第三章光的折射 透镜《跨学科实践》教学设计-2025-2026学年八年级上册物理苏科版

第三章 光的折射 透镜 《跨学科实践》课时教案

学科

初中物理

年级册别

八年级上册

共1课时

教材

苏科版八年级上册《物理》

授课类型

跨学科实践课

第1课时

教材分析

教材分析
本课内容选自苏科版八年级上册第三章“光的折射 透镜”中的跨学科实践活动部分，以“自制天文望远镜”为核心任务，融合光学、工程设计与科学探究能力，体现了新课标倡导的“做中学”“用中学”理念。教材通过真实情境引入——感应水龙头、紫外线指数等生活现象，引导学生从日常经验出发理解不可见光的存在及其应用价值。随后设置动手制作简易天文望远镜的实践任务，要求学生综合运用凸透镜成像规律、光的直线传播原理及结构设计思维，完成从理论到实践的跨越。该内容不仅强化了对透镜性质的理解，还培养了学生的创新意识、工程思维和团队协作能力，是物理学科与其他科学、技术、工程、数学（STEM）领域深度融合的典范。

学情分析
八年级学生已掌握光的反射、折射基本规律，熟悉凸透镜成像特点，具备一定的实验操作能力和空间想象能力。但对复杂光学系统如望远镜的工作原理仍较陌生，缺乏将多个知识点整合应用于实际项目的能力。学生好奇心强，乐于动手，但易受材料限制影响设计信心；部分学生在小组分工中存在依赖心理，需教师通过明确角色分配、阶段性反馈等方式激发主动性。此外，学生对“光的不可见性”缺乏直观体验，可通过红外线/紫外线模拟实验辅助理解。针对这些情况，教学应注重情境驱动、分层指导与过程性评价，帮助学生建立“问题—设计—验证—优化”的完整探究链条。

课时教学目标

物理观念
1. 能够解释感应水龙头利用红外线探测人体动作的原理，理解不可见光在生活中的广泛应用。
2. 能结合凸透镜成像规律，说明自制望远镜中物镜与目镜的组合如何放大远处物体，形成清晰实像并进一步放大为虚像。

科学思维
1. 能够通过观察与比较，归纳出不同焦距透镜在望远镜中的作用差异，并提出合理假设进行验证。
2. 能基于实验数据和观察结果，分析望远镜成像质量的影响因素，如透镜间距、对准精度、环境光照等。

科学探究
1. 能设计并实施“调节透镜间距直至图像清晰”的探究步骤，记录关键参数变化过程。
2. 能通过对比裸眼观察与望远镜观察的结果，提出关于月球表面细节的科学问题，制定后续探究计划。

科学态度与责任
1. 能主动参与团队协作，在分工中承担相应职责，尊重他人意见，共同完成作品。
2. 能关注科技发展对人类探索宇宙的影响，树立尊重自然、敬畏星空的科学情怀。

教学重点、难点

重点
1. 理解自制天文望远镜中物镜与目镜的协同作用机制，掌握其放大原理。
2. 掌握调节透镜间距以获得清晰图像的操作方法，能准确判断成像状态。

难点
1. 如何在无固定支架情况下保持两透镜轴线平行且稳定，避免图像晃动或模糊。
2. 如何引导学生从“看到什么”转向“为什么这样”，提升科学质疑与深度思考能力。

教学方法与准备

教学方法
议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法

教具准备
两个不同焦距的凸透镜、两个可套接圆筒、三脚架、寻星装置模型、激光笔、白纸板、尺子、胶带、剪刀

教学环节

教师活动

学生活动

情境导入：揭开“看不见”的秘密【5分钟】

一、创设生活情境，引发认知冲突

（一）、展示感应水龙头使用视频并提问
播放一段商场卫生间感应水龙头自动出水的短视频，画面定格在手未接触出水口即开始流水的瞬间。
引导语：同学们，请仔细观察这个场景。你们有没有发现一个神奇的现象？当我们的手靠近水龙头时，它会自动出水；手一离开，水流就立刻停止。这背后藏着怎样的科学奥秘？难道是水龙头“有眼睛”吗？
追问：如果把手放在水龙头下方，但不靠近，它还会出水吗？如果戴上手套呢？为什么？
预设回答：不会出水；可能出水也可能不出，取决于材质是否透射红外线。
小结：这种装置并非靠触碰，而是通过感知人体发出的某种“看不见的光”来判断是否存在。这就是我们今天要认识的——人眼看不见的光。

