资源简介

(共34张PPT)
第5节 制作望远镜
八年级上
主题情境
制作望远镜
了解望远镜的基本原理
任务线
制作及调试望远镜
设计简易望远镜
反思与拓展
(改进望远镜)
问题线
怎么改进才能通过望远镜看到正立的像？
如何确定镜筒的直径和长度
如何选择物镜和目镜？
望远镜的结构和工作原理是什么？
凸透镜成像规律的应用
凸透镜的焦距
学习目标
1. 了解望远镜的基本结构.
2. 知道望远镜的物镜和目镜凸透镜成像原理.
3. 利用已学的透镜成像知识设计制作简易望远镜，并进行调试及改进.
4. 了解望远镜的发展历程，关注人类探索宇宙的重大活动.
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.根据透镜成像的知识，你也可以自己制作一个望远镜吗？
情境串新知
牛顿望远镜
伽利略望远镜
郭守敬望远镜
开普勒望远镜
望远镜组成结构是怎样的？
思考
1. 望远镜的类型
任务1
了解望远镜的基本原理
2. 望远镜的基本构造
望远镜有不同的类型，其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的.
天文爱好者用的望远镜
望远镜是如何成像的呢？
思考
目镜：靠近眼睛的叫作目镜
物镜：靠近被观测物体的叫作物镜
3. 望远镜的成像原理
观察望远镜成像光路图，物体通过物镜和目镜所成的像分别具有什么特点？
物镜——使被观察的物体成一个_____、_____、_____，成像原理与________相同.
目镜——相当于________，把物镜成的实像再一次_____.
倒立
缩小
实像
放大镜
放大
观察与思考
F物
F目
F目
目镜
物镜
照相机
物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，这样所成的像应该是缩小的，为什么使用望远镜观察物体时会感到物体被放大了？
？
4. 视角:
由物体两端(上、下或左、右)引出的两条直线在人眼光心处所成的夹角.
物体对眼睛所成的视角越大，它在视网膜上所成的像就越大.
视角与什么因素有关？
思考
(1)视角与物体本身的大小有关
视角大
视角小
物体到眼睛的距离相等时，物体越大，视角越大.
物体大小一定时，物体到眼睛的距离越近，视角越大.
视角小
视角大
(2)视角与物体到眼睛的距离有关
用望远镜观察物体时，通过物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角变得很大，所以感觉物体变大了.
现在你知道为什么使用望远镜观察物体时会感到物体被放大了吗？
进一步分析表明：
这种由两组凸透镜组成的望远镜的放大倍率为
物镜的焦距
目镜的焦距
思考
F物
F目
F目
目镜
物镜
你能否设计一个望远镜，能够用它观察校园内远处的物体呢？
？
简易望远镜的要素分析和器材选择
简易
望远镜
要素1：物镜
要素3：镜筒
要素2：目镜
器材：凸透镜
作用：u＞2f物，f物＜v＜2f物，成倒立、缩小的实像
器材：两个可套在一起的圆筒
作用：调节目镜和物镜之间的距离，
从而可以看清远近不同的物体
器材：凸透镜
作用：u＜f目，成正立、放大的虚像
任务2
设计简易望远镜
1. 确定望远镜的放大倍数
凸透镜
选择凸透镜：
不同焦距的凸透镜两个(可以用家里现有器材的放大镜、老花镜或直接购买凸透镜，根据所学知识测量凸透镜的焦距）
自制的望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜.
为了成像效果较好，其放大倍率不宜过大，取放大倍率为2~3倍即可.
将放大镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，调整放大镜与纸的距离，纸上会出现一个最小最亮的光斑. 这一点就是放大镜的焦点，光斑与放大镜之间的距离即为放大镜的焦距.
测量凸透镜的焦距：
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物镜的
口径
目镜的
口径
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.
选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜；选择焦距较短、直径较小的凸透镜作为目镜.
2. 选择物镜和目镜
3. 设计镜筒
在用望远镜观察远近不同的物体时，需要调节两镜间的距离. 镜筒可以设计成两段，让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，套在一起后便于调节.
观察最远处的物体时，两镜间的距离约等于两镜焦距之和；
观察较近处的物体时，两镜间的距离要稍大一些.
物镜
目镜
想一想
对于该方案，你有没有办法减小望远镜两个镜筒间的缝隙？
结合目镜镜筒的直径，在物镜镜筒没有透镜的一端做一个环扣，其他方案合理即可！
泡沫纸
完成表格中的信息可以帮助你设计制作望远镜时较快速的选择合适的材料，完成设计.
凸透镜镜头 f 焦距/cm d 直径/cm 成像特点 放大倍数 透镜间的最小距离/cm
物镜
目镜 1. 制作
(1)明确凸透镜的焦距及直径.
可以选用两块凸透镜. 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.
结合看远近不同位置的物体时两镜间的距离，物镜镜筒的长度需要大于20 cm，目镜镜筒的长度需要大于10 cm，为留出前后调节的空间，由此合理设计镜筒的长度.
任务3
制作及调试望远镜
(2)根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒.
