第5节 制作望远镜（培优教学课件）物理新教材人教版八年级上册

物理八年级上册 • 人教版 第五章 　透镜及其应用 第5节 　制作望远镜 新课导入 同学们，我们的人眼观测距离有限，无法看清远处细微的景物，更无法观测遥远的星空天体。 某影视作品中，黄老爷是通过什么看到远处的县长的呢？ 望远镜 学习目标 物理观念 科学思维 实验探究 在设计、制作望远镜的过程中，经历提出问题、寻找证据、解释成因、交流总结的探究过程，发展科学探究能力。 科学态度与责任 学生经历望远镜制作过程，认识到科技对社会发展和人类生活的重要影响，增强对物理学的热爱，提高动手实践能力。 通过认识望远镜的物镜与目镜所起的作用，通过应用凸透镜成像规律分析目镜和物距之间最佳成像距离，发展学生的科学推理与科学论证的能力。 1. 利用凸透镜成像规律，了解望远镜物镜与目镜成像情况。 2. 了解视角对人眼看物体大小的作用。 重点难点 科学难点 1. 认识望远镜的物镜与目镜所起的作用。 2．应用凸透镜成像规律分析目镜和物距之间最佳成像距离。 教学重点 实验和论证的基础上制作望远镜。 学习内容 01 02 项目提出 项目分析 03 项目实施 04 展示交流 一、项目提出 第5节 跨学科实践：制作望远镜 一、项目提出 人眼观测距离有限，无法看清远处细微的景物，更无法观测遥远的星空天体。为了突破人眼的视觉局限，人们发明了望远镜，它也是人类探索宇宙最重要的光学仪器之一。 一、项目提出 你知道望远镜是如何被发明的吗? 　　1608年，荷兰两个孩子玩镜片时，发现镜片可拉近远处教堂的风标。伽利略受此启发，造出放大 32 倍的望远镜。 　　根据透镜成像的知识，你也可以自己制作一个的望远镜。 二、项目分析 第5节 跨学科实践：制作望远镜 二、项目分析 要自己制作望远镜，你需要完成以下任务步骤： 1. 了解望远镜的基本原理。 2. 设计一个望远镜，能够用它观察校园内远处的物体。 3. 根据你的设计方案，选用合适的器材，制作一个望远镜并进行调试。 三、项目实施 第5节 跨学科实践：制作望远镜 三、项目实施 1. 了解望远镜的基本原理 靠近被观察物体的凸透镜，叫物镜。 靠近眼睛的凸透镜，叫做目镜。 三、项目实施 物镜：相当于照相机的镜头，成倒立、缩小的实像。 目镜：相当于放大镜，成正立、放大的虚像。 三、项目实施 三、项目实施 　　物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，这样所成的像应该是缩小的，为什么使用望远镜观察物体时会感到物体被放大了? 思 考 三、项目实施 　　我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要，视角越大，对物体观察越清楚。 视角 三、项目实施 视角不仅和物体大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。 物镜形成的像虽比原物小，但它离眼睛更近； 目镜再将其放大，视角因此增大。 距离相等时，大物体的视角大，小物体的视角小。 物体大小一定时，看近处的物体视角大，远处物体的视角小。 三、项目实施 望远镜的放大倍率 望远镜的放大倍率M等于物镜焦距 f物 与目镜焦距 f目 之比。 三、项目实施 2. 设计简易望远镜 （1）确定望远镜的放大倍率 　　为了让成像质量好一些，其放大倍率不宜过大取放大倍率为2~3倍即可。 　　放大倍率不是越大越好：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。 三、项目实施 （2）选择物镜和目镜 阅读用放大镜的镜片 老花镜的镜片 凸透镜镜片 三、项目实施 　　利用本章所学知识测量凸透镜的焦距，并根据放大倍率的要求，选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜。 利用太阳光测量焦距 O F f 焦距 主光轴 焦点 利用平行光测量焦距 三、项目实施 　　在选择两块凸透镜时，除了需要满足焦距的要求，凸透镜的直径选择也有要求。 物镜 焦距较长，直径较大 有利于接收远处物体发来的光线并形成清晰的中间像。 目镜 焦距较短，直径较小 作用相当于放大镜，把物镜形成的中间像放大。 测量凸透镜的直径，以便制作直径合适的镜筒。 三、项目实施 如何确定物镜和目镜之间的最佳成像距离? 思 考 （1）观察远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和； （2）观察近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。 三、项目实施 （3）设计镜筒 　　镜筒可以遮光，设计成两段，且两个镜筒的长度之和应略大于最佳成像间距(物镜和目镜的焦距之和，即30cm)。 自制望远镜的结构 材料：羽毛球筒等现成圆筒，或瓦楞纸板卷制。 长度：每段长度要合适，留出前后调节空间。 三、项目实施 3. 制作及调试望远镜 （1）制作 ①根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。 物镜：焦距约20cm，直径约5cm。 目镜：焦距约10cm，直径约4cm。 材料：羽毛球筒等现成圆筒，或瓦楞纸板卷制。 长度：每段长度要合适，留出前后调节空间。 三、项目实施 你有没有办法减小望远镜两个镜筒间的缝隙? 两个伸缩内嵌镜筒尽量要精准契合： a. 截取适当尺寸的长方形纸板， 在目镜镜筒上进行缠绕以填充缝隙； b. 选用的两个凸透镜的直径不要相差过大。 三、项目实施 　　利用现成的圆筒状物品(如钓鱼杆的包装筒)，也可以通过截取适当尺寸的长方形纸板(如瓦楞纸板或其他材料)，并把它卷起来制成镜筒。 三、项目实施 ②安装镜头： a. 方法1：裁剪瓦楞纸圆环挡板，将镜片夹在两片圆环之间， 用胶带固定于镜筒端口。 b. 方法2：在筒口内侧粘贴 一圈小纸卡托住镜片，保证 透镜与镜筒中心对齐。 三、项目实施 　　把目镜镜筒插入物镜镜筒内，把目镜放到眼前，通过望远镜观察远处的物体。在观察时要通过对镜筒长度的调节，改变物镜与目镜间的距离，直到在望远镜中看到远处物体清晰的像为止。 （2）试用与调整 三、项目实施 三、项目实施 实际情况 望远镜观察 你观察的是_____的像 倒立 三、项目实施 怎样才能通过望远镜看到正立的像呢? 物镜使用凸透镜，目镜使用凹透镜。 四、展示交流 第5节 跨学科实践：制作望远镜 四、展示交流 　　以小组形式，各组向展示自己的制作的成果，介绍自己的制作方案，分享制作过程中的收获。 1. 能否实现望远功能? 2. 简要介绍如何制作的镜筒； 3. 介绍制作过程中遇到了哪些困难? 4. 通过本节课的学习，你有什么体会和收获? 四、展示交流 项目 评价标准 评价方式 制作过程 组评、师评 作品质量 组评、师评 1. 能够根据设计方案选择合适的工具和材料，将方案化为为实际作品。 2. 制作过程遇到困难不畏惧，积极寻求帮助，尝试各种办法解决问题。 1. 作品符合设计意图，实用性强， 能够看清校园内远处的物体。 2. 作品大胆创新，设计新颖、外形美观。 四、展示交流 科学世界 望远镜与宇宙探索 斗柄东指，天下皆春； 斗柄南指，天下皆夏； 斗柄西指，天下皆秋； 斗柄北指，天下皆冬。 四、展示交流 1609年，伽利略用自制的望远镜观察天体 牛顿1668年发明的反射望远镜，是天文台常用的望远镜类型。 四、展示交流 郭守敬望远镜 中国天眼 　　我国古今天文成果丰硕。郭守敬望远镜获取千万量级光谱；中国天眼是世界最大单口径射电望远镜。 四、展示交流 　　1846 年，依据万有引力定律预言并发现海王星，验证该定律。 1990 年哈勃望远镜升空，搭配射电望远镜等设备，拓展人类宇宙观测。 四、展示交流 地球和月球 太阳系 银河系 　　宇宙有上千亿个星系，银河系是其中之一。光穿越银河系约需 10万年。太阳是银河系数千亿恒星里的一员，八大行星等天体绕太阳运转，地球位于距太阳较近的第三条轨道。 五、课堂总结 近视眼及其矫正 成因：晶状体太厚或眼球前后方向上太长。 远视眼成因即矫正 眼睛 眼球的结构：角膜、晶状体、视网膜等 成像原理 远视眼及其矫正 眼睛和眼镜 远点、近点和明视距离 成因：晶状体太薄或眼球前后方向上太短 矫正：凸透镜 1. 望远镜的物镜和目镜都是由凸透镜组成的，它的成像情况是（　　） A．远处物体通过物镜成正立放大的实像，再经过目镜成正立放大的虚像 B．远处物体通过物镜成倒立缩小的实像，再经过目镜成正立放大的虚像 C．远处物体通过物镜成正立放大的虚像，再经过目镜成倒立放大的实像 D．远处物体通过物镜成倒立放大的实像，再经过目镜成倒立缩小的实像 六、练习与应用 B 【解析】望远镜望是由两组透镜组成，物镜成倒立、缩小的实像，与照相机的成像原理相同；目镜成正立、放大的虚像，与放大镜的成像原理相同。 故选：B。 六、练习与应用 2. 天文爱好者使用望远镜观察远处的物体，物体通过物镜成一缩小的实像，目镜再对这个像放大，则通过目镜看到的像比物体_____（选填“大”或“小”），但它比我们用眼睛直接观察到的要大。这是因为它离我们眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变_____（选填“大”或“小”）。 大 小 六、练习与应用 【解析】天文爱好者使用望远镜观察远处的物体，物体通过物镜成一缩小的实像，目镜再对这个像放大，则通过目镜看到的像比物体小； 但它比我们用眼睛直接观察到的要大。