力。 3.了解人类探索太阳系及宇宙的大致历程，关注 人类探索宇宙的一些重大活动。 【建议形式】：活动采用小组形式（4～6人一组） 项目提出 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。根据透镜成像的知 识，你也可以自己制作一个如图所示的望远镜。或许你能用它获得新 的发现呢！ 项目分析 要自己制作望远镜，你需要完成以下三个子任务。 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，制作一个望远镜并进行调试。 项目实施 任务1：了解望远镜的基本原理 1. 望远镜的主要结构是什么？ 分析：开普勒望远镜如图所示：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 ⁠ 。物镜相当于照相机的镜头，使远处的物体在焦点附近成 ⁠ 、 的实像。靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短，叫作 ⁠ 。目镜相当于一个放大镜，成 、 的虚像。两次成 像，先缩小，后放大。 物 镜　 倒 立　 缩小　 目 镜　 正立　 放大　 2. 视角 （1）定义：从物体两端向人眼所引的两条直线的夹角，如图所示。 （2）影响因素：我们感觉物体的大小取决于物体对眼睛所成 ⁠的 大小。视角的大小与 的大小和物体与眼睛的 有关。物 体越大，物体距离眼睛越近，视角 。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。 视角　 物体　 距离　 越大　 【典例1】“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，于是架设一台开普勒望远镜做进 一步观察。关于该望远镜，下列说法正确的是（　D　） D A. 它的物镜和目镜都是凹透镜 B. 它的物镜相当于投影仪，用来把物体放大 C. 物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成虚像 D. 它由两个透镜组成，靠近眼睛的为目镜 【变式1】如图所示，夜空出现了“超级月亮”，下列对“超级月亮”的 解释，你认为比较合理的是（　B　） A. 月亮本身变大了 B. 月亮距离我们很近时，视角变大了 C. 月亮距离我们很远时，视角变小了 D. 月亮变大且距离我们很近 B 任务2：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。望远镜的放 大倍率为。其中，f物是物镜的焦距，f目是目镜的焦距。 （2）选择物镜和目镜 可选择焦距分别是5 cm、10 cm和15 cm凸透镜等，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。由此，应选择焦距 、直径 ⁠的凸 透镜作为物镜，焦距 、直径 的凸透镜作为目镜。 较长　 较大　 较短　 较小　 （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， ⁠ ；观察较近 处的物体时，两块凸透镜间的距离要 ⁠。 物镜 和目镜之间的最佳成像距离约等于两块凸透镜的焦距之和　 稍大一些　 任务3： 制作及调试望远镜 （1）制作方法： ①分别用瓦楞纸包裹物镜、目镜，卷成筒状，制作出物镜镜筒和目镜 镜筒。 ②根据测算的最佳距离，确定镜筒的长度范围。裁出凹槽，作为目镜和 物镜前后调节的轨道。 ③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。 （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。 设计表格、记录数据 物镜焦距 目镜焦距 物镜与目镜间的距离 像的清晰程度 （各小组选用不同焦距的物镜、目镜，观察物体，比较成像的大小和清 晰情况。） 展示交流 1. 展示你制作的望远镜模型，并从镜筒的设计、物镜、目镜的选择，材 料是否易得、放大效果等方面对模型进行评价。 2. 相互交流，总结经验并进行反思，尝试对制作的望远镜模型进行改 进。怎样使望远镜更加完善？ 3. 制作过程中遇到了什么困难？你制作的望远镜能观察到天体吗？如果 想观察到天体应怎样改进望远镜？ 科学世界 阅读课本134～135页科学世界的内容，了解望远镜与宇宙探索的 历程。 1. 望远镜原理 ①构造：物镜（相当于照相机）、目镜（相当于放大镜）。 ②原理：远处物体首先通过物镜成倒立、缩小的实像；目镜把物镜形成 的实像放大，得到正立、放大的虚像。 ③视角：视角越大所形成的像就越大， 望远镜的物镜所成的像比原物 小，通过目镜放大，视角会变得很大。 2. 制作望远镜 ①会选择合适的物镜和目镜，确定放大倍率。n＝ ②物镜和目镜之间的最佳成像距离约等于两块凸透镜的焦距之和。 ③望远镜的最后观察的像是比物体小的。 基础评价 1. 用凸透镜制作简易望远镜，对望远镜工作原理分析，下列说法错误的 是（　D　） A. 望远镜的目镜成的是正立、放大的虚像 B. 望远镜的两个透镜，可以用老花镜的镜片来代替 C. 远处的物体经过物镜成的像落在目镜焦点以内 D. 望远镜的物镜成的是倒立、放大的实像 D 2. 如图表示一种光学仪器的成像原理，这种仪器是 （选填 “望远镜”或“显微镜”），目镜的作用相当于 （选填“放 大镜”或“投影仪”）。 望远镜　 放大镜　 素养评价 3. 如图为某望远镜内部的部分光路图，物镜是凸透镜，O为光心，F为物 镜焦点，焦距为900 mm。 ①在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线。 ②目镜是 （选填“凹”或“凸”）透镜；物镜所起的作用相当于 一个 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”），物像成 像的像距v的范围是 ⁠。 凹　 照相机　 900 mm＜v＜1 800 mm　 3. 如图为某望远镜内部的部分光路图，物镜是凸透镜，O为光心，F为物 镜焦点，焦距为900 mm。 ③用此望远镜观察距离约100 m的小鸟时，小鸟经物镜成一个 ⁠ （选填“倒立”或“正立”）、 （选填“放大”“等大”或 “缩小”）的像。 倒立　 缩小　 4. 跨学科实践：小明同学学习了凸透镜知识后，想利用两个凸透镜制作 一个望远镜，他一共收集到四个凸透镜，规格如下表： 凸透镜 甲 乙 丙 丁 直径/cm 15 5 5 15 焦距/cm 10 10 5 5 （1）为了制作效果较好的望远镜，他应该选择 凸透镜作为物镜， 选择 凸透镜作为目镜（以上均选填“甲”“乙”“丙”或 “丁”）； （2）小明所制作的望远镜的放大倍率为 ⁠； （3）用自制望远镜先观察远处物体后，再来观察近处物体时应适当 ⁠ （选填“增大”或“减小”）两块透镜之间的距离。 甲　 丙　 2　 增 大　 5. 某同学用两个焦距分别为10 cm和20 cm的凸透镜制作了一个如图甲所 示的望远镜。 （1）目镜的作用相当于一个 （选填“照相机”“投影仪”或 “放大镜”）； （2）该同学制作的望远镜结构如图乙所示，用它观察远处物体时，眼睛 在图乙中 （填字母）位置观察效果更好，当他观察的物体变近 时，应将纸筒 （选填“拉长一些”“缩短一些”或“保持 不变”）。 放大镜　 C　 拉长一些　 $$