5.5跨学科实践：制作望远镜 教学设计 （表格式）人教版（2024）八年级上册

2024年新人教版初中物理 第五章 第5节
课题：《跨学科实践：制作望远镜》
教 学 设 计
2024年新人教版初中物理 第五章 第 5 节
《跨学科实践：制作望远镜》教学设计
教学内容分析
《跨学科实践：制作望远镜》是八年级物理第五章第五节的内容。内容安排在5.1《透镜》、5.2《生活中的透镜》、5.3《凸透镜成像规律》、5.4《眼睛和眼镜》之后。学生经过前面内容的学习为本节课的学习做了很好的铺垫。而本节课通过“ 制作望远镜 ”项目，综合运用所学知识 ，帮助学生加深对凸透镜成像规律的理解，理解凸透镜组合使用实现二次成像。同时也可以帮助学生了解科学知识的应用。学生以小组合作的形式制作简易望远镜，在实践过程中经历充分的思考和讨论，提升学生的科学素养。
学习者分析
八年级学生学习了生活中的透镜，基本理解凸透镜成像规律，为本节内容的学习打下了知识基础。根据学生的学习情况和已有生活经验，学生对望远镜有基本了解，可能在日常生活中接触并使用过简易望远镜。本节课应重视学生的动手探究活动，让学生综合运用所学知识，锻炼学生的观察、合作、表达及动手能力。
核心素养目标
1.物理观念
学生深入理解凸透镜的成像原理，知道望远镜的基本结构和理解望远镜的工作原理，从而增强对物理现象的认识和解释能力。
2.科学思维
学生通过观察、比较和分析望远镜的物镜与目镜所起的作用，培养学生的观察力和分析能力，同时引导学生运用逻辑思维设计并优化望远镜的制作方案。
3.科学探究
学生经历设计、制作简易望远镜的过程，体验科学探究的基本环节。培养学生的科学探究精神和动手实践能力。
4.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的重要影响。 增强学生对物理学的热爱、激发学生的民族自信、提升学生的社会责任感。
教学重、难点
教学重点：
学生深入理解凸透镜的成像原理，并在实验和论证的基础上制作简易望远镜。
教学难点：
1、学生理解望远镜的物镜与目镜所起的作用。
2、学生应用望远镜成像原理设计并制作简易望远镜。
教学准备
为了学生都有成功的体验，教师为学生分组实验准备了以下器材：
探究实验：焦距为10cm的凸透镜、焦距为5cm的凸透镜、光具座、F光源。
分组制作：焦距为30cm的凸透镜镜片、焦距为10cm的凸透镜镜片、白色外直径5.2cm厚1mm长20cm纸筒（物镜筒）、卡其色内径30mm壁厚5mm长30cm纸筒（目镜筒）、内径40mm外径50mm管状泡沫棉、剪刀、刻度尺、双面胶等。
教师自制望远镜。
教学过程设计
教学环节 教学活动 设计 意图
项目提出 播放暖场视频： 宣城市各地风景名片《宣纸上的山水画卷》。 图片引入：展示学生熟悉的鸡山图片。 师：老师到宁国之前就已经听说在宁国颇有名气的几座山，狮子山、燕子山，还有鸡山。老师为了看清远处鸡山上的景物特地带了一个装置，大家猜猜是什么？ 生：望远镜。 项目提出：望远镜有什么特点 如何制作一个望远镜 进入情境 提出本节 课的任务
项目分析 明确任务： 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景物。 3． 根据你的设计方案 ， 选用合适的器材，制作一个望远镜并调试。 4. 用自制望远镜去观察远处景物并改进自制望远镜。 明确项目 实施流程
项目实施 项目实施 项目实施 项目实施 展示与交流 一.了解望远镜的基本原理 学生活动1． 尝试用一个凸透镜看清远处光源 师：使用一个凸透镜能实现望远的功能吗？ 指导学生将F光源、焦距为10cm的凸透镜安装在光具座上， 透过透镜观察F光源。 学生分组进行探究实验 师：透过透镜我们看到有什么特点的像？ 生：倒立、缩小的实像。 师：估测F光源到凸透镜的距离，结合给出的焦距，分析为什 么成倒立、缩小的实像？ 生：物距大于两倍焦距。 师：像出现在什么范围？那这个透镜的作用相当于？ 生：像出现在一倍焦距和两倍焦距之间。 生：这个凸透镜的作用相当于照相机。 师：老师用一个蜡烛代表远处的景物，它离透镜非常远，传播 过来的光近似是？ 生：平行光。 师：平行光将会会聚在凸透镜的什么位置？ 生：焦点。 师：所以我们将在这个凸透镜的焦点附近找到一个倒立、缩小的实像。 学生活动2． 尝试用凸透镜组合看清远处光源 师：这个凸透镜帮助我们将远处的景物在眼前成像，可是像却 又太小，虽然清晰但细节看不清楚呀！怎样才能看清这个 像呢？需要再借助什么？ 生：放大镜。 师：对，放大镜将这个小小的像放大了观察。那如果凸透镜要 起到放大镜的作用，应该要满足什么条件？ 生：一倍焦距以内。 师：成怎样特点的像？ 生：正立、放大的虚像。 师：我们一起动手来验证刚刚的推理。 