资源简介

(共50张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：5.5 跨学科实践：制作望远镜
副标题：融合光学原理与手工制作的探究之旅
学科关联：物理（凸透镜成像）、数学（比例计算）、美术（外观设计）
幻灯片 2：课程导入
情境创设：
展示两组图片：一组是天文望远镜观测星空的壮丽画面（如月球表面、行星特写），另一组是生活中用望远镜观察远处景物的场景（如演唱会、户外观测）。
提问引导：“同学们，望远镜能让我们看清遥远的物体，它的内部结构藏着怎样的光学秘密？我们能否利用身边的材料，亲手制作一台简易望远镜？这节课，我们就通过跨学科实践，揭开望远镜的奥秘并完成制作！”
幻灯片 3：望远镜的基本原理（物理学科）
核心原理讲解：
简易望远镜（开普勒望远镜）主要由物镜和目镜两组凸透镜组成，利用凸透镜成像规律实现 “拉近” 远处物体的效果：
物镜作用：相当于照相机的镜头，对远处物体（物距 u＞2f）成倒立、缩小的实像，像距 f＜v＜2f，将远处物体的像 “拉近” 到目镜的焦点附近。
目镜作用：相当于放大镜，物镜成的实像位于目镜的一倍焦距以内（u＜f），目镜将其放大成正立、放大的虚像，最终人眼看到的是经过两次成像后的 “远处放大像”。
光路图演示：展示开普勒望远镜的光路图，标注物镜、目镜、实像、虚像的位置，清晰呈现光线传播和成像过程。
幻灯片 4：望远镜的放大倍数（数学学科）
放大倍数计算：
简易望远镜的放大倍数与物镜、目镜的焦距密切相关，公式为：放大倍数 = 物镜焦距（f 物）÷ 目镜焦距（f 目）。
举例说明：若选择焦距为 10cm 的凸透镜作为物镜，焦距为 2cm 的凸透镜作为目镜，則放大倍数 = 10cm ÷ 2cm = 5 倍，即通过望远镜看到的物体大小是直接观察的 5 倍。
注意事项：物镜焦距应大于目镜焦距（f 物＞f 目），且两者焦距差距越大，放大倍数越高，但视野会相应变小。
幻灯片 5：制作材料准备（跨学科整合）
材料清单（分基础材料和装饰材料，兼顾实用性与创意性）：
材料类别
具体物品
用途
学科关联
核心光学材料
2 个凸透镜（焦距差异明显，如 f 物 = 15cm、f 目 = 3cm）
作为物镜和目镜，实现成像与放大
物理（光学）
主体支撑材料
2 个纸筒（长度适配焦距，如长筒 20cm、短筒 8cm，直径略大于凸透镜）、硬纸板、胶带、剪刀
搭建望远镜的主体框架，固定镜片
手工（结构搭建）
辅助测量材料
直尺、卷尺
测量纸筒长度、凸透镜焦距，确保安装位置准确
数学（长度测量）
装饰创意材料
彩笔、贴纸、颜料、彩色卡纸
美化望远镜外观，体现个性化设计
美术（外观装饰）
材料选择建议：纸筒可选用卫生纸筒、保鲜膜内筒等废旧材料，践行 “环保理念”；凸透镜可使用放大镜镜片（拆去手柄）或实验用凸透镜。
幻灯片 6：制作步骤（分步骤指导）
Step 1：测量与裁剪（数学 + 手工）
根据物镜焦距（如 15cm），裁剪长纸筒（长度约为 18-20cm，预留安装空间）；根据目镜焦距（如 3cm），裁剪短纸筒（长度约为 6-8cm）。
用直尺在纸筒一端标记出与凸透镜直径匹配的圆圈，用剪刀沿标记线剪去部分纸筒（预留 1-2cm 边缘用于固定镜片）。
Step 2：固定镜片（物理 + 手工）
固定物镜：将焦距较长的凸透镜（物镜）放入长纸筒的裁剪端，确保镜片中心与纸筒轴线对齐，用胶带沿边缘固定，避免镜片晃动。
固定目镜：将焦距较短的凸透镜（目镜）放入短纸筒的裁剪端，重复上述操作，完成目镜固定。
Step 3：组装主体（结构搭建）
检查长、短纸筒的直径：确保短纸筒能套在长纸筒内部，且可自由滑动（用于调节物镜与目镜的距离，找到清晰的像）。
将短纸筒（目镜端）套入长纸筒（物镜端），调整两纸筒的重叠长度（初始重叠约 5cm），简易望远镜的主体结构初步完成。
Step 4：外观装饰（美术学科）
用彩笔、贴纸或颜料在纸筒表面绘制图案（如星空、几何图形、卡通形象），设计个性化外观。
