第三章光的折射透鏡跨學(xué)科實(shí)踐自制天文望遠(yuǎn)鏡學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念

科學(xué)思維

科學(xué)探究

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任了解望遠(yuǎn)鏡的基本結(jié)

通過自制天文望

經(jīng)歷自制天文望

激發(fā)學(xué)生對宇宙探索構(gòu)。會設(shè)計一個望遠(yuǎn)遠(yuǎn)鏡的過程，培

遠(yuǎn)鏡的全過程，

的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的鏡，并進(jìn)行制作。用

養(yǎng)學(xué)生的邏輯思

包括設(shè)計、制作、

合作精神和堅持不懈自制的望遠(yuǎn)鏡觀察月維和創(chuàng)新思維。調(diào)試和觀測。的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)球，并描述月相。

生的社會責(zé)任感。課堂導(dǎo)入仰望星空，我們不禁浮想聯(lián)翩。天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明和應(yīng)用為人類揭開宇宙的神秘面紗提供了可能。利用我們所學(xué)的知識，設(shè)計并制作一架簡易的天

文望遠(yuǎn)鏡，觀察月球或木星、土星等，相信一定會非常有趣!探究新知一、自制天文望遠(yuǎn)鏡1.選擇物鏡和目鏡取兩個焦距不同的凸透鏡，以焦距較大的為物鏡、焦距較小的為目鏡。通過兩個凸透鏡觀察較遠(yuǎn)的物體，同時試著調(diào)節(jié)透鏡之間的距離，直到看清楚為止，如圖所示。你看到的像有什么特點(diǎn)?用凸透鏡觀察物體探究新知2.設(shè)計和制作鏡筒(1)鏡筒可以設(shè)計成兩段，物鏡的鏡筒比目鏡的鏡筒粗一些，使兩個鏡筒剛好可以套在一起，便于使用時調(diào)節(jié)兩塊凸透鏡間的距離。(2)制作物鏡鏡筒：選取直徑為5cm

的凸透鏡作為物鏡，根據(jù)物鏡的直徑選取直徑適當(dāng)?shù)挠布埻不騊VC管，用膠帶把物鏡鏡片粘接在卷筒的前端。探究新知(3)制作目鏡鏡筒：將瓦楞紙板制成圓筒狀，使用透明膠帶將目鏡固定在目鏡鏡筒的一端。(4)將兩個鏡筒嵌套在一起。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)。(5)制作尋星裝置：使用PVC

管、木材等制作一個穩(wěn)定的三腳架，如圖所示。探究新知3.安裝與調(diào)試按照圖示，把目鏡鏡筒插入物鏡鏡筒內(nèi)，目鏡放眼前，通過對鏡筒長度的調(diào)整，改變目鏡與物鏡的距離，使目鏡和物鏡間的距離為30cm

(

兩鏡焦距之和),且兩者的軸線重合時，即可觀察到遠(yuǎn)處物體清晰的像。將望遠(yuǎn)鏡固定在三腳架上。觀察時，首先通過尋星裝置找到目標(biāo)星球，再通過望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀察。注

意

：觀察最遠(yuǎn)處的物體時，兩塊凸透鏡間的距離約為兩塊凸透鏡的焦距之和；觀察較

近處物體時，兩塊凸透鏡間的距離稍大一些。物鏡于”“小于”或“等于”)。解：[1][2]由圖乙可知，遠(yuǎn)處的物體先通過物鏡使物體成一倒立、縮小的實(shí)像，相當(dāng)于照相機(jī)。[3]然后用目鏡把這個實(shí)像再放大(正立、放大的虛像),就能看清很遠(yuǎn)處的物體了，這就是望遠(yuǎn)鏡的

原理，目鏡相當(dāng)于一個放大鏡，則此時目鏡的物距u與目鏡焦距f的關(guān)系是u<f。圖甲望遠(yuǎn)鏡，圖乙表示它的原理，圖中L?是物鏡，L?

是目鏡。分析原理圖可知物鏡的作用相當(dāng)于照相機(jī)

鏡頭(選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機(jī)”),

成縮小(選填“放大”、“縮小”或“等大”)的像；此時物鏡的像AB相當(dāng)于放在目鏡前的物，此時目鏡的物距u與目鏡焦距f的關(guān)系是u小于f(選填“大探究新知【學(xué)習(xí)任務(wù)一】制作天文望遠(yuǎn)鏡探究新知【學(xué)習(xí)任務(wù)一】制作天文望遠(yuǎn)鏡如圖所示，是小紅制作的一架簡易的天文望遠(yuǎn)鏡，選用的凸透鏡焦距為5cm和50cm。她將尋星裝置安裝在套筒上，將望遠(yuǎn)鏡固定在三角架上，用于觀察月球，下列說法中不正確的是(

D)A.應(yīng)該將焦距為50cm

的凸透鏡作為物鏡，焦距為5cm

的凸透鏡作為目鏡B.通過尋星裝置尋找月球，是利用了光沿直線傳播的原理C.觀察時調(diào)節(jié)套筒的長度，使物鏡和目鏡的距離約為55cmD.

