(共20张PPT)
第5节 跨学科实践：制作望远镜
八年级
初中物理
第五章 透镜及其应用
学习目标
2.能说出望远镜的成像原理。
3.知道影响视角大小的因素。
1.了解望远镜的基本结构。
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。如图所示，你能根据透镜成像的知识，自已制作一个望远镜吗 或许你能用它作出新的发现呢!
自制的望远镜
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。
望远镜的种类很多，有一种望远镜( 比如开普勒望远镜)是由两组凸透镜组成的。
1.望远镜的构造
望远镜的结构
（2）目镜：靠近眼睛的一组凸透镜，焦距较短。相当于一个放大镜，物体(物镜所成的实像)经目镜成正立、放大的虚像。
（1）物镜：靠近被观测物体的一组凸透镜，焦距较长。相当于照相机的镜头，远处的物体经物镜在焦点附近成倒立、缩小的实像。
知识点一 了解望远镜的基本原理
2.开普勒望远镜的成像原理
如图所示，由于望远镜所观察的物体极远，即物体到物镜的距离远大于物镜的2倍焦距，所以被观察的物体可以在物镜的焦点附近成一个倒立、缩小的实像。这个实像落在目镜的1倍焦距以内，经过目镜后成正立、放大的虚像。
第二次：正立、放大、虚像
第一次：倒立、缩小、实像
提醒：（1）被观察的物体通过望远镜，第一次成倒立、缩小的实像，“倒立”是相对于物体而言的；第二次成正立、放大的虚像，“正立”是相对于第一次所成的像而言的，所以人眼通过望远镜看到的是物体倒立的虚像。
（2）不要用望远镜直接观察太阳，否则会损伤眼睛，甚至导致失明。
3.视角
从眼睛的光心向观察物体的两端所引的两条直线的夹角即为视角。
视角
物体对眼睛所成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。
视角大
a
视角小
a
距离相等时，大物体的视角大，小物体的视角小。
视角小
物体大小一定时，看近处的物体，视角大，远处的物体视角小。
视角大
a
a
通过望远镜看物体
物体
缩小的像
通过目镜可观察物体的虚像，视角增大了，好像物体被移近，从而使我们能看清远处的物体。
视角
视角
典例1
D
某天文爱好者为了研究“超级月亮”这一现象，于是架设一台天文望远镜做进一步观察。如图所示，关于该望远镜，下列说法正确的是（ ）
A．物镜和目镜都是凹透镜
B．物镜使远处的物体成放大的实像
C．目镜相当于放大镜，成放大的实像
D．物镜越大，成像越明亮
解析：望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，故A错误；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；远处的物体经物镜成倒立、缩小的实像，该实像在望远镜目镜的焦点以内，经目镜成正立、放大的虚像，目镜的作用相当于放大镜，故C错误；望远镜的物镜越大，收集到的光线越多，成像越明亮，故D正确。
答案：D
设计简易望远镜
知识点二
1.确定望远镜的放大倍率
取放大倍率为2~3倍即可。
2.选择物镜和目镜
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。
3.设计镜筒
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。
制作及调试望远镜
知识点三
制作：根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。
试用与调整：把目镜镜筒插人物镜镜筒内，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。
反思与拓展:这里制作的望远镜使用了两块凸透镜，观察到的远这里制作的望远镜使用了两块凸透镜，观察到的远处物体的像是倒立的，怎样才能通过望远镜看到正立的像呢
有两种方法:第一种是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;第二种是物镜使用凸透镜，目镜使用凹透镜，望远镜所成的像就是正立的了。
望远镜与宇宙探索
1.意大利物理学家伽利略是第一位把望远镜指向天空的人。 1609年，伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”。他还第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山。
2.1846年，科学家用望远镜观测到“海王星”。海王星的发现为万有引力定律提供了有力的支持。
3.1990年，科学家把“哈勃”太空望远镜送入太空，使人类观测宇宙的能力空前提高。
太阳系
“哈勃”太空望远镜
4.2009年，郭守敬望远镜建成，并于2011年启动光谱巡天任务,成为世界上第一个获取光谱数突破千万量级的望远镜。2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜。
5.宇宙拥有上千亿个星系，银河系是其中的一个，银河系的直径约10万光年，银河系有几千亿颗恒星，太阳是其中的一员。随着技术的进步，更多的大型望远镜和空间望远镜将提供更高的分辨率和更广的观测范围，继续挑战和超越我们对字宙的现有认识，帮助我们揭示更多宇宙的奥秘。
课堂小结
制作望远镜
工作原理：两次成像，先缩小，再放大
