3跨学科实践：自制天文望远镜（课件）--2026-2027学年苏科版物理八年级上册

该初中物理课件围绕光的折射与透镜知识，聚焦天文望远镜的原理与制作，通过视频展示、问题引导等方式，衔接凸透镜成像规律与望远镜物镜目镜成像原理，构建从理论到实践的学习支架。 其亮点在于跨学科实践设计，结合物理光学、工程制作与天文科普，通过器材选择、组装调试等环节培养科学探究能力，融入中国探月工程案例渗透科学态度。学生在动手制作中深化物理观念，教师可借助清晰的步骤与拓展内容提升教学效果。

授课教师： . 班 级： 8年级（ ）班 . 时 间： . 苏科版（2024）物理八年级上册教学课件 第三章 光的折射 透镜 3跨学科实践：自制天文望远镜 2026年8月2日 跨学科实践：自制天文望远镜（苏科版八年级物理） 一、实践背景与目的 本节实践活动结合第三章《透镜及其应用》核心知识，依托凸透镜成像规律，动手制作简易天文望远镜，融合物理光学、工程制作、天文科普跨学科内容。通过实践深化对透镜成像、光路传播、视角放大原理的理解，掌握望远镜的基本构造与工作原理，提升动手操作、问题探究和创新实践能力。 实践目的： 1. 巩固凸透镜成像规律，理解望远镜物镜、目镜的成像原理； 2. 掌握简易天文望远镜的制作流程，学会组装、调试光学仪器； 3. 了解望远镜的天文应用，感知光学知识在生活与航天领域的实际价值； 4. 培养动手实践、误差分析和科学探究的核心素养。 二、实践核心原理（物理知识点） 天文望远镜由物镜（焦距长的凸透镜）和目镜（焦距短的凸透镜）两组透镜组成，整体遵循凸透镜成像规律，两次成像实现远距离物体放大观测。 1. 物镜成像：远处的天体、景物物距 $$u\gg2f$$，根据成像规律，物镜成倒立、缩小的实像。该实像落在目镜的一倍焦距以内，为二次成像提供成像基础。 2. 目镜成像：目镜相当于放大镜，物镜所成的实像位于目镜一倍焦距以内（$$u<f$$），目镜成正立、放大的虚像。 3. 整体效果：经过两次成像，最终人眼看到远处物体倒立、放大的虚像。望远镜不改变物体实际大小，通过放大视角，让人眼看清远处细微的景物与天体。 4. 核心搭配规律：物镜焦距越长、目镜焦距越短，望远镜的放大倍数越大，观测效果越清晰。 三、实验器材 长焦距凸透镜（物镜，焦距约30–50cm）、短焦距凸透镜（目镜，焦距约5–10cm）、硬纸筒两个（一大一小，可嵌套伸缩）、胶带、剪刀、刻度尺、记号笔。 器材选择要点：大小纸筒需贴合嵌套，可自由伸缩，方便调节两透镜间距；必须选用两块凸透镜，不可使用凹透镜，保证成像效果。 四、制作步骤 步骤1：固定物镜 将长焦距凸透镜（物镜）对准大纸筒的一端，居中放置，用胶带平稳固定，保证透镜镜面平整、无倾斜、无遮挡，避免光路偏移。 步骤2：固定目镜 将短焦距凸透镜（目镜）固定在小纸筒的一端，同样保证透镜居中、牢固，镜面干净无污渍，防止影响透光和成像清晰度。 步骤3：嵌套组装 将固定目镜的小纸筒嵌套进固定物镜的大纸筒内部，形成可伸缩的镜筒结构，通过伸缩纸筒，可自由调节两块凸透镜之间的距离。 步骤4：调试对焦 白天朝向远处的树木、楼房等景物，缓慢伸缩镜筒，调节两透镜间距，直至人眼通过目镜观察到的远处景物清晰、无模糊、无重影，锁定镜筒长度，完成调试。 五、观测实验与现象记录 1. 远处景物观测：对准室外远处建筑、树木，调试清晰后，观察到景物倒立、放大，细节比肉眼直接观察更清晰。 2. 近物观测对比：对准近处书本、文字，无法清晰成像，说明望远镜适用于观测远距离物体，不适用于近距离观察。 3. 焦距对比实验：更换不同焦距目镜，发现目镜焦距越短，观测放大效果越明显，符合望远镜成像规律。 