八年級(jí)上冊(cè)

·蘇科版(2024)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)內(nèi)容一

、任務(wù)與要求二

、交流與評(píng)估三、提升訓(xùn)練在制作過程中，提升動(dòng)手實(shí)踐、觀察分析

能力，學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作

與交流；通過觀察天

體，培養(yǎng)科學(xué)探究與

記錄能力。激發(fā)對(duì)天文學(xué)的興趣，培養(yǎng)勇于探索、實(shí)事

求是的科學(xué)精神，增

強(qiáng)民族自豪感。了解天文望遠(yuǎn)鏡的基

本結(jié)構(gòu)與成像原理，解釋凸透鏡成像規(guī)律

在其中的應(yīng)用；依據(jù)

原理，準(zhǔn)確選擇材料，

規(guī)范制作簡易天文望

遠(yuǎn)鏡，能熟練調(diào)節(jié)以

清晰觀測遠(yuǎn)處物體。情感態(tài)度與價(jià)值觀知識(shí)與技能過程與方法學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解天文望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)與成像原理；2.掌握自制天文望遠(yuǎn)鏡的方法與步驟。3.理解復(fù)雜的成像過程，解決制作中遇到的技術(shù)問題，如光軸校準(zhǔn)、焦距匹配。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)重難點(diǎn)

問

題仰望星空，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(shí)，設(shè)計(jì)

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(huì)非常有趣!導(dǎo)入新課一

、任務(wù)與要求跨學(xué)科實(shí)踐：自制天文望遠(yuǎn)鏡以開普勒望遠(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，靠近被觀測物體的叫作物鏡。1.望遠(yuǎn)鏡的作用任務(wù)一、了解望遠(yuǎn)鏡觀察遠(yuǎn)方的物體開普勒望遠(yuǎn)鏡2.構(gòu)造物目鏡第二次：正立、放大的虛像任務(wù)一、了解望遠(yuǎn)鏡3.望遠(yuǎn)鏡的工作原理物鏡

第一次：倒立、縮小的實(shí)像物鏡(照相機(jī))目鏡(放大鏡)極遠(yuǎn)處物體射來的光正立、放

大的虛像倒立、縮

小的實(shí)像極遠(yuǎn)處

的物體距之比，即：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任務(wù)一、了解望遠(yuǎn)鏡4.放大倍率開普勒望遠(yuǎn)鏡模擬望遠(yuǎn)鏡任務(wù)一、了解望遠(yuǎn)鏡視頻：望遠(yuǎn)鏡的工作原理【典例1】如圖是簡易天文望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)。遠(yuǎn)處的物體經(jīng)過物鏡成一個(gè)倒立、縮小(分別填寫“倒立”“正立”與“放大”“等大”

"縮小”)的實(shí)像，這個(gè)實(shí)像經(jīng)過目鏡成一個(gè)正立虛像(選填“虛”或“實(shí)”)。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”)鏡片來代替?！驹斀狻縖1][2][3][4]望遠(yuǎn)鏡中物鏡的作用是使遠(yuǎn)處的物體成倒立、縮小的實(shí)像，這個(gè)倒立、縮小的實(shí)像正好落在目鏡焦距內(nèi)的位置，目鏡的作用相當(dāng)于一個(gè)放大鏡，這個(gè)實(shí)像經(jīng)過目鏡成一個(gè)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。任務(wù)一、了解望遠(yuǎn)鏡任務(wù)二、自制天文望遠(yuǎn)鏡1.確定望遠(yuǎn)鏡的放大倍率思考：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。提示：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，放大倍率不宜過大，取放大倍率2~3倍即可。可以選擇身邊常見的凸透鏡或者進(jìn)行購買。思考：(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。2.選擇物鏡和目鏡任務(wù)二、自制天文望遠(yuǎn)鏡用凸透鏡觀察物體(1)設(shè)計(jì)鏡筒①計(jì)算望遠(yuǎn)鏡伸縮長度的尺寸，鏡筒最長伸長為f物

+f

,

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。兩塊凸透鏡間的距離約等于兩塊凸透鏡之間焦距的和。3.設(shè)計(jì)和制作望遠(yuǎn)鏡任務(wù)二、自制天文望遠(yuǎn)鏡目鏡任務(wù)二、自制天文望遠(yuǎn)鏡(2)制作望遠(yuǎn)鏡①鏡筒材料選擇選擇兩個(gè)剛好可以套在一起的圓筒，分別把物鏡和目鏡固定在兩個(gè)圓筒的一端，如右圖所示。物鏡的鏡筒比目鏡的鏡筒粗一些，便于使用時(shí)調(diào)節(jié)兩塊凸透鏡間的

距

離

。目鏡望遠(yuǎn)鏡套筒任務(wù)二、自制天文望遠(yuǎn)鏡②鏡筒制作制作時(shí)，可以根據(jù)凸透鏡的焦距、直徑等數(shù)據(jù)，以及對(duì)鏡筒長度的要求，利用身邊的物品(如裝羽毛球的筒)或截取適當(dāng)尺寸的長方形紙板，并把它卷起來制成鏡筒。注意鏡筒兩端鑲嵌的凸透鏡要用雙面膠固定好，防

止在使用時(shí)傾斜，影響觀察效果。任務(wù)二、自制天文望遠(yuǎn)鏡(3)制作尋星裝置利用光的直線傳播原理，制作一個(gè)輔助尋找待觀測星球的尋星裝置，裝在望遠(yuǎn)鏡套筒上，如圖所示。將望遠(yuǎn)鏡固定在三腳架上。觀察時(shí)，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。尋星裝置任務(wù)二、自制天文望遠(yuǎn)鏡視頻：自制望遠(yuǎn)鏡任務(wù)三、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球1.試用與調(diào)整(1)把目鏡鏡筒插入物鏡鏡筒內(nèi)，目鏡放眼前，通過對(duì)鏡筒長度的

調(diào)整，改變目鏡與物鏡的距離，直到在望遠(yuǎn)鏡中看到遠(yuǎn)處物體清

晰的像為止。(2)通過望遠(yuǎn)鏡觀察到遠(yuǎn)處物體的像是倒立的。任務(wù)三、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球通過望遠(yuǎn)鏡，可以觀察到倒立放大的像。思考：如何通過望遠(yuǎn)鏡看到正立的像?方法一：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。方法二：

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。任務(wù)三、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球2.用裸眼直接觀察月球(1)月相的概念月球相貌的變化叫月相。月相是地球上的人看到的視覺形態(tài)，即被照亮的月面。(2)月相的形成造成月相的主要原因是月球本身不發(fā)光，靠反射太陽光才能發(fā)亮，同時(shí)月球在繞地球公轉(zhuǎn)，地球又在繞太陽公轉(zhuǎn)，因此，日、地、

月三者的相對(duì)位置在不斷變化，地球上看到的月球被太陽照亮的部

分就顯示出不同的位相。任務(wù)三、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球(3)月相的變化在一個(gè)月中，月球的月相要經(jīng)歷新月、上弦月、滿月、下弦月等一系列的變化。地球、月球和太陽大致在同一條直線上，并且月球在中間。出現(xiàn)時(shí)間在每月農(nóng)歷初一，視覺上不可見?！?/p>

新

月

】任務(wù)三、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球【

上弦月

】月上弦月珠地球、月球和太陽大致在同一直線上，地球居中。每月農(nóng)歷十五、十六出現(xiàn)，視覺上是一輪明月地球、月球和太陽大致成直角，出現(xiàn)時(shí)間在每月農(nóng)歷初七、八，視覺上成半圓，月面朝西。地球太

陽【

滿

月

】太

陽月時(shí)間月相農(nóng)歷初一前后新月農(nóng)歷初七前后上弦月農(nóng)歷十五前后滿月農(nóng)歷二十二前后下弦月地球、月球和太陽大致成直角，出現(xiàn)時(shí)間在每月農(nóng)歷二十二、二十三，視覺上成半圓，月面朝東。上弦月陽朔

φ

)新月光娥眉月任務(wù)三、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球球軌

娥眉月上弦地球下弦珠凸月月【

下弦月

】太

陽滿月○下弦月下弦月月道任務(wù)三、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球3.用自制天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球(1)月貌月球表面布滿了大大小小的圓形凹坑，稱為“月坑”,大多數(shù)月坑的周圍環(huán)繞著高出月面的環(huán)形山。小的環(huán)形山直徑不足10km,大的環(huán)形山直徑有100km

以上，很多大的環(huán)形山都有名字，如哥白尼環(huán)形山、張衡環(huán)形山等。絕大多數(shù)的環(huán)形山是由外來星體的撞

擊而形成的。任務(wù)三、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球(2)使用自制天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球的步驟(1)按小型望遠(yuǎn)鏡的安裝和調(diào)試說明，在空曠的高地或樓頂上安

置好望遠(yuǎn)鏡。(2)選擇風(fēng)比較小、滿月前后的晴夜，用倍率比較大的目鏡，并

在物鏡前加置濾光片觀察月球表面，可以取得較好的觀測效果。(3)為了有效地繪制月面圖，可以在望遠(yuǎn)鏡目鏡下面放置一塊投

影屏。在投影屏上放置直徑為8~10cm

的圓形白紙，用于繪制月面

圖。轉(zhuǎn)動(dòng)并調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡，使望遠(yuǎn)鏡的東西線與月面圖紙東西方向

一致，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡焦距，使月面清晰地投影于圓形紙上。任務(wù)三、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球(4)觀測月面，并將月面上的凹凸明暗處用筆輕輕描繪出來，觀

