初中物理人教版（2024）八年級(jí)上冊(cè)教學(xué)課件

跨學(xué)科實(shí)踐制作望遠(yuǎn)鏡第五章

透鏡及其應(yīng)用新課導(dǎo)入與學(xué)習(xí)目標(biāo)01本課新課講解02本課例題與練習(xí)03課后小結(jié)04目錄CONTENTNewLessonIntroductionandLearningObjectivesPARTONE新課導(dǎo)入與學(xué)習(xí)目標(biāo)新課導(dǎo)入科學(xué)家利用巨大的天文望遠(yuǎn)鏡接收來(lái)自遙遠(yuǎn)星系的信息。通過(guò)分析這些信息，人們對(duì)宇宙了解得越來(lái)越深入了。如圖所示，你能根據(jù)透鏡成像的知識(shí)，自己制作一個(gè)望遠(yuǎn)鏡嗎?或許你能用它作出新的發(fā)現(xiàn)呢!學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解望遠(yuǎn)鏡的基本原理2.設(shè)計(jì)一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，能夠用它觀察校園內(nèi)遠(yuǎn)處的物體3.根據(jù)設(shè)計(jì)方案，選用合適的器材，制作望遠(yuǎn)鏡并調(diào)試NewLessonPresentationPARTTWO新課講解新課講解一、望遠(yuǎn)鏡的基本原理想一想：使用一個(gè)凸透鏡可以實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)功能嗎？放大鏡根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知，只有物距小于二倍焦距時(shí)，單個(gè)凸透鏡才能成放大的像

單個(gè)凸透鏡無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，能否通過(guò)多個(gè)凸透鏡的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？新課講解【實(shí)驗(yàn)器材】?jī)蓚€(gè)焦距不同的凸透鏡?！緦?shí)驗(yàn)步驟】①先用一個(gè)凸透鏡(焦距大的)觀察窗外遠(yuǎn)處的物體，注意成像情況.②再用另一個(gè)凸透鏡(焦距小的)觀察上面得到的物體的像，注意成像情況.③將兩凸透鏡的位置對(duì)調(diào)，再觀察遠(yuǎn)處的物體，對(duì)比兩次成像的大小.動(dòng)手做一做：試一試用不同焦距的凸透鏡觀看物體用凸透鏡觀察物體新課講解①將焦距較大的透鏡放在焦距較小的透鏡前面，觀察物體，物體成倒立、放大的像，遠(yuǎn)處的物體看上去放大了（圖甲）。②將兩凸透鏡的位置對(duì)調(diào)，將焦距較小的透鏡放在焦距較大的透鏡前面，再觀察遠(yuǎn)處的物體，物體成倒立、縮小的像，（圖乙）。【分析論證，歸納結(jié)論】圖甲圖乙新課講解1.望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)望遠(yuǎn)鏡由兩組透鏡組成，每組透鏡相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡?？拷挥^察物體的凸透鏡，焦距比較長(zhǎng)，叫物鏡?？拷劬Φ耐雇哥R，焦距比較短，叫做目鏡。動(dòng)手做一做：嘗試使用兩塊凸透鏡組合，觀察A4紙上的字時(shí)，可以試著像望遠(yuǎn)鏡那樣，調(diào)節(jié)兩個(gè)凸透鏡間的距離，以達(dá)到最佳的觀察效果。建議：固定物鏡，前后移動(dòng)目鏡，觀察成像的情況。新課講解2.望遠(yuǎn)鏡的原理（1）物鏡與目鏡物鏡相當(dāng)于照相機(jī)的鏡頭，使遠(yuǎn)處的物體在焦點(diǎn)附近成倒立、縮小的實(shí)像。目鏡相當(dāng)于一個(gè)放大鏡，成正立、放大的虛像。兩次成像，先縮小，后放大。（2）望遠(yuǎn)鏡的成像光路圖

OFF物體像（1）物鏡：相當(dāng)于照相機(jī)的鏡頭，

成倒立縮小的實(shí)像。把物鏡所成的像再放大一次。（2）目鏡：相當(dāng)于放大鏡（成正立放大的虛像），新課講解（3）視角物體距離物鏡很遠(yuǎn)，它的像卻離物鏡很近，這樣的像應(yīng)該是縮小的，為什么用望遠(yuǎn)鏡觀察物體時(shí)會(huì)感到像被放大了？①視角的概念原來(lái)，我們能不能看清一個(gè)物體，它對(duì)我們的眼睛所成“視角”的大小十分重要，視角越大，對(duì)物體觀察越清楚。視角的大小不僅和物體本身的大小有關(guān)，還和物體到眼睛的距離有關(guān)。望遠(yuǎn)鏡的物鏡所成的像雖然比原來(lái)的物體小，但它離我們的眼睛很近，再加上目鏡的放大作用，視角就可以變得很大。新課講解物鏡成倒立、縮小的實(shí)像。目鏡成正立、放大的虛像。物鏡目鏡焦點(diǎn)②望遠(yuǎn)鏡對(duì)視角的放大用望遠(yuǎn)鏡觀察物體時(shí)，望遠(yuǎn)鏡所成的像離我們的眼睛很近，增大了視角，因而通過(guò)望遠(yuǎn)鏡能清楚地看到遠(yuǎn)處的物體。α視角變大遠(yuǎn)處物體新課講解（4）望遠(yuǎn)鏡的放大倍率望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)=——————f物f目f物是物鏡的焦距，

