第三章 光的折射 透镜 跨学科实践 自制天文望远镜 导学案- 2025-2026学年八年级物理上册苏科版（2024）

第三章 光的折射 透镜 跨学科实践 自制天文望远镜 班级： 姓名： 【学习目标】 1.能利用凸透镜成像规律，设计并制作简易天文望远镜（物镜：长焦距凸透镜；目镜：短焦距凸透镜）。 2.学会调节望远镜的透镜间距，清晰观察远处天体（如月球），描述所成像的特点。 3.通过观察月球及其他星球，结合资料查阅，了解天体知识（如月相变化、行星特征），提升跨学科探究与实践能力。 4.经历 “设计 — 制作 — 观察 — 交流” 的过程，培养动手能力、观察能力与科学表达能力。 【学习重点】 1.简易天文望远镜的制作原理（凸透镜组合成像）； 2.利用望远镜观察天体并记录现象。 【学习难点】 1.调节物镜与目镜的间距，使成像清晰； 2.基于观察结果结合资料进行天体知识的探究与总结。 【学习过程】 （一）情景导入 展示与提问： 1.展示哈勃望远镜、月球表面、木星等天体的高清图片或视频，提问：“这些遥远的天体是如何被人类观测到的？我们能否自己制作工具，‘拉近’与天体的距离？” 2.结合教材 “仰望星空” 的情境，引发学生对 “自制天文望远镜，探索宇宙” 的兴趣，导入跨学科实践活动。 （二）自主预习（填空题） 1.天文望远镜一般由______和______组成，其中______的焦距较长，______的焦距较短。 2.用两个凸透镜制作简易天文望远镜时，以焦距较大的为______，焦距较小的为______。通过调节两透镜之间的______，可使远处物体的像清晰。 3.观察月球时，应选择______（选填 “有灯光干扰” 或 “无灯光干扰”）的环境，在______（选填 “多个夜晚的多个时段” 或 “固定时段”）进行观察，以了解月相变化。 （三）探究新知（活动任务） 活动一：自制天文望远镜 任务：利用凸透镜，制作简易天文望远镜。器材：两个焦距不同的凸透镜（焦距物目）、两个可嵌套的圆筒、支架材料、寻星装置材料（如细铁丝、纸板）。步骤： 1.选择透镜：确定 “长焦距凸透镜” 作为物镜（使远处天体成缩小实像），“短焦距凸透镜” 作为目镜（放大物镜所成的实像）。 2.组装镜筒：将物镜固定在一个圆筒的一端，目镜固定在另一个圆筒的一端，使两个圆筒可嵌套（便于调节间距）。 3.制作寻星装置：利用光的直线传播原理，制作辅助寻星的支架（如用细铁丝做指向标，固定在望远镜筒上），帮助快速找到观测目标（如月球）。 4.固定支架：将组装好的望远镜固定在三脚架上，确保观测时稳定。 活动二：调节与观察天体 任务：调节望远镜，清晰观察月球（或木星、土星），描述成像特点。步骤： 1.寻找观测目标：在无灯光干扰的夜晚，通过寻星装置初步对准月球（或其他行星）。 2.调节透镜间距：缓慢移动嵌套的圆筒（调节物镜与目镜的距离），直到通过目镜能清晰看到天体的像，记录此时两透镜的间距。 3.观察与记录： 描述像的特点（正倒、大小、虚实）：通过望远镜看到的天体像是______（正倒）、______（放大 / 缩小）的______像（实 / 虚）。 若观察月球，记录月面的细节（如环形山、月海）；若观察行星（如木星），记录其形状、条纹等特征。 活动三：查阅资料与交流探究 任务：结合观察结果，查阅资料，深入探究天体知识。步骤： 1.查阅资料：通过书籍、网络等渠道，查阅 “月相变化规律”“月球环形山的形成”“木星的特征” 等资料。 2.撰写观察报告：结合自制望远镜的过程、观察到的现象及查阅的资料，撰写《天文望远镜观察报告》，内容包括： 望远镜的制作过程（材料、步骤、关键调节点）； 观察到的天体现象（如月球的细节、行星的形态）； 结合资料对现象的解释（如月相变化的原因、木星条纹的成因）。 