5.5 跨学科实践：制作望远镜 课件-2026-2027学年人教版物理八年级上学期

该初中物理课件聚焦“制作望远镜”跨学科实践，核心知识点涵盖望远镜基本原理、成像过程及动手制作。课堂导入通过宇宙探索情境，结合已学透镜成像知识，引导学生思考设计方案，构建新旧知识的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过透镜组合实验、3段视频（如动态演示光路的《模拟望远镜》）及动手制作环节，帮助学生直观理解原理。结合伽利略望远镜到郭守敬望远镜的发展，渗透科学态度与责任，既提升学生实践能力，也为教师提供丰富教学资源。

第五章 透镜及其应用 仰望星空时，我们总好奇宇宙深处的奥秘，而望远镜就是人类“洞察宇宙的眼睛”。从400多年前伽利略自制望远镜发现月球环形山，到如今我国郭守敬望远镜探索遥远星系，它始终助力我们拓展认知的边界。 这神奇的工具核心正是“透镜”，它如何操控光线让我们看清远物？今天我们就来揭开谜底，还要亲手制作属于自己的望远镜，开启这场光学探索之旅！ 第5节 跨学科实践：制作望远镜 1.7.2013 同学们好！今天我们要一起探索一个非常酷的话题——望远镜。大家有没有想过，我们是如何看到遥远的星星的？这背后就有一个神奇的工具——望远镜。它就像一双能看透宇宙的眼睛。从伽利略第一次用望远镜看月亮，到我们国家的郭守敬望远镜探索星系，望远镜一直在帮助我们拓展视野。这节课，我们不仅要了解望远镜的秘密，还要亲手做一个！准备好了吗？让我们开始吧！ ‹#› 温馨提示 文件约80MB，含高质量视频，建议大家提前下载确保流畅观看。 PPT共47页，内含3段精彩视频讲解，可随学习进度自由点播。 为达到最佳播放效果，推荐使用PowerPoint软件打开和播放本文件。 精彩视频 ①《模拟望远镜》— 直观演示望远镜成像的基础过程，通俗易懂。 ②《开普勒望远镜原理》— 深度解析光学系统结构与工作的核心原理。 ③《自己动手制作天文望远镜》— 趣味实践教程，手把手教你组装简易望远镜。 版权说明 PPT中的视频资源来源于优秀自媒体创作者，版权归原作者所有。若涉及版权问题，请及时联系我们，我们将第一时间妥善处理，感谢原作者的分享！ 致各位同学 1.7.2013 在开始之前，有几个小提示要告诉大家。这份PPT里有很多有趣的视频，所以文件会稍微大一点，大家记得提前下载。PPT一共有47页，包含了三段视频，大家可以根据自己的节奏观看。另外，这些视频素材来自一些很棒的自媒体作者，我们非常感谢他们的分享。好了，我们正式开始今天的学习吧！ ‹#› 同学们请看，科学家们正在使用巨大的天文望远镜，捕捉来自遥远星系的信息。通过分析这些信息，我们对宇宙的了解越来越深入了。这是不是很酷？其实，望远镜的核心原理并不神秘，它就基于我们刚刚学过的透镜成像知识。 那么，问题来了：你能运用所学的知识，亲手设计并制作一个属于自己的望远镜吗？也许，通过你的小发明，你也能在校园里发现一些平时被忽略的“新大陆”呢！让我们一起挑战一下吧！ 第5节跨学科实践：制作望远镜 情境导入 1.7.2013 同学们请看这张图，科学家们用巨大的望远镜探索宇宙，是不是非常震撼？这背后其实隐藏着我们刚刚学过的物理知识——透镜成像。今天，我想给大家提出一个挑战：我们能不能运用这些知识，亲手做一个望远镜呢？也许你会在校园里有新的发现哦！大家有信心吗？ ‹#› 01 知其然 了解望远镜的基本原理，探究透镜成像的奥秘，弄明白它是怎样帮助我们突破视力限制，实现“看得远”的。 02 思其策 发挥聪明才智，结合所学原理，设计一套能看清校园远处物体的简易望远镜方案，规划透镜的组合与安装方式。 03 亲自动手 根据设计方案挑选合适的透镜、镜筒等器材，一步步组装调试，亲手制作出属于自己的专属望远镜。 学习目标 第5节跨学科实践：制作望远镜 1.7.2013 为了完成这个挑战，我们这节课要实现三个小目标。首先，我们要“知其然”，搞清楚望远镜的原理。然后，我们要“思其策”，设计一个自己的望远镜方案。最后，也是最激动人心的，我们要“亲自动手”，把想法变成现实！大家期待吗？ ‹#› 动手做一做：制作望远镜 01 眼界拓一拓：宇宙探索 02 知识理一理：课堂总结 03 挑战升一升：提升训练 05 本领练一练：练习应用 04 第5节学习导航：探索望远镜的奥秘 1.7.2013 这是我们今天的学习路线图。我们会先动手制作望远镜，然后拓展一下视野，了解望远镜在宇宙探索中的作用。接着，我们会对知识进行总结，通过练习来巩固，最后还有一个小小的提升挑战。让我们一步一步来，开启今天的探索之旅！ ‹#› 制作望远镜 一 PART01动手做一做——探索光学奥秘 1.7.2013 好了，现在让我们进入第一部分：动手做一做！在这一章，我们将从零开始，学习如何制作一个属于自己的望远镜。准备好你们的好奇心和动手能力，我们马上开始！ ‹#› 【实验器材】只需准备两个焦距不同的凸透镜即可（可请老师提前准备）。 【实验步骤 ①：初识长焦距透镜】拿起焦距较长的凸透镜，观察窗外远处的树木或楼房。仔细留意：看到的像是正立还是倒立的？是放大了还是缩小了？ 【实验步骤 ②：组合透镜观察】保持长焦距透镜不动，在其后方用短焦距透镜观察前方的“像”。缓慢调整两透镜间距，直到成像最清晰。对比一下，此时的像发生了什么变化？ 【实验步骤 ③：对调位置对比】交换两个透镜的位置，先用短焦距透镜看远景，再用长焦距透镜看像。仔细观察并对比，这次的成像大小与之前有何不同？ 动手实操观察 通过亲手组合透镜，直观感受成像规律的变化，探索望远镜的光学奥秘。 1.探究望远镜的原理 望远镜的基本原理 一 1.7.2013 在动手制作之前，我们先来探究一下望远镜的原理。大家桌上应该都有两个焦距不同的凸透镜。请大家跟着我一起做：第一步，用焦距长的那个透镜看窗外，记下你看到的像。第二步，用焦距短的透镜去看第一个透镜成的像，调整距离，看看有什么变化。第三步，把两个透镜交换位置再试一次。仔细观察，你会发现一个有趣的现象！ ‹#› ① 长焦距透镜在前，短焦距透镜在后：我们看到的物体呈现倒立状态，但视觉上比直接用肉眼观察更大、更近，这正是望远镜实现望远放大的基本光学效果（对应图甲）。 ② 短焦距透镜在前，长焦距透镜在后：观察到的物体依旧是倒立的，不过这次物体看起来比直接用眼睛看更小了，与望远镜的预期效果相反（对应图乙）。 【核心归纳】想要让远处的物体视觉上变大拉近，必须将长焦距透镜作为物镜（前），短焦距透镜作为目镜（后），二者组合才是望远镜的最佳搭档。 【分析实验，探寻发现】 图乙 图甲 望远镜的基本原理 一 1.7.2013 好了，实验做完了，我们来分析一下。大家是不是发现，当长焦距的透镜在前，短焦距的在后时，物体看起来变大了？而反过来，物体就变小了。