六、问题分析与误差改进 （一）常见问题及原因 1. 成像模糊、重影：两透镜不共轴、镜面倾斜，或镜筒间距调节不当； 2. 视野昏暗、成像暗淡：透镜镜面有污渍、指纹，透光性变差； 3. 无放大效果：物镜、目镜焦距搭配不合理，或透镜装反。 （二）优化改进方法 1. 组装时保证两块透镜居中、水平对齐，保持光路在同一直线； 2. 实验前擦拭透镜镜面，保持干净透明； 3. 严格遵循“长焦距物镜+短焦距目镜”搭配，禁止颠倒使用； 4. 缓慢微调镜筒长度，精准对焦，提升成像清晰度。 七、实践总结与知识拓展 1. 知识总结：自制天文望远镜利用两次凸透镜成像，物镜成倒立缩小实像，目镜成正立放大虚像，通过视角放大实现远距离观测，完美印证了凸透镜成像规律。望远镜、显微镜、照相机、放大镜均是透镜成像规律的生活应用。 2. 跨学科拓展：天文学中，专业天文望远镜可观测月球环形山、行星、星云等天体，助力天文观测与科研；工程领域，望远镜的光路设计、结构组装体现了机械设计、光学工程的基础思想。 3. 实践感悟：通过亲手制作望远镜，直观感受到物理光学知识的实用性，理解了理论知识与生活、科技设备的紧密联系，提升了动手能力和科学探究思维。 八、易错点归纳（考试常考） 1. 望远镜物镜、目镜均为凸透镜； 2. 物镜焦距长，目镜焦距短； 3. 最终成倒立、放大的虚像； 4. 望远镜放大的是视角，不是物体本身的大小； 5. 成像原理：两次凸透镜成像，利用光的折射规律。 任务一、了解望远镜 观察远方的物体 1.望远镜的作用 以开普勒望远镜为例，如右图所示。望远镜由两组透镜组成，每组透镜相当于一个凸透镜，靠近眼睛的叫作目镜，靠近被观测物体的叫作物镜。 2.构造 开普勒望远镜 任务一、了解望远镜 3.望远镜的工作原理 极远处物体射来的光 物镜 目镜 F物 F物 极远处的物体 物镜 （照相机） 倒立、缩小的实像 目镜 （放大镜） 正立、放大的虚像 第一次：倒立、缩小的实像 第二次：正立、放大的虚像 任务一、了解望远镜 4.放大倍率 如下图所示，此望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比，即：放大倍率= 开普勒望远镜 任务一、了解望远镜 视频：望远镜的工作原理 1. 关于如图所示的望远镜，下列说法正确的是( ) A A. 靠近眼睛的镜片为目镜，靠近被观测 物体的镜片为物镜 B. 它的物镜和目镜都是凹透镜 C. 它的目镜焦距较长，物镜的焦距较短 D. 通过望远镜最后看到的像是实像 返回 举一反三 6 2. 如图所示，小明同学取两个焦距不同 的放大镜，一只手握住一个，调整两个放大镜间的距离，可 以看清远处的高楼大厦。以下说法错误的是( ) B A. 靠近眼睛的镜片，对光有会聚作用 B. 远处的镜片，成的是正立、放大的像 C. 靠近眼睛的镜片，其作用相当于一个放大镜 D. 远处的镜片，直径比我们眼睛的瞳孔大得多， 这样可以会聚更多的光 举一反三 7 【点拨】两个放大镜均为凸透镜，对光均有会 聚作用；两个焦距不同的放大镜组成了望远镜， 远处的镜片是物镜，成的是倒立、缩小的实像； 靠近眼睛的镜片是目镜，成的是正立、放大的 虚像，相当于放大镜；远处的镜片，直径比我 们眼睛的瞳孔大得多，这样可以会聚更多的光，使得所成的 像更加明亮。 返回 举一反三 8 思考：放大倍数越大越好吗？为什么？ 不是，倍率越大，物体表面亮度越差；视野晃得厉害，很难稳定的看东西。 1.确定望远镜的放大倍率 提示：自制望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜 ，为了让成像质量好一些，放大倍率不宜过大，取放大倍率 2~3倍即可 。 