指导学生将焦距为5cm的凸透镜安装在光 具座上，透过两 个凸透镜观察F光源。 调节透镜之间的距离，达到最佳观测效果。 学生分组进行探究实验 师：恭喜同学们，我们找到了一种由两块凸透镜组成的望远镜。 介绍物镜和目镜。 师：靠近物体的透镜叫做物镜。 靠近眼睛的透镜叫做目镜。 物镜的焦距比目镜的焦距更长还是更短？ 生：物镜焦距长、目镜焦距短。 师：为了减少光的干扰，我们需要再加上镜筒。 学生活动3． 估测并分析最佳成像距离 师：大家都找到最清晰的像了吗？此时物镜和目镜相距大约是 多少？ 生：15cm。 师：我们看，物镜的焦距是？10cm,目镜的焦距是？5cm，你发 现了吗？望远镜的最佳成像间距就是约为物镜和目镜的焦距之和，即f物＋f目。 小结：通过PPT中望远镜的成像光路图小结望远镜的成像原理。 二. 制作和调试望远镜 师：我们已经掌握了望远镜的成像原理，来让我们进入大家期待的下一环节：制作望远镜。 学生活动4． 制作和调试望远镜 师：尝试使用凸透镜、纸筒、泡沫纸、剪刀、胶带、通过小组合作，自制一个望远镜，实现望远功能。 请取出袋中的凸透镜镜片，两块凸透镜的焦距分别是30cm 和5cm。请问谁是物镜谁是目镜？ 生：焦距30cm的透镜是物镜，焦距5cm的凸透镜是目镜。 师：最佳成像距离是多少？ 生：35cm。 师：请参考老师PPT上给出的流程和图片组装望远镜。并用彩笔给望远镜设计一个“称号”。 学生分组合作制作 教师指导学生制作 发现问题，共同讨论解决问题。 注意事项：（1）使用剪刀注意安全 。 （2）尽量减小两镜筒间的缝隙。 学生活动5．走出教室，用自制的望远镜观察景物。 师：走出教室，走进春天，用我们自制的望远镜去看远处的风景。 生:在老师的组织下有序地走出教室，在阳台上通过自制望远镜观察远处的鸡山、校园内的红旗等。 师：教师带自制更高倍数的单筒望远镜，请学生观察对比成像特点。 三. 展示、交流、拓展 师：请学生展示自制望远镜 同学们请看PPT（展示学生通过自制望远镜看到的景物） 大家通过自制望远镜看到的是怎样特点的像？ 生：可能会回答：“倒立的像”或者“倒立放大的像”等等。 师：再次比较板书中上最终通过目镜看到的像与景物(物体)之 间的正倒的关系。 师：那我们可以想想办法将像变成正立的吗？ 生：加平面镜或者棱镜。 师：引导学生比较板书中最终通过目镜看到的像与景物的大小 关系。 师：介绍“视角”。 师：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。 师：通过老师的望远镜看到的像和你的望远镜有区别吗？ 生：可能回答“看得更远”或者“看到的像更大”。 师：通过教师自制的更高倍数的望远镜介绍“望远镜的放大倍 率” 望远镜的放大倍率= 科学世界：望远镜与宇宙探索 师：人类一直探索去看到更远的世界，请看《望远镜与宇宙探 索》PPT中重点标出中国在望远镜这个邻域中的突出成就。 师： 从伽利略用20倍镜片窥探星空（1609）到贵州群山环抱的中国“天眼”睁开苍穹之眸（2016）。人类用400年将观测半径从木星轨道拓展至可观测宇宙边缘。 正如南仁东团队为FSAT付出的二十余载春秋，人类对真理的追寻永远交织着精密计算与浪漫想象。让我们追随科学家的脚步，踏上星辰大海的征途。 组织学生实验，对物镜所成的像有直观印象，同时复习本单元前期相关知识。 引导学生思考分析望远镜的物镜所起的作用。 引导学生思考分析望远镜目镜的作用。以及推理出目镜的作用。 理论和实践结合，推理和验证结合。 学生通过思考知道望远镜的物镜焦距大于目镜焦距。 结合实验分析目镜和物距之间最佳成像距离。有利于学生理解最佳成像距离这个概念。 通过成像光路图，让学生从直观的感受、认知到形成抽象的图形思维。 学生通过实践操作，锻炼了动手能力、团队协作能力，也培养解决问题的能力。 实地利用望远镜观观察远处物体，让学生获得成功的体验。 也引起思考最终看到的像的特点。 引起学生兴趣，引发学生思考。 通过讨论，进一步巩固对望远镜成像原理的理解。 引导学生比较像和物体的正倒关系 ，引发思考，让知识从课堂走到实际运用。培养学生发现问题、解决问题的能力。 使学生了解用望远镜看物体时视角变大。视角越大，看得越清晰。 激发学生兴趣，引导大家了解放大倍率。 从而过渡到天文望远镜。 激发学生的民族自信、提升学生的社会责任感。
实践项目小结 引导学生从项目提出、项目分析、项目实施和展示交流四个环节进行回顾。 对于学生在探究活动中参与度和表现，进行评价。
课后实践 选择1.写一篇关于望远镜的科技小论文。 选择2.制作并改进一个望远镜，利用望远镜观察远处的物体。
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