5.5跨学科实践：制作望远镜 教学设计----2025-2026学年人教版物理八年级上学期

该初中物理教学设计聚焦望远镜构造（物镜、目镜）与工作原理（物镜成缩小实像、目镜放大虚像），结合凸透镜成像规律，通过宇宙星空及望远镜发展图片导入，搭建从原理探究到实践制作的学习支架。 其特色在于跨学科融合（物理+手工+科学史），通过“设计-制作-调试-改进”科学探究过程，结合伽利略科学史视频与中国天眼介绍，培养科学思维与责任，助力学生提升动手创新能力，为教师提供生动的跨学科教学范例。

人教版八年级上册《跨学科实践：制作望远镜》教学设计 一、教学基本信息 1. 课程名称：跨学科实践：制作望远镜 2. 学科：物理（跨学科融合手工制作、科学史） 3. 年级：八年级上册 4. 课时：1课时（45分钟） 5. 教材版本：人教版（2024版）第五章第5节 6. 教学内容：望远镜的基本构造与工作原理（物镜、目镜的作用及光路）；视角的概念；简易望远镜的设计与制作；望远镜的改进方法；望远镜相关科学史。 二、教学目标 （一）知识与技能 1. 了解开普勒望远镜的核心构造（两组凸透镜：焦距长的物镜、焦距短的目镜），明确各部分作用。 2. 理解望远镜的工作原理：物镜（u>2f）成倒立缩小的实像（照相机原理），目镜（u<f）将该实像放大为正立放大的虚像（放大镜原理），最终实现“先缩小后放大”的观测效果。 3. 掌握视角的影响因素（物体大小、距离），理解望远镜增大视角的原理。 4. 学会利用常见材料制作简易望远镜，能通过调试优化成像效果。 （二）过程与方法 1. 通过分析光路图、对比照相机和放大镜原理，培养类比推理和逻辑分析能力。 2. 经历“设计—制作—调试—改进”的实践过程，提高动手操作、问题解决和创新思维能力。 3. 结合科学史内容，体会“观察—探究—发明”的科学历程，培养跨学科整合（物理光学+手工制作+历史）的思维。 （三）情感态度与价值观 1. 感受望远镜在探索宇宙中的重要作用，激发对天文学和光学的探索兴趣。 2. 了解伽利略等科学家的贡献，体会科学探索的艰辛与执着，增强科学精神。 3. 体验手工制作的乐趣，培养实践创新意识和合作探究精神，感受物理知识的实用价值。 三、教学重难点 1. 重点：望远镜的构造与工作原理；简易望远镜的制作与调试方法。 2. 难点：理解“物镜成缩小实像，目镜再放大”却能实现“看清远处物体”的逻辑；制作中两透镜间距的调试技巧。 四、教学准备 1. 教具：开普勒望远镜模型、伽利略望远镜模型、不同焦距的凸透镜（标注焦距）、光路图课件、伽利略观测天体的科学史视频、中国天眼/哈勃望远镜图片。 2. 学具（每组1套）：焦距不同的凸透镜2个（建议物镜f=20cm、目镜f=10cm）、圆筒状材料（羽毛球筒、硬纸筒）、瓦楞纸板、剪刀、胶水/胶带、刻度尺、记号笔。 五、教学过程 （一）导入新课（5分钟） 1. 情景引入：播放宇宙星空、月球环形山、木星卫星的图片，提问：“人类如何突破肉眼限制，看清遥远的天体？”展示伽利略望远镜、哈勃望远镜、中国天眼的图片，引出核心工具——望远镜。 2. 问题引导：“望远镜为什么能让我们看清远处的物体？它的内部结构有什么奥秘？我们能不能用身边的材料自己做一个？” 3. 引出课题：通过学生的好奇与探究欲，明确本节课主题——跨学科实践：制作望远镜，兼顾原理探究与动手实践。 （二）新课讲授与实践（30分钟） 1. 望远镜的构造与原理（10分钟） 1. 构造揭秘：展示开普勒望远镜模型和结构图，讲解核心组成： 物镜：焦距较长、直径较大的凸透镜（作用：收集远处物体的光线，成实像）； 目镜：焦距较短、直径较小的凸透镜（作用：放大物镜成的实像，便于观察）。 2. 原理分析：结合光路图分步讲解： 第一步（物镜作用）：远处物体到物镜的距离u>2f，根据凸透镜成像规律，物镜成“倒立、缩小的实像”，该实像落在目镜的焦点内侧； 第二步（目镜作用）：物镜成的实像作为目镜的“物体”，此时物距u<f，目镜将其放大为“正立、放大的虚像”； 总结：望远镜的本质是“两次成像”，最终通过增大视角，让远处物体看起来“变近、变清晰”。 3. 