資源簡介

(共34張PPT)
第5節 制作望遠鏡
八年級上
主題情境
制作望遠鏡
了解望遠鏡的基本原理
任務線
制作及調試望遠鏡
設計簡易望遠鏡
反思與拓展
(改進望遠鏡)
問題線
怎么改進才能通過望遠鏡看到正立的像？
如何確定鏡筒的直徑和長度
如何選擇物鏡和目鏡？
望遠鏡的結構和工作原理是什么？
凸透鏡成像規律的應用
凸透鏡的焦距
學習目標
1. 了解望遠鏡的基本結構.
2. 知道望遠鏡的物鏡和目鏡凸透鏡成像原理.
3. 利用已學的透鏡成像知識設計制作簡易望遠鏡，并進行調試及改進.
4. 了解望遠鏡的發展歷程，關注人類探索宇宙的重大活動.
科學家利用巨大的天文望遠鏡接收來自遙遠星系的信息.通過分析這些信息，人們對宇宙了解得越來越深入.根據透鏡成像的知識，你也可以自己制作一個望遠鏡嗎？
情境串新知
牛頓望遠鏡
伽利略望遠鏡
郭守敬望遠鏡
開普勒望遠鏡
望遠鏡組成結構是怎樣的？
思考
1. 望遠鏡的類型
任務1
了解望遠鏡的基本原理
2. 望遠鏡的基本構造
望遠鏡有不同的類型，其中有一種望遠鏡是由兩組凸透鏡組成的.
天文愛好者用的望遠鏡
望遠鏡是如何成像的呢？
思考
目鏡：靠近眼睛的叫作目鏡
物鏡：靠近被觀測物體的叫作物鏡
3. 望遠鏡的成像原理
觀察望遠鏡成像光路圖，物體通過物鏡和目鏡所成的像分別具有什么特點？
物鏡——使被觀察的物體成一個_____、_____、_____，成像原理與________相同.
目鏡——相當于________，把物鏡成的實像再一次_____.
倒立
縮小
實像
放大鏡
放大
觀察與思考
F物
F目
F目
目鏡
物鏡
照相機
物體距離物鏡很遠，它的像卻離物鏡很近，這樣所成的像應該是縮小的，為什么使用望遠鏡觀察物體時會感到物體被放大了？
？
4. 視角:
由物體兩端(上、下或左、右)引出的兩條直線在人眼光心處所成的夾角.
物體對眼睛所成的視角越大，它在視網膜上所成的像就越大.
視角與什么因素有關？
思考
(1)視角與物體本身的大小有關
視角大
視角小
物體到眼睛的距離相等時，物體越大，視角越大.
物體大小一定時，物體到眼睛的距離越近，視角越大.
視角小
視角大
(2)視角與物體到眼睛的距離有關
用望遠鏡觀察物體時，通過物鏡所成的像雖然比原來的物體小，但它離眼睛很近，再加上目鏡的放大作用，視角變得很大，所以感覺物體變大了.
現在你知道為什么使用望遠鏡觀察物體時會感到物體被放大了嗎？
進一步分析表明：
這種由兩組凸透鏡組成的望遠鏡的放大倍率為
物鏡的焦距
目鏡的焦距
思考
F物
F目
F目
目鏡
物鏡
你能否設計一個望遠鏡，能夠用它觀察校園內遠處的物體呢？
？
簡易望遠鏡的要素分析和器材選擇
簡易
望遠鏡
要素1：物鏡
要素3：鏡筒
要素2：目鏡
器材：凸透鏡
作用：u＞2f物，f物＜v＜2f物，成倒立、縮小的實像
器材：兩個可套在一起的圓筒
作用：調節目鏡和物鏡之間的距離，
從而可以看清遠近不同的物體
器材：凸透鏡
作用：u＜f目，成正立、放大的虛像
任務2
設計簡易望遠鏡
1. 確定望遠鏡的放大倍數
凸透鏡
選擇凸透鏡：
不同焦距的凸透鏡兩個(可以用家里現有器材的放大鏡、老花鏡或直接購買凸透鏡，根據所學知識測量凸透鏡的焦距）
自制的望遠鏡可以采用單片的凸透鏡作為目鏡和物鏡.
為了成像效果較好，其放大倍率不宜過大，取放大倍率為2~3倍即可.
將放大鏡正對著太陽光，再把一張紙放在它的另一側，調整放大鏡與紙的距離，紙上會出現一個最小最亮的光斑. 這一點就是放大鏡的焦點，光斑與放大鏡之間的距離即為放大鏡的焦距.
