第5.5节 跨学科实践：制作望远镜（高效培优·讲义）物理新教材人教版八年级上册

第5.5节 跨学科实践：制作望远镜 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 跨学科实践：制作望远镜 03 避坑指南·解题通法 角度01 望远镜的组成部分及作用 角度02 望远镜的目镜和物镜的成像原理 角度03 天文望远镜的发展史 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 复习凸透镜成像规律，掌握望远镜物镜、目镜各自的成像原理。 2. 对比显微镜与望远镜结构、成像上的异同；知道显微镜放大倍数的计算。 3. 动手选材，组装简易望远镜模型。 4. 了解光学仪器的工程设计思想，能够分析自制望远镜出现的成像缺陷。 1.开普勒望远镜：物镜焦距长；目镜焦距短。 2.显微镜：物镜焦距短；目镜焦距长；总放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数。 3.自制望远镜时两个凸透镜之间的距离大约等于两个透镜焦距之和。 4.观察远处物体，前后拉动镜筒，微调两透镜间距直到远处物体清晰成像。 知识导图 考点01 跨学科实践：制作望远镜 1、项目提出：科学家利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。通过分析这些信息，人们对宇宙了解得越来越深入了。根据透镜成像的知识，自己制作一个如图所示的望远镜。 2、项目分析：要自己制作望远镜，你需要完成以下任务。 （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。 3、项目实施 （1）了解望远镜的基本原理：望远镜有不同的类型，其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的叫作 ，靠近被观测物体的叫作 。物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成 ，目镜的作用相当于一个 ，用来把这个像放大。如图所示 ①细心的同学可能会有疑问：物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，根据前面探究的结果，这样所成的像是缩小的，为什么使用望远镜观察物体时会感到物体被放大了呢？ ②进一步的分析表明，望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。 （2）设计简易望远镜 ①确定望远镜的放大倍率：自制的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，其放大倍率不宜过大，取放大倍率为 2~3 倍即可。 ②选择物镜和目镜：望远镜的物镜和目镜可以选择老人阅读用放大镜的镜片，也可以使用老花镜的镜片，还可以直接购买凸透镜。 ③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。 ④在选择两块凸透镜时，除了需要满足焦距的要求，物镜的直径还要比目镜的直径大一些。测量凸透镜的直径，以便制作直径合适的镜筒。 ⑤应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，焦距较短、直径较小的凸透镜作为目镜。 ⑥设计镜筒：在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间的距离。如图所示，镜筒可以设计成两段，让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，这样套在一起，便于在使用时调节。观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和；观察较近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。 （3）制作及调试望远镜 ①制作：根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。例如，可以选用如图所示的两块凸透镜。其中，物镜的焦距约为20cm，直径约为5cm ；目镜的焦距约为10cm，直径约为 4 cm。 想一想：对于上述制作方案，有没有办法减小望远镜两个镜筒间的缝隙？另外，还应注意每段镜筒的长度需合适，以便留出前后调节的空间。 此外，还要考虑如何把物镜和目镜方便地固定在镜筒上。 ②试用与调整：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。 4、展示交流 向其他同学展示你的成果，介绍你的制作方案，分享你的收获。例如，在制作望远镜的过程中，你发现了 哪些问题？你是如何改进的？还要倾听其他同学的讲解，看看对你有什么启发。同学之间相互评价，比一比谁的望远镜更完善。 【深化点拨】 探究归纳：“制作望远镜”，结合物理中凸透镜成像原理，用两个凸透镜（物镜焦距长、目镜焦距短）组装：物镜使远处物体成倒立缩小实像，目镜将其放大成正立虚像；通过调整两镜距离优化成像，体现物理知识与手工实践的结合，实现望远观察。 1．在跨学科实践活动中，小明同学制作了一个望远镜，如图所示。关于该望远镜，下列说法正确的是（    ） A．它的物镜相当于放大镜 B．它的目镜相当于投影仪 C．通过该望远镜看到的像是正立的 D．通过该望远镜看到的像是倒立的 2．在“制作望远镜”跨学科实践活动中，小夏用两个凸透镜制作了如图所示的望远镜。远处的物体通过物镜成倒立、_________的实像；望远镜的目镜的作用相当于___________（选填“照相机”“放大镜”或“投影仪”）。 3．小明在参加跨学科实践学习时用凸透镜、大小不同的两个纸筒（可套在一起）、半透明纸、刻度尺、胶带、剪刀、割纸刀等制作简易照相机。 (1)测焦距：把凸透镜正对着太阳光，移动透镜直至光屏上出现一个___________的光斑，用刻度尺测出光斑到凸透镜光心的距离，测得凸透镜的焦距为10cm。 (2)制作：裁剪两个纸筒A、B，凸透镜安装在纸筒B的右端，将A套在B的外面，并能使B能自由向里或向外抽拉，纸筒A的左端蒙了一层半透明纸，如图所示。结合照相机的成像原理，半透明纸到透镜光心的距离调节范围应该设计为（　　）。（填“A”“B”或“C”） A．0~10cm B．10cm~20cm C．20cm~30cm 跨学科实践：制作望远镜的综合应用及解题步骤 1.开普勒望远镜的结构与成像原理 （1）物镜（靠近物体）： 作用：相当于照相机的镜头。 成像特点：远处的物体在物镜的焦点附近成倒立、缩小的实像。 原理：物距u>2f。 （2）目镜（靠近眼睛）： 作用：相当于放大镜。 成像特点：把物镜成的实像作为物体，再次放大，成正立（相对于实像）、放大的虚像。 原理：物距u<f。 最终效果：虽然物镜成的是缩小的像，但因为像离眼睛很近（视角变大），所以人眼感觉物体被放大了。最终看到的是倒立的虚像（天文观测通常不在意倒正，若需正像需加转像棱镜）。 2.望远镜与显微镜的关键区别 （1）物镜不同： 望远镜物镜：成缩小的实像（为了把远处的物体“拉近”）。 显微镜物镜：成放大的实像（相当于投影仪，为了把微小的物体放大）。 （2）目镜相同：两者目镜的作用完全一样，都相当于放大镜，用来观察物镜成的实像。 （3）焦距搭配： 望远镜：物镜焦距长，目镜焦距短（ f物>f目）。 显微镜：物镜焦距短，目镜焦距长（ f物<f目）。 3.制作过程中的调试技巧 （1）共轴调节：必须保证物镜、目镜的中心在同一高度，且光心连线与镜筒平行，否则看到的像会残缺或黑暗。 （2）距离调整： 观察远处物体时，物镜与目镜之间的距离大约等于两透镜焦距之和（ L≈f物+f目 ）。 