第三章 跨学科实践 自制望远镜 学习单 （无答案）苏科版（2024）八年级上册

光的折射 透镜 跨学科实践-自制天文望远镜
初二物理学习单
班级_________ 姓名_________
【项目学习目标】
1.通过温习望远镜基本构造、工作原理和制作望远镜的过程，深入理解凸透镜和凹透镜的成像原理；
2.结合望远镜的结构原理示意图、提示和已有的材料，设计望远镜模型，理清制作思路和步骤；
3.小组合作制作组装天文望远镜，通过观察、比较和分析不同透镜、材料等组合下的成像效果并调试自制的天文望远镜，优化观测效果，进一步制作不同类型或不同规格的望远镜；利用光的直线传播原理，动手制作一个简易的寻星装置，并和望远镜组装成一个整体，观察目标星球；感受体会一些简单的工程与技术问题，培养动手实践的意识和能力。
4.了解国家工程“南极巡天望远镜和月基光学望远镜”等，感受国家科技与工程的发展，增加民族自豪感，并感受物理对社会发展的推动作用。
5.能分别用裸眼和自制的天文望远镜观察月球，详细的记录所观察的现象，通过查阅资料，结合观察结果，初步撰写观察报告，体会探索宇宙的乐趣。
【项目提出】
宇宙充满了充满了神秘和未知，我相信你一定想看看宇宙，看看宇宙的浩瀚，看看星河的美丽，看看遥远的天体，但是，我们的目力却遥不可及，让我们来制作一台望远镜助力我们吧。
【核心任务】
制作一架天文望远镜并观察一些星体
任务一、温故知新，设计天文望远镜
任务二、实践探究，制作天文望远镜
任务三、交流评价，改良天文望远镜
任务四、观察记录，应用天文望远镜
【时间分配】
第一课时完成任务一，课后指导学生完成任务二，第二课时完成任务三，课后引导学生改良天文望远镜，并进行观察，第三课时在经历一段周期后（例如寒假）以小组为单位进行观察汇报。
跨学科实践-自制天文望远镜（一）
【学习目标】
1.通过温习望远镜基本构造、工作原理和制作望远镜的过程，深入理解凸透镜和凹透镜的成像原理；
2.结合望远镜的结构原理示意图、提示和已有的材料，设计望远镜模型，理清制作思路和步骤；
3.小组合作制作组装天文望远镜，通过观察、比较和分析不同透镜、材料等组合下的成像效果并调试自制的天文望远镜，小组内制作不同类型或不同规格的望远镜，内部交流，改进优化。感受体会一些简单的工程与技术问题，培养动手实践的意识和能力。
【学习要点】
任务一：温故知新，设计天文望远镜
1.知识温习：（1）常见的光学天文镜有几种类型？分别是什么？
（2）开普乐望远镜的物镜相当于什么装置？开普乐望远镜的目镜相当于什么装置？为什么？
（3）为什么通过望远镜看物体，我们看到的像更清晰，更大了？
2.镜片选择
物镜的透镜应选择焦距较大还是较小的，直径较大还是较小？为什么？
目镜的透镜应选择焦距较大还是较小的，直径较大还是较小？为什么？
（3）分析望远镜的成像光路图，望远镜的物镜和目镜之间的距离应该多长合适？镜筒应该多长合适？
（4）在用天文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，另外目镜和物镜的直径一般大小不一样？镜筒如何选择？
4.制作镜筒
可以选择较硬的纸张卷成长筒状作为镜筒，或使用能找到的圆纸筒、PVC管等制作镜筒，截取合适的距离。（注意使用小刀或钢锯时一定注意安全）
5.如何固定连接两个镜筒
可以将塑料泡沫板切成环装套在两个镜筒之间，也可以用纸或者胶带缠在细的筒上面。
6.如何固定透镜和镜筒
可以将用环装弹性圈将透镜卡主固定，也热熔胶或者双面胶将透镜固定。
任务二、实践探究，制作天文望远镜
1.结合望远镜的结构原理示意图、提示和已有的材料，设计望远镜模型，理清制作思路和步骤；
2.小组合作制作组装天文望远镜，通过观察、比较和分析不同透镜、材料等组合下的成像效果并调试自制的天文望远镜，小组内制作不同类型或不同规格的望远镜，内部交流，改进优化。（注意：制作或者调适时一定不能将透镜直对太阳，避免灼伤眼睛）
跨学科实践-自制天文望远镜（二）
【学习目标】
1.通过再次温习望远镜工作原理和解决望远镜制作过程中的实际问题，深入理解凸透镜和凹透镜的成像原理；
2.班级内交流分享望远镜的制作经历和经验，并结合评价量表对初步制作的望远镜进行评价，学习借鉴其他同学工程实践中的方法和技术，提出改进与优化的思路和具体的操作步骤。利用光的直线传播原理，动手制作一个简易的寻星装置，并和望远镜组装成一个整体，初步制成完整的简易望远镜；进一步感受体会一些简单的工程与技术问题，培养动手实践的意识和能力。