这个简单的实验告诉我们一个关键结论：望远镜就是利用一个长焦距的透镜和一个短焦距的透镜组合，让远处的物体看起来更近、更大。 ‹#› 演示实验——《模拟望远镜》 望远镜的基本原理 一 01 / 实验核心原理 模拟望远镜利用“凸透镜+凹透镜”的组合结构。物镜选用焦距较长的凸透镜，负责将远处的物体成像在目镜的焦点附近；目镜选用焦距较短的凹透镜，对物镜所成的像进行二次放大，最终让观察者看到远处放大的虚像，还原望远镜的光学成像逻辑。 02 / 器材组装与操作 准备焦距50cm的凸透镜（物镜）、焦距10cm的凹透镜（目镜）、光具座和观测靶标。将两透镜同轴放置在光具座上，先固定物镜，再移动目镜，直至从目镜中能清晰看到远处靶标被放大的像；微调两镜间距，观察成像大小与清晰度的变化规律。 03 / 实验现象与结论 实验中可观察到：当两镜间距约等于物镜焦距减目镜焦距时，成像最清晰。所成的像为倒立、放大的虚像。该实验直观验证了伽利略望远镜的光学原理，也揭示了透镜组合中“焦距匹配”与“成像质量”之间的关键联系，为理解专业望远镜构造奠定基础。 核心启示：望远镜的放大倍数取决于物镜与目镜的焦距比值，物镜焦距越长、目镜焦距越短，放大效果越显著。 1.7.2013 刚才的实验大家都做对了吗？为了让大家更直观地感受，我们来看一段视频，看看模拟望远镜是如何工作的。 ‹#› 2.构造大揭秘 望远镜的构造与原理 一 物镜：靠近被观察物体的凸透镜（焦距较长），核心作用是收集远处物体的光线，为成像打下基础。 目镜：靠近眼睛的凸透镜（焦距较短），负责将物镜收集的像进一步放大，让我们能清晰观察细节。 我们学习的由两组凸透镜组成的望远镜，在光学史上被称为开普勒望远镜，它的核心逻辑就是通过“物镜聚光、目镜放大”的配合实现望远。 3.成像魔法秀 STEP 1：物镜如“照相机”——缩小实像 远处物体经物镜，在焦点附近形成倒立、缩小的实像，将遥远的物体“拉近”到眼前。 STEP 2：目镜如“放大镜”——放大虚像 目镜对准物镜形成的实像，将其再次放大为正立的虚像。整个过程总结为：先缩小，后放大。 1.7.2013 现在我们来正式认识一下望远镜的“心脏”。前面实验中，那个离物体近、焦距长的透镜，我们叫它“物镜”；那个离眼睛近、焦距短的，叫“目镜”。物镜就像一台照相机，把远处的物体变成一个缩小的实像；目镜就像一个放大镜，把这个实像再放大。所以整个过程是“先缩小，后放大”。这种由两个凸透镜组成的望远镜，我们称之为“开普勒望远镜”。 ‹#› 光线入射与汇聚过程 （2）望远镜的成像光路图 物镜：如相机镜头，成倒立、缩小的实像 目镜：如放大镜，将实像 放大为正立、放大的虚像 物镜 目镜 F目 F物 F目 F物 望远镜的基本原理 2 1.7.2013 这张光路图非常直观地展示了望远镜的工作原理。大家看，远处的光线经过物镜，汇聚成一个倒立、缩小的实像。然后，这个像正好落在目镜的焦点内，目镜再把它放大，最终我们眼睛看到的就是一个放大了的虚像。整个过程就是这样，先缩小，再放大。 ‹#› （3）视角 同学们或许会疑惑：望远镜的物镜明明成的是缩小的实像，可我们观察时却感觉物体被放大了，这究竟是为什么呢？答案就藏在“视角”这个关键概念里。 所谓视角，就是物体两端发出的光线进入眼睛时，在眼球光心形成的夹角。视角的大小，直接决定了我们看到的物体“大小”和清晰程度。 视角大小取决于物体本身尺寸和观测距离：同一物体离得越近，视角越大。