3.交流与评价： 展示自制望远镜，讲解制作过程与关键步骤； 分享观察报告，介绍天体知识及探究问题； 同学间互评（望远镜结构合理性、观察效果、报告科学性等），提出改进建议。 （四）迁移应用（多题型巩固） 1. 选择题 （1）自制天文望远镜时，物镜和目镜的焦距关系应为（ ） A. 物镜焦距 = 目镜焦距 B. 物镜焦距 < 目镜焦距 C. 物镜焦距 > 目镜焦距 D. 无要求 （2）通过自制天文望远镜观察月球，看到的像为（ ） A. 正立、放大的虚像 B. 倒立、放大的虚像 C. 正立、缩小的实像 D. 倒立、缩小的实像（经目镜放大后观察） 2. 填空题 （1）天文望远镜的物镜使远处天体成______、______的实像，目镜将该实像，最终人眼看到______的像。 （2）为清晰观察月球，应选择______的夜晚，利用______装置辅助寻找目标。 3. 实验探究题 在 “自制天文望远镜” 实践中： （1）调节两透镜间距时，若像模糊，应______（选填 “增大” 或 “减小”）间距，直到像清晰。 （2）结合凸透镜成像规律，解释 “物镜焦距长、目镜焦距短” 的原因： 物镜焦距长：能使远处天体（物）成______、的实像，且像距接近，便于与目镜配合。 目镜焦距短：使物镜所成的实像位于目镜的______内，成______、______的虚像，实现放大效果。 4. 综合应用题 （1）解释 “通过天文望远镜能看清远处天体细节” 的原理：远处天体经物镜成______、______的实像（缩小但离人眼更近）；再经目镜（相当于放大镜）成______、______的虚像，因此细节更清晰。 （2）小明制作的望远镜观察月球时像模糊，可能的原因有哪些？如何改进？ 可能原因：①__________________；②________________________。 改进方法：①__________________；②________________________。 【思维建构】 自制天文望远镜 1.核心原理 物镜：长焦距凸透镜，利用 u≫2f 成倒立、缩小的实像（远处天体的光经物镜汇聚成像） 目镜：短焦距凸透镜，利用 u<f 成正立、放大的虚像（把物镜成的实像进一步放大，便于观察） 组合效果：两次成像叠加，最终呈现倒立、放大的虚像（让远处天体的细节更清晰可见） 2.制作步骤 选透镜：物镜选长焦距凸透镜（让成像更大），目镜选短焦距凸透镜（提高放大倍数） 组装镜筒：将两透镜固定在可嵌套的硬纸筒 / 塑料管中，确保透镜中心与筒轴线共线，且镜筒可伸缩（方便调节两透镜间距以清晰成像） 3.辅助装置 寻星装置：利用光的直线传播原理（如固定细线瞄准），辅助快速对准观测目标 三脚架：固定望远镜，避免手持抖动影响观测稳定性 4.观测实践 观测对象：月球（环形山、月海等表面细节）、木星（条纹）、土星（光环）等明亮天体 观测条件：选择晴朗、无灯光污染的夜晚，在 20:00-22:00 等天体可见度高的时段观测 观测记录：记录观测日期、看到的天体（如月相、行星特征）、成像清晰程度等 5.跨学科联系 物理：透镜成像规律（凸透镜成像）、光的直线传播（寻星装置） 地理：月相变化的规律（月球公转导致）、行星的运行轨道与特征 工程技术：材料选择（硬纸筒的坚固性）、结构设计（镜筒的伸缩与固定）、调试方法（调焦让成像清晰） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $