第5節(jié)跨學(xué)科實(shí)踐：制作望遠(yuǎn)鏡（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)原理，包括凸透鏡成像規(guī)律，能從物理角度解釋望遠(yuǎn)鏡如何實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)處物體的觀察。（物理觀念）2.運(yùn)用科學(xué)推理和分析能力，設(shè)計(jì)合理的望遠(yuǎn)鏡制作方案，優(yōu)化望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)和性能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。（科學(xué)思維）3.通過(guò)自主探究和小組合作，完成望遠(yuǎn)鏡的制作過(guò)程，學(xué)會(huì)收集、分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)制作過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提升科學(xué)探究能力。（科學(xué)探究）4.在制作望遠(yuǎn)鏡的過(guò)程中，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和勇于嘗試的精神，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣和熱愛(ài)，樹(shù)立正確的科學(xué)價(jià)值觀，認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)對(duì)人類(lèi)生活的重要影響。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】1.望遠(yuǎn)鏡的基本構(gòu)造和成像原理。2.簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡的制作方法?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】1.理解“視角”與“像的大小”的關(guān)系。2.制作過(guò)程中鏡片間距的調(diào)整，需等于物鏡與目鏡焦距之和?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材P130~135《第5節(jié)跨學(xué)科實(shí)踐：制作望遠(yuǎn)鏡》，完成以下問(wèn)題：1.望遠(yuǎn)鏡的物鏡相當(dāng)于，目鏡相當(dāng)于。遠(yuǎn)處的物體經(jīng)過(guò)物鏡在焦點(diǎn)附近成、的像，該像又經(jīng)過(guò)目鏡成、、像，使視角可以變很大。2.物體的兩端到人眼處所夾的角叫。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，了視角，因而通過(guò)望遠(yuǎn)鏡能清楚地看到遠(yuǎn)處的物體。3.自制望遠(yuǎn)鏡時(shí)，根據(jù)放大倍數(shù)的要求，選擇適當(dāng)焦距的分別作為和目鏡。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。4.我們的宇宙有上千億個(gè)星系，太陽(yáng)是系中幾千億顆恒星中的一員;地球在離太陽(yáng)比較近的第條軌道上，地球是太陽(yáng)系中的一顆星。【探究新知】項(xiàng)目提出 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。根據(jù)透鏡成像的知識(shí)，你也可以自己制作一個(gè)如右圖所示的望遠(yuǎn)鏡?；蛟S你能用它獲得新的發(fā)現(xiàn)呢！項(xiàng)目分析1.鏡片的選擇可以使用家里的放大鏡鏡片或老花鏡鏡片并通過(guò)平行光測(cè)焦距法測(cè)出它們的焦距。另外，還可以網(wǎng)購(gòu)?fù)雇哥R片，購(gòu)買(mǎi)時(shí)根據(jù)方案選擇合適焦距的鏡片。由于物鏡用來(lái)會(huì)聚遠(yuǎn)處傳來(lái)的光，進(jìn)入物鏡的光越多，成像越清晰因此物鏡應(yīng)選擇直徑較大的凸透鏡。2.望遠(yuǎn)鏡的放大倍率簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡使用單片凸透鏡作為目鏡和物鏡.