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2024人教版新教材物理八年级上册同步精讲精炼学案（全国通用）
第五章 透镜及其应用
专题5.5 跨学科实践：制作望远镜
1.物理观念：（1）了解望远镜的基本结构和原理。
（2）经历制作简单的望远镜的过程。
（3）了解望远镜的发展历程，体会科学技术对社会发展和生活的影响。
2.科学思维：利用对比方法学习物镜与目镜工作原理。
3.科学探究：通过合作交流，通过报刊、网络等进行查阅，以培养他们通过各种公共信息资源收集资料的能力。学会自制望远镜的过程。
4.科学态度与责任：通过伽利略、牛顿等科学前辈利用望远镜来观测天空事例为契机，让学生学习科学家探索宇宙的思想方法，培养学生献身科学，勇于发现乐于探究的学习习惯，以及应用物理知识解决实际问题的能力。
学习重点是知道望远镜的基本结构，原理，能够制作望远镜；难点是理解望远镜的工作原理。
一、制作望远镜
望远镜种类很多，其中一种是由两组凸透镜（开普勒望远镜）组成。
1. 探究望远镜的原理
【实验器材】两个焦距不同的凸透镜。
【实验步骤】
①先用一个凸透镜（焦距大的）观察窗外远处的物体，注意成像情况。
②再用另一个凸透镜（焦距小的）观察上面得到的物体的像，注意成像情况。
③将两凸透镜的位置对调，再观察远处的物体，对比两次成像的大小。
【分析论证，归纳结论】
①将焦距较大的透镜放在焦距较小的透镜前面，观察物体，物体成倒立、放大的像，远处的物体看上去放大了（选填像的性质）。
②将两凸透镜的位置对调，将焦距较小的透镜放在焦距较大的透镜前面，再观察远处的物体，物体成倒立、缩小的像（选填像的性质）。
2. 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，叫物镜。靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短，叫做目镜。
望远镜示意图 双筒望远镜
我们见到的普通望远镜和军事望远镜都是双筒的，是双筒望远镜。它的两个镜筒都是拐了弯的，在拐弯处分别安装了两个“全反射棱镜”。这种设计一方面缩短了镜筒的长度，另一方面经过那两块棱镜的两次反射也能使本来倒立的像正立过来。
3. 望远镜的原理
（1）物镜与目镜
物镜相当于照相机的镜头，使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像。目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像。两次成像，先缩小，后放大。
（2）望远镜的成像光路图
注意：①目镜把物镜所成的像进行放大。目镜所成的像正倒和大小是相对于物镜所成的像而言的。最后成像与物体本身比，是倒立、缩小的虚像。
②物镜和目镜的距离等于两个透镜的焦距之和。（由于物体距望远镜的距离很大，第一次成像在物镜的焦点附近且无限靠近焦点，可以近似地认为在焦点处，要使目镜的放大倍数尽可能最大，则这个像要在目镜的一倍焦距以内且尽可能靠近焦点）。
（3）视角
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。
①视角的概念
从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。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。
②望远镜对视角的放大
用望远镜观察物体时，望远镜所成的像离我们的眼睛很近，增大了视角，因而通过望远镜能清楚地看到远处的物体。
（4）望远镜的放大倍率
如图所示，这样的望远镜（开普勒望远镜）的放大倍率为 n=f物/f目。其中，f物是物距的焦距，
f目是目距的焦距。
4. 设计简易望远镜
（1）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。
（2）选择物镜和目镜
望远镜的物镜和目镜可以选择老人阅读用放大镜的镜片，也可以使用老花镜的镜片，还可以直接购买凸透镜。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，选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜。
在选择两块凸透镜时，除了需要满足焦距的要求，物镜的直径还要比目镜的直径大一些。测量凸透镜的直径，以便于制作直径合适的镜筒。
由此，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
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。如图所示，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。观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和；观察较近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。
5. 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。例如，可以选用如图所示的两块凸透镜。其中，物镜的焦距约为20cm，直径约为5cm；目镜的焦距约为10cm，直径约为4cm。
想一想：对于上图的制作方案，你有没有办法减小望远镜两个镜筒间的缝隙 另外，还应注意每段镜筒的长度需合适，以便留出前后调节的空间。
制作时，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。
此外，还要考虑如何把物镜和目镜方便地固定在镜筒上。
（2）试用与调整
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。
6. 反思与拓展
（1）通过望远镜看到正立的像的方法
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
第一种方法：如图所示，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）。
第二种方法：是使用两个相互平行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。
请你利用上面的方法改进你制作的望远镜，也可以针对你发现的望远镜的其他问题，设计解决的办法，让你的望远镜更加完善。
二、望远镜与宇宙探索
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。
（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”。
伽利略望远镜 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）郭守敬望远镜与“中国天眼”
我国不仅古代在天文观测上取得了丰硕的成果，在现代也对宇宙探索作出了很大贡献。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。
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。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，是太阳系中的一颗行星。
考点1. 望远镜组成
【例题1】如图所示，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
【答案】C.
【解析】A．第一个用望远镜观测天体并进行绘制的科学家是伽利略，故A错误；
B．目镜的作用相当于放大镜，故B错误；
C．望远镜的物镜相当于照相机的镜头，成倒立、缩小的实像，故C正确；
D．靠近眼睛的是目镜，离眼睛较远的是物镜，故D错误。
故选C。
考点2. 望远镜原理
【例题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 。
【答案】倒立缩小的实，焦点内，正立放大的虚，照相机，放大镜。
【解析】望远镜成像时相当于照相机，将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个倒立缩小的实像。
望远镜的目镜相当于放大镜，把物镜所成的倒立缩小实像继续放大，故实像应该落在目镜的焦点内，成正立放大的虚像。
考点3. 望远镜制作
【例题3】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”）。
【答案】变大，变小。
【解析】通过两个焦距不同的放大镜演示望远镜成像原理，前面焦距大的凸透镜相当于望远镜的物镜，使远处的物体在焦点附近成倒立的实像，后面焦距小的凸透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；若望远镜的两个凸透镜位置颠倒，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。
考点4. 宇宙及物质世界的尺度
【例题4】下列各物体的尺度，按由大到小的顺序排列正确的是（ ）
A．地球、太阳、银河系 B．银河系、太阳、地球
C．银河系、地球、太阳 D．太阳、银河系、地球
【答案】B
【解析】宇宙中拥有数十亿个星系，银河系只是这数十亿个星系中的一个。银河系异常巨大，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，故B符合题意，ACD不符合题意．所以选B。
一、加深对望远镜的认识
（1）作用：利用望远镜能看清远处的（大）物体。
（2）组成：有一种望远镜（开普勒望远镜）由两组凸透镜组成。靠近物体的叫物镜，焦距较长；靠近眼睛的叫目镜，焦距较短。物镜的第二焦点与目镜的第一焦点重合。
（3）原理：物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。
（4）视觉效果：望远镜所成的像是缩小的，但是由于“视角”增大，人感觉物体被放大了。
望远镜的直径比我们的眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光，使得所成的像明亮。
还有一种望远镜用凸透镜作物镜，用凹透镜作目镜（伽利略望远镜）。天文望远镜也常用凹面镜作物镜。望远镜成的是倒立的像，而日常及军用望远镜所成的像是正立的。
二、加深对望远镜的理解
1. 望远镜的作用是看清远处的物体，远处的物体经过物镜在物镜的焦点附近成倒立缩小的实像，但是像离我们的眼睛更近了，该像又落在目镜的一倍焦距以内，再次经过目镜的放大，我们观察像的视角变大，这样就能观察的清楚了。为了尽可能使第二次成像成得较大，可使望远镜物镜的后焦点与目镜的前焦点重合。
2. 使用望远镜能够看清远处的物体的原因：远处的物体经过望远镜的物镜和目镜后，所成的像还是比物体本身小，但是视角变得很大；另外，望远镜的物镜直径大，可以会聚足够多的光，使成的像更加明亮。因此，人眼就能很清楚的看清远处的物体了。
3. 自制望远镜时，根据放大倍数的要求，选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜，物镜的焦距要大于目镜的焦距。观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和。观察较近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。
（满分100分，答题时间60分钟，根据下面给出的试题答案与解析自测自评）
一、选择题（每小题10分，共60分）
1.在下列四幅图中，每幅图都能展示出一定的物理知识。其中说法错误的是 （ ）
A．甲图反映太阳系由许多行星围绕太阳转动，地球是太阳系中的一颗普通恒星；
B．乙图是伽利略时代的望远镜；
C．丙图是显微镜的结构图。显微镜的物镜相当于幻灯机，成倒立放大的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像。
D．丁图给出望远镜的物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像。