測量凸透鏡的焦距：
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物鏡的
口徑
目鏡的
口徑
選擇兩塊凸透鏡時，除了需要滿足焦距的要求，物鏡的直徑還要比目鏡的直徑大一些.測量凸透鏡的直徑，以便于制作直徑合適的鏡筒.
選擇焦距較長、直徑較大的凸透鏡作為物鏡；選擇焦距較短、直徑較小的凸透鏡作為目鏡.
2. 選擇物鏡和目鏡
3. 設計鏡筒
在用望遠鏡觀察遠近不同的物體時，需要調節兩鏡間的距離. 鏡筒可以設計成兩段，讓物鏡的鏡筒較目鏡的鏡筒粗一些，套在一起后便于調節.
觀察最遠處的物體時，兩鏡間的距離約等于兩鏡焦距之和；
觀察較近處的物體時，兩鏡間的距離要稍大一些.
物鏡
目鏡
想一想
對于該方案，你有沒有辦法減小望遠鏡兩個鏡筒間的縫隙？
結合目鏡鏡筒的直徑，在物鏡鏡筒沒有透鏡的一端做一個環扣，其他方案合理即可！
泡沫紙
完成表格中的信息可以幫助你設計制作望遠鏡時較快速的選擇合適的材料，完成設計.
凸透鏡鏡頭 f 焦距/cm d 直徑/cm 成像特點 放大倍數 透鏡間的最小距離/cm
物鏡
目鏡 1. 制作
(1)明確凸透鏡的焦距及直徑.
可以選用兩塊凸透鏡. 物鏡的焦距約為20 cm，直徑約為5 cm；目鏡的焦距約為10 cm，直徑約為4 cm.
結合看遠近不同位置的物體時兩鏡間的距離，物鏡鏡筒的長度需要大于20 cm，目鏡鏡筒的長度需要大于10 cm，為留出前后調節的空間，由此合理設計鏡筒的長度.
任務3
制作及調試望遠鏡
(2)根據所選凸透鏡的焦距和直徑制作鏡筒.
根據凸透鏡的焦距、直徑等數據，以及對鏡筒長度的要求，可以利用現成的圓筒狀物品（如裝羽毛球的筒），也可以通過截取適當尺寸的長方形紙板（如瓦楞紙板或其他材料），并把它卷起來制成鏡筒.
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(3)把物鏡和目鏡方便地固定在鏡筒上.
用雙面膠或者膠槍等將目鏡和物鏡固定在鏡筒上.
把目鏡鏡筒插入物鏡鏡筒內，把目鏡放到眼前，通過望遠鏡觀察遠處的物體. 在觀察時要通過對鏡筒長度的調節，改變物鏡與目鏡間的距離，直到在望遠鏡中看到遠處物體清晰的像為止.
2. 試用及調整
1. 為什么通過簡易望遠鏡看到的像是倒立的？怎樣才能通過望遠鏡看到正立的像呢？
思考
任務4
反思與拓展
該簡易望遠鏡是利用兩個凸透鏡制成的，物體經過物鏡成倒立、縮小的實像，這個實像正好落在目鏡的焦點以內，目鏡相當于放大鏡，將倒立、縮小的實像放大，所以人通過簡易望遠鏡看到的像是倒立的.
改進方案一：使用兩個相互垂直的平面反射裝置把所成的像先上下顛倒一次，再左右顛倒一次；
改進方案二：物鏡使用凸透鏡，目鏡使用凹透鏡，望遠鏡所成的像就是正立的了.
2. 為什么通過簡易望遠鏡看到的像偏暗，該如何改進才能使像更亮一些？
原因1：可能是簡易望遠鏡的鏡筒太長所致；
改進方案：選用焦距更小的凸透鏡進行制作望遠鏡，也可增大物鏡所用凸
透鏡的直徑；
原因2：可能是物鏡的直徑太小，進入鏡筒的光束較少所致；
改進方案：增大物鏡所用凸透鏡的直徑.
原因3：可能是兩鏡筒之間的縫隙不嚴，光束有空隙進入鏡筒形成干擾所致；
改進方案：將兩鏡筒之間的縫隙合嚴，避免光束由此處進入鏡筒.
結合思考內容改進你制作的望遠鏡，也可以針對你發現的望遠鏡的其他問題，設計改進的辦法，讓你的望遠鏡更加完善！
科學世界
望遠鏡與宇宙探索
在人類歷史的早期，人們利用肉眼觀測天象.后來人們通過測量天體的運動、制定歷法，指導人們的生產生活.根據文獻記載，人們早在戰國時期就發現了北斗七星一年中的周回運轉在昭示四季、節氣變遷方面的重要作用.
