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

5.5跨学科实践：制作望远镜 教学设计

一、核心素养目标

1 物理观念：理解望远镜的基本结构（物镜、目镜）及工作原理，明确物镜和目镜的成像特点，建立凸透镜成像规律与望远镜应用的关联认知。

2 科学思维：通过分析望远镜的成像过程，整合凸透镜成像规律，培养逻辑推理、综合分析能力，能解释望远镜放大远处物体的原理。

3 科学探究与实践：经历望远镜的设计、制作、调试全过程，掌握实验探究与手工实践相结合的方法，提升动手操作、问题解决和团队协作能力。

4 科学态度与责任：感受光学技术在科技发展中的应用价值，激发跨学科探究兴趣，培养严谨求实的实践态度和创新意识。

二、教学重难点

1 重点：望远镜的基本结构与工作原理；简易望远镜的制作流程与调试方法；整合凸透镜成像规律解释望远镜的工作过程。

2 难点：理解物镜和目镜的协同成像原理（物镜成实像，目镜将实像放大）；制作过程中透镜中心对齐、镜筒长度调节等细节操作；调试过程中解决成像模糊、放大效果不佳等问题。

三、教学准备

1 实验与制作器材：每组一套凸透镜（2个，焦距不同，建议物镜焦距f₁=50cm，目镜焦距f₂=5cm）、硬纸筒（2个，可伸缩，直径与凸透镜匹配）、胶水/胶带、剪刀、刻度尺、记号笔、手电筒、光屏。2 教学资源：多媒体课件（包含望远镜结构示意图、成像原理动画、制作步骤视频、天文望远镜应用案例）、实物展台、成品简易望远镜模型。

四、教学过程

（一）议题导入：情境设问，引发探究

1 呈现情景：多媒体展示两组图片——一组是天文爱好者用望远镜观测月球表面的清晰影像，另一组是肉眼观测到的模糊月球轮廓；同时展示望远镜观测远处山峰、星空的视频片段。2 师生互动：提问引导：同学们，为什么用望远镜能看清远处的物体？望远镜内部藏着怎样的光学奥秘？我们能否利用所学的凸透镜成像知识，自己制作一台简易望远镜？3 引出议题：本节课我们围绕

“简易望远镜的制作与原理探究”展开跨学科实践，既要理解望远镜的工作原理，也要动手完成制作并调试成功。

（二）新知探究一：认识望远镜的结构与工作原理

1 观察感知：望远镜的基本结构

1 实物展示：出示成品简易望远镜模型和天文望远镜结构示意图，讲解望远镜的核心结构：

（1）物镜：靠近被观测物体的凸透镜，焦距较长，作用是接收远处物体的光线，成实像。

（2）目镜：靠近眼睛的凸透镜，焦距较短，作用是将物镜成的实像再次放大，便于观察。

（3）镜筒：支撑和固定物镜、目镜，调节两者之间的距离（即物距和像距）。2 师生互动：让学生观察成品望远镜，用手伸缩镜筒，感受镜筒长度变化对观测效果的影响。

2 原理探究：望远镜的成像过程

1 回顾旧知：引导学生回顾凸透镜成像规律——当u>2f时，成倒立、缩小的实像；当u<f时，成正立、放大的虚像。2 分步分析成像过程：

（1）物镜的成像：远处的物体（如月球、山峰）到物镜的距离远大于2倍物镜焦距（u₁>2f₁），根据凸透镜成像规律，物镜会成一个倒立、缩小的实像，这个实像的位置在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间（f₁<v₁<2f₁）。

（2）目镜的成像：目镜的作用相当于一个放大镜，物镜成的实像正好落在目镜的一倍焦距以内（u₂<f₂），因此目镜会将这个实像再次放大，形成一个正立、放大的虚像，这个虚像就是我们通过望远镜看到的影像。3 多媒体动画演示：播放望远镜成像原理动画，直观展示物镜成实像、目镜放大实像的全过程，强化学生理解。4 师生互动：

（1）提问：为什么望远镜的物镜焦距要长，目镜焦距要短？

（2）引导学生思考：物镜焦距长，能接收更多远处物体的光线，使实像更清晰；目镜焦距短，放大倍数更大，便于看清微小的实像。两者配合，才能实现对远处物体的清晰放大。

（3）总结：望远镜的工作原理是利用两个凸透镜的协同作用，物镜成倒立

缩小的实像，目镜将该实像正立放大，最终实现对远处物体的放大观测。

（三）新知探究二：设计简易望远镜的制作方案

1 明确制作目标

1 制作一台简易开普勒望远镜（由两个凸透镜组成），能通过它清晰观测到远处的物体（如教室外的树木、远处的楼房）。2 核心要求：物镜和目镜中心对齐，镜筒可伸缩以调节距离，成像清晰。

2 确定制作材料与工具

1 材料：2个凸透镜（f₁=50cm，f₂=5cm）、2个硬纸筒（大纸筒直径略大于小纸筒，可嵌套伸缩）。2 工具：胶水/胶带、剪刀、刻度尺、记号笔。

3 设计制作步骤

1 小组讨论：各小组结合望远镜的结构和工作原理，讨论制作步骤，教师巡视指导。2 集体完善制作步骤：

（1）测量与标记：用刻度尺测量两个凸透镜的直径，在硬纸筒两端标记出凸透镜的安装位置（确保凸透镜中心与纸筒中心对齐）。

（2）安装物镜：将焦距较长的凸透镜（物镜）固定在大纸筒的一端，用胶水/胶带密封牢固，确保透镜平整，无倾斜。

（3）安装目镜：将焦距较短的凸透镜（目镜）固定在小纸筒的一端，同样密封牢固，保证透镜中心与纸筒中心对齐。

（4）组装镜筒：将安装好目镜的小纸筒嵌套进安装好物镜的大纸筒中，确保两者能灵活伸缩，便于调节物镜和目镜之间的距离。

（5）标记基准线：在两个纸筒的重合处标记一条基准线，便于记录调试时的镜筒长度。3 师生互动：教师强调制作关键要点——透镜中心对齐是成像清晰的前提，镜筒伸缩顺畅是调试的基础，提醒学生操作时注意安全（使用剪刀时避免划伤）。

（四）实践操作：制作与调试简易望远镜

1 分组制作：落实制作步骤

1 各小组分工协作：1人负责测量标记，1人负责安装透镜，1人负责组装镜筒，1人负责检查固定。2 教师巡视指导：重点关注：

（1）透镜安装是否平整、中心是否对齐；