2．用凸透镜制作简易望远镜，对望远镜工作原理分析，错误的是（　　）
A．望远镜的目镜成的是正立放大的虚像
B．望远镜的两个透镜，可以用老花镜的镜片来代替
C．远处的物体经过物镜成的像落在目镜焦点以内
D．望远镜的物镜成的是倒立放大的实像
3. 2016年11月14日夜空出现的“超级月亮”如图所示。下列对“超级月亮”的解释，你认为比较合理的是（　　）

A．月亮本身变大了
B．月亮距离我们很近时，视角变大了
C．月亮距离我们很远时，视角变小了
D．月亮变大且距离我们很近
4. 首次把望远镜指向太空的科学家是（　　）
A．牛顿 B．伽利略 C．阿基米德 D．爱迪生
5. 下列说法不正确的是（ ）
A.1609年,意大利物理学家伽利略首次用望远镜观察天体,支持了哥白尼的“日心说”。
B.1846年,根据牛顿发现的万有引力定律,发现了“海王星”。
C.1990年,“哈勃”太空望远镜的升空,使人类观测宇宙的能力空前提高。
D.银河系是宇宙星系中的一员,太阳是银河系恒星中的一员,太阳周围有八大行星,地球在第四条轨道上。
6. 要想用天文望远镜观察到较暗的星，可行的办法是
A．增大目镜的焦距 B．增大物镜的焦距
C．增大目镜的直径 D．增大物镜的直径
二、填空题（每空1分，共21分）
1. 望远镜是用来观察 物体的一种光学仪器。靠近眼睛的凸透镜叫做 镜；靠近被观测物体的叫 镜。物镜使远处的物体在 附近成实像，目镜相当于一个 镜，用来把这个像放大。
2.望远镜由____目镜和______物镜组成，物镜、目镜都是______凸透镜，它们使远处物体先成实像，后成虚像。
3.有一种望远镜是由两组透镜组成的，靠近眼睛的叫目镜，它的作用相当于一个_____镜，成______、_____的____像；靠近被观测物体的叫物镜，它的作用是使远处的物体成______、____的_____像．
4. 现有两个焦距分别为50cm和200cm的凸透镜，如果要用这两个凸透镜做一个开普勒望远镜，需要准备一个 cm长的镜筒．
5．为纪念伽利略将望远镜用于天文观察四百周年，联合国将2009年定为天文年。伽利略望远镜利用了凸透镜成像的原理，它是由两组透镜组成的。靠近被观测物体的叫作 ，靠近眼睛的叫作 。前者的作用与 相同。
6. 市面上有许多很便宜的玩具望远镜，几个同学合买了一个回来进行探究：
先将目镜放在眼睛前面观察前面的景物，然后将望远镜掉个头，将物镜放在眼镜前面观察前面的景物，你两次观察到的景物是否相同？写出区别：眼睛观察目镜：_____；眼睛观察物镜：______。
三、综合能力题（共19分）
1.（7分）阅读短文，回答问题。
望远镜的发明
17世纪初，荷兰制造眼镜的技术已经很精湛了，主要的工艺是磨制凸透镜和凹透镜。人们经常与凸透镜和凹透镜打交道，用它们可以矫正远视眼和近视眼，但是人们从来都没有想到把透镜和透镜放在一起组合起来使用。1608年的一天，在荷兰眼镜制造商汉斯的作坊里，一位学徒无事拿着两个磨制好的透镜片在眼前对着看，结果惊奇地发现远处的物体变得近在眼前而且非常清晰，便把这件怪事告诉了老板汉斯。汉斯马上试验证实了这种现象，为了更便于观察，他把这两个透镜片装在一个筒里，称之为“窥镜”，这就制成了人类历史上第一架望远镜。正是有了望远镜的帮助，荷兰舰队能在敌舰发现他们之前就先行发现敌舰的动向，取得了战争的主动权，打败了强大的西班牙舰队，使荷兰成为一个海上强国。
望远镜发明的消息很快在欧洲各国流传开了。1609年，伽利略得知望远镜这种新仪器，马上意识到它的价值和作用。他立即动手制作，并且不断改进，造出了一架放大20倍的望远镜。伽利略把这架望远镜指向了天空，指向了星星，由此揭开了天文学全新的一页。伽利略利用望远镜发现了木星有卫星，观察了月面，绘制了月面图，观察到太阳黑子。伽利略这一系列重大的天文发现，有力地支持了哥白尼的宇宙学说，在知识界产生了巨大反响，人们争相传诵“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。通过以上阅读，给我们的启示是什么？
2. （12分）“金星凌日”是一种天文奇观，即从地球上看去，有一个小黑点在太阳表面缓慢移动。
（1）要使观测到的景象更加清晰，最好借助 （选填“显微镜”或“望远镜”）观察；
（2）“金星凌日”现象可以用 原理来解释。光在传播过程中 （选填“需要”或“不需要”）介质；
（3）如图为太阳及八大行星示意图，据图分析，你认为在地球上除了可以看到“金星凌日”外，还能看到“ 凌日”现象。
核心素养学习目标
知识解读易错警示示
典例精讲明确考向向
方法总结思维进阶