根据凸透镜的焦距、直径等数据，以及对镜筒长度的要求，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.
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(3)把物镜和目镜方便地固定在镜筒上.
用双面胶或者胶枪等将目镜和物镜固定在镜筒上.
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.
2. 试用及调整
1. 为什么通过简易望远镜看到的像是倒立的？怎样才能通过望远镜看到正立的像呢？
思考
任务4
反思与拓展
该简易望远镜是利用两个凸透镜制成的，物体经过物镜成倒立、缩小的实像，这个实像正好落在目镜的焦点以内，目镜相当于放大镜，将倒立、缩小的实像放大，所以人通过简易望远镜看到的像是倒立的.
改进方案一：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；
改进方案二：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.
2. 为什么通过简易望远镜看到的像偏暗，该如何改进才能使像更亮一些？
原因1：可能是简易望远镜的镜筒太长所致；
改进方案：选用焦距更小的凸透镜进行制作望远镜，也可增大物镜所用凸
透镜的直径；
原因2：可能是物镜的直径太小，进入镜筒的光束较少所致；
改进方案：增大物镜所用凸透镜的直径.
原因3：可能是两镜筒之间的缝隙不严，光束有空隙进入镜筒形成干扰所致；
改进方案：将两镜筒之间的缝隙合严，避免光束由此处进入镜筒.
结合思考内容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，设计改进的办法，让你的望远镜更加完善！
科学世界
望远镜与宇宙探索
在人类历史的早期，人们利用肉眼观测天象.后来人们通过测量天体的运动、制定历法，指导人们的生产生活.根据文献记载，人们早在战国时期就发现了北斗七星一年中的周回运转在昭示四季、节气变迁方面的重要作用.
北斗七星
意大利物理学家
伽利略
伽利略望远镜
　　望远镜的发明大大扩展了人类观测天空的视野.第一位把望远镜指向天空的是伽利略.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.
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，并计算出这颗行星的运动轨道.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”.这一发现为万有引力定律提供了有力的支持.
海王星
恒星的诞生
哈勃望远镜摄
恒星的死亡
哈勃望远镜摄
哈勃望远镜
1990年，科学家把哈勃空间望远镜送入太空，使人类观测宇宙的能力空前提高.
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除光学天文望远镜外，人们还发明了其他观测太空的仪器，如射电天文望远镜，这使人类对宇宙的了解越来越深入.
郭守敬望远镜
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.
中国天眼
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自主阅读课本对应内容
作用：作用相当于一个______，将物镜成的实像再一次_____.
结构
物镜
工作原理图
制作
望远镜
课堂小结
放大镜
放大
定义：靠近___________的透镜叫作物镜.
被观测物体
作用：使远处的物体在焦点附近成_____、_____的___像.
倒立
缩小
实
目镜
定义：靠近_____的透镜叫作目镜.
眼睛
F物
F目
F目
目镜
物镜
1. 如图所示，这是简易天文望远镜的内部结构. 物镜的成像原理与______
(选填“投影仪”或“照相机”)相同，物镜成的像会落在目镜_____________
的位置，目镜所成的像是正立、放大的___像；如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的_____(选填“近视”或“远视”)眼镜镜片来代替.
照相机
一倍焦距以内
虚
远视
物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像
物镜成的倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置
目镜的作用相当于一个放大镜，物镜所成的实像经过目镜成一个正立、放大的虚像
近视眼镜镜片是凹透镜，远视眼镜镜片是凸透镜
物镜
目镜
随堂练习
物体离投影仪镜头比较近，所成的像是放大、倒立的
照相时，物体离照相机镜头比较远，所成的像是缩小、倒立的
2. 小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为20 cm，目镜的焦距为 5 cm.经过不断的调试，他看到了远处物体最大最清晰的像（成像原理的光路图如图乙所示）.下列说法正确的是(　　)
A. 远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近
B. 眼睛看到的是远处物体的倒立的实像
C. 此时物镜和目镜之间的距离约为20 cm
D. 若要观察更远的物体，此时应该增大
物镜和目镜之间的距离
A
远处的物体经过物镜成倒立、缩小的实像，像在物镜的焦点以外紧靠焦点的位置
√
眼睛看到的是远处物体倒立的虚像
×
物镜与目镜之间的距离约等于两焦距之和，即25 cm
×
凸透镜成实像时物远像近像变小，观察更远处的物体时，物体经过物镜所成的像会远离目镜，为了使像成在目镜的一倍焦距内，应减小物镜和目镜之间的距离
×
3. 某同学用自制望远镜(凸透镜组)观察校园风景，通过调节，已使被观察物体处在视野的中央了， 如果想通过望远镜看到更大的像，应让目镜_____
(选填“靠近”或“远离”)物镜一些，并说明原因：_______________________
____________________________________________________________________________________________________________.
物镜所成缩小的实像在目镜的一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像，由凸透镜成虚像时，物远像远像变大可知，应适当增大目镜和物镜的距离
远离
望远镜的成像原理：
F物
F目
F目
目镜
物镜

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