望远镜的“小把戏”是让物镜成的缩小像贴近眼睛，再经目镜二次放大，大幅增加了视角，让我们感觉远处的物体仿佛被拉近放大了！ 解惑：视角的秘密 一 1.7.2013 这里有个关键问题需要大家思考：物镜明明成的是缩小的像，为什么我们感觉是放大的呢？秘密在于“视角”。视角就是物体在我们眼中形成的夹角。同一个物体，离我们越近，视角就越大，看起来就越大。望远镜的作用，就是把远处的物体“拉”到近处（成一个缩小的实像），然后再放大，这样就大大增加了视角，我们自然就感觉物体变大了。 ‹#› 物镜先成缩小实像 拉近物体距离 目镜再将像放大观察 二次提升视角 物镜 目镜 成像点 ② 望远镜如何放大视角？ 直接看远处物体视角极小；物镜先将物体“拉”近成缩小实像，目镜再放大该像，两步结合大幅增大视角，让我们清晰看见远方。 α 视角倍增 目标物体 视角放大原理解析 02 1.7.2013 这张图更清楚地展示了视角是如何被放大的。左边是我们直接看物体，视角很小。右边是通过望远镜看，物镜先成一个缩小的实像，这个像离我们很近，视角已经变大了，再经过目镜放大，最终的视角就变得非常大。所以，望远镜的本质就是增大视角！ ‹#› （4）望远镜的“功力”有多强？——放大倍率 对于开普勒望远镜，其放大倍率（放大倍数）遵循核心公式：n = f物/ f目 其中，n 代表放大倍率，f物 代表物镜的焦距，f目 代表目镜的焦距。这意味着物镜焦距越长、目镜焦距越短，望远镜的放大能力就越强，这与实验观测的结论高度一致。 望远镜的核心参数解析 四 1.7.2013 那么，望远镜到底能放大多少倍呢？这就是它的“功力”——放大倍率。计算方法很简单，就是物镜的焦距除以目镜的焦距。从这个公式我们可以发现一个秘密：想要望远镜看得更远，就要用焦距更长的物镜和焦距更短的目镜。这和我们一开始的实验是不是完全吻合？ ‹#› 壹 原理可视化解析 视频讲解——《开普勒望远镜原理》 ▶ 点击播放：沉浸式解析光路折射与成像核心逻辑 01. 光路动态演示，直观易懂 通过动画演示平行光线进入物镜与目镜的折射全过程，清晰呈现实像与虚像的形成环节，打破纯理论的抽象理解壁垒。 02. 关键参数拆解，深度认知 结合视频镜头特写，详解物镜焦距、目镜焦距与视场角的关系，揭示开普勒望远镜放大倍数的计算逻辑与实际应用限制。 核心价值：从理论到实操，视频直观还原了望远镜的光学构造，帮助观众快速掌握成像原理，为后续学习天文观测奠定基础。 1.7.2013 理论知识可能有点枯燥，别担心，我们再来看一段精彩的视频，帮助大家更深入地理解开普勒望远镜的原理。 ‹#› 课堂总结 三 核心知识 01. 核心构造与成像原理：由长焦距物镜和短焦距目镜两组凸透镜组成。物镜如照相机，将远物成倒立缩小实像；目镜如放大镜，将实像放大为正立放大虚像。 02. 视角与放大倍率：通过拉近成像增大人眼视角，实现“视觉放大”。放大倍率公式为 n = f物 / f目，即物镜焦距与目镜焦距的比值。 ► 动手制作关键步骤： 准备长短焦距凸透镜与可伸缩镜筒，分别固定物镜与目镜；嵌套镜筒后，通过伸缩调节镜筒间距，直至清晰观测到远处物体成像。 ★ 宇宙探索的视野延伸： 从伽利略首台天文望远镜，到哈勃空间望远镜，再到中国“天眼”FAST；人类逐步揭开宇宙层次：地月系→太阳系→银河系→浩瀚宇宙。 动手实操 制作望远镜 宇宙探索历程 成像原理 视角与倍率 1.7.2013 好了，这节课的主要内容就到这里。我们来总结一下今天学到了什么。