课节精练达标培优
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第五章 透镜及其应用
专题5.5 跨学科实践：制作望远镜
1.物理观念：（1）了解望远镜的基本结构和原理。
（2）经历制作简单的望远镜的过程。
（3）了解望远镜的发展历程，体会科学技术对社会发展和生活的影响。
2.科学思维：利用对比方法学习物镜与目镜工作原理。
3.科学探究：通过合作交流，通过报刊、网络等进行查阅，以培养他们通过各种公共信息资源收集资料的能力。学会自制望远镜的过程。
4.科学态度与责任：通过伽利略、牛顿等科学前辈利用望远镜来观测天空事例为契机，让学生学习科学家探索宇宙的思想方法，培养学生献身科学，勇于发现乐于探究的学习习惯，以及应用物理知识解决实际问题的能力。
学习重点是知道望远镜的基本结构，原理，能够制作望远镜；难点是理解望远镜的工作原理。
一、制作望远镜
望远镜种类很多，其中一种是由两组凸透镜（开普勒望远镜）组成。
1. 探究望远镜的原理
【实验器材】两个焦距不同的凸透镜。
【实验步骤】
①先用一个凸透镜（焦距大的）观察窗外远处的物体，注意成像情况。
②再用另一个凸透镜（焦距小的）观察上面得到的物体的像，注意成像情况。
③将两凸透镜的位置对调，再观察远处的物体，对比两次成像的大小。
【分析论证，归纳结论】
①将焦距较大的透镜放在焦距较小的透镜前面，观察物体，物体成倒立、放大的像，远处的物体看上去放大了（选填像的性质）。
②将两凸透镜的位置对调，将焦距较小的透镜放在焦距较大的透镜前面，再观察远处的物体，物体成倒立、缩小的像（选填像的性质）。
2. 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，叫物镜。靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短，叫做目镜。
望远镜示意图 双筒望远镜
我们见到的普通望远镜和军事望远镜都是双筒的，是双筒望远镜。它的两个镜筒都是拐了弯的，在拐弯处分别安装了两个“全反射棱镜”。这种设计一方面缩短了镜筒的长度，另一方面经过那两块棱镜的两次反射也能使本来倒立的像正立过来。
3. 望远镜的原理
（1）物镜与目镜
物镜相当于照相机的镜头，使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像。目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像。两次成像，先缩小，后放大。
（2）望远镜的成像光路图
注意：①目镜把物镜所成的像进行放大。目镜所成的像正倒和大小是相对于物镜所成的像而言的。最后成像与物体本身比，是倒立、缩小的虚像。
②物镜和目镜的距离等于两个透镜的焦距之和。（由于物体距望远镜的距离很大，第一次成像在物镜的焦点附近且无限靠近焦点，可以近似地认为在焦点处，要使目镜的放大倍数尽可能最大，则这个像要在目镜的一倍焦距以内且尽可能靠近焦点）。
（3）视角
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。
①视角的概念
从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。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。
②望远镜对视角的放大
用望远镜观察物体时，望远镜所成的像离我们的眼睛很近，增大了视角，因而通过望远镜能清楚地看到远处的物体。
（4）望远镜的放大倍率
如图所示，这样的望远镜（开普勒望远镜）的放大倍率为 n=f物/f目。其中，f物是物距的焦距，
f目是目距的焦距。
4. 设计简易望远镜
（1）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。
（2）选择物镜和目镜
望远镜的物镜和目镜可以选择老人阅读用放大镜的镜片，也可以使用老花镜的镜片，还可以直接购买凸透镜。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，选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜。
在选择两块凸透镜时，除了需要满足焦距的要求，物镜的直径还要比目镜的直径大一些。测量凸透镜的直径，以便于制作直径合适的镜筒。
由此，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