任务二、自制天文望远镜 任务二、自制天文望远镜 提示： （1）选择物镜直径要比目镜直径大一些，直径大的物镜集光力越强，分辨率越高。 （2）物镜焦距越大，目镜焦距越小，放大倍数就越大。 2.选择物镜和目镜 可以选择身边常见的凸透镜或者进行购买。 思考:（1）为什么物镜直径要比目镜直径大一些? （2）为什么以焦距较大的为物镜、焦距较小的为目镜呢? 用凸透镜观察物体 3.设计和制作望远镜 任务二、自制天文望远镜 （1）设计镜筒 ①计算望远镜伸缩长度的尺寸，镜筒最长伸长为f物＋f目， 观察较近处物体时 , 两块凸透镜间的距离要稍大些。 ②用望远镜对不同远近的物体进行观察时，需要调节两块凸透镜之间的距离。 两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜之间焦距的和。 ①镜筒材料选择 选择两个刚好可以套在一起的圆筒，分别把物镜和目镜固定在两个圆筒的一端，如右图所示。物镜的镜筒比目镜的镜筒粗一些，便于使用时调节两块凸透镜间的距离。 任务二、自制天文望远镜 （2）制作望远镜 ②镜筒制作 制作时，可以根据凸透镜的焦距、直径等数据，以及对镜筒长度的要求，利用身边的物品（如装羽毛球的筒）或截取适当尺寸的长方形纸板，并把它卷起来制成镜筒。 注意镜筒两端镶嵌的凸透镜要用双面胶固定好，防止在使用时倾斜，影响观察效果。 任务二、自制天文望远镜 利用光的直线传播原理，制作一个辅助寻找待观测星球的寻星装置，装在望远镜套筒上，如图所示。将望远镜固定在三脚架上。观察时，首先通过寻星装置找到目标星球，再通过望远镜进行观察。 任务二、自制天文望远镜 （3）制作寻星装置 任务二、自制天文望远镜 视频：自制望远镜 任务三、用天文望远镜观察月球 (1)把目镜镜筒插入物镜镜筒内，目镜放眼前，通过对镜筒长度的调整，改变目镜与物镜的距离，直到在望远镜中看到远处物体清晰的像为止。 1.试用与调整 (2)通过望远镜观察到远处物体的像是倒立的。 （第3题） 3.［2024·南通海安期中］如图所示，这是简 易天文望远镜的内部结构。物镜的成像原理 与________（填“投影仪”或“照相机”）相同， 物镜成的像会落在目镜______________的位 照相机 一倍焦距以内 虚 远视 置，目镜所成的像是正立、放大的____像；若你想制作简易 天文望远镜，没有现成的透镜，则可以选用合适的______ （填“近视”或 “远视”）眼镜镜片来代替。 举一反三 17 （第3题） 【点拨】望远镜中物镜的作用相当于照相机， 使远处的物体成倒立、缩小的实像，这个倒 立、缩小的实像正好落在目镜一倍焦距以内 的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，实 像经过目镜成一个正立、放大的虚像；因远视眼眼镜的镜片 是凸透镜，所以若想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜， 则可以选用合适的远视眼镜镜片来代替。 返回 举一反三 18 方法一：使用两个相互垂直的平面反射装置把所成的像先上下颠倒一次再左右颠倒一次。 任务三、用天文望远镜观察月球 通过望远镜，可以观察到倒立放大的像。思考：如何通过望远镜看到正立的像？ 方法二：物镜使用凸透镜，目镜使用凹透镜，望远镜所成的像就是正立的了。 任务三、用天文望远镜观察月球 2. 用裸眼直接观察月球 (1)月相的概念 月球相貌的变化叫月相。月相是地球上的人看到的视觉形态，即被照亮的月面。 (2)月相的形成 造成月相的主要原因是月球本身不发光，靠反射太阳光才能发亮，同时月球在绕地球公转，地球又在绕太阳公转，因此，日、地、月三者的相对位置在不断变化，地球上看到的月球被太阳照亮的部分就显示出不同的位相。 