这是因为它离我们眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变大。 故答案为：小；大。 六、练习与应用 3. 小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为20cm,目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，他看到了很远处物体最大最清晰的像，其成像原理的光路图如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A．制作时镜筒要设计成两段，并且让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些 B．物镜的作用相当于照相机，使远处的物体成像在焦点附近 C．此时物镜和目镜之间的距离约为25cm D．小阳看到的是远处物体倒立的实像 D 六、练习与应用 【解析】A、为便于调节成像情况，制作时镜筒要设计成两段，并且让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，这样可以增加进光量，使成像更清晰，故A正确，不符合题意； B、远处的物体经过物镜成倒立、缩小的实像，和照相机原理相同，因为物距远大于物镜的二倍焦距，所以使远处的物体成像在物镜的一倍焦距以外，靠近焦点附近，故B正确，不符合题意； C、目镜相当于放大镜，为增大放大倍数，物镜成的像落在目镜的一倍焦距以内且尽量靠近焦点，所以在得到很远处物体最大最清晰的像时，物镜和目镜之间的距离约为l=f1+f2=20cm+5cm=25cm,故C正确，不符合题意； D、物镜的作用相当于照相机，成倒立、缩小的实像，目镜相当于放大镜，放大物镜所呈的像，所以小阳看到的是远处物体倒立的虚像，故D错误，符合题意。 故选：D。 六、练习与应用 七、提升训练 1. 跨学科实践：制作望远镜。 小明用厚纸板、胶带、剪刀、凸透镜M（焦距10cm,直径4cm）、凸透镜N（焦距20cm,直径5cm）等材料制成了如图甲所示的望远镜。 （1）制作望远镜时，应选用凸透镜_____ （选填“M”或“N”）作为物镜，另一凸透镜作为目镜。 （2）该望远镜结构如图乙所示，通过所制望远镜观察远处物体时， 物体经物镜折射后成倒立、_____的实像，该作用相当于一个_______ （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。 （3）观察近处的物体时，两块凸透镜间的距 离要_____（选填“增大”或“减小”）一些。 增大 N 缩小 照相机 【解析】（1）望远镜的物镜需要选用焦距更大的凸透镜，目镜选用焦距更小的凸透镜，凸透镜N的焦距20cm大于凸透镜M的焦距10cm,因此制作望远镜时，应选用凸透镜N作为物镜； （2）使用望远镜时，物体在物镜的二倍焦距之外，因此通过所制望远镜观察远处物体时，物体经物镜折射后成倒立、缩小的实像，这和照相机的成像特点一致，相当于照相机； （3）当观察近处物体时，物距减小，像距会增大。为了使物镜所成的像仍然位于目镜的焦点以内，方便观察，需要增大物镜与目镜之间的距离，因此两块凸透镜之间的距离要增大一些。 故答案为：（1）N；（2）缩小；照相机；（3）增大。 七、提升训练 2．小明生日时爸爸送给他一台手持单筒望远镜，如图所示。小明阅读说明书，了解到该望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，他想知道目镜和物镜哪个的焦距大，于是他将望远镜的目镜和物镜的镜片拆了下来。请你设计实验帮助小明进行比较。 （1）实验步骤：_____________________________________________________________（2）实验结论：_____________________________。 _______________________________________________ 分别将两个凸透镜正对着太阳光，上下移动透镜，当纸上形成最小、最亮的光斑时，量出此时透镜到纸的距离。 物镜的焦距比目镜的焦距大 七、提升训练 【解析】（1）实验方法：分别将两个凸透镜正对着太阳光，上下移动透镜，当纸上形成最小、最亮的光斑时，量出此时透镜到纸的距离。 （2）该望远镜的成像光路图如下： 根据上图可得出实验结论：物镜的焦距比目镜的焦距大。 故答案为：（1）分别将两个凸透镜正对着太阳光，上下移动透镜，当纸上形成最小、最亮的光斑时，量出此时透镜到纸的距离；（2）物镜的焦距比目镜的焦距大。 七、提升训练 $