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。如图所示，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。观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和；观察较近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。
5. 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。例如，可以选用如图所示的两块凸透镜。其中，物镜的焦距约为20cm，直径约为5cm；目镜的焦距约为10cm，直径约为4cm。
想一想：对于上图的制作方案，你有没有办法减小望远镜两个镜筒间的缝隙 另外，还应注意每段镜筒的长度需合适，以便留出前后调节的空间。
制作时，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。
此外，还要考虑如何把物镜和目镜方便地固定在镜筒上。
（2）试用与调整
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。
6. 反思与拓展
（1）通过望远镜看到正立的像的方法
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
第一种方法：如图所示，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）。
第二种方法：是使用两个相互平行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。
请你利用上面的方法改进你制作的望远镜，也可以针对你发现的望远镜的其他问题，设计解决的办法，让你的望远镜更加完善。
二、望远镜与宇宙探索
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。
（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”。
伽利略望远镜 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）郭守敬望远镜与“中国天眼”
我国不仅古代在天文观测上取得了丰硕的成果，在现代也对宇宙探索作出了很大贡献。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。
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。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，是太阳系中的一颗行星。
考点1. 望远镜组成
【例题1】如图所示，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
【答案】C.
【解析】A．第一个用望远镜观测天体并进行绘制的科学家是伽利略，故A错误；
B．目镜的作用相当于放大镜，故B错误；
C．望远镜的物镜相当于照相机的镜头，成倒立、缩小的实像，故C正确；
D．靠近眼睛的是目镜，离眼睛较远的是物镜，故D错误。
故选C。
考点2. 望远镜原理
【例题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 。
【答案】倒立缩小的实，焦点内，正立放大的虚，照相机，放大镜。
【解析】望远镜成像时相当于照相机，将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个倒立缩小的实像。
望远镜的目镜相当于放大镜，把物镜所成的倒立缩小实像继续放大，故实像应该落在目镜的焦点内，成正立放大的虚像。
考点3. 望远镜制作
【例题3】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”）。
【答案】变大，变小。
【解析】通过两个焦距不同的放大镜演示望远镜成像原理，前面焦距大的凸透镜相当于望远镜的物镜，使远处的物体在焦点附近成倒立的实像，后面焦距小的凸透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；若望远镜的两个凸透镜位置颠倒，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。
考点4. 宇宙及物质世界的尺度