若像不清晰，主要通过抽拉镜筒改变目镜与物镜实像之间的距离（即调节目镜的物距）来实现对焦。 角度01 望远镜的组成部分及作用 1．“超级月亮”比正常时的月亮要大百分之二十，亮度也有所增加，天文爱好者为了研究这一现象，于是架设一台开普勒望远镜做进一步观察。关于该望远镜，下列说法正确的是（　　） A．它的物镜和显微镜的物镜作用相同 B．它的物镜相当于放大镜，用来把物体放大 C．它是由一个凸透镜和一个凹透镜组成 D．它由两个透镜组成，靠近眼睛的为目镜，靠近被观测物体的为物镜 2．某同学用两个焦距分别为和的凸透镜制作了一个如图所示的望远镜。则选用的物镜是焦距为________cm的凸透镜，另一个凸透镜作为目镜；用它观察远处物体时，眼睛在图乙中的________位置观察效果更好，当他观察过远处的物体，再观察稍微近一些的物体时，应将纸筒________（填“拉长一些”“缩短一些”或“保持不变”）。 3．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10 cm，直径4 cm）、凸透镜N（焦距20 cm，直径5 cm）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。 角度02 望远镜的目镜和物镜的成像原理 4． “超级月亮”比正常时的月亮要大百分之二十，亮度也有所增加，某天文爱好者为了研究这一现象，于是架设一台如图所示的望远镜做进一步观察。关于该望远镜，下列说法正确的是（　　） A．望远镜镜筒总长度略小于物镜和目镜焦距之和 B．它的物镜相当于投影仪，用来把物体放大 C．物镜的作用是使远处的物体在目镜一倍焦距以内成虚像 D．当看远处物体后，再看近处物体时，镜筒总长度要伸长一点 5．如图所示，小明正在模拟_______（选填“显微镜”或“望远镜”）的使用，其中目镜和物镜都是由凸透镜制成的。离眼睛近的目镜应选择焦距_______（选填“较大”或“较小”），直径较小的透镜。 6．跨学科实践学习小组从实验室找到两个焦距不同的凸透镜准备自制一只望远镜。其中，A透镜焦距较大，B透镜焦距较小。 (1)如图所示，分别把物镜和目镜固定在圆筒的两端，为了更清晰看清远处物体，目镜应选____透镜（选填“A”或“B”）。 (2)该望远镜的物镜相当于_______；它的目镜相当于_______，目镜成_______像（选填“倒立的”或“正立的”）。 (3)人眼通过望远镜观察到的像相对于原物体是____（选填“放大”或“缩小”）的。人眼感觉成像“更大更清晰”的原因是_______。 角度03 天文望远镜的发展史 7．学校科技馆的 “物理学家长廊” 中，有一位科学家被誉为 “实验物理学先驱”，他率先用望远镜观察天体运行，得到的结果支持了哥白尼的日心说。这位科学家是（     ） A．牛顿 B．哥白尼 C．伽利略 D．玻尔 8．物理学是自然科学领域研究物质的基本结构，相互作用和______的一门基础学科。物理学家每一次的发现和发明，都为人类历史的进步做出了不可磨灭的贡献。经典力学和实验物理学先驱______，率先用望远镜观察天体运动，由此得到的关于天体运行的结果，支持了日心说。 【例1】（2026·江苏镇江·中考真题）小明在“自制天文望远镜”的跨学科实践活动中，选择凸透镜作为目镜，则还应选择图中________（选填“甲”或“乙”）透镜作为物镜，调节透镜之间的距离直到看清为止；远处物体经过物镜成________立的实像，再通过目镜进入眼睛；目镜的成像原理与________（选填“照相机”或“放大镜”）的成像原理相同。 【深化点拨】 （1）考查透镜的识别，能够区分凸透镜和凹透镜，望远镜的物镜和目镜都需要使用凸透镜。 （2）考查望远镜物镜的成像特点，远处的物体经物镜成倒立、缩小的实像，成像原理类似于照相机。 （3）考查望远镜目镜的成像特点，物镜所成的实像落在目镜一倍焦距以内，目镜起到放大镜的作用，成正立放大的虚像。 （4）考查跨学科实践，联系自制望远镜的实践活动，运用凸透镜成像的知识解释仪器的工作过程。 【变式1-1】某跨学科实践小组通过纯手工打磨镜片自制了望远镜，该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑纹，如图是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是（　　） A．小组通过纯手工磨制的镜片是凹透镜 B．装在望远镜套筒上的寻星装置利用了光沿直线传播原理制作的 C．木星到物镜的距离u满足（f为物镜的焦距） D．人眼通过目镜观察到的是放大实像 【变式1-2】用下图所示的自制望远镜观察远近不同的物体时，需要拉动镜筒以调节物镜和目镜间的距离。小陈同学从远处观察某物体变为从较近处观察该物体时，物镜和目镜间的距离要__________一些，该物体经物镜所成的像将___________（选填“变大”或“变小”）。 【变式1-3】（2026·四川泸州·中考真题）在跨学科实践中，小卢用爷爷、奶奶废弃的圆形老花眼镜镜片（凸透镜）自制望远镜。 (1)测量凸透镜的直径。如图甲所示，M的直径为______cm，N的直径为。 (2)测量凸透镜的焦距。将M正对太阳，前后移动M，使地面的光斑变到最小最亮，此时透镜中心与光斑的距离为10.0 cm，则M的焦距为______cm。小卢还测出N的焦距为20.0 cm。 (3)组装望远镜。①为使望远镜观察视野更广、清晰度更高，应该选择______（选填“M”或“N”）作为物镜，另一透镜作为目镜。②为便于调节镜筒，物镜和目镜用大小不同的套筒套在一起，如图乙所示。物镜的作用相当于______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。③观察远景时，M、N间的距离约等于______。 A．物镜的焦距        B．目镜的焦距 C．物镜和目镜的焦距之和    D．物镜和目镜的焦距之差 (4)评价。测试发现，镜筒调节略显卡顿，调节好后能清楚观察到远处花朵上正在采蜜的蜜蜂。根据自制的评价量表，该望远镜的评价等级为______。 自制望远镜评价量表 等级 优秀 良好 合格 不合格 内容 结构牢固，镜筒调节顺畅，能观察到清晰的远景 结构牢固，镜筒调节不够顺畅，能观察到清晰的远景 结构比较牢固，镜筒调节不够顺畅，只能观察到模糊的远景 结构不够牢固，镜筒调节不顺畅，不能观察到远景 ⚡基础速刷 1．在“自制望远镜设计大赛”中，小明利用两个透镜自制了一个望远镜，如图所示为用这个望远镜观察远处的物体时成像的光路图，下列说法中正确的是（　　） A．物镜为凸透镜，目镜为凹透镜 B．物镜为凹透镜，目镜为凸透镜 C．物镜和目镜都是凸透镜 D．物镜和目镜都是凹透镜 2．学生在跨学科实践活动中，开展自制望远镜活动。如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．物镜的作用是使远处物体成实像 B．目镜的作用相当于一个放大镜 C．学生制作望远镜的物镜和目镜都是采用凸透镜 D．制作完成的望远镜的物镜和目镜会两次放大远处的物体，增大人的视角 3．望远镜是户外运动者和广大天文爱好者常用的仪器，如图所示。下面关于望远镜的说法正确的是（   ） A．望远镜的物镜和目镜对光都有发散作用 B．望远镜的物镜成的是放大、倒立的实像 C．望远镜的物镜对远处物体成缩小、正立的虚像 D．望远镜的目镜的作用主要是将物镜所成的像放大，以增大“视角” 4．跨学科实践学习小组从实验室找到两个焦距不同的凸透镜准备自制一只望远镜。如图所示 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圆筒的两端。 (1)该望远镜的物镜相当于_______，将远处物体发出的平行光会聚，形成一个_______（选填“正立”或“倒立”）、缩小的实像。 (2)它的目镜的作用相当于一个_______（选填“照相机”“放大镜”或“投影仪”），用来把这个像_______（选填“放大”或“缩小”）。 5．如图所示是同学们制作的开普勒式望远镜，它的镜头是两片凸透镜；因为观察的物体距离物镜很远，所以物镜所成的像是倒立、________的实像，目镜相当于一个________（填“照相机”“投影仪”“放大镜”）。 6．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：_________。 🚀能力跃升 7．制作简易望远镜时，下列材料组合最适合制作开普勒望远镜的是（     ） A．两个焦距相同的凸透镜 B．一个长焦距凸透镜和一个短焦距凸透镜 C．一个凸透镜和一个凹透镜 D．两个凹透镜 8．如图所示，在跨学科实践学习中小明用自制望远镜在观察远处物体，该望远镜由A、B两个凸透镜组成，下列说法正确的是（　　） A．透镜A是物镜作用相当于放大镜 B．透镜A的焦距大于透镜B的焦距 C．透镜B是目镜成倒立放大的实像 D．透镜A和透镜B口径大小应该相等 9．老师布置了跨学科实践任务——自制天文望远镜。小红找到焦距为5cm的甲透镜和焦距为50cm的乙透镜，以及两个刚好可以套在一起的圆筒。她将_________（甲/乙）透镜作为物镜，另一个作为目镜，如图甲固定在两个圆筒的两端；在保证透镜焦距一定的情况下，物镜的直径会做得比较大，是为了使成像更_________（大/亮），再利用_________原理，制作一个辅助寻找待观测星球的寻星装置，如图乙所示。 10．学习光现象和透镜知识后，老师布置了“制作望远镜”的跨学科实践作业，如图是小明制作望远镜的结构图。其中物镜的成像原理与________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同；小明制作完毕后进行调试，改变物镜与目镜之间的距离，直到望远镜中看到远处物体清晰的像，接下来再观察较近处的物体时，需要________（选填“伸长”或“缩短”）物镜与目镜之间的距离。 11．在制作望远镜的跨学科实践中，小明选取了两块焦距不同的凸透镜分别作为物镜和目镜。 (1)根据望远镜原理，目镜需要成正立放大的虚像，和放大镜的原理一样；物镜成像的原理，和_______（选填“照相机”或“投影仪”）一样。 (2)为了区分两块透镜谁的焦距大，小明做了凸透镜成像实验，实验前把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到_________；当蜡烛和透镜在如图所示位置时，移动光屏可以在光屏上得到一个倒立、_________的实像，将透镜换成另一块，发现成像模糊，只将光屏右移时再次清晰，小明随即确定第二块的焦距更_______(选填“大”或“小”)； 🌟思维挑战 12．小明和同学们在跨学科实践活动课上一起制作日常用望远镜，下面说法中正确的是（　　） A．所选的物镜的直径比目镜直径大一些 B．所选的物镜的焦距应该比目镜小一点 C．望远镜的物镜成的是倒立放大的实像 D．可以用近视镜片作为望远镜的目镜 13．如图是小年同学模仿制作的简易望远镜，其物镜A、目镜B为焦距不同的凸透镜。下列说法正确的是（　　） A．透镜A的作用相当于放大镜，透镜B的作用相当于照相机 B．为使观察到的像更明亮，透镜A的直径应尽量大些 C．透镜A的焦距小于透镜B的焦距 D．观察远处物体时，透镜A、B间的距离约等于两透镜的焦距之差 14．小明取两个焦距不同的凸透镜自制天文望远镜。A透镜焦距为20cm，B透镜焦距为5cm．如图甲所示，选择两个刚好可套在一起的圆筒，分别把物镜和目镜固定在圆筒两端。目镜应选______（选填“A”或“B”）透镜；此时物镜和目镜之间距离大约为_______cm；调节两个凸透镜之间距离，直到看清楚像为止，可看到一个______（选填“正立”或“倒立”）的像；再利用______原理制作一个寻星装置，装在望远镜套筒上，最后固定在三脚架上，一架天文望远镜就初步制成了。 15．科学家利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。某学习小组对望远镜进行了实践学习，制作了一个望远镜。下面是该小组同学交流的实践内容，请帮助完成下列内容。 (1)如图甲，望远镜是由两组凸透镜组成，物体距离物镜距离远大于物镜的2倍焦距，物镜的作用相当于________，目镜的作用相当于一个________（两空均选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。如图乙所示，视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和________有关。 (2)小明找到的器材有：凸透镜若干，镜筒若干，刻度尺。使用不同规格的凸透镜作物镜来制作望远镜，并观察物体，收集到下表中的证据： 望远镜 A B C 目镜焦距 物镜焦距 物镜直径 成像亮度 暗 亮 亮 视角放大倍数 2倍 6倍 ①测量凸透镜的焦距f。将凸透镜正对着太阳光，当白纸上呈现一个并非最小的光斑时，用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离为L，稍微增大凸透镜与白纸之间距离，发现光斑变大，则f与L的大小关系是：f________L（选填“大于”“小于”或“等于”）。 ②分析表中信息，可得结论：相同条件下，物镜的直径越大，望远镜成像亮度越_______。 ③由表中信息可推导出：望远镜B的视角放大倍数是________倍。 (3)项目评价：如图丙，是小明利用自制的天文望远镜观察到的月亮。同组的小华觉得其成像不够大且不清晰，请给出你的一条改进建议：________________。 16．项目化学习小组从实验室找到几只透镜准备自制一只望远镜。 （1）如图甲所示，将某透镜放在点光源与光屏中间，此时屏上呈现一个比透镜尺寸大的圆形光斑，将光源向______（左/右）移动，若观察到______现象，则该透镜为凸透镜； （2）选出一对焦距合适的凸透镜作为物镜和目镜，按照如图乙所示方法组装成一只望远镜。小明用望远镜观察天空星星时发现镜中视野范围较小，很难找到目标，为此，他用两块相同的带开口的挡板制作了一个寻星装置，安装在望远镜套筒上后，借助挡板能快捷寻找目标（图丙所示），并将目标锁定在望远镜视野中，下列设计的各挡板中最适合的是______； （3）小明用该望远镜看远处物体时，发现像与物相比较上下、左右都颠倒了，为使看到的像与物相比不失真，老师建议他将望远镜设计成物镜与目镜不共轴、中部为空腔的形状（图丁所示），再利用几片小平面镜，安装到中部空腔内以改变光路，可以满足要求。 小明按照图戊所示方法，将两块平面镜彼此平行安装在空腔中，你认为这样制作能够达到要求吗？如果能请说明理由；如果不能，请保留图上可取的设计，对无用的设计打“×”，并补上接下来的设计（只需补上一步即可）______，且至少需要______块平面镜。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5.5节 跨学科实践：制作望远镜 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 跨学科实践：制作望远镜 03 避坑指南·解题通法 角度01 望远镜的组成部分及作用 角度02 望远镜的目镜和物镜的成像原理 角度03 天文望远镜的发展史 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 复习凸透镜成像规律，掌握望远镜物镜、目镜各自的成像原理。 2. 对比显微镜与望远镜结构、成像上的异同；知道显微镜放大倍数的计算。 3. 动手选材，组装简易望远镜模型。 4. 