主要结构：物镜、目镜
基本原理
设计简易望远镜
自制望远镜
制作及调试望远镜
小明取来两个焦距不同的放大镜，分别用一只手握住其中一个来模仿望远镜，他通过两个透镜观察前面的物体，如图所示，调整两个透镜的距离，直到看清楚为止，下列说法正确的是（ ）
A．靠近眼睛的透镜是物镜，靠近被观测物的是目镜
B．用望远镜观察前面的物体，物镜得到的是放大的像
C．两透镜互换后再看前面的物体，看到的像都是放大的
D．目镜能把物镜成的像放大
D
随堂练习课题 第五章第5节 跨学科实践：制作望远镜 1课时
授课教师 授课类型 新授课
教学目标 1.通过观察望远镜的构造，简要说出望远镜的基本结构。2.经历小组合作探究，能用已学的凸透镜成像的规律准确解释和望远镜的工作原理，提高运用知识解决问题的能力。3.通过探究活动和望远镜发展历程的了解，体验探究的乐趣，乐于观察和实验，并认识科学技术对社会发展和生活的影响，有将知识应用于生活、服务于祖国现代化建设的意识和探索宇宙奥妙的兴趣。
教学重点、教学难点 重点：知道望远镜的基本结构和成像原理。难点：利用两组凸透镜成像规律理解望远镜的原理。
教学方法 望远镜是凸透镜成像规律的拓展,是利用两个透镜的组合看物体,通过这部分内容的学习,加深学生对凸透镜成像原理的理解,开阔眼界,同时让学生感受到物理知识与日常生活的联系是非常紧密的,物理是有用的,从而激发学生学习物理的兴趣。本节的望远镜的成像原理比较抽象,学生在理解上有些困难，对二次成像理解不好。为了克服本节学习障碍，达到基本认识望远镜的结构及成像原理的目的，本节需突出自学、引导、动手探究活动。
教学准备 望远镜、焦距不同的凸透镜、多媒体课件等。
教学过程 一、新课引入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。你能根据透镜成像的知识，自已制作一个望远镜吗 或许你能用它作出新的发现呢!二、讲授新课知识点一 了解望远镜的基本原理实验：探究望远镜的成像原理说明：用两个焦距不同的凸透镜观察远处的物体。实验步骤：(1)先用一个凸透镜观察窗外远处的物体。观察到什么现象 (2)再用另一个凸透镜观察上面得到的物体的像。注意成像情况。教师巡回指导组织学生实验,并巡视解决学生当中出现的问题。(说明:长焦距的放在前面作物镜,然后再用短焦距的作目镜进行观察)展示：实物望远镜（1）观察望远镜主要由哪些部分组成？（2）物镜、目镜各是什么透镜？光路图：望远镜成像光路图归纳总结：望远镜的原理物镜相当于照相机，使被观察的物体成一个成倒立、缩小的实像；目镜相当于放大镜，把物镜成的缩小实像,再一次放大成虚像。知识点二 视角 过渡语：我们能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要？视角：被观察的物体两端到人眼光心所夹的角叫视角。说明：物体对眼睛所成视角的大小和物体本身大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。如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。望远镜的物镜直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光使得所成的像更加明亮。这一点在观测天空中的暗星时非常重要。现代天文望远镜都是力求把物镜口径加大，以求观测到更暗的星。注意：望远镜看到的是倒立、缩小的虚像，但视角被放大。知识点三 设计简易望远镜1.确定望远镜的放大倍率：取放大倍率为2~3倍即可。2.选择物镜和目镜：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。3.设计镜筒：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。知识点四 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。2.试用与调整：把目镜镜筒插人物镜镜筒内，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。反思与拓展这里制作的望远镜使用了两块凸透镜，观察到的远这里制作的望远镜使用了两块凸透镜，观察到的远处物体的像是倒立的，怎样才能通过望远镜看到正立的像呢 有两种方法:第一种是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;第二种是物镜使用凸透镜，目镜使用凹透镜，望远镜所成的像就是正立的了。三、课堂小结回顾本节课你学到了什么？梳理本节知识要点。四、板书设计 第5节 制作望远镜一、望远镜1.结构:物镜——凸透镜，目镜——凸透镜。2.原理:物镜成倒立、缩小的实像，目镜成放大的虚像。二、视角1.视角越大,对物体的观察越清楚。2.视角与物体的大小有关,还与物体到眼睛的距离有关。三、设计简易望远镜四、制作及调试望远镜五、反思与拓展
教学设计反思 制作望远镜这节课的重点是理解望远镜的物镜和目镜的工作原理，要想让学生理解它们的工作原理，须先让学生掌握前面所学的照相机、投影仪和放大镜的工作原理。学生只有在理解它们的工作原理的基础上，才能够上好本节课。所以在上本节课之前，务必要进行一下课前的复习准备工作。
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