资源简介

(共32张PPT)
跨学科实践
制作望远镜
初中物理人教版(2024)八年级上册教学课件
第五章 透镜及其应用
01 新课导入与学习目标
02 本课新课讲解
03 本课例题与练习
04 课后小结
目录
[ONTENT
PART ONE —
新课导入与学习目标
New Le55on Introduction and Learning bjectivE5
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了。如图所示，你能根据透镜 成像的知识，自己制作一个望远镜吗 或许你能用它作出新的发现呢!
新课导入
1.了解望远镜的基本原理
2.设计一个望远镜，能够用它观察校园内 远处的物体
3.根据设计方案，选用合适的器材，制作 望远镜并调试
学习目标
PART TWD
新课讲解
New Le55on Presentation
一、望远镜的基本原理
想 一想：使用一个凸透镜可以实现望远功能吗
根据凸透镜成像的规律可知，只有物距小于二倍焦距时，单个凸
透镜才能成放大的像
单个凸透镜无法实现的功能， 能否通过多个凸透镜的组合来实 现 呢
新课讲解
放大镜
新课讲解
动手做一做：试一试用不同焦距的凸透镜观看物体
【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.
用凸透镜观察物体
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 ( 图 甲 ) 。
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， ( 图 乙 ) 。
=倒立放大
=倒立缩小
焦距较小 焦距较大
新课讲解
焦距较大 焦距较小 图甲
【分析论证，归纳结论】
图乙
1.望远镜的结构
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。
动手做一做：尝试使用两块凸透镜组合，观察
A4 纸上的字时，可以试着像望远镜那样，调节 两个凸透镜间的距离，以达到最佳的观察效果。
建议：固定物镜，前后移动目镜，观察成像的
情况。
物镜
新课讲解
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2.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。
物体
(2)望远镜的成像光路图
(1) 物 镜：相当于照相机的镜头，
成倒立缩小的实像。
(2) 目 镜：相当于放大镜(成正立放大的虚像),
把物镜所成的像再放大一次。
( 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
①视角的概念
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。
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。
新课讲解
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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。
目镜
焦点
物镜成倒立、 缩小的实像。
远处物体
自 镜 成正立、 放大的虚像。
视角变大
a
物镜
物镜
f 物
f目
f目是目镜的焦距。
新课讲解
(4)望远镜的放大倍率
望远镜的
放大倍数
J物是物镜的焦距，
二、设计简易望远镜
使用望远镜时，我们前后拉动镜筒，调节目镜与物镜的距离，可以看
到一个最大、最清晰的像。
如何准确知道成像的最
佳距离
新课讲解
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。
如果要制作一个望远镜，应该 选择什么样的凸透镜做物镜，什 么样的凸透镜做目镜
为了让成像质量好一些，其放大倍数
不过大，取放大倍数为2至3倍即可。
新课讲解
望远镜的
放大倍数
f 物
f 目
新课讲解
2. 选择物镜和目镜
( 1 ) 焦 距 ：根据放大倍数，选择焦距合适的两块凸透镜。
( 2 ) 直 径 ：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。
利用太阳光测量凸透镜的焦距 利用平行光测量凸透镜的焦距
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。
物镜
良好的通透性，将观察物体作第一次放大
目镜
良好的通透性，再次放大物镜所得的实像
新课讲解
目镜圆筒
可拉伸调焦，方便观察远近物体
实验步骤：①如图所示组装实验器材，调节光源、两个不同焦距的凸透镜，
使三者中心位于同一水平高度；
实验步骤：②将F型光源放在98 cm 刻度线处，物镜 (f=10 cm) 放在20cm刻度