【例题4】下列各物体的尺度，按由大到小的顺序排列正确的是（ ）
A．地球、太阳、银河系 B．银河系、太阳、地球
C．银河系、地球、太阳 D．太阳、银河系、地球
【答案】B
【解析】宇宙中拥有数十亿个星系，银河系只是这数十亿个星系中的一个。银河系异常巨大，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，故B符合题意，ACD不符合题意．所以选B。
一、加深对望远镜的认识
（1）作用：利用望远镜能看清远处的（大）物体。
（2）组成：有一种望远镜（开普勒望远镜）由两组凸透镜组成。靠近物体的叫物镜，焦距较长；靠近眼睛的叫目镜，焦距较短。物镜的第二焦点与目镜的第一焦点重合。
（3）原理：物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。
（4）视觉效果：望远镜所成的像是缩小的，但是由于“视角”增大，人感觉物体被放大了。
望远镜的直径比我们的眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光，使得所成的像明亮。
还有一种望远镜用凸透镜作物镜，用凹透镜作目镜（伽利略望远镜）。天文望远镜也常用凹面镜作物镜。望远镜成的是倒立的像，而日常及军用望远镜所成的像是正立的。
二、加深对望远镜的理解
1. 望远镜的作用是看清远处的物体，远处的物体经过物镜在物镜的焦点附近成倒立缩小的实像，但是像离我们的眼睛更近了，该像又落在目镜的一倍焦距以内，再次经过目镜的放大，我们观察像的视角变大，这样就能观察的清楚了。为了尽可能使第二次成像成得较大，可使望远镜物镜的后焦点与目镜的前焦点重合。
2. 使用望远镜能够看清远处的物体的原因：远处的物体经过望远镜的物镜和目镜后，所成的像还是比物体本身小，但是视角变得很大；另外，望远镜的物镜直径大，可以会聚足够多的光，使成的像更加明亮。因此，人眼就能很清楚的看清远处的物体了。
3. 自制望远镜时，根据放大倍数的要求，选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜，物镜的焦距要大于目镜的焦距。观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和。观察较近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。
（满分100分，答题时间60分钟，根据下面给出的试题答案与解析自测自评）
一、选择题（每小题10分，共60分）
1.在下列四幅图中，每幅图都能展示出一定的物理知识。其中说法错误的是 （ ）
A．甲图反映太阳系由许多行星围绕太阳转动，地球是太阳系中的一颗普通恒星；
B．乙图是伽利略时代的望远镜；
C．丙图是显微镜的结构图。显微镜的物镜相当于幻灯机，成倒立放大的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像。
D．丁图给出望远镜的物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像。
【答案】A
【解析】A．甲图反映太阳系由许多行星围绕太阳转动，地球是太阳系中的一颗普通行星；
B．乙图是伽利略时代的望远镜；
C．丙图是显微镜的结构图。显微镜的物镜相当于幻灯机，成倒立放大的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像。
D．丁图给出望远镜的物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像。
2．用凸透镜制作简易望远镜，对望远镜工作原理分析，错误的是（　　）
A．望远镜的目镜成的是正立放大的虚像
B．望远镜的两个透镜，可以用老花镜的镜片来代替
C．远处的物体经过物镜成的像落在目镜焦点以内
D．望远镜的物镜成的是倒立放大的实像
【答案】D
【解析】ABC．望远镜的物镜与目镜两个透镜都是凸透镜，可以用老花镜的镜片来代替。远处的物体经过物镜成的像落在目镜焦点以内，目镜成的是正立放大的虚像，故ABC正确，不符合题意；
D．望远镜的物镜成的是倒立缩小的实像，像在一倍焦距到两倍焦距之间，故D错误，符合题意。
故选D。
3. 2016年11月14日夜空出现的“超级月亮”如图所示。下列对“超级月亮”的解释，你认为比较合理的是（　　）

A．月亮本身变大了
B．月亮距离我们很近时，视角变大了
C．月亮距离我们很远时，视角变小了
D．月亮变大且距离我们很近
【答案】B