通過望遠(yuǎn)鏡看到的是月球正立、縮小的虛像探究新知【學(xué)習(xí)任務(wù)一】制作天文望遠(yuǎn)鏡解

：A.

望遠(yuǎn)鏡的物鏡用來將遠(yuǎn)處的物體成像，目鏡將物鏡成的像放大，則焦距為50cm

的凸透鏡作為物鏡，焦距為5cm

的凸透鏡作為目鏡，故A正確，不符合題意；B.光在同種、均勻、透明的介質(zhì)中沿直線傳播，通過尋星裝置尋找月球，利用的是光沿直線傳播，故

B正確，不符合題意；C.星星到物鏡的距離遠(yuǎn)大于2倍焦距，星星的像成在物鏡的一倍焦距到兩倍焦距之間，且在物鏡的一

倍焦距附近；目鏡相當(dāng)于放大鏡，成像時，物距在一倍焦距以內(nèi)，則觀察時調(diào)節(jié)套筒的長度，應(yīng)使物

鏡和目鏡的距離約為50cm+5cm=55cm故C正確，不符合題意；D.

通過望遠(yuǎn)鏡看到的是月球倒立、縮小的虛像，故D

錯誤，符合題意。故選D。探究新知二、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球1.

用裸眼直接觀察月球。選擇周圍沒有燈光干擾的環(huán)境，可以在多個夜晚的多個時段進(jìn)行觀察，了解月球上升和下落，以及月相的變化情況。探究新知2.用自制的天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球或其他星球。以觀察月球為例，調(diào)節(jié)天文望遠(yuǎn)鏡直至通過它能清晰地看到月球表面的細(xì)節(jié)。多時段連續(xù)觀察并描述月相。用自制的天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球的重點(diǎn)在于發(fā)現(xiàn)肉眼看不清楚的細(xì)節(jié)之處。探究新知4.中國探月工程2004年，中國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程”。2007年發(fā)射探月衛(wèi)星嫦娥一號，對月球表面環(huán)境、地貌、地形、地質(zhì)構(gòu)造與物理場進(jìn)行探測。2010年10月1日18時59分57秒嫦娥二號順利發(fā)射，也已圓滿并超額完成

各項既定任務(wù)。2012年9月19日，探月工程已經(jīng)完成嫦娥三號衛(wèi)星和玉兔號月球車的月面勘測任務(wù)。2018年12月8日嫦娥四號發(fā)射，2019年1月3日在月球南極艾特肯盆地的“馮·

卡門撞擊坑”實(shí)現(xiàn)人類探測器首次在月球背面軟著陸，并開展了對月背的巡視勘察。2020年11月24日嫦娥五號探測器成功發(fā)射，開啟中國首次地外天體采樣

返回之旅。2020年12月1日，嫦娥五號探測器成功在月球正面預(yù)選著陸區(qū)著陸。2024年6月25日，嫦娥六號返回器成功著陸于預(yù)定區(qū)域，標(biāo)志著探月工程

嫦娥六號任務(wù)取得圓滿成功，實(shí)現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回。探究新知交流與評價1.展示自制的天文望遠(yuǎn)鏡，說明制作過程與關(guān)鍵步驟。2.撰寫觀察報告，介紹相關(guān)背景資料，觀察記錄的月球或其他星球的信息，以及基于觀察提出的問題和進(jìn)一步探究的設(shè)想等。3.對自制望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、外觀和工藝水平、觀察效果等進(jìn)行評價。

同學(xué)之間進(jìn)行討論和交流，對望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計和制作提出改進(jìn)意見。4.對觀察報告的科學(xué)性、規(guī)范性和問題與探究的價值等進(jìn)行評價。課堂練習(xí)1.如圖所示，這是簡易天文望遠(yuǎn)鏡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。物鏡的成像原理與

照相機(jī)

(選填“投影儀”或“照相機(jī)”)相同，物鏡成的像會落在目鏡焦點(diǎn)以內(nèi)的位置，目鏡所成的像是正立、放大的虛像；如果你想制作簡易天文望遠(yuǎn)鏡，沒

