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第五章 透镜及其应用
制作望远镜
第5节
01
了解望远镜的基本结构。
02
通过制作望远镜尝试运用已知的科学规律解决具体问题。
03
了解望远镜的发展历程，体会科学技术对社会发展和人类生活的影响。
日常生活中观察远处的物体时用什么器材？科学家在观察夜象时，用什么器材？
双筒望远镜
射电望远镜
天文望远镜
望远镜种类很多，下面以开普勒望远镜例进行分析。
望远镜
1.望远镜
(1)望远镜的构造
望远镜由两组透镜组成，每组透镜相当于一个凸透镜。靠近被观察物体的凸透镜，焦距比较长，叫作 镜。靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短，叫作 镜。
物
目
(2)望远镜的原理
①物镜：相当于 的镜头，远处的物体通过物镜在焦点附近成 立、 的实像，这个像处于目镜的1倍焦距以内。
②目镜：相当于 镜，把物镜所成的像再放大一次，成 立、_____
的虚像。
照相机
倒
缩小
放大
正
放大
远处物体射来的光
物镜：相当于照相机的镜头，成倒立、缩小的实像
目镜：相当于放大镜，
成正立、放大的虚像。
物镜
目镜
F目
F物
F目
F物
(2)望远镜的原理
物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，这样的像应该是缩小的，为什么用望远镜观察物体时会感到像被放大了？
原来，我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要，视角越大，对物体观察越清楚。
2.视角
(1)从眼睛的中心向 所引的两条直线的夹角叫视角。
物体两端
①视角与物体 有关。物体到眼睛的距离一定时，大物体的视角大，小物体的视角小。
(2)影响视角的因素
大小
②视角与离物体 有关。物体大小一定时，看近处的物体，视角大，远处的物体视角小。
远近
物镜成倒立、
缩小的实像。
目镜成正立、
放大的虚像。
物镜
目镜
焦点
α
视角变大
远处物体
(3)望远镜对视角的放大：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
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。
01
选择物镜和目镜
利用本章所学知识测量凸透镜的焦距，并根据放大倍数的要求，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。
02
设计镜筒
03
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。镜筒可以设计成两段，让物镜的镜简较目镜的镜筒粗一些，这样套在一起，便于在使用时调节。
自制望远镜
(1)镜片的选择：可以选用两片凸透镜。物镜的焦距约为20 cm，直径约为5 cm；目镜的焦距约为10 cm，直径约为4 cm。
(2)镜筒的选择：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。
(3)调试与安装：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。
①用一个凸透镜(焦距较大)观察窗外远处的物体，成 的实像。
②再用另一个凸透镜(焦距较小)观察上面得到的物体的像，成__________
的虚像，远处的物体看上去 了。
③两凸透镜的位置对调后，远处的物体看上去 了。
倒立、缩小
正立、放大
放大
缩小
反思
拓展
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。
如何让望远镜看到的像是正立的
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。
伽利略望远镜
1. 使用望远镜探索宇宙的历程
（1）伽利略望远镜
意大利天文学家、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”。第一个观测到了木星的卫星、
太阳黑子和月球上的环形山。
木星及其卫星
太阳黑子
（2）“海王星”的发现
1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，猜想天王星外还存在一颗未知的行星。不久，人们用望远镜在预测的位置发现了这颗行星，它被命名为“海王星”。
哈勃太空望远镜
（3）哈勃太空望远镜
为改进对星体的观察，1990年美国向太空发射了一台望远镜，叫哈勃太空望远镜，可以排除大气层的干扰，使人类观测宇宙的能力空前提高。
（4）中国“天眼”射电望远镜
我国在现代对宇宙探索的贡献：中国“ ”500米口径球面射电望远镜工程由我国天文学家于1994年提出构想，从预研到建成历时22年，2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径 、灵敏度最高的射电天文望远镜。
科学家通过“中国天眼”FAST发现了迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴FRB 20190520B，并将其定位于一个距离我们30亿光年的矮星系。这一发现对于更好理解快速射电暴这一宇宙神秘现象具有重要意义。
天眼
最大
2. 我们的宇宙
宇宙是一个有层次的天体结构系统。
（1）宇宙：我们的宇宙中拥有上千亿个星系；
（2）银河系：银河系只是宇宙中上千亿个星系中的一个。银河系异常巨大，一束光穿越银河系需要10万年的时间。
（3）太阳系：太阳不过是银河系中几千亿颗恒星中的一员。太阳周围有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星绕它运行，地球在离太阳比较近的第三条轨道上。此外，还有若干其他天体绕太阳转动。
（4）地球：地球在离太阳比较近的第三条轨道上，是太阳系中的一颗普通行星。
制作望远镜
课堂总结
构造：物镜（相当于照相机）、目镜（相当于放大镜）。
原理：远处物体首先通过物镜成倒立、缩小的实像；
目镜把物镜形成的实像放大，得到正立、放大的虚像。
视角：从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。
影响因素：物体本身的大小，物体到眼睛的距离。望远镜物镜
所成的象比原物小，但通过目镜放大，视角会变得很大。
制作望远镜
①使用望远镜探索宇宙的历程：伽利略望远镜、哈勃太空望远镜。
②宇宙是个有层次的天体结构系统：宇宙、银河系、太阳系、地月系。
望远镜
1.探究宇宙的奥秘，一直是人类孜孜不倦的追求。下列关于宇宙及星体运动的说法正确的是(　　)
A.地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B.太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
C.地球是绕太阳运动的一颗行星
D.“日心说”是正确的，“地心说”是错误的
C
2.望远镜的原理是将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个___________
　　 像，落在目镜的　　 　；再经目镜使这个像再成一个__________
　 　像。物镜相当于　　　　，目镜相当于　　　　。
倒立缩小
的实
焦点内
正立放大
的虚
照相机
放大镜
3.如图表示一种光学仪器的成像原理，这种仪器是　　 　(选填“望远镜”或“显微镜”)，目镜的作用相当于　　 　(选填“放大镜”或“投影仪”)。
望远镜
放大镜
4.如图所示，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　　　(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　　　(选填“变大”或“变小”)。
变大
变小
5.小明同学为了探究物体对眼睛视角大小的影响因素，观察不同高度的树木且不断地改变眼睛与树木的距离，如图所示，他得到数据如下表所示。
物体的高度h/m 4 2 1 距物体的距离s/m 8 6 4 2 8 6 4 2 8 6 4 2
视角α/度 28 36.8 53.1 90 14.2 19 28 53 5.5 9.5 14.2 28
分析表格中数据可得出结论：
(1)在观察相同高度的物体时，视角的大小与　　 　有关，　　　越远，视角越　　。
(2)观察者的眼睛与物体距离不变时，视角的大小与　　 　有关，______
越大，视角越　　。
距物体的距离
距离
小
物体的高度
高度
大
由题图可知，远处的物体先通过物镜使物体成倒立、缩小的实像，然后用目镜把这个实像再放大成正立、放大的虚像，就能看清很远处的物体，这就是望远镜的原理，目镜相当于放大镜。
通过两个焦距不同的放大镜演示望远镜成像原理，前
面焦距大的放大镜相当于望远镜的物镜，使远处的物体在后
面焦距较小的放大镜焦点附近成倒立的实像，后面焦距小的
放大镜相当于望远镜的目镜，用来把这个实像放大，所以我
们看到了物体倒立、放大的像。
望远镜的放大倍数等于物镜焦距除以目镜焦距；若把两个放大镜的位置前后对调，焦距小的作为物镜，焦距大的作为目镜，则放大倍数小于1，成缩小的像。

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