【解析】超级月亮是指月亮距离地球最近的状态，此时，月亮围绕地球转动，到达离地球最近的地方，距离我们最近，使视角增大，所以我们看到的月亮好像比平时的增大了。实际上月亮本身的大小不变。故选B。
4. 首次把望远镜指向太空的科学家是（　　）
A．牛顿 B．伽利略 C．阿基米德 D．爱迪生
【答案】B
【解析】历史上第一次尝试进行光速的测量，也是第一个把望远镜用于天文学研究的物理学家是伽利略，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
5. 下列说法不正确的是（ ）
A.1609年,意大利物理学家伽利略首次用望远镜观察天体,支持了哥白尼的“日心说”。
B.1846年,根据牛顿发现的万有引力定律,发现了“海王星”。
C.1990年,“哈勃”太空望远镜的升空,使人类观测宇宙的能力空前提高。
D.银河系是宇宙星系中的一员,太阳是银河系恒星中的一员,太阳周围有八大行星,地球在第四条轨道上。
【答案】D
【解析】A.1609年,意大利物理学家伽利略首次用望远镜观察天体,支持了哥白尼的“日心说”。
B.1846年,根据牛顿发现的万有引力定律,发现了“海王星”。
C.1990年,“哈勃”太空望远镜的升空,使人类观测宇宙的能力空前提高。
D. 银河系是宇宙星系中的一员,太阳是银河系恒星中的一员,太阳周围有八大行星,地球在第三条轨道上。
6. 要想用天文望远镜观察到较暗的星，可行的办法是
A．增大目镜的焦距 B．增大物镜的焦距
C．增大目镜的直径 D．增大物镜的直径
【答案】D
【解析】望远镜是由两组透镜组成，靠近眼镜的叫目镜，靠近被测物体的叫物镜，物镜的作用是物体在焦点附近成实像，要想观测到较暗的星，可以将天文望远镜的物镜口径做得较大，这样可以会聚更多的光线，从而看的更清晰，故ABC不符合题意，D符合题意．
二、填空题（每空1分，共21分）
1. 望远镜是用来观察 物体的一种光学仪器。靠近眼睛的凸透镜叫做 镜；靠近被观测物体的叫 镜。物镜使远处的物体在 附近成实像，目镜相当于一个 镜，用来把这个像放大。
【答案】 远方 目 物 焦点 放大
【解析】望远镜是观察远方物体的一种光学仪器。
目镜与物体根据位置进行区分，靠近眼镜的叫目镜，靠近被测物体的叫物镜。物镜的作用是使物体在焦点附近成倒立、缩小的实像。目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像。
2.望远镜由____目镜和______物镜组成，物镜、目镜都是______凸透镜，它们使远处物体先成实像，后成虚像。
【答案】目镜 物镜，凸透镜。
【解析】望远镜由目镜和物镜组成，物镜、目镜都是凸透镜，它们使远处物体先成实像，后成虚像。物镜使物体成缩小、倒立的实像（相当于照相机）；目镜的作用像一个普通放大镜，以物镜成的实像为物，成一个正立、放大虚像。
3.有一种望远镜是由两组透镜组成的，靠近眼睛的叫目镜，它的作用相当于一个_____镜，成______、_____的____像；靠近被观测物体的叫物镜，它的作用是使远处的物体成______、____的_____像．
【答案】放大；正立；放大；虚；倒立；缩小；实．
【解析】本题中所说的望远镜是由两组透镜组成，靠近眼镜的叫目镜，靠近被测物体的叫物镜．目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像；
物镜的作用是使物体在焦点附近成倒立、缩小的实像．
4. 现有两个焦距分别为50cm和200cm的凸透镜，如果要用这两个凸透镜做一个开普勒望远镜，需要准备一个 cm长的镜筒．
【答案】250
【解析】用两个焦距不同的凸透镜可以制成开普勒望远镜：目镜焦距较短，物镜焦距较长，故物镜焦距200cm，目镜焦距50cm，物体通过物镜成像在物镜的焦点附近，同时向也在目镜的焦点以内，所以镜筒长度应为250cm．
开普勒望远镜：目镜、物镜都是凸透镜，目镜焦距较短，物镜焦距较长。
5．为纪念伽利略将望远镜用于天文观察四百周年，联合国将2009年定为天文年。伽利略望远镜利用了凸透镜成像的原理，它是由两组透镜组成的。靠近被观测物体的叫作 ，靠近眼睛的叫作 。前者的作用与 相同。
【答案】 物镜 目镜 照相机
【解析】望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，望远镜是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的叫目镜，靠近被观测物体的叫物镜。
物镜的作用相当于一个照相机，被观测物体在物镜（凸透镜）的二倍焦距以外，成倒立缩小的实像；这个倒立缩小的实像正好落在目镜的一倍焦距内的位置，又通过目镜（凸透镜）成一个正立、放大的虚像。