有現(xiàn)成的透鏡，可以選用合適的遠(yuǎn)視

(選填“近視”或

“遠(yuǎn)視”)眼鏡鏡片來代替。解：[1][2][3][4]望遠(yuǎn)鏡中物鏡是一個凸透鏡，遠(yuǎn)處的物體處在該凸透鏡的二倍焦距之外，經(jīng)該凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，物鏡的成像原理與照相機(jī)相同，這個倒立縮小的實(shí)像正好落在目鏡焦點(diǎn)以內(nèi)的位置，目鏡的作用相當(dāng)于一個放大鏡，這個實(shí)像經(jīng)過目鏡成一個正立、放大的虛像，因遠(yuǎn)視眼的鏡片是凸透鏡，所以想制作簡易天文望遠(yuǎn)鏡，沒有現(xiàn)成的透鏡，可以選用合適的遠(yuǎn)視鏡片來代替。物鏡目鏡課堂練習(xí)2.小明取兩個焦距不同的凸透鏡來制作一個簡易天文望遠(yuǎn)鏡。其中，A

透鏡焦距較大

，B

透鏡焦距較小。(1)如圖甲所示，選擇兩個剛好可以套在一起的圓筒，分別把物鏡和目鏡固定在圓筒的兩端，目鏡應(yīng)選

B

透鏡；

物鏡(2)鏡筒的長度，大約

目鏡為物鏡一倍焦距長

,因為物鏡的成像點(diǎn)是在目鏡的焦點(diǎn)附近

甲(3)該望遠(yuǎn)鏡成像原理如圖乙所示，物鏡成像特點(diǎn)與照相機(jī)成像原理相同；目鏡

成像特點(diǎn)與放大鏡

成像原理相同。(以上兩空選填“照相機(jī)”、“投影儀”或

“放大鏡”)套筒課堂練習(xí)解：(1)在天文望遠(yuǎn)鏡中，物鏡的作用是使遠(yuǎn)處的物體在焦點(diǎn)附近成實(shí)像，應(yīng)選擇焦距較大的凸透鏡；目鏡的作用是把物鏡所成的像放大，應(yīng)選擇焦距較小的凸透鏡。已知A

透鏡焦距較大，B

焦距較小，所以目鏡應(yīng)選B透鏡。(2)望遠(yuǎn)鏡的鏡筒長度大約等于物鏡的焦距。這是因為物鏡形成的像是在目鏡的焦點(diǎn)

附近，而目鏡的焦距通常比物鏡的焦距小得多。所以，鏡筒的長度主要由物鏡的焦距決定。因此，鏡筒的長度大約為物鏡的一倍焦距長。(3)[1]物鏡的成像特點(diǎn)與照相機(jī)相同，都是形成倒立、縮小的實(shí)像。這是因為物鏡的作用是將遠(yuǎn)處的物體成像在目鏡的焦點(diǎn)附近，這個像是倒立的，且比實(shí)際物體小。[2]目鏡的成像特點(diǎn)與放大鏡相同，都是形成正立、放大的虛像。這是因為目鏡的作用

是放大物鏡所成的像，使觀察者能夠更清晰地看到遠(yuǎn)處的物體。課堂練習(xí)3.

如圖所示是簡易天文望遠(yuǎn)鏡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。下列說法正確的是(

c)A.

遠(yuǎn)處的物體經(jīng)過物鏡成一個倒立、放大的像B.物鏡和目鏡成的像都是實(shí)像

物鏡目鏡C

.

物鏡所成的像落在目鏡的一倍焦距以內(nèi)D.目鏡相當(dāng)于投影儀解：A.

遠(yuǎn)處的物體經(jīng)過物鏡成一個倒立、縮小的像，故A

錯誤；B.物鏡成實(shí)像，目鏡成虛像，故B錯誤；C.物鏡所成的像落在目鏡的一倍焦距以內(nèi)，目鏡成放大的虛像，故C正確；D.目鏡相當(dāng)于放大鏡，故D

錯誤。故選C。課堂練習(xí)4.“超級月亮”比正常時的月亮要大百分之二十，亮度也有所增加，某天文愛好者為了研究這一現(xiàn)象，于是架設(shè)一臺天文望遠(yuǎn)鏡做進(jìn)一步觀察，關(guān)于該望遠(yuǎn)鏡，下列說法正確的是(D)A.

它的物鏡和顯微鏡的物鏡作用相同B.它的物鏡相當(dāng)于放大鏡，用來把像放大C.它的物鏡的作用是使遠(yuǎn)處的物體在焦點(diǎn)附近成虛像D.

它的目鏡和顯微鏡的目鏡作用相同解

：A、

望