资源简介

(共27张PPT)
第五章 透镜及其应用
第5节 制作望远镜
1.了解望远镜的基本结构，了解望远镜的成像原理；
2.知道影响视角大小的因素；
3.通过体验与制作望远镜，感受物理学与工程实践的联系，发展应用知识、分析和解决问题、动手实践的综合能力。
探索是人的天性,观察是探究的基本方法,仅凭我们的肉眼根本无法看到极其细小的物体的内部结构和广袤而深邃的太空的。随着科技的发展,人们发明了一双神奇的“眼睛”---显微镜和望远镜,帮助人们探索神秘的微观和宏观世界。
无垠的宇宙
中国“天眼”
物质的机构
电子显微镜
1.望远镜的基本构造
通常的望远镜由两组透镜组成，靠近眼睛的透镜叫做目镜，靠近被观察物体的透镜叫做物镜。利用物镜使远处的物体成一缩小的实像，这个实像再经过目镜放大，就能看清楚较远处的物体了。
物镜：靠近被观测物体的一组凸透镜，焦距较长。作用：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。
目镜：靠近眼睛的一组凸透镜，焦距较短。
作用：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。
任务一：了解望远镜的基本原理
2.望远镜的成像原理：
物镜： u>2 f物,相当于照相机的镜头，成倒立、缩小的实像。
目镜： u< f目相当于放大镜，把物镜所成的像进行放大，成正立、放大的虚像。
成像原理：物镜相当于照相机，目镜相当于放大镜。
成像过程，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。
注意：
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。
第二次：正立、放大、虚像
第一次：倒立、缩小、实像
3.望远镜的作用
望远镜是用来观察远处物体的一种光学仪器。
4.常见望远镜
物体离物镜很远，它的像却离物镜很近，根据凸透镜成像的规律可知，这样所成的像是缩小的！为什么使用望远镜观察物体时会感到物体放大了？
远处的月亮看起来很小
通过望远镜后看起来就变大了
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。
思考
5.视角
视角：从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角叫做视角。
视角大小与什么因素有关？
a
a
视角大
视角大小与物体大小有关
a
视角小

视角小
视角大小还与物体到眼睛的远近有关
视角大
a

视角的大小不仅与物体本身大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。
目镜：焦距较小，物距近（u＜f ），成正立放大的虚像，相当于放大镜的镜头
物镜：焦距较大，物距远（u > 2f ），成倒立缩小的实像，相当于照相机的镜头
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。
任务二：设计简易望远镜
1.确定望远镜的放大倍率
不是，倍率越大，物体表面亮度越差；视野晃得厉害，很难稳定的看东西。
点拨：自制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，放大倍率不宜过大，取放大倍率 2~3倍即可 。
放大倍数越大越好吗？为什么？
思考
选择物镜直径要比目镜直径大一些，直径大的物镜集光力越强，分辨率越高。物镜焦距越大，目镜焦距越小，放大倍数就越大。
2.选择物镜和目镜
可以选择身边常见的凸透镜或者进行购买。
为什么物镜直径要比目镜直径大一些
思考
3.设计镜筒
物镜的镜筒要比目镜的镜筒粗。
物镜
目镜
（1）观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约为两块凸透镜焦距之和；
（2）观察较近处物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。
1.制作
（1）根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。
可以利用现成的圆筒状物体（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。
（2）每段镜筒长度需合适，留出前后调节的空间。
任务三：制作及调试望远镜
（3）把物镜和目镜固定在镜筒上。
2.试用和调试
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。
制作的望远镜使用的是两块凸透镜，观察到的物体的像是倒立的，怎样才能通过望远镜看到正立的像呢？
①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；
②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。
反思与拓展
第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。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。
科学世界
望远镜与宇宙探索
1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，预测天王星外还存在一颗未知的行星，并计算出了这颗行星的运动轨道。不久，人们用望远镜在预测的轨道上发现了这颗行星，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。
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。
哈勃太空望远镜
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(如图)。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。
郭守敬望远镜
银河系
太阳系
地球和月球
通过对宇宙的不懈探索，我们现在知道，宇宙中拥有上千亿个星系，银河系只是这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约10万年的时间。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。
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宇宙的现有认识，帮助我们揭示更多宇宙的奥秘。

展开更多......

收起↑