6. 市面上有许多很便宜的玩具望远镜，几个同学合买了一个回来进行探究：
先将目镜放在眼睛前面观察前面的景物，然后将望远镜掉个头，将物镜放在眼镜前面观察前面的景物，你两次观察到的景物是否相同？写出区别：眼睛观察目镜：_____；眼睛观察物镜：______。
【答案】 物体变大变近了 物体变小变远了
【解析】玩具望远镜是采用一个凸透镜和一个凹透镜的结构，凸透镜即物镜距离物体的距离时比较大，远远的大于二倍焦距，成倒立的缩小的实像，这个实像在凸透镜的另一侧的一倍焦距和二倍焦距之间，又恰好成在凹透镜（目镜）的一倍虚焦距和二倍虚焦距之间，通过凹透镜的折射，在凹透镜的另一侧成一个倒立的放大的虚像,倒立再倒立，就成了正立的像了；所以眼睛观察目镜时是望远镜的正常使用，现象是:物体变大变近了。
若将望远镜掉头，物体在凹透镜的二倍焦距之外，就会在凹透镜的另一侧成一个倒立的缩小的虚像，这个虚像又恰好在目镜（凸透镜）的一倍焦距和二倍焦距之间，凸透镜就会把这个像放大，但放大倍数肯定没有正放时大，所以眼睛观察物镜时现象是：物体变小变远了。
三、综合能力题（共19分）
1.（7分）阅读短文，回答问题。
望远镜的发明
17世纪初，荷兰制造眼镜的技术已经很精湛了，主要的工艺是磨制凸透镜和凹透镜。人们经常与凸透镜和凹透镜打交道，用它们可以矫正远视眼和近视眼，但是人们从来都没有想到把透镜和透镜放在一起组合起来使用。1608年的一天，在荷兰眼镜制造商汉斯的作坊里，一位学徒无事拿着两个磨制好的透镜片在眼前对着看，结果惊奇地发现远处的物体变得近在眼前而且非常清晰，便把这件怪事告诉了老板汉斯。汉斯马上试验证实了这种现象，为了更便于观察，他把这两个透镜片装在一个筒里，称之为“窥镜”，这就制成了人类历史上第一架望远镜。正是有了望远镜的帮助，荷兰舰队能在敌舰发现他们之前就先行发现敌舰的动向，取得了战争的主动权，打败了强大的西班牙舰队，使荷兰成为一个海上强国。
望远镜发明的消息很快在欧洲各国流传开了。1609年，伽利略得知望远镜这种新仪器，马上意识到它的价值和作用。他立即动手制作，并且不断改进，造出了一架放大20倍的望远镜。伽利略把这架望远镜指向了天空，指向了星星，由此揭开了天文学全新的一页。伽利略利用望远镜发现了木星有卫星，观察了月面，绘制了月面图，观察到太阳黑子。伽利略这一系列重大的天文发现，有力地支持了哥白尼的宇宙学说，在知识界产生了巨大反响，人们争相传诵“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。通过以上阅读，给我们的启示是什么？
【答案】望远镜的发明，是常见的两个透镜片的组合，看起来应该是非常简单的。但是，人们并没有有意识地运用“组合”这种方法，使得望远镜很晚才出现。如果人们学会运用组合技法的话，望远镜可能会提前很多年被发明出来，由此可以看出方法技巧在技术发明中的重要作用。
【解析】本题为开放性试题,只要能提出自己的看法,说出自己的体会，且陈述的理由符合短文的中心思想即可。通过对以上短文的阅读，同学们就会体会到只要善于观察，勤于动手，认真思索，就能发现很多科学规律，甚至某些科技产品的发明。
2. （12分）“金星凌日”是一种天文奇观，即从地球上看去，有一个小黑点在太阳表面缓慢移动。
（1）要使观测到的景象更加清晰，最好借助 （选填“显微镜”或“望远镜”）观察；
（2）“金星凌日”现象可以用 原理来解释。光在传播过程中 （选填“需要”或“不需要”）介质；
（3）如图为太阳及八大行星示意图，据图分析，你认为在地球上除了可以看到“金星凌日”外，还能看到“ 凌日”现象。
【答案】 望远镜 光的直线传播 不需要 水星
【解析】（1）显微镜有放大的作用，用于观察微小物体，利用凸透镜成像原理制成的望远镜，能够用来观测远处的星体情况。
（2）“金星凌日”现象的成因是光是沿直线传播的，当金星转到太阳和地球中间且三者在一条直线上时，在地球上看，金星在太阳表面移动，这就是“金星凌日”现象；光可以在真空中传播，说明光在传播过程中不需要介质。
（3）如图所示，根据图片中的信息分析，在地球和太阳之间还有水星，所以当水星转到太阳与地球的中间，且三者在一条直线上时，就会发生“水星凌日”现象。
核心素养学习目标
知识解读易错警示示
典例精讲明确考向向
方法总结思维进阶
课节精练达标培优
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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