3.了解国家工程“南极巡天望远镜和月基光学望远镜以及巡天空间望远镜”等，感受国家科技与工程的发展，增加民族自豪感，并感受物理对社会发展的推动作用。
【学习要点】
知识温习：
（1）常见的光学天文镜有几种类型？分别是什么？
（2）开普乐望远镜的物镜相当于什么装置？开普乐望远镜的目镜相当于什么装置？为什么？
为什么通过望远镜看物体，我们看到的像更清晰，更大了？
2.实践回顾：
（1）你的望远镜的物镜和目镜的焦距分别是多少？你是如何测量的？你的望远镜的放大倍数是多少？
你的望远镜的镜筒分别多长？你是如何确定这个长度的？
（3）你的镜筒是如何制作的？如果是硬纸筒，你是如何切割的？切割的是否整齐美观？
（4）你是如何固定连接两个镜筒的？连接是否紧密稳定？
（5）你是如何固定透镜的？固定是否稳定且不影响透镜透光？
3.综合评价：
“自制天文望远镜并观察月球”评价表
团 队 ：
任务 维度 水平3 水平2 水平1 水平0 自 评 师 评
改进望
远镜 功能性 大小套筒的长度能够灵活调节，镜筒支撑性好且稳定，做工精细；装有寻星装置；放大倍率合适，清晰度和对比度都很高 大小套筒的长度能够灵活调节，镜筒的支撑性好；装有寻星装置；清晰度较高 大小套筒的长度可以调节；没有寻星装置；
清晰度较高 望远镜的套筒不能调节；没有寻星装置，看不清远处物体或没有望远效果
美观性 做工精细，美观，轻便，有支架，方便携带 做工精细，美观 美观 做工粗糙
（1）结合评价表对自制望远镜结构设计的合理性、外观和工艺水平、观察效果等进行自主评价。
（2）结合评价表和实际作品综合考虑，小组内推选出最好的望远镜。
（3）小组优秀作品获得者，请展示自制的天文望远镜，分享说明制作过程与关键步骤及心得。
4.疑难解答：
（1）望远镜的视野够不够大？甚至只能看到小圆孔，这可能是什么原因导致的，如何改进？
（2）如何使望远镜成的像清晰明亮，可以如何调节或改进？
（3）望远镜的放大倍数是不是越大越好？为什么？
如何快速找到被观测的目标物体或者星体？
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，参考图3-51。
（5）你的望远镜成倒立还是正立的像，如果是倒立的有什么办法可以看到正立的像？
5.改进优化：
（1）请结合几位优秀作品同学的分享或者解答，提出自己作品的改进思路和措施？
（2）小组内同学之间进行讨论和交流，完善各自的改进措施。
（3）请给大家说一说你的改进思路和措施。
6.拓展提升：
你觉着还有哪些原因会影响天文望远镜的观测效果？
请阅读课本P80国家工程 “南极巡天望远镜和月基光学望远镜”
巡天空间望远镜，是中国载人航天工程规划建设的大型空间天文望远镜，口径2米，兼具大视场和高像质的优异性能，并具备在轨维护升级的能力，计划于2024年前后发射。
【课堂练习】
1. 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
C．远处景物通过物镜成缩小的像
D．①是物镜，②是目镜
2．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前后对调，物体是_____（选填“变大”或“变小”）。
【分享交流】
分别用一句话说一说你这一节课最大的收获和感想。
【课后作业】
1.完成弹性作业本P61《跨学科实践》
2.完成任务四：观察记录，应用天文望远镜，寒假收假后在课堂上进行分享交流。
任务四、观察记录，应用天文望远镜
1.用裸眼直接观察月球
选择周围没有灯光干扰的环境，可以在多个夜晚的多个时段进行观察，了解月球上升和下落，以及月相的变化情况。
2. 用自制的天文望远镜观察月球或其他星球
以观察月球为例，调节天文望远镜直至通过它能清晰地看到月球表 面的细节。多时段连续观察并描述月相。用自制的天文望远镜观察月球的重点在于发现肉眼看不清楚的细节之处。
3.查阅资料，结合观察的结果，了解月球概况，我国古人对月相的记载，中国古代探月工程等。
4.撰写观察报告，介绍相关背景资料，观察记录的月球或其他星球的信息，以及基于观察提出的问题和进一步探究的设想等。