測完后再加工整理。(5)可在滿月、上弦月或下弦月時(shí)進(jìn)行多次觀測，繪制不同時(shí)期

的月面圖進(jìn)行比較。任務(wù)三、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球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10月24日，“嫦娥一號(hào)”成功發(fā)射升空，在圓滿完成各項(xiàng)使命后，于

2009年按預(yù)定計(jì)劃受控撞月。2010年10月1日，“嫦娥二號(hào)”順利發(fā)射，也已圓滿并超額完成各項(xiàng)既定任務(wù)。2020年11月24日，在文昌航天發(fā)射場，用長征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭成功發(fā)射嫦

娥五號(hào)探測器，開啟了我國首次地外天體采樣返回之旅。2020年12月17日，嫦娥五號(hào)返回器攜帶月球樣品1731克，在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域安全著陸。2024年5月3日，嫦娥六號(hào)探測器由長征五號(hào)遙八運(yùn)載火箭在文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射，準(zhǔn)確進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道。【詳解】超級(jí)月亮是指月亮距離地球最近的狀態(tài)，此時(shí)，月亮圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)離地球最近的地方，距離我們最近，使視角增大，所以我們看到的月亮

好像比平時(shí)的增大了。實(shí)際上月亮本身的大小不變。月亮”的解釋，你認(rèn)為比較合理的是

(B)A.

月亮本身變大了B.

月亮距離我們很近時(shí)，視角變大了C.

月亮距離我們很遠(yuǎn)時(shí)，視角變小了D.

月亮變大且距離我們很近任務(wù)三、用天文望遠(yuǎn)鏡觀察月球【典例2】2016年11月14日夜空出現(xiàn)的“超級(jí)月亮”如圖所示。下列對(duì)“超級(jí)二、交流與評(píng)價(jià)跨學(xué)科實(shí)踐：自制天文望遠(yuǎn)鏡二、交流與評(píng)價(jià)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(bào)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。通過天文望遠(yuǎn)鏡觀察到的月球、木星、土星二

、交流與評(píng)價(jià)3.對(duì)自制天文望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、外觀和工藝水平、觀察

效果等進(jìn)行評(píng)價(jià)。同學(xué)之間進(jìn)行討論和交流，對(duì)望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)和

制作提出改進(jìn)意見。4.對(duì)觀察報(bào)告的科學(xué)性、規(guī)范性和問題與探究的價(jià)值等進(jìn)行評(píng)價(jià)。跨學(xué)科實(shí)踐：自制天文望遠(yuǎn)鏡三

、提升訓(xùn)練提升訓(xùn)練1.我國在2024年將會(huì)發(fā)生兩次日月食，第二次預(yù)計(jì)在2024年10月2日，發(fā)生日全食和月偏食。每次月全食都會(huì)有很多天文愛好者使用望遠(yuǎn)鏡欣賞，還有人用攝像頭記錄下整個(gè)過程，對(duì)于以下說法正確的是

(

C)A.

望遠(yuǎn)鏡的物鏡相當(dāng)于投影儀B.

通過攝像頭所成的像是正立、放大的C.

通過望遠(yuǎn)鏡的物鏡成倒立縮小的實(shí)像D.

月亮在攝像機(jī)鏡頭的二倍焦距之內(nèi)BD.

攝像機(jī)的鏡頭是凸透鏡，用攝像頭記錄月全食，月亮在攝像機(jī)鏡頭的二倍焦距之外，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，此時(shí)攝像機(jī)鏡頭所成的像是倒立縮小的

實(shí)像，故BD錯(cuò)誤。提升訓(xùn)練2.如圖甲所示是福建的天文愛好者顏明哲通過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)鏡的說法正確的是(C

)

物鏡A.

顏明哲通過純手工磨制的鏡片是凹透鏡

目鏡B.

看到8億公里外的木星只利用了光沿直線傳播

甲

乙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滿足f<u<2f(f為物鏡的焦距)CD.

望遠(yuǎn)鏡的目鏡相當(dāng)于放大鏡，成正立的放大的虛像，物鏡相當(dāng)于照相機(jī)，

木星到物鏡的距離u滿足u>2f,

成倒立縮小的實(shí)像，故C正確，D

錯(cuò)誤。提升訓(xùn)練3.某學(xué)校興趣小組探究顯微鏡成像原理，查閱資料發(fā)現(xiàn)：顯微鏡的鏡頭可以看

作由一塊焦距較小的凸透鏡(物鏡，其焦距用f

物表示)和一塊焦距較大的凸透

鏡(目鏡，其焦距用f

目表示)組成，被觀察的細(xì)微物體先在物鏡中成一個(gè)像，這個(gè)像就相當(dāng)于目鏡中的物體，然后它在目鏡中再次成像。如圖，F(xiàn)?

為物鏡的焦

點(diǎn)，F(xiàn)?

為目鏡的焦點(diǎn)，如圖中已作出細(xì)小物體AB

在物鏡中所成像A'B'的光路圖，

以及A'B'射