视角补充：结合课件图示讲解视角概念：“从眼睛中心向物体两端引的两条直线的夹角”。强调：距离一定时，物体越大视角越大；物体大小一定时，距离越近视角越大——望远镜通过物镜拉近“物体的实像”，再经目镜放大，间接增大视角。 2. 简易望远镜的设计与制作（15分钟） 1. 设计指导： 明确要求：制作可伸缩的两段镜筒（物镜镜筒略粗，可套入目镜镜筒），便于调节两透镜间距；镜筒长度需预留调节空间，初始间距约等于两透镜焦距之和（如20cm+10cm=30cm）。 材料选择：引导学生利用羽毛球筒直接改造，或用瓦楞纸板卷制镜筒（根据凸透镜直径确定筒的内径）。 2. 制作步骤（分组合作）： 第一步：固定透镜。在镜筒一端用胶水/胶带固定物镜（焦距长的凸透镜），另一端镜筒固定目镜（焦距短的凸透镜），确保透镜中心与镜筒轴线重合。 第二步：组装镜筒。将目镜镜筒套入物镜镜筒，做成可伸缩的结构，标记初始位置（焦距之和处）。 第三步：初步调试。对准窗外远处物体（如教学楼、树木），缓慢伸缩镜筒，调节两透镜间距，直到视野中出现清晰的像，记录最佳间距。 3. 教师巡视：重点指导透镜固定的垂直度、镜筒的同轴度，帮助学生解决“像模糊”“重影”等问题（如调整透镜位置、加固镜筒）。 3. 望远镜的改进与科学史拓展（5分钟） 1. 问题探究：“我们制作的望远镜看到的像是什么样的？（倒立的）如何让像变成正立的？” 方法1：更换目镜（物镜凸透镜+目镜凹透镜），即伽利略望远镜的结构（展示模型，说明其成正立像的特点）； 方法2：增加反射装置（两个平行平面镜），将倒立的像两次颠倒，变为正立（展示示意图，鼓励学生课后尝试改进）。 2. 科学史渗透：播放伽利略自制望远镜观测天体的短视频，讲解：“1609年伽利略用自制望远镜发现木星卫星、太阳黑子，支持了日心说”，强调：“科学发明源于探索欲，简单的工具也能推动重大发现”。 3. 现代望远镜介绍：展示中国天眼（FAST）、哈勃空间望远镜图片，简要说明其先进之处，激发民族自豪感。 （三）课堂总结（5分钟） 1. 知识梳理：引导学生用思维导图总结核心知识点： 构造：物镜（长焦距凸透镜）+ 目镜（短焦距凸透镜）； 原理：物镜（照相机）→ 倒立缩小实像，目镜（放大镜）→ 正立放大虚像； 关键：两透镜间距≈焦距之和，调试核心是找到清晰成像的间距。 2. 实践总结：邀请23组展示自制望远镜，分享制作过程中的成功经验和遇到的问题（如“如何固定透镜更牢固”“调节间距时的技巧”），教师点评并补充。 3. 拓展思考：“除了凸透镜，还有什么材料能制作望远镜？（如凹透镜目镜）现代望远镜为什么能看得更远更清晰？（更大的物镜口径、更精密的透镜）” （四）练习与应用（5分钟） 1. 基础习题：完成课件中的习题1、2，强化对原理和构造的掌握。 习题1解析：物镜在焦点附近成倒立缩小实像，落在目镜焦点内；目镜成正立放大虚像；物镜相当于照相机，目镜相当于放大镜。 习题2解析：成像原理为“物镜成实像+目镜放大”，是望远镜；目镜作用相当于放大镜。 2. 拓展习题：分析习题3、4，引导学生区分望远镜与显微镜的差异，巩固望远镜的成像特点。 3. 布置作业： 优化自制望远镜：尝试用“凹透镜目镜”或“反射装置”改进，实现正立成像。 查阅资料：了解中国天眼（FAST）的工作原理（球面射电望远镜），撰写一段200字左右的介绍。 用自制望远镜观察远处物体，记录成像效果并分析改进方向。 六、板书设计 跨学科实践：制作望远镜 1. 核心构造（开普勒望远镜） 物镜：长焦距凸透镜（收集光线，成实像） 目镜：短焦距凸透镜（放大实像，成虚像） 2. 工作原理 物镜（u>2f）：倒立、缩小、实像（照相机原理） 目镜（u<f）：正立、放大、虚像（放大镜原理） 本质：两次成像，增大视角 3. 制作与调试 材料：凸透镜（f物>f目）、镜筒、固定工具 关键：镜筒可伸缩，初始间距≈f物+f目 调试：伸缩镜筒，直至成像清晰 4. 改进方法 正立成像：物镜凸透镜+目镜凹透镜（伽利略望远镜） 反射装置：两次颠倒实像 5. 科学史 伽利略：首位用望远镜观测天体（木星卫星、太阳黑子） 现代：哈勃望远镜、中国天眼（FAST） 学科网（北京）股份有限公司 $