 

二、揭示主题，引出核心任务

（一）、出示“自制天文望远镜”任务卡
教师手持一张彩色任务卡，上面写着：“你是一名小小天文学家！NASA邀请你设计一架能看清月球环形山的简易望远镜，用于观测中国探月工程‘嫦娥’系列任务拍摄的影像。”
引导语：你们知道吗？古代人只能靠肉眼看月亮，而现代科学家借助望远镜发现了月球上的山脉、陨石坑、甚至冰川。今天，我们就来挑战一次——亲手做出属于自己的天文望远镜！
展示实物模型：教师拿出一个由两个圆筒套接而成的简易望远镜，用激光笔照射远处墙面，演示成功聚焦成像的过程。
激励语：只要你们掌握了光学原理，每一个人都可以成为探索宇宙的小科学家！

1. 观看视频，思考水龙头工作原理。
2. 回答教师提问，尝试解释现象。
3. 激发兴趣，产生“我也能做”的愿望。
4. 明确学习目标：制作望远镜并观察月球。

任务驱动：搭建望远镜的“骨架”【10分钟】

一、理解望远镜结构原理

（一）、讲解望远镜的基本组成
教师手持两个凸透镜，分别标注“物镜”与“目镜”。
引导语：望远镜就像一对“千里眼搭档”。第一个镜头叫“物镜”，负责把遥远的星星或月亮拉近，形成一个缩小的倒立实像；第二个镜头叫“目镜”，它再把这个实像放大，变成一个正立放大的虚像，让我们看得更清楚。
 

1. 听讲并理解望远镜成像原理。
2. 小组讨论，确定物镜与目镜的安装顺序。
3. 动手固定透镜于圆筒，注意对齐中心。
4. 制作寻星装置，确保十

强调：物镜焦距较长，收集更多光线；目镜焦距较短，放大效果更强。
演示实验：将焦距较长的透镜（f=20cm）作为物镜，焦距较短的透镜（f=5cm）作为目镜，置于桌面，让一位学生站在教室后方读黑板文字，先用物镜观察，再用目镜观察，感受放大过程。
结论：只有当物镜所成的实像落在目镜的焦点以内时，才能被进一步放大。

 

二、动手组装望远镜主体结构

（一）、分组领取材料包
教师将全班分为6个小组，每组发放一套材料：两个焦距不同的凸透镜（标明焦距）、两个可套接的圆筒（内径匹配）、胶带、剪刀、尺子。
任务指令：请各组根据“物镜在前、目镜在后”的原则，将两个透镜分别固定在圆筒的一端，确保透镜中心与圆筒轴线重合。
指导要点：
1. 使用胶带时，不要覆盖透镜边缘，以免遮挡光线；
2. 固定时，可用手指轻轻按压透镜四周，使其紧贴圆筒壁；
3. 若圆筒无法完全套入，可用剪刀修整内径，但注意安全。
巡视指导：重点关注学生是否正确区分物镜与目镜，是否出现颠倒安装的情况。
纠错示范：若某组误将短焦距透镜置于前端，则引导其重新调整，并说明原因——短焦距镜头无法有效汇聚远距离光源。

 

三、制作寻星装置，增强实用性

（一）、介绍寻星装置的功能
教师展示图3-52所示的寻星装置模型：一个带有十字丝的透明塑料片，安装在望远镜前端。
引导语：望远镜虽然能放大，但如果不知道往哪儿看，就像拿着相机找风景一样盲目。所以我们需要一个“瞄准器”——寻星装置。
演示方法：将寻星装置对准远处墙上的时钟，调整角度，直到十字丝中心与钟面重合。
任务布置：每组用硬纸板裁剪出一个圆形框架，中间画一条垂直线和一条水平线，交于中心点，然后用透明胶膜覆盖，制成简易寻星器。
提示：可在纸上描出十字线，再用铅笔轻压，使线条清晰可见。

字丝清晰可辨。

实践探究：寻找星辰，看见月球【15分

一、调节焦距，实现清晰成像

1. 小组合作，调节透镜间距，寻找清晰图像。