了解光学仪器的工程设计思想，能够分析自制望远镜出现的成像缺陷。 1.开普勒望远镜：物镜焦距长；目镜焦距短。 2.显微镜：物镜焦距短；目镜焦距长；总放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数。 3.自制望远镜时两个凸透镜之间的距离大约等于两个透镜焦距之和。 4.观察远处物体，前后拉动镜筒，微调两透镜间距直到远处物体清晰成像。 知识导图 考点01 跨学科实践：制作望远镜 1、项目提出：科学家利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。通过分析这些信息，人们对宇宙了解得越来越深入了。根据透镜成像的知识，自己制作一个如图所示的望远镜。 2、项目分析：要自己制作望远镜，你需要完成以下任务。 （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。 3、项目实施 （1）了解望远镜的基本原理：望远镜有不同的类型，其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的叫作目镜，靠近被观测物体的叫作物镜。物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。如图所示 ①细心的同学可能会有疑问：物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，根据前面探究的结果，这样所成的像是缩小的，为什么使用望远镜观察物体时会感到物体被放大了呢？ 原来，我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”（如下图所示）的大小十分重要。视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。 ②进一步的分析表明，望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。 （2）设计简易望远镜 ①确定望远镜的放大倍率：自制的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，其放大倍率不宜过大，取放大倍率为 2~3 倍即可。 ②选择物镜和目镜：望远镜的物镜和目镜可以选择老人阅读用放大镜的镜片，也可以使用老花镜的镜片，还可以直接购买凸透镜。 ③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。 ④在选择两块凸透镜时，除了需要满足焦距的要求，物镜的直径还要比目镜的直径大一些。测量凸透镜的直径，以便制作直径合适的镜筒。 ⑤应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，焦距较短、直径较小的凸透镜作为目镜。 ⑥设计镜筒：在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间的距离。如图所示，镜筒可以设计成两段，让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，这样套在一起，便于在使用时调节。观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和；观察较近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。 （3）制作及调试望远镜 ①制作：根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。例如，可以选用如图所示的两块凸透镜。其中，物镜的焦距约为20cm，直径约为5cm ；目镜的焦距约为10cm，直径约为 4 cm。 想一想：对于上述制作方案，有没有办法减小望远镜两个镜筒间的缝隙？另外，还应注意每段镜筒的长度需合适，以便留出前后调节的空间。 制作时，根据凸透镜的焦距、直径等数据，以及对镜筒长度的要求，我们可以利用现成的圆筒状物品（如 装羽毛球的筒），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（如图所示）。 此外，还要考虑如何把物镜和目镜方便地固定在镜筒上。 ②试用与调整：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。 4、展示交流 向其他同学展示你的成果，介绍你的制作方案，分享你的收获。例如，在制作望远镜的过程中，你发现了 哪些问题？你是如何改进的？还要倾听其他同学的讲解，看看对你有什么启发。同学之间相互评价，比一比谁的望远镜更完善。 【深化点拨】 探究归纳：“制作望远镜”，结合物理中凸透镜成像原理，用两个凸透镜（物镜焦距长、目镜焦距短）组装：物镜使远处物体成倒立缩小实像，目镜将其放大成正立虚像；通过调整两镜距离优化成像，体现物理知识与手工实践的结合，实现望远观察。 1．在跨学科实践活动中，小明同学制作了一个望远镜，如图所示。关于该望远镜，下列说法正确的是（    ） A．它的物镜相当于放大镜 B．它的目镜相当于投影仪 C．通过该望远镜看到的像是正立的 D．通过该望远镜看到的像是倒立的 【答案】D 【详解】望远镜物镜（凸透镜）成倒立缩小实像，物镜相当于照相机镜头，目镜（凸透镜）进一步放大成倒立虚像。相当于放大镜，最终成像为倒立的虚像。故ABC错误；D正确。 故选D。 2．在“制作望远镜”跨学科实践活动中，小夏用两个凸透镜制作了如图所示的望远镜。远处的物体通过物镜成倒立、___________的实像；望远镜的目镜的作用相当于___________（选填“照相机”“放大镜”或“投影仪”）。 【答案】 缩小 放大镜 【详解】[1]望远镜的物镜靠近被观测物体的一组透镜，作用相当于照相机的镜头，远处的物体处于物镜的二倍焦距之外，通过物镜成倒立、缩小的实像。 [2]望远镜的目镜是靠近眼睛的一组透镜，作用相当于普通放大镜，对物镜成的像进行放大，得到放大的虚像。 3．小明在参加跨学科实践学习时用凸透镜、大小不同的两个纸筒（可套在一起）、半透明纸、刻度尺、胶带、剪刀、割纸刀等制作简易照相机。 (1)测焦距：把凸透镜正对着太阳光，移动透镜直至光屏上出现一个___________的光斑，用刻度尺测出光斑到凸透镜光心的距离，测得凸透镜的焦距为10cm。 (2)制作：裁剪两个纸筒A、B，凸透镜安装在纸筒B的右端，将A套在B的外面，并能使B能自由向里或向外抽拉，纸筒A的左端蒙了一层半透明纸，如图所示。结合照相机的成像原理，半透明纸到透镜光心的距离调节范围应该设计为（　　）。（填“A”“B”或“C”） A．0~10cm B．10cm~20cm C．20cm~30cm 【答案】(1)最小最亮 (2)B 【详解】（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，形成最小最亮的光斑，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距。 （2）照相机是根据u＞2f，成倒立、缩小的实像的原理制成的，此时像距2f＞v＞f，因此半透明纸到透镜光心的距离v可调节的范围是10~20cm，故选B。 跨学科实践：制作望远镜的综合应用及解题步骤 1.开普勒望远镜的结构与成像原理 （1）物镜（靠近物体）： 作用：相当于照相机的镜头。 成像特点：远处的物体在物镜的焦点附近成倒立、缩小的实像。 原理：物距u>2f。 （2）目镜（靠近眼睛）： 作用：相当于放大镜。 成像特点：把物镜成的实像作为物体，再次放大，成正立（相对于实像）、放大的虚像。 原理：物距u<f。 最终效果：虽然物镜成的是缩小的像，但因为像离眼睛很近（视角变大），所以人眼感觉物体被放大了。