我们了解了望远镜的构造和原理，知道了它是通过增大视角来放大物体的，还学会了计算放大倍率。我们还学习了如何动手制作一个望远镜。最后，我们还了解了望远镜在宇宙探索中的重要作用。希望大家都有所收获！ ‹#› 四 挑战升一升 第4节挑战升一升——提升训练 1.7.2013 理论学习结束了，现在是检验大家学习成果的时候了！让我们进入“提升训练”环节，看看谁能成为今天的“望远镜小专家”！ ‹#› 提升训练 四 1．望远镜的原理是将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个______________像，落在目镜的________；再经目镜使这个像再成一个____________像。物镜相当于______，目镜相当于_______。 倒立缩小的实 焦点内 正立放大的虚 照相机 放大镜 望远镜的目镜相当于放大镜，把物镜所成的倒立缩小的实像继续放大，故实像应该落在目镜的焦点内，成正立放大的虚像。 1.7.2013 请看第一题。这道题考察的是望远镜最基本的原理。大家回忆一下，物镜成什么像？目镜又成什么像？它们分别相当于什么光学仪器？请大家思考一下，然后我们一起来看解析。 ‹#› 提升训练 四 【练习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 【解析】由图可知，远处的物体先通过物镜使物体成一倒立、缩小的实像，然后用目镜把这个实像再放大成正立、放大的虚像，就能看清很远处的物体，这就是望远镜的原理。其中目镜的作用相当于一个放大镜，将物镜所成的实像进一步放大，便于人眼观察。 1.7.2013 第二题，看图说话。大家根据这张光路图，判断一下这是望远镜还是显微镜？目镜在这里起到了什么作用？想一想我们之前讲过的原理，很快就能得出答案。 ‹#› 提升训练 三 3. 如图，该望远镜的目镜和物镜是由两组凸透镜组成的，下列说法正确的是（ ） A．第一个用望远镜观测天体并进行绘制的科学家是开普勒 B．目镜的作用相当于投影仪，成倒立放大的实像 C．远处景物通过物镜成倒立、缩小的实像，原理类似照相机 D．若图中标号①靠近眼睛，②靠近物体，则①是物镜，②是目镜 C A．第一个用望远镜观测天体的是伽利略而非开普勒，故A错误； B．目镜的作用相当于放大镜，成正立、放大的虚像，而非投影仪，故B错误； C．物镜相当于照相机镜头，远处物体在二倍焦距外，成倒立、缩小的实像，故C正确； D．靠近眼睛的是目镜，靠近物体的是物镜，故①是目镜，②是物镜，D错误。 答案：C 1.7.2013 第三题是一道选择题，考察的知识点比较综合。大家仔细阅读每个选项，结合我们今天学的知识来判断。注意，有些选项可能会有迷惑性哦。比如A选项，大家记得是谁第一个用望远镜看星星吗？D选项，哪个是物镜哪个是目镜？ ‹#› 提升训练 四 4. 用凸透镜制作简易望远镜，对望远镜工作原理分析，错误的是（） 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 ABC选项：望远镜的物镜与目镜均为凸透镜，可用老花镜镜片代替。远处物体经物镜成像落在目镜焦点以内，目镜相当于放大镜，成正立、放大的虚像，因此ABC均正确，不符合题意。 D选项：望远镜的物镜相当于照相机，成的是倒立、缩小的实像（像在一倍焦距到二倍焦距之间），并非倒立放大的实像，因此D错误，符合题意。 