選擇焦距較大的凸透鏡作為物鏡，焦距較小的凸透鏡作為目鏡，望遠(yuǎn)鏡的放大倍率可以通過(guò)公式n=f物3.設(shè)計(jì)鏡筒可以選擇較硬的紙張卷成長(zhǎng)筒狀作為鏡筒或使用能找到的圓紙筒、PVC管等制作鏡簡(jiǎn).鏡簡(jiǎn)的長(zhǎng)度：觀察遠(yuǎn)處景物時(shí)，望遠(yuǎn)鏡鏡筒的長(zhǎng)度約等于物鏡焦距和目鏡焦距之和；而觀察近處景物時(shí)，鏡筒的長(zhǎng)度略大于物鏡焦距和目鏡焦距之和。項(xiàng)目分析探究一：望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理1.望遠(yuǎn)鏡的作用：觀察遠(yuǎn)方的物體2.構(gòu)造以開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡為例，如右圖所示。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，靠近眼睛的叫作目鏡，靠近被觀測(cè)物體的叫作物鏡。3.望遠(yuǎn)鏡的工作原理4.放大倍率如下圖所示，此望遠(yuǎn)鏡的放大倍率為物鏡的焦距與目鏡的焦距之比，即：放大倍率=5.視角（1）概念:視角是從物體兩端(上、下或左右)向人眼所引兩條直線(xiàn)間的夾角，如圖所示.（2）影響視角大小的因素:①物體的大??；②物體與人眼的距離?！镜淅?】如圖甲所示是福建的天文愛(ài)好者顏明哲通過(guò)純手工打磨鏡片自制的望遠(yuǎn)鏡，該望遠(yuǎn)鏡不僅可以看到8億公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑紋，圖乙是該望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)及光路示意圖。下列關(guān)于該自制望遠(yuǎn)鏡的說(shuō)法正確的是（）

A．顏明哲通過(guò)純手工磨制的鏡片是凹透鏡B．看到8億公里外的木星只利用了光沿直線(xiàn)傳播C．清晰看到木星表面的斑紋時(shí)物鏡的成像原理與照相機(jī)相同D．木星到物鏡的距離u滿(mǎn)足f<u<2f（f為物鏡的焦距）項(xiàng)目實(shí)施探究二、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的望遠(yuǎn)鏡1.確定望遠(yuǎn)鏡的放大倍率思考問(wèn)題：放大倍數(shù)越大越好嗎？為什么？不是，倍率越大，物體表面亮度越差；視野晃得厲害，很難穩(wěn)定的看東西。自制望遠(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，放大倍率不宜過(guò)大，取放大倍率2~3倍即可。2.選擇物鏡和目鏡思考問(wèn)題：（1）為什么物鏡直徑要比目鏡直徑大一些?（2）為什么以焦距較大的為物鏡、焦距較小的為目鏡呢?提示：（1）選擇物鏡直徑要比目鏡直徑大一些，直徑大的物鏡集光力越強(qiáng)，分辨率越高。（2）物鏡焦距越大，目鏡焦距越小，放大倍數(shù)就越大。3.設(shè)計(jì)鏡筒（1）計(jì)算望遠(yuǎn)鏡伸縮長(zhǎng)度的尺寸，鏡筒最長(zhǎng)伸長(zhǎng)為f物＋f目，觀察較近處物體時(shí)，兩塊凸透鏡間的距離要稍大些。（2）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)兩塊凸透鏡之間的距離。注意：兩塊凸透鏡間的距離約等于兩塊凸透鏡之間焦距的和。探究三、制作和調(diào)試望遠(yuǎn)鏡1.制作望遠(yuǎn)鏡根據(jù)所選凸透鏡的焦距和直徑制作鏡筒。例如，可以選用如圖5.5-5所示的兩塊凸透鏡。其中，物鏡的焦距約為20cm，直徑約為5cm；目鏡的焦距約為10cm，直徑約為4cm。想一想：對(duì)于圖5.5-4的制作方案，你有沒(méi)有辦法減小望遠(yuǎn)鏡兩個(gè)鏡筒間的縫隙？另外，還應(yīng)注意每段鏡筒的長(zhǎng)度需合適，以便留出前后調(diào)節(jié)的空間。制作時(shí)，根據(jù)凸透鏡的焦距、直徑等數(shù)據(jù)，以及對(duì)鏡筒長(zhǎng)度的要求，我們可以利用現(xiàn)成的圓筒狀物品（如裝羽毛球的筒），也可以通過(guò)截取適當(dāng)尺寸的長(zhǎng)方形紙板（如瓦楞紙板或其他材料），并把它卷起來(lái)制成鏡筒。此外，還要考慮如何把物鏡和目鏡方便地固定在鏡筒上。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。