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跨学科实践：制作望远镜
第5节
第五章 透镜及其应用
（人教版）八年级
上
01
新课标要求+课标解读
02
学习目标
1. 了解望远镜的发展历程。
2. 了解望远镜的基本原理。
3. 设计一个望远镜，能够用它观察校园内远处的物体。
4. 根据你的设计方案，选用合适的器材，制作一个望远镜并进行调试。
03
课堂导入
美丽的夜空繁星点点，看起来让人心旷神怡，为之向往。
古人就有夜观星象（天象），繁星运动的轨迹来推断一些事情即将发生的技能。
现在我们利用所学的知识，还能在肉眼的基础之上看得更清楚。
03
课堂导入
抗日电视剧亮剑中，多次出现的这个装备叫做“望远镜”，它的作用是能让军人看见更远的物体，这个他的原理你知道吗？能否利用身边的物品自己也做一个简易版的望远镜呢？
04
望远镜的历史发展
伽利略望远镜（1609年）（折射式）：世界上第一台有记载的望远镜。
优点：直接成正立的像；
缺点：有色差，看到的都是五颜六色的物体（折射式望远镜都有这样的缺点）。
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望远镜的历史发展
开普勒望远镜（1611年）（折射式）
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望远镜的历史发展
牛顿望远镜（1643~1727）（第一台反射式望远镜）：不存在色差问题，看到什么颜色就是什么颜色。
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望远镜的历史发展
叶凯式望远镜（1897）（最大的折射式望远镜）
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望远镜的历史发展
海尔望远镜（1948）（最大的反射式望远镜）
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望远镜的历史发展
哈勃望远镜（1990）
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望远镜的历史发展
凯克望远镜(1991)(直径10m的望远镜)、用小镜片拼接而成，同时还融入了计算机技术
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望远镜的历史发展
郭守敬望远镜（2009）
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望远镜的历史发展
贵州天眼（2020）
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望远镜的原理
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。靠近眼睛的叫作目镜，靠近被观测物体的叫作物镜(图5.5-2)。
物镜的作用：使远处的物体在焦点附近成实像。
目镜的作用：相当于放大镜，用来把这个像放大。
两组凸透镜的组合望远镜也叫开普勒望远镜。
缩小的像
放大的像
细心的同学可能会有疑问：物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，根据前面探究的结果，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被放大了呢?
原来，我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”(图5.5-3)的大小十分重要。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。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。
05
望远镜的原理
视角：视线与显示器等的垂直方向所成的角度，观察物体时，从物体两端(上、下或左、右)引出的光线在人眼光心处所成
的夹角。物体的尺寸越小，离观察者越远，则视角越小。正常眼能区分物体上的两个点的最小视角约为1分。
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制作简易望远镜
（1）确定望远镜的放大倍率（物镜的焦距与目镜的焦距之比）：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）准备购买装备：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。
06
制作简易望远镜
放大镜
老花镜
凸透镜
（3）测量购买透镜的焦距：利用本章所学知识测量凸透镜的焦距，并根据放大倍率的要求，选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜。
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制作简易望远镜
（4）测量透镜直径：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。
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制作简易望远镜
目镜
物镜
目镜筒
（5）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。
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制作简易望远镜
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制作简易望远镜
（6）制作望远镜镜筒：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 5.5-5 所示的两块凸透镜。其中，物镜的焦距约为20 cm，直径约为5cm；目镜的焦距约为10cm直径约为4 cm。想一想：对于图5.5-4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。
（6）制作望远镜制作时，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(图5.5-6)。此外，还要考虑如何把物镜和目镜方便地固定在镜筒上。
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制作简易望远镜
（7）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。
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制作简易望远镜
模拟望远镜
望远镜的改进
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显微镜
显微镜的结构
目镜：靠近眼睛的透镜，一个凸透镜。
物镜：靠近物体的透镜，一个凸透镜。
载物台：承载被观察物体。
反光镜：一面是平面镜（在光线强时用），一面是凹面镜（在光线弱时用，会聚光线。）
一架生物实
验室常用的显微镜
靠近眼睛
的凸透镜
靠近被观察
物体的凸透镜
显微镜成像的基本原理
物镜：物镜成像与投影仪一样，使物体成倒立、放大的实像；
目镜：目镜成像与放大镜一样，成正立、放大的虚像。
注意，此时物体通过整个显微镜所成的像是：倒立、放大的虚像。
显微镜的放大倍数：微小的物体通过显微镜后被两次放大，因此，显微镜的放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数。
07
显微镜
07
显微镜
08
习题练习
D
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习题练习
D
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习题练习
B
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习题练习
D
08
习题练习
C
09
作业布置
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