若使用硬纸板，可制作望远镜的 “支架”（如三角形底座），增强稳定性，完成整体装饰。
幻灯片 7：制作注意事项（安全与质量）
安全提示：使用剪刀裁剪纸筒时，避免剪刀尖朝向自己或同学；粘贴镜片时，胶带边缘需平整，防止划伤手。
质量把控：
镜片固定要牢固，防止使用时掉落；
两纸筒轴线需对齐，避免因偏移导致成像模糊；
滑动纸筒时动作轻柔，避免纸筒变形影响调节。
小组协作：建议 4-5 人一组，分工完成测量、裁剪、固定、装饰任务，培养团队合作能力。
幻灯片 8：成果检验与调试（实践验证）
检验步骤：
初步调试：小组成员轮流使用自制望远镜观察远处物体（如教室窗外的树木、远处的教学楼），缓慢滑动短纸筒（调节物镜与目镜距离），直到看到清晰的像。
效果评估：
观察是否能 “放大” 远处物体（对比直接观察与通过望远镜观察的大小差异）；
检查成像是否清晰，若模糊，可调整镜片位置或纸筒对齐度；
记录望远镜的实际放大效果，与理论计算的放大倍数对比（如理论 5 倍，实际是否接近）。
问题解决：
若无法看到像：检查镜片是否装反（凸透镜两面均可使用，无需区分正反）、纸筒是否对齐；
若成像模糊：调整两纸筒的距离，或更换透明度更高的凸透镜。
幻灯片 9：跨学科知识梳理（总结关联）
学科融合总结表：
学科
涉及知识与技能
在实践中的应用
物理
凸透镜成像规律（物镜 u＞2f 成实像，目镜 u＜f 成虚像）、光路分析
确定物镜和目镜的选择标准，理解望远镜成像原理
数学
长度测量（纸筒长度、焦距）、比例计算（放大倍数 = 物镜焦距 ÷ 目镜焦距）
精准裁剪纸筒，计算并验证望远镜放大倍数
美术
色彩搭配、图案设计、手工装饰
美化望远镜外观，提升作品的创意性和观赏性
综合实践
材料选择、工具使用、小组协作、问题解决
完成望远镜制作，调试并优化成果，培养实践能力
幻灯片 10：拓展与延伸
类型拓展：介绍不同类型的望远镜（如伽利略望远镜用凹透镜作目镜，成正立像；反射式望远镜用凹面镜作物镜，适合天文观测），鼓励学有余力的同学课后探究。
功能优化：提出改进建议，如在纸筒内壁贴黑色卡纸（减少光线反射，提升成像清晰度）、增加调节旋钮（精准控制纸筒滑动），引导学生课后完善作品。
科学探索：推荐观看天文观测纪录片，鼓励学生用自制望远镜观察月球（夜间），记录观测结果，撰写 “我的望远镜观测日记”。
幻灯片 11：课堂总结
重点回顾：
知识层面：掌握开普勒望远镜的成像原理（物镜成实像、目镜成虚像），学会计算放大倍数，理解跨学科知识的关联应用。
实践层面：完成简易望远镜的制作与调试，提升测量、手工、协作能力，解决实践中的问题。
情感层面：感受科学与手工结合的乐趣，激发对光学仪器和天文探索的兴趣，培养环保意识（利用废旧材料）。
幻灯片 12：实践作业
完善自制望远镜：根据课堂调试结果，课后优化作品（如添加支架、改进装饰、提升成像清晰度），下节课展示 “最佳改进奖” 作品。
撰写实践报告：包含 “原理分析、制作步骤、遇到的问题与解决方法、观测结果、收获与体会” 五个部分，字数 300-500 字。
家庭分享：向家人展示自制望远镜，讲解其工作原理，邀请家人一起用望远镜观察远处景物，记录家人的反馈。
2024人教版版物理八年级上册
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
5.5跨学科实践：制作望远镜
第五章 透镜及其应用
a
i
T
u
j
m
i
a
N
g
1. 望远镜的结构：有一种望远镜由两组凸透镜组成，靠近眼睛的叫______，靠近被观测物体的叫_______。
目镜
物镜
预习检测
3. 物体的两端到人眼处所夹的角叫_______，物体越_____，物体与人眼的距离越_____，其视角就越大。
2. 望远镜的物镜相当于一个照相机的镜头，成倒立、____的_____像，望远镜的目镜相当于一个放大镜，成正立、______的_____像。
缩小
实
放大
虚
视角
大
小
情境导入
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!