f目是目鏡的焦距。新課講解二、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡

使用望遠(yuǎn)鏡時(shí)，我們前后拉動(dòng)鏡筒，調(diào)節(jié)目鏡與物鏡的距離，可以看到一個(gè)最大、最清晰的像。如何準(zhǔn)確知道成像的最佳距離？新課講解自制的望遠(yuǎn)鏡可以采用單片的凸透鏡作為目鏡和物鏡。為了讓成像質(zhì)量好一些，其放大倍率不宜過(guò)大，取放大倍率為2~3倍即可。1.確定望遠(yuǎn)鏡的放大倍率望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)=——————f物f目

為了讓成像質(zhì)量好一些，其放大倍數(shù)不過(guò)大，取放大倍數(shù)為2至3倍即可。

如果要制作一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，應(yīng)該選擇什么樣的凸透鏡做物鏡，什么樣的凸透鏡做目鏡？新課講解2.選擇物鏡和目鏡（1）焦距：根據(jù)放大倍數(shù)，選擇焦距合適的兩塊凸透鏡。（2）直徑：物鏡的直徑還要比目鏡的直徑大一些。測(cè)量凸透鏡的直徑，以便于制作直徑合適的鏡筒。利用太陽(yáng)光測(cè)量凸透鏡的焦距利用平行光測(cè)量凸透鏡的焦距新課講解在選擇兩塊凸透鏡時(shí)，除了需要滿足焦距的要求，物鏡的直徑還要比目鏡的直徑大一些。測(cè)量凸透鏡的直徑，以便于制作直徑合適的鏡筒。由此，應(yīng)選擇焦距較長(zhǎng)、直徑較大的凸透鏡作為物鏡，焦距較短、直徑較小的凸透鏡作為目鏡。新課講解實(shí)驗(yàn)步驟：①如圖所示組裝實(shí)驗(yàn)器材，調(diào)節(jié)光源、兩個(gè)不同焦距的凸透鏡，使三者中心位于同一水平高度；實(shí)驗(yàn)步驟：②將F型光源放在98cm刻度線處，物鏡（f=10cm）放在20cm刻度線處，前后調(diào)節(jié)目鏡（f=5cm）直至透過(guò)凸透鏡看到F型光源最大、最清晰的像。記錄物鏡與目鏡之間最佳成像距離。新課講解3.設(shè)計(jì)鏡筒

在用望遠(yuǎn)鏡對(duì)不同遠(yuǎn)近的物體進(jìn)行觀察時(shí)，需要調(diào)節(jié)兩塊凸透鏡間的距離。如圖所示，鏡筒可以設(shè)計(jì)成兩段，讓物鏡的鏡筒較目鏡的鏡筒粗一些，這樣套在一起，便于在使用時(shí)調(diào)節(jié)。觀察最遠(yuǎn)處的物體時(shí)，兩塊凸透鏡間的距離約等于兩塊凸透鏡的焦距之和；觀察較近處的物體時(shí)，兩塊凸透鏡間的距離要稍大一些。自制望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)新課講解三、望遠(yuǎn)鏡的制作及調(diào)試1.制作

觀察手持望遠(yuǎn)鏡，嘗試使用凸透鏡、瓦楞紙、剪刀、膠帶等材料，通過(guò)小組合作，自制一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)功能。新課講解①如圖所示，分別用瓦楞紙包裹物鏡、目鏡，制作鏡筒。②根據(jù)測(cè)算的最佳距離，確定鏡筒的長(zhǎng)度范圍。裁出凹槽，作為目鏡和物鏡前后調(diào)節(jié)的軌道。③將兩個(gè)鏡筒嵌套在一起。根據(jù)需要，調(diào)整目鏡鏡筒的粗細(xì)，以便實(shí)現(xiàn)共軸調(diào)節(jié)。目鏡物鏡自制望遠(yuǎn)鏡新課講解2.試用與調(diào)整把目鏡鏡筒插入物鏡鏡筒內(nèi)，把目鏡放到眼前，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察遠(yuǎn)處的物體。在觀察時(shí)要通過(guò)對(duì)鏡筒長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，改變物鏡與目鏡間的距離，直到在望遠(yuǎn)鏡中看到遠(yuǎn)處物體清晰的像為止。這里制作的望遠(yuǎn)鏡使用了兩塊凸透鏡，觀察到的遠(yuǎn)處物體的像是倒立的，怎樣才能通過(guò)望遠(yuǎn)鏡看到正立的像呢?①是使用兩個(gè)相互垂直的平面反射裝置把所成的像先上下顛倒一次，再左右顛倒一次。②是物鏡使用凸透鏡，目鏡使用凹透鏡，望遠(yuǎn)鏡所成的像就是正立的了。新課講解

戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的文獻(xiàn)中記載：“斗柄東指，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?！边@說(shuō)明人們很早就發(fā)現(xiàn)了北斗七星一年中的周回運(yùn)轉(zhuǎn)在昭示四季、節(jié)氣變遷方面的重要作用。

1609年，伽利略用自制的望遠(yuǎn)鏡觀察天體（圖5.5-7），以確鑿的證據(jù)支持了哥白尼的“日心說(shuō)”。天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展三、望遠(yuǎn)鏡與宇宙發(fā)展木星及其衛(wèi)星太陽(yáng)黑子新課講解

伽利略制造的天文望遠(yuǎn)鏡都是折射望遠(yuǎn)鏡，其物鏡是凸透鏡，目鏡是凹透鏡。玻璃對(duì)不同顏色的光具有不同的折射能力，這叫做色散。紅光的折射最少，它通過(guò)凸透鏡后，聚焦在離透鏡比較遠(yuǎn)的地方；橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫光則依次聚焦在離透鏡越來(lái)越近的地方-如果望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)得使紅光的聚焦最好，那么在紅光的焦點(diǎn)處，其他顏色的光已經(jīng)越過(guò)了各自的焦點(diǎn)，物像周圍就會(huì)出現(xiàn)一道稍帶藍(lán)色的環(huán)邊；如果望遠(yuǎn)鏡對(duì)紫光聚焦良好，那么在到達(dá)紫光的焦點(diǎn)時(shí)，其余顏色的光尚未到達(dá)各自的焦點(diǎn)，于是物像四周就形成一個(gè)稍帶橙色的環(huán)-這種色環(huán)使觀測(cè)目標(biāo)顯得模糊了-伽利略不明白這種“色差”的起因，當(dāng)時(shí)也無(wú)法消除它。新課講解反射望遠(yuǎn)鏡

從古代起人們就知道，光線從一個(gè)凹面鏡上反射，也會(huì)發(fā)生會(huì)聚。反射鏡以完全相同的方式反射所有各種顏色的光，因此不會(huì)產(chǎn)生色差。

1668年，26歲的牛頓制成人類歷史上第一架真正實(shí)用的反射望遠(yuǎn)鏡。其反射鏡直徑約2.5cm，焦距約16cm，放大倍率超過(guò)30倍，看起來(lái)卻像個(gè)小玩具。1672年1月，他把口徑5cm的第二架反射望遠(yuǎn)鏡送到英國(guó)皇家學(xué)會(huì)。該鏡一直保留到了今天。新課講解消色差折射望遠(yuǎn)鏡

19世紀(jì)初，德國(guó)光學(xué)家夫瑯和費(fèi)（JosephvonFraunhofer）造出了當(dāng)時(shí)世界上最大最好的消色差折射望遠(yuǎn)鏡，其口徑為24cm.望遠(yuǎn)鏡被裝在一根軸上，使之可以俯仰；軸又裝在一個(gè)輪子上，使之可沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng).它的平衡裝置非常精妙，以至于用一個(gè)手指就可以推動(dòng)這架鏡身長(zhǎng)4.3m的折射鏡_x0002_新課講解新課講解郭守敬望遠(yuǎn)鏡與中國(guó)天眼我國(guó)不僅古代在天文觀測(cè)上取得了豐碩的成果，在現(xiàn)代也對(duì)宇宙探索作出了很大貢獻(xiàn)。2009年，郭守敬望遠(yuǎn)鏡建成，并于2011年啟動(dòng)光譜巡天任務(wù)，成為世界上第一個(gè)獲取光譜數(shù)突破千萬(wàn)量級(jí)的望遠(yuǎn)鏡。2020年，中國(guó)天眼正式開(kāi)放運(yùn)行，它是目前全球單口徑最大、靈敏度最高的射電天文望遠(yuǎn)鏡。郭守敬望遠(yuǎn)鏡“中國(guó)天眼”PARTFOUR課堂小結(jié)課堂小結(jié)制作望遠(yuǎn)鏡①構(gòu)造：物鏡（相當(dāng)于照相機(jī)）、目鏡（相當(dāng)于放大鏡）。②原理：遠(yuǎn)處物體首先通過(guò)物鏡成倒立、縮小的實(shí)像；

目鏡把物鏡形成的實(shí)像放大，得到正立、放大的虛像。③視角：從眼睛