北斗七星
意大利物理學家
伽利略
伽利略望遠鏡
　　望遠鏡的發明大大擴展了人類觀測天空的視野.第一位把望遠鏡指向天空的是伽利略.1609年，伽利略用自制的望遠鏡觀察天體，以確鑿的證據支持了哥白尼的“日心說”，他還第一個觀察到了木星的衛星、太陽黑子和月球上的環形山.
1846年，科學家根據牛頓發現的萬有引力定律，猜想天王星外還存在一顆未知的行星，并計算出這顆行星的運動軌道.不久，人們用望遠鏡在預測的位置發現了這顆行星，它被命名為“海王星”.這一發現為萬有引力定律提供了有力的支持.
海王星
恒星的誕生
哈勃望遠鏡攝
恒星的死亡
哈勃望遠鏡攝
哈勃望遠鏡
1990年，科學家把哈勃空間望遠鏡送入太空，使人類觀測宇宙的能力空前提高.
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除光學天文望遠鏡外，人們還發明了其他觀測太空的儀器，如射電天文望遠鏡，這使人類對宇宙的了解越來越深入.
郭守敬望遠鏡
2009年，郭守敬望遠鏡建成，并于2011年啟動光譜巡天任務，成為世界上第一個獲取光譜數突破千萬量級的望遠鏡.
2020年，中國天眼正式開放運行，它是目前全球單口徑最大、靈敏度最高的射電天文望遠鏡.
中國天眼
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自主閱讀課本對應內容
作用：作用相當于一個______，將物鏡成的實像再一次_____.
結構
物鏡
工作原理圖
制作
望遠鏡
課堂小結
放大鏡
放大
定義：靠近___________的透鏡叫作物鏡.
被觀測物體
作用：使遠處的物體在焦點附近成_____、_____的___像.
倒立
縮小
實
目鏡
定義：靠近_____的透鏡叫作目鏡.
眼睛
F物
F目
F目
目鏡
物鏡
1. 如圖所示，這是簡易天文望遠鏡的內部結構. 物鏡的成像原理與______
(選填“投影儀”或“照相機”)相同，物鏡成的像會落在目鏡_____________
的位置，目鏡所成的像是正立、放大的___像；如果你想制作簡易天文望遠鏡，沒有現成的透鏡，可以選用合適的_____(選填“近視”或“遠視”)眼鏡鏡片來代替.
照相機
一倍焦距以內
虛
遠視
物鏡的作用是使遠處的物體在焦點附近成倒立、縮小的實像
物鏡成的倒立縮小的實像正好落在目鏡焦距內的位置
目鏡的作用相當于一個放大鏡，物鏡所成的實像經過目鏡成一個正立、放大的虛像
近視眼鏡鏡片是凹透鏡，遠視眼鏡鏡片是凸透鏡
物鏡
目鏡
隨堂練習
物體離投影儀鏡頭比較近，所成的像是放大、倒立的
照相時，物體離照相機鏡頭比較遠，所成的像是縮小、倒立的
2. 小陽學習了望遠鏡的原理之后，自己動手制作了一個望遠鏡，結構如圖甲所示，其中物鏡的焦距為20 cm，目鏡的焦距為 5 cm.經過不斷的調試，他看到了遠處物體最大最清晰的像（成像原理的光路圖如圖乙所示）.下列說法正確的是(　　)
A. 遠處的物體經過物鏡成像在物鏡的焦點附近
B. 眼睛看到的是遠處物體的倒立的實像
C. 此時物鏡和目鏡之間的距離約為20 cm
D. 若要觀察更遠的物體，此時應該增大
物鏡和目鏡之間的距離
A
遠處的物體經過物鏡成倒立、縮小的實像，像在物鏡的焦點以外緊靠焦點的位置
√
眼睛看到的是遠處物體倒立的虛像
×
物鏡與目鏡之間的距離約等于兩焦距之和，即25 cm
×
凸透鏡成實像時物遠像近像變小，觀察更遠處的物體時，物體經過物鏡所成的像會遠離目鏡，為了使像成在目鏡的一倍焦距內，應減小物鏡和目鏡之間的距離
×
3. 某同學用自制望遠鏡(凸透鏡組)觀察校園風景，通過調節，已使被觀察物體處在視野的中央了， 如果想通過望遠鏡看到更大的像，應讓目鏡_____
(選填“靠近”或“遠離”)物鏡一些，并說明原因：_______________________
____________________________________________________________________________________________________________.
物鏡所成縮小的實像在目鏡的一倍焦距以內，目鏡成正立、放大的虛像，由凸透鏡成虛像時，物遠像遠像變大可知，應適當增大目鏡和物鏡的距離
遠離
望遠鏡的成像原理：
F物
F目
F目
目鏡
物鏡

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