活动1：1.先用一个凸透镜观察提前写好的小字，得到放大的像，注意成像情况。2.再用另一个凸透镜观察上面看到的像，进一步得到清晰放大的像，注意成像情况。
成倒立、放大、的实像
成正立、放大、的虚像
观察与思考
活动2：1.先用一个凸透镜观察远处的物体，注意成像情况。2.再用另一个凸透镜观察前面所成的像，注意成像情况。3.调换两个透镜的位置，你有什么发现？
成倒立、缩小、的实像
成正立、放大、的虚像
观察与思考
望远镜的基本原理
刚才活动中的光路图
这个也是常见单筒望远镜的基本原理图
望远镜的基本原理
伽利略望远镜和开普勒望远镜
物镜
目镜
F1
F2
F1
1
F2
望远镜的基本原理
思考：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放大了呢？
思考：位于图中的位置，两个物体谁看起来会大一些呢？
2
1
视角：从眼睛的光心向观察物体的两端所引的两条直线的夹角。
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，观察起来越清晰。
望远镜的基本原理
望远镜的基本原理
视角及视角大小的影响因素

视角的大小与物体大小和物体到人眼的距离有关。
说明：望远镜的放大倍率为f物/f目，。其中，f物是物镜的焦距，f目是目镜的焦距。
望远镜的
放大倍数
=
——————
f物
f目
f物是物镜的焦距， f目是目镜的焦距。
望远镜的基本原理
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？
望远镜的基本原理
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。
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？
1.确定望远镜倍率
望远镜的
放大倍数
=
——————
f物
f目
制作望远镜
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。
制作望远镜
假设物体距离物镜很远，请根据凸透镜成像特点，推理并论证成像的最佳距离。
最佳成像间距约等于物镜焦距与目镜焦距之和，即f物+f目。
活动3：确定最佳成像距离
制作望远镜
通过两个凸透镜组合使用，两次成像，可以使我们看清楚远处的物体。通过光具座可以实现共轴调节。相较于手持望远镜，还有哪些不足之处？
制作望远镜
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；
制作望远镜
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。
制作望远镜
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。
镜筒可以设计成两段，让物镜的镜简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，两块凸透镜闼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。
制作望远镜
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。
活动4：制作望远镜
制作望远镜
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。
目镜
物镜
自制望远镜
制作望远镜
1.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。
2.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。
活动5：试用与调整
制作望远镜
作品展示：
1. 自制的望远镜能否看清楚远处的物体？
2.简要介绍如何制作的镜筒。
3. 介绍制作过程中遇到了什么困难？
4. 该望远镜还有哪些可以改进之处？
制作望远镜
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
有两种方法：
第一种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。
第二种是物镜使用凸透镜，目镜使用凹透镜，望远镜所成的像就是正立的了。
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。
制作望远镜
第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。他第一个观测到木星的卫星，太阳黑子和月球上的环形山。
科学世界
大航海时期的望远镜
观察敌情
观测太空
科学世界
哈勃空间望远镜
世界最大单面望远镜
射电望远镜：天眼
科学世界
我们的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。太阳只是银河系中数千亿颗恒星中的一员，地球是太阳系中的一颗普通行星
科学世界
1. 在跨学科实践课上，同学们开展了“制作望远