最终看到的是倒立的虚像（天文观测通常不在意倒正，若需正像需加转像棱镜）。 2.望远镜与显微镜的关键区别 （1）物镜不同： 望远镜物镜：成缩小的实像（为了把远处的物体“拉近”）。 显微镜物镜：成放大的实像（相当于投影仪，为了把微小的物体放大）。 （2）目镜相同：两者目镜的作用完全一样，都相当于放大镜，用来观察物镜成的实像。 （3）焦距搭配： 望远镜：物镜焦距长，目镜焦距短（ f物>f目）。 显微镜：物镜焦距短，目镜焦距长（ f物<f目）。 3.制作过程中的调试技巧 （1）共轴调节：必须保证物镜、目镜的中心在同一高度，且光心连线与镜筒平行，否则看到的像会残缺或黑暗。 （2）距离调整： 观察远处物体时，物镜与目镜之间的距离大约等于两透镜焦距之和（ L≈f物+f目 ）。 若像不清晰，主要通过抽拉镜筒改变目镜与物镜实像之间的距离（即调节目镜的物距）来实现对焦。 角度01 望远镜的组成部分及作用 1．“超级月亮”比正常时的月亮要大百分之二十，亮度也有所增加，天文爱好者为了研究这一现象，于是架设一台开普勒望远镜做进一步观察。关于该望远镜，下列说法正确的是（　　） A．它的物镜和显微镜的物镜作用相同 B．它的物镜相当于放大镜，用来把物体放大 C．它是由一个凸透镜和一个凹透镜组成 D．它由两个透镜组成，靠近眼睛的为目镜，靠近被观测物体的为物镜 【答案】D 【详解】A．望远镜的物镜是使得无限远处的物体成一个倒立缩小的实像，而显微镜的物镜是为了使得载物片上的物体成一个放大的实像，故A错误； B．望远镜的物镜相当于照相机的镜头，使远处的物体成一个倒立缩小的实像，故B错误； CD．开普勒望远镜由两组透镜组成，靠近眼睛的为目镜，靠近被观测物体的为物镜，目镜和物镜都是凸透镜，故C错误，D正确。 故选D。 2．某同学用两个焦距分别为和的凸透镜制作了一个如图所示的望远镜。则选用的物镜是焦距为________cm的凸透镜，另一个凸透镜作为目镜；用它观察远处物体时，眼睛在图乙中的________位置观察效果更好，当他观察过远处的物体，再观察稍微近一些的物体时，应将纸筒________（填“拉长一些”“缩短一些”或“保持不变”）。 【答案】 20 C 拉长一些 【详解】由两个凸透镜组成的开普勒望远镜，原理是物镜焦距较大，目镜焦距较小，这样可以获得更大的放大倍数，因此物镜选焦距20cm的凸透镜; 图中的望远镜左侧透镜焦距大，所以左侧透镜为物镜，右侧透镜为目镜，观察远处的物体，物镜把像成在目镜的一倍焦距以内，目镜起到放大镜的作用，要观察到完整的清晰的像，人眼要靠近目镜，所以眼睛在图中的C位置观察； 观察更近的物体时，对于物镜来说，物距减小，根据凸透镜成像规律“物近像远”，物镜的像距增大（像向远离物镜的方向移动），因此需要增大物镜和目镜的间距，应将纸筒拉长一些。 3．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10 cm，直径4 cm）、凸透镜N（焦距20 cm，直径5 cm）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。 【答案】(1)N (2) 缩小 照相机 (3)增大 【详解】（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，题目中焦距大于的，因此选作为物镜。 （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，靠近焦点，需要增大两镜之间的距离。因此，两块凸透镜之间的距离要变大一些。 角度02 望远镜的目镜和物镜的成像原理 4． “超级月亮”比正常时的月亮要大百分之二十，亮度也有所增加，某天文爱好者为了研究这一现象，于是架设一台如图所示的望远镜做进一步观察。关于该望远镜，下列说法正确的是（　　） A．望远镜镜筒总长度略小于物镜和目镜焦距之和 B．它的物镜相当于投影仪，用来把物体放大 C．物镜的作用是使远处的物体在目镜一倍焦距以内成虚像 D．当看远处物体后，再看近处物体时，镜筒总长度要伸长一点 【答案】D 【详解】A．望远镜镜筒总长度一般等于物镜和目镜焦距之和，故A错误； BC．开普勒望远镜是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观测物体的凸透镜叫做物镜；物镜的作用是使得无限远处的物体在凸透镜的焦点附近成一个倒立缩小的实像，相当于一个照相机，故BC错误； D．当观察远处物体时，光线几乎是平行的，此时望远镜的镜片间距调整到适合观察远距离物体的状态。而当观察近处物体时，物体发出的光线不再是平行的，而是具有一定的发散角度。为了使这些光线能够在望远镜中形成清晰的像，需要调整镜片间的距离，使得像距增大，从而获得清晰的图像，故D正确。 故选D。 5．如图所示，小明正在模拟_______（选填“显微镜”或“望远镜”）的使用，其中目镜和物镜都是由凸透镜制成的。离眼睛近的目镜应选择焦距_______（选填“较大”或“较小”），直径较小的透镜。 【答案】 望远镜 较小 【详解】[1]望远镜的物镜使物体成一倒立、缩小的实像，然后再用目镜把这个实像放大，这是开普勒望远镜的原理，由图可知，小明正在模拟的就是望远镜的使用；由于离眼睛近的目镜成正立、放大的虚像，物距应小于一倍焦距，所以应选择焦距较小的透镜。 6．跨学科实践学习小组从实验室找到两个焦距不同的凸透镜准备自制一只望远镜。其中，A透镜焦距较大，B透镜焦距较小。 (1)如图所示，分别把物镜和目镜固定在圆筒的两端，为了更清晰看清远处物体，目镜应选____透镜（选填“A”或“B”）。 (2)该望远镜的物镜相当于_______；它的目镜相当于_______，目镜成_______像（选填“倒立的”或“正立的”）。 (3)人眼通过望远镜观察到的像相对于原物体是____（选填“放大”或“缩小”）的。人眼感觉成像“更大更清晰”的原因是_______。 【答案】(1)B (2) 照相机 放大镜 正立的 (3) 缩小 增大了人眼的视角 【详解】（1）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圆筒的两端，目镜应选焦距较小的凸透镜B。 （2）[1][2][3]物镜成像特点为倒立、缩小的实像，与照相机成像原理相同；目镜成像特点为正立、放大的虚像，与放大镜成像原理相同。 （3）[1][2]望远镜观察到的像与物体本身相比是缩小的虚像。人眼感觉成像“更大更清晰”，是因为增大了人眼的视角，使人感觉物体被“放大”了。 角度03 天文望远镜的发展史 7．学校科技馆的 “物理学家长廊” 中，有一位科学家被誉为 “实验物理学先驱”，他率先用望远镜观察天体运行，得到的结果支持了哥白尼的日心说。这位科学家是（     ） A．牛顿 B．哥白尼 C．伽利略 D．玻尔 【答案】C 【详解】A．牛顿建立了经典力学体系，但题干所述率先用望远镜观察天体并以观测结果支持日心说的科学家不是牛顿，故A不符合题意； B．哥白尼提出日心说，但题干所述使用望远镜进行天文观测并获得支持日心说结果的科学家不是哥白尼，故B不符合题意； C．伽利略重视实验和观测，并用望远镜进行天文观测，其观测结果支持了哥白尼的日心说，故C符合题意； D．玻尔是量子理论和原子结构研究中的重要科学家，与题干所述事迹不符，故D不符合题意。 故选C。 8．物理学是自然科学领域研究物质的基本结构，相互作用和______的一门基础学科。物理学家每一次的发现和发明，都为人类历史的进步做出了不可磨灭的贡献。经典力学和实验物理学先驱______，率先用望远镜观察天体运动，由此得到的关于天体运行的结果，支持了日心说。 【答案】 运动规律 伽利略 【详解】[1]物理学的核心研究范畴包括物质的基本结构、物质间的相互作用，以及物质的运动规律（如机械运动、热运动、电磁运动等），这是物理学区别于其他自然科学的关键特征之一，其研究成果为解释自然现象和技术创新提供基础。 [2]经典力学和实验物理学先驱伽利略，是首个将望远镜用于天文观测的科学家。他通过观测木星卫星、月球表面地貌等天体现象，获得了支持日心说（太阳为宇宙中心）的关键证据，推翻了当时权威的地心说，推动了天文学和物理学的革命性发展。 【例1】（2026·江苏镇江·中考真题）小明在“自制天文望远镜”的跨学科实践活动中，选择凸透镜作为目镜，则还应选择图中________（选填“甲”或“乙”）透镜作为物镜，调节透镜之间的距离直到看清为止；远处物体经过物镜成________立的实像，再通过目镜进入眼睛；目镜的成像原理与________（选填“照相机”或“放大镜”）的成像原理相同。 【答案】 甲 倒 放大镜 【详解】因天文望远镜的物镜需为凸透镜，甲透镜为凸透镜、乙透镜为凹透镜，故物镜选甲；由凸透镜成像规律，远处物体在物镜的二倍焦距以外，成倒立的实像；物镜所成的实像在目镜的一倍焦距以内，目镜成正立放大的虚像，故目镜成像原理与放大镜相同。 【深化点拨】 （1）考查透镜的识别，能够区分凸透镜和凹透镜，望远镜的物镜和目镜都需要使用凸透镜。 （2）考查望远镜物镜的成像特点，远处的物体经物镜成倒立、缩小的实像，成像原理类似于照相机。 （3）考查望远镜目镜的成像特点，物镜所成的实像落在目镜一倍焦距以内，目镜起到放大镜的作用，成正立放大的虚像。 （4）考查跨学科实践，联系自制望远镜的实践活动，运用凸透镜成像的知识解释仪器的工作过程。 【变式1-1】某跨学科实践小组通过纯手工打磨镜片自制了望远镜，该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑纹，如图是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是（　　） A．小组通过纯手工磨制的镜片是凹透镜 B．装在望远镜套筒上的寻星装置利用了光沿直线传播原理制作的 C．木星到物镜的距离u满足（f为物镜的焦距） D．人眼通过目镜观察到的是放大实像 【答案】B 【详解】A．由图可知，望远镜的物镜和目镜都对光线有会聚作用，均为凸透镜，故A错误； B．寻星装置是对齐观测目标的简易准直结构，利用了光沿直线传播的原理，保证寻星方向和望远镜光路方向一致，故B正确； C．木星到物镜的距离u满足，成倒立、缩小的实像，故C错误； D．目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像，故D错误。 故选B。 【变式1-2】用下图所示的自制望远镜观察远近不同的物体时，需要拉动镜筒以调节物镜和目镜间的距离。小陈同学从远处观察某物体变为从较近处观察该物体时，物镜和目镜间的距离要__________一些，该物体经物镜所成的像将___________（选填“变大”或“变小”）。 【答案】 大/远 变大 【详解】[1]望远镜的物镜相当于照相机镜头，根据凸透镜成像规律：物距减小（物体靠近物镜），像距会增大，物镜所成的实像会向后（远离物镜、靠近目镜的方向）移动。为了让这个实像能落在目镜的一倍焦距内（方便目镜放大观察），需要拉大物镜和目镜之间的距离。 [2]同样根据照相机成像规律：物距变小，像距变大，所成的实像会变大。 【变式1-3】（2026·四川泸州·中考真题）在跨学科实践中，小卢用爷爷、奶奶废弃的圆形老花眼镜镜片（凸透镜）自制望远镜。 (1)测量凸透镜的直径。如图甲所示，M的直径为______cm，N的直径为。 (2)测量凸透镜的焦距。将M正对太阳，前后移动M，使地面的光斑变到最小最亮，此时透镜中心与光斑的距离为10.0 cm，则M的焦距为______cm。小卢还测出N的焦距为20.0 cm。 (3)组装望远镜。①为使望远镜观察视野更广、清晰度更高，应该选择______（选填“M”或“N”）作为物镜，另一透镜作为目镜。②为便于调节镜筒，物镜和目镜用大小不同的套筒套在一起，如图乙所示。物镜的作用相当于______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。③观察远景时，M、N间的距离约等于______。 A．物镜的焦距        B．目镜的焦距 C．物镜和目镜的焦距之和    D．物镜和目镜的焦距之差 (4)评价。测试发现，镜筒调节略显卡顿，调节好后能清楚观察到远处花朵上正在采蜜的蜜蜂。根据自制的评价量表，该望远镜的评价等级为______。 自制望远镜评价量表 等级 优秀 良好 合格 不合格 内容 结构牢固，镜筒调节顺畅，能观察到清晰的远景 结构牢固，镜筒调节不够顺畅，能观察到清晰的远景 结构比较牢固，镜筒调节不够顺畅，只能观察到模糊的远景 结构不够牢固，镜筒调节不顺畅，不能观察到远景 【答案】(1)4.0 (2)10.0 (3) N 照相机 C (4)良好 【详解】（1）由图甲可知，刻度尺的分度值为1cm，透镜M的左边缘与5.0cm对齐，右边缘与9.0cm对齐，则M的直径为 （2）将凸透镜正对太阳光，在地面上得到一个最小最亮的光斑，该光斑即为凸透镜的焦点，此时透镜中心与光斑的距离为10.0cm，即M的焦距为10.0cm。 （3）为了使望远镜观察视野更广、收集更多的光，应选择直径较大的透镜作为物镜，即选择N；望远镜的物镜成倒立、缩小的实像，其作用相当于照相机；望远镜观察远景时，远处的物体经过物镜后在其焦点附近成实像，该像在目镜的焦点以内靠近焦点的位置，被目镜放大，因此M、N间的距离约等于物镜和目镜的焦距之和，故选C。 （4）根据测试结果“镜筒调节略显卡顿”可知镜筒调节不够顺畅，根据“能清楚观察到远处花朵上正在采蜜的蜜蜂”可知能观察到清晰的远景，对照评价量表可知，该望远镜的评价等级为良好。 ⚡基础速刷 1．在“自制望远镜设计大赛”中，小明利用两个透镜自制了一个望远镜，如图所示为用这个望远镜观察远处的物体时成像的光路图，下列说法中正确的是（　　） A．物镜为凸透镜，目镜为凹透镜 B．物镜为凹透镜，目镜为凸透镜 C．物镜和目镜都是凸透镜 D．物镜和目镜都是凹透镜 【答案】A 【详解】这种结构是伽利略望远镜，远处的平行光线入射后，向主光轴会聚，说明物镜对光线有会聚作用，因此物镜是凸透镜；物镜所成的像原本会成在目镜后方，光线到达目镜后被发散（反向延长线形成虚像），说明目镜对光线有发散作用，因此目镜是凹透镜，故选A。 2．学生在跨学科实践活动中，开展自制望远镜活动。如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．物镜的作用是使远处物体成实像 B．目镜的作用相当于一个放大镜 C．学生制作望远镜的物镜和目镜都是采用凸透镜 D．制作完成的望远镜的物镜和目镜会两次放大远处的物体，增大人的视角 【答案】D 【详解】A．望远镜的物镜相当于照相机，其作用是使远处物体成倒立、缩小的实像，故A正确，不符合题意； B．望远镜的目镜相当于放大镜，用来把像放大，故B正确，不符合题意； C．学生制作望远镜的物镜和目镜都是采用凸透镜，故C正确，不符合题意； D．望远镜的物镜成倒立、缩小的实像，这个实像在目镜的焦点以内，通过目镜成正立、放大的虚像，并不是物镜和目镜两次放大远处的物体，故D错误，符合题意。 故选D。 3．望远镜是户外运动者和广大天文爱好者常用的仪器，如图所示。下面关于望远镜的说法正确的是（   ） A．望远镜的物镜和目镜对光都有发散作用 B．望远镜的物镜成的是放大、倒立的实像 C．望远镜的物镜对远处物体成缩小、正立的虚像 D．望远镜的目镜的作用主要是将物镜所成的像放大，以增大“视角” 【答案】D 【详解】A．望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，故A错误； BC．望远镜的物镜相当于照相机，成倒立、缩小的实像，故BC错误； D．