【典例2】（多選）小樂(lè)同學(xué)準(zhǔn)備制作一個(gè)簡(jiǎn)易單筒望遠(yuǎn)鏡，來(lái)觀看校園內(nèi)遠(yuǎn)處的美麗的景物。關(guān)于簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡的制作，下列說(shuō)法中正確的是（）A．應(yīng)選擇直徑較大、焦距較大的凸透鏡作為物鏡B．遠(yuǎn)處的景物通過(guò)望遠(yuǎn)鏡的物鏡所成的是放大、倒立的實(shí)像、C．若把物鏡和目鏡的位置互換，仍能看到遠(yuǎn)處的景物D．觀察室外較近處景物時(shí)，目鏡的鏡筒要稍微向后拉以便看到清晰的像【探索宇宙】1.使用望遠(yuǎn)鏡探索宇宙的歷程(1)意大利物理學(xué)家伽利略是第一位把望遠(yuǎn)鏡指向天空的人。1609年，伽利略用自制的望遠(yuǎn)鏡觀察天體，以確鑿的證據(jù)支持了哥白尼的“日心說(shuō)”。他還是第一個(gè)觀察到了木星的衛(wèi)星、太陽(yáng)黑子和月球上的環(huán)形山的人。(2)1846年，科學(xué)家用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到海王星，海王星的發(fā)現(xiàn)為萬(wàn)有引力定律提供了有力的支持。(3)1990年，科學(xué)家把哈勃空間望遠(yuǎn)鏡送人太空，使人類(lèi)觀測(cè)宇宙的能力空前提高。(4)目前，人類(lèi)用射電望遠(yuǎn)鏡已能觀測(cè)到約130億光年處的宇宙空間情況。2.我們的宇宙宇宙是一個(gè)有層次的天體機(jī)構(gòu)系統(tǒng)【課堂總結(jié)】【課堂練習(xí)】1．小婷翻閱資料和詢(xún)問(wèn)老師了解到望遠(yuǎn)鏡原理，制作了簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡，在跨學(xué)科實(shí)踐：制作望遠(yuǎn)鏡課上，小婷制作的望遠(yuǎn)鏡受到老師和同學(xué)們的一致好評(píng)，那么小婷不是根據(jù)以下哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)制作出的望遠(yuǎn)鏡（

）A．它的物鏡和投影儀的原理相同B．它的物鏡的作用是使遠(yuǎn)處的物體在焦點(diǎn)附近成實(shí)像C．它的目鏡和放大鏡的原理相同D．它的目鏡焦距要小于物鏡焦距2．“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器到達(dá)火星，標(biāo)志著我國(guó)在太空探測(cè)領(lǐng)域更進(jìn)一步，為人類(lèi)探索浩瀚宇宙作出了中國(guó)貢獻(xiàn)。下列空間尺度最小的是（）A．空間站 B．銀河系 C．太陽(yáng)系 D．火星3．如圖所示是同學(xué)們自制的望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)圖，關(guān)于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡，下列說(shuō)法合理的是（）A．目鏡的焦距比較長(zhǎng)，物鏡的焦距比較短B．目鏡的直徑應(yīng)大一些，物鏡的直徑要小一些C．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D．目鏡焦距和物鏡焦距的比值越大成像質(zhì)量越好4．關(guān)于如圖所示的望遠(yuǎn)鏡，下列說(shuō)法正確的是（

）A．靠近眼睛的鏡片為物鏡，靠近被觀測(cè)物體的鏡片為目鏡B．它的物鏡和目鏡都是凹透鏡C．它的物鏡相當(dāng)于照相機(jī)D．它的物鏡成倒立放大的實(shí)像5．為了觀察太陽(yáng)系內(nèi)的各種行星，同學(xué)們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下制作了開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，小濱制作的望遠(yuǎn)鏡原理如圖，該望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)凸透鏡組成，物體經(jīng)過(guò)兩次折射成像。其中物鏡和目鏡的焦距分別為f物?A．生活中與圖中目鏡工作原理相同的工具是投影儀B．生活中與圖中物鏡工作原理相同的工具是放大鏡C．望遠(yuǎn)鏡的放大倍率為目鏡的焦距與物鏡焦距之比D．用望遠(yuǎn)鏡看到的月亮比直接用