镜”的项目化学习活动，设计一个望远镜，并用它观察校园内远
处的物体，下面是同学们的实践过程，请帮助完成以下内容。
［项目分析］
（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。
［项目实施］ （1）了解望远镜
的基本原理
如图甲所示的望远镜也是由两组
凸透镜
目镜
物镜
缩小
实像
放大镜
________组成的，靠近眼睛的叫作______，靠近被观测物体
的叫作______。物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成
______（填“放大”或“缩小”）的______（填“实像”或“虚
像”），目镜的作用当于一个________，用来把这个像放大。
（2）设计简易望远镜
①确定望远镜的放大倍率。放大倍率为 倍。
②选择合适的物镜和目镜。
望远镜被誉为“洞察宇宙的眼睛”。选择两块焦距和口径不同
的凸透镜制作望远镜。
Ⅰ.物镜应该选择的凸透镜是( )
A.焦距长、口径小B.焦距长、口径大
C.焦距短、口径大D.焦距短、口径小
B
Ⅱ.目镜应该选择的凸透镜是( )
A.焦距长、口径小B.焦距长、口径大
C.焦距短、口径大D.焦距短、口径小
D
③设计镜筒。如图乙所示，根据所选凸透镜的
直径，利用数学知识计算相关尺寸，选择瓦楞
纸、 管等作为镜筒，进行组装。
（3）制作及调试望远镜
①制作
②试用与调整
一只手握住物镜镜筒保持不动,另一只手不断调整目镜镜筒的
位置,直到在望远镜中看到校内远处物体清晰的像为止,此时
远处的物体通过自制望远镜成的是______（填“正立”或“倒
立”）______（填“放大”或“缩小”）的像。
倒立
缩小
［展示交流］ 小明用该望远镜看远处物体时，发现像与物
相比较上下、左右都颠倒了，为使看到的像与物相比不失真，
老师建议他将望远镜设计成物镜与目镜不共轴、中部为空腔
的形状（图丙所示），再利用几片小平面镜，安装到中部空
腔内以改变光路，可以满足要求。
小明按照图丁所示方法，将两块平面镜彼此平行安装在空腔
中，你认为这样制作能够达到要求吗？______（如果能，请
说明理由；如果不能，请保留图上可取的设计，对无用的设
计打“×”，并补上接下来的设计，只需补上一步即可）。中
部空腔内至少需要___块平面镜。
不能
4
如图所示
返回
2. 反射式望远镜的原理如图甲，利用一个球面反射镜将进入
镜头的光线会聚后反射到位于镜筒前端的一个平面镜上，然
后再由这个平面镜将光线反射到镜筒外的目镜里，这样我们
便可以观测到星空的影像。而光学望远镜的原理如图乙，下
列说法正确的是( )
A. 反射式望远镜的主镜是凹面镜，不遵循光的反射定律
B. 反射式望远镜利用了小孔成像的原理
C. 光学望远镜的目镜成倒立、缩小的实像
D. 光学望远镜的物镜成像原理与照相机相同
【点拨】反射式望远镜的主镜是凹面镜，凹面镜对光有会聚
作用，遵循光的反射定律，故A错误；反射式望远镜利用光
的反射成像，故B错误；光学望远镜的目镜相当于一个放大
镜，成正立、放大的虚像，故C错误；光学望远镜的物镜成
像原理与照相机相同，成倒立、缩小的实像，故D正确。
√
返回
3.这是伽利略望远镜的原理，请尝试作出人所看到的物体的
像。（图中已知凸透镜的右焦点和凹透镜的右焦点重合，即
两透镜间的距离为凸透镜和凹透镜的焦距差）
【解】如图所示。
返回
4. 光明湖风景区栖息了多种鸟类，但
是湖对面的鸟儿很难用肉眼观察到，小明想制作简易望远镜
来观鸟。
（1）图甲是一种望远镜。
①两个凸透镜中，透镜甲是______
（填“目镜”或“物镜”）；
物镜
②测量凸透镜的焦距 。如图乙所示，将凸透镜正对着太阳
光，当白纸上呈现一个并非最小的光斑时，用刻度尺测出光
斑到凸透镜的距离为 ，稍微增大凸透镜与白纸之间距离，
发现光斑变大，则与的大小关系是：___ 。
（2）小明找到的器材有：凸透镜若干，镜筒若干，刻度尺。
使用不同规格的凸透镜作物镜来制作望远镜，并观察物体，
收集到表中的数据：
望远镜 A B C
目镜焦距
物镜焦距
物镜直径
成像亮度 暗 亮 亮
视角放大倍数 2倍 6倍
①分析表中信息，可得结论：相同条件下，物镜的直径越大，
望远镜成像亮度越____；
②由表中信息可推导出：望远镜 的视角放大倍数是___倍。
高
（3）如下为小明制定的评价量表：
自制望远镜评价量表 级别内容 优秀 合格 待改进
外观 结构牢固，镜 筒调节顺畅， 镜筒尺寸合适 结构比较牢固， 镜筒能够调节， 镜筒尺寸比较合 适 结构不够牢
固，镜筒不能
够调节，镜筒
尺寸不合适
成像效果 能观察到清晰 的远景 能观察到模糊的 远景 不能观察到远
景
小明用望远镜 观察远处的鸟儿时，清楚看到一只后颈部呈
栗黄色的金腰燕。根据评价量表对望远镜 的成像效果进行
评价，级别是______。
优秀
返回
显微镜和望远镜
望远镜
视角
概念
增大视角的方法
探索宇宙
结构
目镜、物镜的作用
课堂小结
必做作业：从教材习题中选取；
选做作业：完成练习册本课时的习题.
谢谢观看！

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