任务三、用天文望远镜观察月球 (3)月相的变化 在一个月中，月球的月相要经历新月、上弦月、满月、下弦月等一系列的变化。 月 地球 太阳 【新月】 地球、月球和太阳大致在同一条直线上，并且月球在中间。出现时间在每月农历初一，视觉上不可见。 任务三、用天文望远镜观察月球 【上弦月】 地球、月球和太阳大致成直角，出现时间在每月农历初七、八，视觉上成半圆，月面朝西。 月 地球 太阳 【满月】 地球、月球和太阳大致在同一直线上，地球居中。每月农历十五、十六出现，视觉上是一轮明月 月 地球 太阳 上弦月 满月 任务三、用天文望远镜观察月球 【下弦月】 地球、月球和太阳大致成直角，出现时间在每月农历二十二、二十三，视觉上成半圆，月面朝东。 月 地球 太阳 下弦月 任务三、用天文望远镜观察月球 (1)月貌 月球表面布满了大大小小的圆形凹坑，称为“月坑”，大多数月坑的周围环绕着高出月面的环形山。小的环形山直径不足10km，大的环形山直径有100km以上，很多大的环形山都有名字，如哥白尼环形山、张衡环形山等。绝大多数的环形山是由外来星体的撞击而形成的。 3. 用自制天文望远镜观察月球 任务三、用天文望远镜观察月球 （1）按小型望远镜的安装和调试说明，在空旷的高地或楼顶上安置好望远镜。 （2）选择风比较小、满月前后的晴夜，用倍率比较大的目镜，并在物镜前加置滤光片观察月球表面，可以取得较好的观测效果。 （3）为了有效地绘制月面图，可以在望远镜目镜下面放置一块投影屏。在投影屏上放置直径为8~10 cm的圆形白纸，用于绘制月面图。转动并调节望远镜，使望远镜的东西线与月面图纸东西方向一致，调节望远镜焦距，使月面清晰地投影于圆形纸上。 (2)使用自制天文望远镜观察月球的步骤 任务三、用天文望远镜观察月球 （4）观测月面，并将月面上的凹凸明暗处用笔轻轻描绘出来，观测完后再加工整理。 （5）可在满月、上弦月或下弦月时进行多次观测，绘制不同时期的月面图进行比较。 任务三、用天文望远镜观察月球 2004年，中国正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。 2007年10月24日，“嫦娥一号”成功发射升空，在圆满完成各项使命后，于2009年按预定计划受控撞月。 2010年10月1日，“嫦娥二号”顺利发射，也已圆满并超额完成各项既定任务。 2020年11月24日，在文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射嫦娥五号探测器，开启了我国首次地外天体采样返回之旅。 2020年12月17日，嫦娥五号返回器携带月球样品1731克，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。 2024年5月3日，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在文昌航天发射场成功发射，准确进入地月转移轨道。 4. 中国探月工程 4.自制望远镜。 （第4题） 举一反三 28 ［材料］两个凸透镜：凸透镜的焦距约为 ，直径约为 ；凸透镜的焦距约为，直径约为 。两个直径 与透镜尺寸差不多大小的硬纸筒（注意每个纸筒的长度需合 适，以便留出前后调节的空间）。 （第4题） 举一反三 29 ［制作］ 将透镜作为____镜，将透镜 作为____镜，分别 将它们固定在两个纸筒中，如图甲所示。 物 目 （第4题） 举一反三 30 ［原理］ 望远镜物镜的成像原理与________相似；目镜的 成像原理与________（前两空均填“放大镜”“投影仪”或“照相 机”）相似。