望远镜的目镜把物镜所成的像放大，相当于放大镜，使像靠近眼睛，以增大“视角”，故D正确。 故选D。 4．跨学科实践学习小组从实验室找到两个焦距不同的凸透镜准备自制一只望远镜。如图所示 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圆筒的两端。 (1)该望远镜的物镜相当于_______，将远处物体发出的平行光会聚，形成一个_______（选填“正立”或“倒立”）、缩小的实像。 (2)它的目镜的作用相当于一个_______（选填“照相机”“放大镜”或“投影仪”），用来把这个像_______（选填“放大”或“缩小”）。 【答案】(1) 照相机 倒立 (2) 放大镜 放大 【详解】（1）物镜成像特点为倒立、缩小的实像，与照相机成像原理相同。 （2）目镜成像特点为正立、放大的虚像，与放大镜成像原理相同。 5．如图所示是同学们制作的开普勒式望远镜，它的镜头是两片凸透镜；因为观察的物体距离物镜很远，所以物镜所成的像是倒立、________的实像，目镜相当于一个________（填“照相机”“投影仪”“放大镜”）。 【答案】 缩小 放大镜 【详解】[1]根据凸透镜成像规律，当物体距离物镜很远时，物距大于二倍焦距，此时物镜所成的像是倒立、缩小的实像。 [2]目镜相当于一个放大镜，它将物镜所成的像进行放大，放大镜就是利用物距小于一倍焦距时，成正立、放大虚像的原理工作的，这里物镜所成的实像作为目镜的“物体”，在目镜的一倍焦距以内，经目镜成正立、放大的虚像。 6．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：_________。 【答案】(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即为焦距。 (2)物镜的焦距比目镜的焦距大。 【详解】（1）略。 （2）略。 🚀能力跃升 7．制作简易望远镜时，下列材料组合最适合制作开普勒望远镜的是（     ） A．两个焦距相同的凸透镜 B．一个长焦距凸透镜和一个短焦距凸透镜 C．一个凸透镜和一个凹透镜 D．两个凹透镜 【答案】B 【详解】开普勒望远镜的物镜和目镜都为凸透镜：其中物镜焦距较长，作用是使远处物体在目镜焦点附近成倒立缩小的实像；目镜焦距较短，相当于放大镜，用来放大这个实像，因此最适合的组合是一个长焦距凸透镜加一个短焦距凸透镜。 故选B。 8．如图所示，在跨学科实践学习中小明用自制望远镜在观察远处物体，该望远镜由A、B两个凸透镜组成，下列说法正确的是（　　） A．透镜A是物镜作用相当于放大镜 B．透镜A的焦距大于透镜B的焦距 C．透镜B是目镜成倒立放大的实像 D．透镜A和透镜B口径大小应该相等 【答案】B 【详解】A‌．望远镜中靠近被观测物体的透镜是物镜，靠近眼睛的是目镜，物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像，相当于照相机，故A错误 ‌； B‌．为了使望远镜有较好的放大效果，物镜的焦距应大于目镜的焦距（即透镜A的焦距大于透镜B的焦距），这样可以使远处物体经物镜所成的实像在目镜的一倍焦距以内，再经目镜放大，故B正确； C‌．透镜B是目镜，其作用相当于放大镜，成正立、放大的虚像，而不是倒立放大的实像，故C错误； D‌．为了收集更多的光线，使所成的像更明亮清晰，物镜的口径要大，所以透镜A和透镜B口径大小不应该相等，故D错误。 故选B。 9．老师布置了跨学科实践任务——自制天文望远镜。小红找到焦距为5cm的甲透镜和焦距为50cm的乙透镜，以及两个刚好可以套在一起的圆筒。她将_________（甲/乙）透镜作为物镜，另一个作为目镜，如图甲固定在两个圆筒的两端；在保证透镜焦距一定的情况下，物镜的直径会做得比较大，是为了使成像更_________（大/亮），再利用_________原理，制作一个辅助寻找待观测星球的寻星装置，如图乙所示。 【答案】 乙 亮 光的直线传播 【详解】望远镜的物镜需要长焦距透镜、目镜用短焦距透镜，本题中乙透镜焦距大于甲的，因此选择乙作为物镜。 增大物镜直径，可以会聚更多来自观测物体的光线，进入望远镜的光线更多，目的是让成像更亮。 图乙的寻星装置利用“三点对准目标”的方法定位，原理是光的直线传播。 10．学习光现象和透镜知识后，老师布置了“制作望远镜”的跨学科实践作业，如图是小明制作望远镜的结构图。其中物镜的成像原理与________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同；小明制作完毕后进行调试，改变物镜与目镜之间的距离，直到望远镜中看到远处物体清晰的像，接下来再观察较近处的物体时，需要________（选填“伸长”或“缩短”）物镜与目镜之间的距离。 【答案】 照相机 伸长 【详解】[1]望远镜的物镜作用是让远处物体在焦点附近成倒立、缩小的实像，这和照相机的成像原理一致。 [2]当观察近处物体时，物体靠近物镜，物距减小，对应的像距会增大，物镜成的像会远离物镜，因此需要增大物镜和目镜之间的距离，即伸长间距。 11．在制作望远镜的跨学科实践中，小明选取了两块焦距不同的凸透镜分别作为物镜和目镜。 (1)根据望远镜原理，目镜需要成正立放大的虚像，和放大镜的原理一样；物镜成像的原理，和_______（选填“照相机”或“投影仪”）一样。 (2)为了区分两块透镜谁的焦距大，小明做了凸透镜成像实验，实验前把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到_________；当蜡烛和透镜在如图所示位置时，移动光屏可以在光屏上得到一个倒立、_________的实像，将透镜换成另一块，发现成像模糊，只将光屏右移时再次清晰，小明随即确定第二块的焦距更_______(选填“大”或“小”)； 【答案】(1)照相机 (2) 同一高度 缩小 大 【详解】（1）望远镜用物镜观察远处物体，物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，成像原理与照相机相同。 （2）做凸透镜成像实验时，需将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度，目的是使像能够成在光屏的中央，便于观察； 由图可知当成实像时，物距大于像距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像； 保持物距不变，更换透镜后，光屏向右移动才能重新得到清晰的像，说明像距变大。在物距不变的情况下，凸透镜焦距越大，对光的偏折能力越弱，光线会聚形成像的位置就会离透镜更远、像距更大，因此第二块透镜的焦距更大。 🌟思维挑战 12．小明和同学们在跨学科实践活动课上一起制作日常用望远镜，下面说法中正确的是（　　） A．所选的物镜的直径比目镜直径大一些 B．所选的物镜的焦距应该比目镜小一点 C．望远镜的物镜成的是倒立放大的实像 D．可以用近视镜片作为望远镜的目镜 【答案】A 【详解】A．物镜的直径越大，能够会聚的光线越多，所成的像就越明亮，越有利于观察远处的暗淡天体，因此，实际制作望远镜时，物镜通常比目镜大，故A正确； B．望远镜中，物镜的焦距要比目镜的焦距大，这样才能使经物镜成的实像落在目镜的一倍焦距以内，再经目镜成放大、正立的虚像，故B错误； C．望远镜的物镜到物体的距离远大于它的二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像，故C错误； D．望远镜的目镜是凸透镜，物镜所成的实像经目镜成放大，正立的虚像，而近视镜片是凹透镜，故D错误。 故选A。 13．如图是小年同学模仿制作的简易望远镜，其物镜A、目镜B为焦距不同的凸透镜。下列说法正确的是（　　） A．透镜A的作用相当于放大镜，透镜B的作用相当于照相机 B．