故选D. 1.7.2013 第四题，找错误。这道题需要大家对望远镜的原理有非常清晰的理解。特别是D选项，物镜成的是放大的实像还是缩小的实像？这是一个关键知识点，大家一定要记牢。 ‹#› 练习巩固 五 5．如图，取两个焦距不同的放大镜，一只手握住一个，把焦距较长的放大镜放在前面远离眼睛，焦距较短的放大镜放在后面靠近眼睛，通过两个放大镜看前面的物体，调整两个放大镜间的距离，直到看得最清楚为止。物体是______（选填“变大”或“变小”）；若接着把两个放大镜的位置对调，物体是______（选填“变大”或“变小”）。 变大 变小 模拟望远镜成像 1.7.2013 ‹#› 通过两个焦距不同的放大镜演示望远镜成像原理，前面焦距大的凸透镜相当于望远镜的物镜，使远处的物体在焦点附近成倒立的实像，后面焦距小的凸透镜相当于望远镜的目镜，用来把这个实像放大，因此我们最终能看到物体倒立、放大的像。 望远镜的放大倍数公式为物镜焦距除以目镜焦距。若将两个凸透镜位置颠倒，以焦距小的为物镜、焦距大的为目镜，此时放大倍数会小于1，人眼观察到的物体就会呈现缩小的状态，这也印证了成像公式的逻辑规律。 练习5 · 解析 5 1.7.2013 我们来看看第五题的解析。正如我们分析的，长焦距物镜在前，短焦距目镜在后，是正常的望远镜用法，物体会变大。如果颠倒过来，放大倍数就会小于1，看到的物体会变小。这个原理和我们之前讲的放大倍率公式是一致的。 ‹#› 提升训练 六 6．市面上有许多很便宜的玩具望远镜，几个同学合买了一个回来进行探究：先将目镜放在眼睛前面观察前面的景物，然后将望远镜掉个头，将物镜放在眼睛前面观察前面的景物，你两次观察到的景物是否相同？请描述观察到的现象区别： 眼睛贴近目镜观察时，视野中的景物呈现出特定的视觉效果；而将望远镜倒置，眼睛贴近物镜观察时，视觉效果会发生明显反转。 01. 眼睛观察目镜（正用）： 看到的景物会被放大，同时感觉物体的距离变近了，视野范围相对较小。 02. 眼睛观察物镜（倒用）： 看到的景物会被缩小，同时感觉物体的距离变远了，视野范围会变得更宽广。 1.7.2013 最后一题，是一个有趣的探究题。大家有没有玩过玩具望远镜？如果把它倒过来看，会发生什么？这道题就考察了这个现象。大家可以结合我们刚才学的知识，想一想为什么会这样。 ‹#› 玩具望远镜采用凸透镜（物镜）和凹透镜（目镜）的结构。物镜距离物体远大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，该实像落在凸透镜另一侧一倍与二倍焦距之间，同时也处于凹透镜的一倍虚焦距和二倍虚焦距之间；经凹透镜折射后，在其另一侧成倒立、放大的虚像，两次倒立叠加最终形成正立的像，正常使用时我们会看到物体变大且变近了。 若将望远镜掉头使用，物体位于凹透镜二倍焦距之外，经凹透镜成倒立、缩小的虚像，此虚像落在凸透镜（此时作目镜）的一倍与二倍焦距之间，凸透镜会放大该像，但放大倍数远小于正放时的效果，因此最终观察到的物体会变小，这也体现了不同光路结构对成像效果的影响。 练习6 · 解析 06 1.7.2013 我们来解析最后一题。很多玩具望远镜的结构和我们今天学的开普勒望远镜不同，它用了一个凸透镜和一个凹透镜。正常使用时，它能成正立放大的像。但如果倒过来，光路就变了，最终看到的像会变小。这说明不同类型的望远镜，原理也有所不同，是不是很有趣？ ‹#› $