物镜所成的像离目镜的距离与目镜焦距 满足 的大小关系是______（填“”“”或“ ”）。 物镜所成的像经目镜后______（填“变大”“不变”或“变小”）。 照相机 放大镜 变大 （第4题） 举一反三 31 ［使用］ 通过自制望远镜对准远处的物体，不断推拉纸筒， 直到在望远镜中看清远处物体为止。另外可以制作一个寻物 装置，如图乙所示，观察时，可以先通过寻物装置找到目标 物体，再通过望远镜观察。寻物装置的工作原理是________ _______ 。 光沿直线传播 （第4题） 返回 举一反三 32 5. 如图所示是某同学用由两组凸透镜自制的望远镜观察远处 景物的图片。关于这个望远镜，下列说法不正确的是( ) D （第5题） A. 物镜的作用是使远处的物体在焦点 附近成实像 B. 通过目镜看到的一定是虚像 C. 通过望远镜看到的一定是倒立的像 D. 物镜所成的像呈现在目镜的一倍焦 距之外、二倍焦距之内 返回 举一反三 33 （第6题） 6. ［2024·镇江丹阳期中］眼睛通过望远 镜观察远处的物体（物体 未画出）， 如图所示是望远镜的成像原理，下列关于 望远镜的说法正确的是( ) D A. 物体通过物镜成倒立、放大的像 B. 通过目镜成放大的实像 C. 目镜的成像原理与眼睛相同 D. 眼睛观察像的视角比直接观察物体 的视角大 举一反三 34 （第6题） 【点拨】物体 在物镜的二倍焦 距以外，根据凸透镜成像规律可 知，物镜成倒立、缩小的实像 ， 故A错误；目镜相当于一个 放大镜，将物体 通过物镜成的 像进行放大， 位于目镜的一倍焦距以内，根据凸透 镜成像规律可知，目镜成正立、放大的虚像 ，故B错误； 举一反三 35 目镜相当于一个放大镜，成正立、 放大的虚像，眼睛相当于一个照 相机，成倒立、缩小的实像，二 者成像原理不同，故C错误；通过 望远镜可以看清远处的物体，说 明眼睛观察像 的视角比直接 观察物体 的视角大，故D正确。 （第6题） 返回 举一反三 7. 小点按照以下步骤设计一个简易的望远镜。 举一反三 37 ［选择透镜］ 小点经过课外学习了 解到，如图甲所示的望远镜的放大 倍率为，其中 是物镜的焦距， A、C 2 是目镜的焦距，在制作望远镜时，为了让成像质量好一些， 放大倍率为 倍即可，以下三个凸透镜中，选择_______ （填字母）两个透镜更合适，此时放大倍率为___。 A.焦距为，直径约为 的凸透镜 B.焦距为，直径约为 的凸透镜 C.焦距为，直径约为 的凸透镜 举一反三 38 ［设计镜筒］ 如图乙所示的镜筒，镜筒 为____镜的镜筒， 镜筒 为____镜的镜筒。在观察远处的物体时，两镜筒的长 度之和最小应等于两块凸透镜的焦距______（填“之和”或“之 差”）。 物 目 之和 举一反三 39 ［组装］ 将____镜筒插入____镜筒。（均填“物”或“目”） 目 物 举一反三 40 ［试用与调试］ 将____镜放到眼前，通过望远镜观察远处 的物体，观察过程中不断调节目镜与______（填“物镜”或“物 体”）之间的距离，直到在望远镜中看到远处物体清晰的 ______（填“正立”或“倒立”）的像。 目 物镜 倒立 举一反三 41 ［交流与反思］ 实验结束后，小点观察到所成像是倒立的， 于是去思考如何才能使所成的像为正立的呢？请你写出一种 可行的方法：________________________________________ _____。 目镜使用凹透镜，物镜使用凸透镜（合理即可） 返回 举一反三 42 谢谢观看 THANKS Lavf59.27.100 Lavf58.46.101 $