线处，前后调节目镜(f=5cm) 直至透过凸透镜看到F型光源最大、最清晰的 像。记录物镜与目镜之间最佳成像距离。
新课讲解
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。
新课讲解
自制望远镜的结构
物镜
目镜
观察手持望远镜，尝试使用凸透镜、瓦楞纸、剪刀、胶带等材料，通过小
组合作，自制一个望远镜，实现望远功能。
三、望远镜的制作及调试
1. 制作
新课讲解
图5.5-6 利用瓦楞纸板制作镜筒
图5.5-5 选用的凸透镜
新课讲解
①如图所示，分别用瓦楞纸包裹物镜、目镜，制作镜筒。
②根据测算的最佳距离，确定镜筒的长度范围。裁出凹槽，作为目镜和物 镜前后调节的轨道。
③将两个镜筒嵌套在一起。根据需要，调整目镜镜筒的粗细，以便实现共 轴调节。
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
① 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 。
② 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。
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。
新课讲解
三、望远镜与宇宙发展
天文望远镜的发展
战国时期的文献中记载：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆 夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”这说明人们很早就发 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
°1609年，伽利略用
自制的望远镜观察天 体 ( 图 5 . 5 - 7 ) , 以 确 凿的证据支持了哥白 尼的“日心说”。
新课讲解
伽利略制造的天文望远镜都是折射望远镜，其物镜是凸透镜，目镜是凹
透镜。玻璃对不同颜色的光具有不同的折射能力，这叫做色散。红光的折射 最少，它通过凸透镜后，聚焦在离透镜比较远的地方；橙、黄、绿、蓝、靛 、紫光则依次聚焦在离透镜越来越近的地方-如果望远镜调节得使红光的聚 焦最好，那么在红光的焦点处，其他颜色的光已经越过了各自的焦点，物像 周围就会出现一道稍带蓝色的环边；如果望远镜对紫光聚焦良好，那么在到 达紫光的焦点时，其余颜色的光尚未到达各自的焦点，于是物像四周就形成 一个稍带橙色的环-这种色环使观测目标显得模糊了-伽利略不明白这种“色 差”的起因，当时也无法消除它。
新课讲解
生会聚。反射镜以完全相同的方式反射所有各种颜色的光，
因此不会产生色差。
1668年，26岁的牛顿制成人类历史上第一架真正实用的
反射望远镜。其反射镜直径约2.5cm, 焦距约16cm, 放大倍 率超过30倍，看起来却像个小玩具。1672年1月，他把口径
图31789年威廉 · 赫歇尔建成的口径1.22m 望远镜，其反射
5cm 的第二架反射望远镜送到英国皇家学会。该镜 一 直保留到
了今天。
镜是用金属做的
从古代起人们就知道，光线从一个凹面镜上反射，也会发
新课讲解
反射望远镜
消色差折射望远镜
19世纪初，德国光学家夫琅和费(
Joseph von Fraunhofer) 造出了当时世界
上最大最好的消色差折射望远镜，其口径
为24cm. 望远镜被装在一根轴上，使之可 以俯仰；轴又装在一个轮子上，使之可沿 水平方向转动.它的平衡装置非常精妙，
以至于用一个手指就可以推动这架镜身长
4.3m 的折射镜_x0002_
新课讲解
图 4 1897年在叶凯士天文台落成的口径1.02m 的折射望远镜 图51948年落成的口径为5.08m 的海尔望远镜
新课讲解
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。
新课讲解
郭守敬望远镜
“中国天眼”
PART FDUR
课堂小结
①构造：物镜(相当于照相机)、目镜(相当于放大镜)。
②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。
③视角：从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。
望远镜物镜所成的象比原物小，通过目镜放大，视角会变得很大。
④ 放 大 倍 率： n=f 物f目
①制作两个镜筒；把物镜与目镜分别固定在镜筒一端。
②调试：调节镜筒长度，在望远镜中可以看到远处的像。
①探索宇宙历程：伽利略望远镜、哈勃空间望远镜、射电天文望远镜。
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 原理
制作
望远镜
望远镜与 宇宙探索
制作望远镜
课堂小结
感谢观看

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