为使观察到的像更明亮，透镜A的直径应尽量大些 C．透镜A的焦距小于透镜B的焦距 D．观察远处物体时，透镜A、B间的距离约等于两透镜的焦距之差 【答案】B 【详解】A．望远镜的物镜A相当于照相机，把远处的物体在焦点附近成一个倒立、缩小的实像；目镜B相当于一个放大镜，用来把这个实像放大，故A错误； B．物镜A的直径越大，收集的光线越多，成的像就越明亮，所以为使观察到的像更明亮，透镜A的直径应尽量大些，故B正确； C．为了使望远镜有放大作用，物镜A的焦距应大于目镜B的焦距，故C错误； D．观察远处物体时，物镜A成实像的位置约在物镜的焦点上，而这个像正好落在目镜B的焦点以内，正常观察时，为使眼睛看得更清楚，通常是调节目镜，使物镜所成的像落在目镜的焦点上，这样两透镜A、B间的距离约等于两透镜的焦距之和，故D错误。 故选B。 14．小明取两个焦距不同的凸透镜自制天文望远镜。A透镜焦距为20cm，B透镜焦距为5cm．如图甲所示，选择两个刚好可套在一起的圆筒，分别把物镜和目镜固定在圆筒两端。目镜应选______（选填“A”或“B”）透镜；此时物镜和目镜之间距离大约为_______cm；调节两个凸透镜之间距离，直到看清楚像为止，可看到一个______（选填“正立”或“倒立”）的像；再利用______原理制作一个寻星装置，装在望远镜套筒上，最后固定在三脚架上，一架天文望远镜就初步制成了。 【答案】 B 25 倒立 光沿直线传播 【详解】[1]望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，物镜焦距较长，目镜焦距较短，所以目镜应选焦距为5cm的B透镜。 [2]物镜焦距，目镜焦距，根据天文望远镜的结构，物镜和目镜之间的距离大约为物镜焦距与目镜焦距之和，即 [3]用望远镜观察远处物体时，物体通过物镜成倒立、缩小的实像，这个实像通过目镜成正立、放大的虚像，所以最终可看到一个倒立的像。 [4]寻星装置利用光沿直线传播原理制作，装在望远镜套筒上，固定在三脚架上制成天文望远镜。 15．科学家利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。某学习小组对望远镜进行了实践学习，制作了一个望远镜。下面是该小组同学交流的实践内容，请帮助完成下列内容。 (1)如图甲，望远镜是由两组凸透镜组成，物体距离物镜距离远大于物镜的2倍焦距，物镜的作用相当于________，目镜的作用相当于一个________（两空均选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。如图乙所示，视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和________有关。 (2)小明找到的器材有：凸透镜若干，镜筒若干，刻度尺。使用不同规格的凸透镜作物镜来制作望远镜，并观察物体，收集到下表中的证据： 望远镜 A B C 目镜焦距 物镜焦距 物镜直径 成像亮度 暗 亮 亮 视角放大倍数 2倍 6倍 ①测量凸透镜的焦距f。将凸透镜正对着太阳光，当白纸上呈现一个并非最小的光斑时，用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离为L，稍微增大凸透镜与白纸之间距离，发现光斑变大，则f与L的大小关系是：f________L（选填“大于”“小于”或“等于”）。 ②分析表中信息，可得结论：相同条件下，物镜的直径越大，望远镜成像亮度越_______。 ③由表中信息可推导出：望远镜B的视角放大倍数是________倍。 (3)项目评价：如图丙，是小明利用自制的天文望远镜观察到的月亮。同组的小华觉得其成像不够大且不清晰，请给出你的一条改进建议：________________。 【答案】(1) 照相机 放大镜 物体到眼睛的距离 (2) 小于 亮 2 (3)增大物镜的焦距和直径 【详解】（1）[1][2]望远镜是由两组凸透镜组成，物体距离物镜距离远大于物镜的2倍焦距，由凸透镜成像规律可知，物镜成倒立、缩小的实像，该成像原理与照相机相同，故物镜的作用相当于照相机。物镜所成的像又位于目镜的一倍焦距以内，由凸透镜成像规律可知，物镜成正立、放大的虚像，与放大镜的原理相同。 [3]由图乙可知，视角是物体的两端到人眼处所夹的角，视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关，当物体离眼睛越近时，视角越大，看到的物体就越大，越清晰。 （2）[1]当凸透镜正对太阳光时，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于一个最小、最亮的点，即焦点。焦点到凸透镜光心的距离就是焦距，当白纸上呈现一个并非最小的光斑，此时光斑可能在焦点之前，也可能在焦点之后，因为稍微增大凸透镜与白纸之间的距离，发现光斑变大，说明此时光斑在焦点之后，即此时焦距f小于光斑到凸透镜的距离L。 [2]由表格中数据可知，物镜直径从3cm增大到5cm时，成像亮度逐渐变亮，由此可得：相同条件下，物镜的直径越大，望远镜成像亮度越亮。 [3]由表格中A、C两个望远镜的相关数据（物镜焦距、目镜焦距以及放大倍数）可知，望远镜的放大倍数为 则望远镜B的放大倍数为 （3）物镜的焦距和目镜的焦距相差越大，视角放大的倍数越大，所成的像就越大；而且物镜的直径越大，进入物镜的光越多，像越清晰，所以增大物镜的焦距和直径可以使成像够大且更清晰。 16．项目化学习小组从实验室找到几只透镜准备自制一只望远镜。 （1）如图甲所示，将某透镜放在点光源与光屏中间，此时屏上呈现一个比透镜尺寸大的圆形光斑，将光源向______（左/右）移动，若观察到______现象，则该透镜为凸透镜； （2）选出一对焦距合适的凸透镜作为物镜和目镜，按照如图乙所示方法组装成一只望远镜。小明用望远镜观察天空星星时发现镜中视野范围较小，很难找到目标，为此，他用两块相同的带开口的挡板制作了一个寻星装置，安装在望远镜套筒上后，借助挡板能快捷寻找目标（图丙所示），并将目标锁定在望远镜视野中，下列设计的各挡板中最适合的是______； （3）小明用该望远镜看远处物体时，发现像与物相比较上下、左右都颠倒了，为使看到的像与物相比不失真，老师建议他将望远镜设计成物镜与目镜不共轴、中部为空腔的形状（图丁所示），再利用几片小平面镜，安装到中部空腔内以改变光路，可以满足要求。 小明按照图戊所示方法，将两块平面镜彼此平行安装在空腔中，你认为这样制作能够达到要求吗？如果能请说明理由；如果不能，请保留图上可取的设计，对无用的设计打“×”，并补上接下来的设计（只需补上一步即可）______，且至少需要______块平面镜。 【答案】 左 圆形光斑变小 C 不能 4 【详解】（1）[1][2]凸透镜对光线具有会聚作用，此时屏上呈现一个比透镜尺寸大的圆形光斑，根据凸透镜成像规律，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小的特点，应将将光源向左移动，若观察到圆形光斑变小现象，且光斑可以变得比透镜小，则该透镜为凸透镜。凹透镜形成的圆形光斑也会变小，但是不可能比透镜小。 （2）[3]A．用两块相同的带开口的挡板制作了一个寻星装置，安装在望远镜套筒上后，借助挡板能快捷寻找目标，利用了光沿直线传播的特点，增大视角，应该选择开口较大的三角缺口，故ABD不符合题意，故C符合题意。 故选C。 （3）[4][5]小明按照图戊所示方法，将两块平面镜彼此平行安装在空腔中，不能保证图像不失真；应将平行平面镜改为两组垂直放置的平面镜，经两次反射得到清晰不失真图像。有的望远镜转光腔内是利用棱镜来实现的。 所以要达到要求，最少需要4块平面镜。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $