資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
2024人教版新教材物理八年級上冊同步精講精煉學案（全國通用）
第五章 透鏡及其應用
專題5.5 跨學科實踐：制作望遠鏡
1.物理觀念：（1）了解望遠鏡的基本結構和原理。
（2）經歷制作簡單的望遠鏡的過程。
（3）了解望遠鏡的發展歷程，體會科學技術對社會發展和生活的影響。
2.科學思維：利用對比方法學習物鏡與目鏡工作原理。
3.科學探究：通過合作交流，通過報刊、網絡等進行查閱，以培養他們通過各種公共信息資源收集資料的能力。學會自制望遠鏡的過程。
4.科學態度與責任：通過伽利略、牛頓等科學前輩利用望遠鏡來觀測天空事例為契機，讓學生學習科學家探索宇宙的思想方法，培養學生獻身科學，勇于發現樂于探究的學習習慣，以及應用物理知識解決實際問題的能力。
學習重點是知道望遠鏡的基本結構，原理，能夠制作望遠鏡；難點是理解望遠鏡的工作原理。
一、制作望遠鏡
望遠鏡種類很多，其中一種是由兩組凸透鏡（開普勒望遠鏡）組成。
1. 探究望遠鏡的原理
【實驗器材】兩個焦距不同的凸透鏡。
【實驗步驟】
①先用一個凸透鏡（焦距大的）觀察窗外遠處的物體，注意成像情況。
②再用另一個凸透鏡（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調，再觀察遠處的物體，對比兩次成像的大小。
【分析論證，歸納結論】
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，遠處的物體看上去放大了（選填像的性質）。
②將兩凸透鏡的位置對調，將焦距較小的透鏡放在焦距較大的透鏡前面，再觀察遠處的物體，物體成倒立、縮小的像（選填像的性質）。
2. 望遠鏡的構造
望遠鏡由兩組透鏡組成，每組透鏡相當于一個凸透鏡。靠近被觀察物體的凸透鏡，焦距比較長，叫物鏡。靠近眼睛的凸透鏡，焦距比較短，叫做目鏡。
望遠鏡示意圖 雙筒望遠鏡
我們見到的普通望遠鏡和軍事望遠鏡都是雙筒的，是雙筒望遠鏡。它的兩個鏡筒都是拐了彎的，在拐彎處分別安裝了兩個“全反射棱鏡”。這種設計一方面縮短了鏡筒的長度，另一方面經過那兩塊棱鏡的兩次反射也能使本來倒立的像正立過來。
3. 望遠鏡的原理
（1）物鏡與目鏡
物鏡相當于照相機的鏡頭，使遠處的物體在焦點附近成倒立、縮小的實像。目鏡相當于一個放大鏡，成正立、放大的虛像。兩次成像，先縮小，后放大。
（2）望遠鏡的成像光路圖
注意：①目鏡把物鏡所成的像進行放大。目鏡所成的像正倒和大小是相對于物鏡所成的像而言的。最后成像與物體本身比，是倒立、縮小的虛像。
②物鏡和目鏡的距離等于兩個透鏡的焦距之和。（由于物體距望遠鏡的距離很大，第一次成像在物鏡的焦點附近且無限靠近焦點，可以近似地認為在焦點處，要使目鏡的放大倍數盡可能最大，則這個像要在目鏡的一倍焦距以內且盡可能靠近焦點）。
（3）視角
物體距離物鏡很遠，它的像卻離物鏡很近，這樣的像應該是縮小的，為什么用望遠鏡觀察物體時會感到像被放大了？原來，我們能不能看清一個物體，它對我們的眼睛所成“視角”的大小十分重要，視角越大，對物體觀察越清楚。
①視角的概念
從眼睛的中心向物體兩端所引的兩條直線的夾角。視角的大小不僅和物體本身的大小有關，還和物體到眼睛的距離有關。
②望遠鏡對視角的放大
用望遠鏡觀察物體時，望遠鏡所成的像離我們的眼睛很近，增大了視角，因而通過望遠鏡能清楚地看到遠處的物體。
（4）望遠鏡的放大倍率
如圖所示，這樣的望遠鏡（開普勒望遠鏡）的放大倍率為 n=f物/f目。其中，f物是物距的焦距，
f目是目距的焦距。
4. 設計簡易望遠鏡
（1）確定望遠鏡的放大倍率
自制的望遠鏡可以采用單片的凸透鏡作為目鏡和物鏡。為了讓成像質量好一些，其放大倍率不宜過大，取放大倍率為2~3倍即可。
（2）選擇物鏡和目鏡
望遠鏡的物鏡和目鏡可以選擇老人閱讀用放大鏡的鏡片，也可以使用老花鏡的鏡片，還可以直接購買凸透鏡。利用本章所學知識測量凸透鏡的焦距，并根據放大倍數的要求，選擇適當焦距的凸透鏡分別作為物鏡和目鏡。
在選擇兩塊凸透鏡時，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。測量凸透鏡的直徑，以便于制作直徑合適的鏡筒。
由此，應選擇焦距較長、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。
（3）設計鏡筒
在用望遠鏡對不同遠近的物體進行觀察時，需要調節兩塊凸透鏡間的距離。如圖所示，鏡筒可以設計成兩段，讓物鏡的鏡筒較目鏡的鏡筒粗一些，這樣套在一起，便于在使用時調節。觀察最遠處的物體時，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，兩塊凸透鏡間的距離要稍大一些。
5. 制作及調試望遠鏡
（1）制作
根據所選凸透鏡的焦距和直徑制作鏡筒。例如，可以選用如圖所示的兩塊凸透鏡。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：對于上圖的制作方案，你有沒有辦法減小望遠鏡兩個鏡筒間的縫隙 另外，還應注意每段鏡筒的長度需合適，以便留出前后調節的空間。
制作時，根據凸透鏡的焦距、直徑等數據，以及對鏡筒長度的要求，我們可以利用現成的圓筒狀物品（如裝羽毛球的筒），也可以通過截取適當尺寸的長方形紙板（如瓦楞紙板或其他材料），并把它卷起來制成鏡筒。
此外，還要考慮如何把物鏡和目鏡方便地固定在鏡筒上。
（2）試用與調整
把目鏡鏡筒插入物鏡鏡筒內，把目鏡放到眼前，通過望遠鏡觀察遠處的物體。在觀察時要通過對鏡筒長度的調節，改變物鏡與目鏡間的距離，直到在望遠鏡中看到遠處物體清晰的像為止。
6. 反思與拓展
（1）通過望遠鏡看到正立的像的方法
這里制作的望遠鏡使用了兩塊凸透鏡，觀察到的遠處物體的像是倒立的，怎樣才能通過望遠鏡看到正立的像呢
第一種方法：如圖所示，物鏡使用凸透鏡，目鏡使用凹透鏡，望遠鏡所成的像就是正立的了（伽利略望遠鏡）。
第二種方法：是使用兩個相互平行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。
請你利用上面的方法改進你制作的望遠鏡，也可以針對你發現的望遠鏡的其他問題，設計解決的辦法，讓你的望遠鏡更加完善。
二、望遠鏡與宇宙探索
1. 使用望遠鏡探索宇宙的歷程
（1）伽利略望遠鏡
意大利天文學家、物理學家伽利略是第一位把望遠鏡指向天空的人。1609年伽利略用自制的望遠鏡觀察天體，以確鑿的證據支持了哥白尼的“日心說”。第一個觀測到了木星的衛星、太陽黑子和月球上的環形山。
（2）“海王星”的發現
1846年，科學家根據牛頓發現的萬有引力定律，猜想天王星外還存在一顆未知的行星。不久，人們用望遠鏡在預測的位置發現了這顆行星，它被命名為“海王星”。
伽利略望遠鏡 哈勃太空望遠鏡
（3）哈勃太空望遠鏡
為改進對星體的觀察，1990年美國向太空發射了一臺望遠鏡，叫哈勃太空望遠鏡，可以排除大氣層的干擾，使人類觀測宇宙的能力空前提高。
（4）郭守敬望遠鏡與“中國天眼”
我國不僅古代在天文觀測上取得了豐碩的成果，在現代也對宇宙探索作出了很大貢獻。2009年，郭守敬望遠鏡建成，并于2011年啟動光譜巡天任務，成為世界上第一個獲取光譜數突破千萬量級的望遠鏡。
2020年，中國天眼正式開放運行，它是目前全球單口徑最大、靈敏度最高的射電天文望遠鏡。
2. 我們的宇宙
宇宙是一個有層次的天體結構系統。
（1）宇宙：我們的宇宙中擁有上千億個星系；
（2）銀河系：銀河系只是宇宙中上千億個星系中的一個。銀河系異常巨大，一束光穿越銀河系需要10萬年的時間。
（3）太陽系：太陽不過是銀河系中幾千億顆恒星中的一員。太陽周圍有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星繞它運行。此外，還有若干其他天體繞太陽轉動。
（4）地球：地球在離太陽比較近的第三條軌道上，是太陽系中的一顆行星。
考點1. 望遠鏡組成
【例題1】如圖所示，該望遠鏡的目鏡和物鏡是由兩組凸透鏡組成的，下列說法正確的是（　　）
A．第一個用望遠鏡觀測天體并進行繪制的科學家是開普勒
B．目鏡的作用相當于投影儀
C．遠處景物通過物鏡成縮小的像
D．①是物鏡，②是目鏡
【答案】C.
【解析】A．第一個用望遠鏡觀測天體并進行繪制的科學家是伽利略，故A錯誤；
B．目鏡的作用相當于放大鏡，故B錯誤；
C．望遠鏡的物鏡相當于照相機的鏡頭，成倒立、縮小的實像，故C正確；
D．靠近眼睛的是目鏡，離眼睛較遠的是物鏡，故D錯誤。
故選C。
考點2. 望遠鏡原理
【例題2】望遠鏡的原理是將遠處的物體經過物鏡在焦點附近成一個 像，落在目鏡的 ；再經目鏡使這個像再成一個 像。物鏡相當于 ，目鏡相當于 。
【答案】倒立縮小的實，焦點內，正立放大的虛，照相機，放大鏡。
【解析】望遠鏡成像時相當于照相機，將遠處的物體經過物鏡在焦點附近成一個倒立縮小的實像。
望遠鏡的目鏡相當于放大鏡，把物鏡所成的倒立縮小實像繼續放大，故實像應該落在目鏡的焦點內，成正立放大的虛像。
考點3. 望遠鏡制作
【例題3】如圖所示，取兩個焦距不同的放大鏡，一只手握住一個，把焦距較長的放大鏡放在前面遠離眼睛，焦距較短的放大鏡放在后面靠近眼睛，通過兩個放大鏡看前面的物體，調整兩個放大鏡間的距離，直到看得最清楚為止。物體是 （選填“變大”或“變小”）；若接著把兩個放大鏡的位置前后對調，物體是 （選填“變大”或“變小”）。
【答案】變大，變小。
【解析】通過兩個焦距不同的放大鏡演示望遠鏡成像原理，前面焦距大的凸透鏡相當于望遠鏡的物鏡，使遠處的物體在焦點附近成倒立的實像，后面焦距小的凸透鏡相當于望遠鏡的目鏡，用來把這個實像放大，所以我們看到了物體倒立、放大的像。
望遠鏡的放大倍數等于物鏡焦距除以目鏡焦距；若望遠鏡的兩個凸透鏡位置顛倒，焦距小的作為物鏡，焦距大的作為目鏡，則放大倍數小于1，成縮小的像。
考點4. 宇宙及物質世界的尺度
【例題4】下列各物體的尺度，按由大到小的順序排列正確的是（ ）
A．地球、太陽、銀河系 B．銀河系、太陽、地球
C．銀河系、地球、太陽 D．太陽、銀河系、地球
【答案】B
【解析】宇宙中擁有數十億個星系，銀河系只是這數十億個星系中的一個。銀河系異常巨大，太陽不過是銀河系中幾千億顆恒星中的一員．太陽周圍有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星繞它運行，故B符合題意，ACD不符合題意．所以選B。
一、加深對望遠鏡的認識
（1）作用：利用望遠鏡能看清遠處的（大）物體。
（2）組成：有一種望遠鏡（開普勒望遠鏡）由兩組凸透鏡組成。靠近物體的叫物鏡，焦距較長；靠近眼睛的叫目鏡，焦距較短。物鏡的第二焦點與目鏡的第一焦點重合。
（3）原理：物鏡的作用是使遠處的物體在焦點附近成實像，目鏡的作用相當于一個放大鏡，用來把這個像放大。
（4）視覺效果：望遠鏡所成的像是縮小的，但是由于“視角”增大，人感覺物體被放大了。
望遠鏡的直徑比我們的眼睛的瞳孔大得多，這樣它可以會聚更多的光，使得所成的像明亮。
還有一種望遠鏡用凸透鏡作物鏡，用凹透鏡作目鏡（伽利略望遠鏡）。天文望遠鏡也常用凹面鏡作物鏡。望遠鏡成的是倒立的像，而日常及軍用望遠鏡所成的像是正立的。
二、加深對望遠鏡的理解
1. 望遠鏡的作用是看清遠處的物體，遠處的物體經過物鏡在物鏡的焦點附近成倒立縮小的實像，但是像離我們的眼睛更近了，該像又落在目鏡的一倍焦距以內，再次經過目鏡的放大，我們觀察像的視角變大，這樣就能觀察的清楚了。為了盡可能使第二次成像成得較大，可使望遠鏡物鏡的后焦點與目鏡的前焦點重合。
2. 使用望遠鏡能夠看清遠處的物體的原因：遠處的物體經過望遠鏡的物鏡和目鏡后，所成的像還是比物體本身小，但是視角變得很大；另外，望遠鏡的物鏡直徑大，可以會聚足夠多的光，使成的像更加明亮。因此，人眼就能很清楚的看清遠處的物體了。
3. 自制望遠鏡時，根據放大倍數的要求，選擇適當焦距的凸透鏡分別作為物鏡和目鏡，物鏡的焦距要大于目鏡的焦距。觀察最遠處的物體時，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，兩塊凸透鏡間的距離要稍大一些。
（滿分100分，答題時間60分鐘，根據下面給出的試題答案與解析自測自評）
一、選擇題（每小題10分，共60分）
1.在下列四幅圖中，每幅圖都能展示出一定的物理知識。其中說法錯誤的是 （ ）
A．甲圖反映太陽系由許多行星圍繞太陽轉動，地球是太陽系中的一顆普通恒星；
B．乙圖是伽利略時代的望遠鏡；
C．丙圖是顯微鏡的結構圖。顯微鏡的物鏡相當于幻燈機，成倒立放大的實像，目鏡相當于放大鏡，成正立放大的虛像。
D．丁圖給出望遠鏡的物鏡相當于照相機，成倒立縮小的實像，目鏡相當于放大鏡，成正立放大的虛像。
2．用凸透鏡制作簡易望遠鏡，對望遠鏡工作原理分析，錯誤的是（　　）
A．望遠鏡的目鏡成的是正立放大的虛像
B．望遠鏡的兩個透鏡，可以用老花鏡的鏡片來代替
C．遠處的物體經過物鏡成的像落在目鏡焦點以內
D．望遠鏡的物鏡成的是倒立放大的實像
3. 2016年11月14日夜空出現的“超級月亮”如圖所示。下列對“超級月亮”的解釋，你認為比較合理的是（　　）

A．月亮本身變大了
B．月亮距離我們很近時，視角變大了
C．月亮距離我們很遠時，視角變小了
D．月亮變大且距離我們很近
4. 首次把望遠鏡指向太空的科學家是（　　）
A．牛頓 B．伽利略 C．阿基米德 D．愛迪生
5. 下列說法不正確的是（ ）
A.1609年,意大利物理學家伽利略首次用望遠鏡觀察天體,支持了哥白尼的“日心說”。
B.1846年,根據牛頓發現的萬有引力定律,發現了“海王星”。
C.1990年,“哈勃”太空望遠鏡的升空,使人類觀測宇宙的能力空前提高。
D.銀河系是宇宙星系中的一員,太陽是銀河系恒星中的一員,太陽周圍有八大行星,地球在第四條軌道上。
6. 要想用天文望遠鏡觀察到較暗的星，可行的辦法是
A．增大目鏡的焦距 B．增大物鏡的焦距
C．增大目鏡的直徑 D．增大物鏡的直徑
二、填空題（每空1分，共21分）
1. 望遠鏡是用來觀察 物體的一種光學儀器。靠近眼睛的凸透鏡叫做 鏡；靠近被觀測物體的叫 鏡。物鏡使遠處的物體在 附近成實像，目鏡相當于一個 鏡，用來把這個像放大。
2.望遠鏡由____目鏡和______物鏡組成，物鏡、目鏡都是______凸透鏡，它們使遠處物體先成實像，后成虛像。
3.有一種望遠鏡是由兩組透鏡組成的，靠近眼睛的叫目鏡，它的作用相當于一個_____鏡，成______、_____的____像；靠近被觀測物體的叫物鏡，它的作用是使遠處的物體成______、____的_____像．
4. 現有兩個焦距分別為50cm和200cm的凸透鏡，如果要用這兩個凸透鏡做一個開普勒望遠鏡，需要準備一個 cm長的鏡筒．
5．為紀念伽利略將望遠鏡用于天文觀察四百周年，聯合國將2009年定為天文年。伽利略望遠鏡利用了凸透鏡成像的原理，它是由兩組透鏡組成的。靠近被觀測物體的叫作 ，靠近眼睛的叫作 。前者的作用與 相同。
6. 市面上有許多很便宜的玩具望遠鏡，幾個同學合買了一個回來進行探究：
先將目鏡放在眼睛前面觀察前面的景物，然后將望遠鏡掉個頭，將物鏡放在眼鏡前面觀察前面的景物，你兩次觀察到的景物是否相同？寫出區別：眼睛觀察目鏡：_____；眼睛觀察物鏡：______。
三、綜合能力題（共19分）
1.（7分）閱讀短文，回答問題。
望遠鏡的發明
17世紀初，荷蘭制造眼鏡的技術已經很精湛了，主要的工藝是磨制凸透鏡和凹透鏡。人們經常與凸透鏡和凹透鏡打交道，用它們可以矯正遠視眼和近視眼，但是人們從來都沒有想到把透鏡和透鏡放在一起組合起來使用。1608年的一天，在荷蘭眼鏡制造商漢斯的作坊里，一位學徒無事拿著兩個磨制好的透鏡片在眼前對著看，結果驚奇地發現遠處的物體變得近在眼前而且非常清晰，便把這件怪事告訴了老板漢斯。漢斯馬上試驗證實了這種現象，為了更便于觀察，他把這兩個透鏡片裝在一個筒里，稱之為“窺鏡”，這就制成了人類歷史上第一架望遠鏡。正是有了望遠鏡的幫助，荷蘭艦隊能在敵艦發現他們之前就先行發現敵艦的動向，取得了戰爭的主動權，打敗了強大的西班牙艦隊，使荷蘭成為一個海上強國。
望遠鏡發明的消息很快在歐洲各國流傳開了。1609年，伽利略得知望遠鏡這種新儀器，馬上意識到它的價值和作用。他立即動手制作，并且不斷改進，造出了一架放大20倍的望遠鏡。伽利略把這架望遠鏡指向了天空，指向了星星，由此揭開了天文學全新的一頁。伽利略利用望遠鏡發現了木星有衛星，觀察了月面，繪制了月面圖，觀察到太陽黑子。伽利略這一系列重大的天文發現，有力地支持了哥白尼的宇宙學說，在知識界產生了巨大反響，人們爭相傳誦“哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙”。通過以上閱讀，給我們的啟示是什么？
2. （12分）“金星凌日”是一種天文奇觀，即從地球上看去，有一個小黑點在太陽表面緩慢移動。
（1）要使觀測到的景象更加清晰，最好借助 （選填“顯微鏡”或“望遠鏡”）觀察；
（2）“金星凌日”現象可以用 原理來解釋。光在傳播過程中 （選填“需要”或“不需要”）介質；
（3）如圖為太陽及八大行星示意圖，據圖分析，你認為在地球上除了可以看到“金星凌日”外，還能看到“ 凌日”現象。
核心素養學習目標
知識解讀易錯警示示
典例精講明確考向向
方法總結思維進階
課節精練達標培優
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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2024人教版新教材物理八年級上冊同步精講精煉學案（全國通用）
第五章 透鏡及其應用
專題5.5 跨學科實踐：制作望遠鏡
1.物理觀念：（1）了解望遠鏡的基本結構和原理。
（2）經歷制作簡單的望遠鏡的過程。
（3）了解望遠鏡的發展歷程，體會科學技術對社會發展和生活的影響。
2.科學思維：利用對比方法學習物鏡與目鏡工作原理。
3.科學探究：通過合作交流，通過報刊、網絡等進行查閱，以培養他們通過各種公共信息資源收集資料的能力。學會自制望遠鏡的過程。
4.科學態度與責任：通過伽利略、牛頓等科學前輩利用望遠鏡來觀測天空事例為契機，讓學生學習科學家探索宇宙的思想方法，培養學生獻身科學，勇于發現樂于探究的學習習慣，以及應用物理知識解決實際問題的能力。
學習重點是知道望遠鏡的基本結構，原理，能夠制作望遠鏡；難點是理解望遠鏡的工作原理。
一、制作望遠鏡
望遠鏡種類很多，其中一種是由兩組凸透鏡（開普勒望遠鏡）組成。
1. 探究望遠鏡的原理
【實驗器材】兩個焦距不同的凸透鏡。
【實驗步驟】
①先用一個凸透鏡（焦距大的）觀察窗外遠處的物體，注意成像情況。
②再用另一個凸透鏡（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調，再觀察遠處的物體，對比兩次成像的大小。
【分析論證，歸納結論】
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，遠處的物體看上去放大了（選填像的性質）。
②將兩凸透鏡的位置對調，將焦距較小的透鏡放在焦距較大的透鏡前面，再觀察遠處的物體，物體成倒立、縮小的像（選填像的性質）。
2. 望遠鏡的構造
望遠鏡由兩組透鏡組成，每組透鏡相當于一個凸透鏡。靠近被觀察物體的凸透鏡，焦距比較長，叫物鏡。靠近眼睛的凸透鏡，焦距比較短，叫做目鏡。
望遠鏡示意圖 雙筒望遠鏡
我們見到的普通望遠鏡和軍事望遠鏡都是雙筒的，是雙筒望遠鏡。它的兩個鏡筒都是拐了彎的，在拐彎處分別安裝了兩個“全反射棱鏡”。這種設計一方面縮短了鏡筒的長度，另一方面經過那兩塊棱鏡的兩次反射也能使本來倒立的像正立過來。
3. 望遠鏡的原理
（1）物鏡與目鏡
物鏡相當于照相機的鏡頭，使遠處的物體在焦點附近成倒立、縮小的實像。目鏡相當于一個放大鏡，成正立、放大的虛像。兩次成像，先縮小，后放大。
（2）望遠鏡的成像光路圖
注意：①目鏡把物鏡所成的像進行放大。目鏡所成的像正倒和大小是相對于物鏡所成的像而言的。最后成像與物體本身比，是倒立、縮小的虛像。
②物鏡和目鏡的距離等于兩個透鏡的焦距之和。（由于物體距望遠鏡的距離很大，第一次成像在物鏡的焦點附近且無限靠近焦點，可以近似地認為在焦點處，要使目鏡的放大倍數盡可能最大，則這個像要在目鏡的一倍焦距以內且盡可能靠近焦點）。
（3）視角
物體距離物鏡很遠，它的像卻離物鏡很近，這樣的像應該是縮小的，為什么用望遠鏡觀察物體時會感到像被放大了？原來，我們能不能看清一個物體，它對我們的眼睛所成“視角”的大小十分重要，視角越大，對物體觀察越清楚。
①視角的概念
從眼睛的中心向物體兩端所引的兩條直線的夾角。視角的大小不僅和物體本身的大小有關，還和物體到眼睛的距離有關。
②望遠鏡對視角的放大
用望遠鏡觀察物體時，望遠鏡所成的像離我們的眼睛很近，增大了視角，因而通過望遠鏡能清楚地看到遠處的物體。
（4）望遠鏡的放大倍率
如圖所示，這樣的望遠鏡（開普勒望遠鏡）的放大倍率為 n=f物/f目。其中，f物是物距的焦距，
f目是目距的焦距。
4. 設計簡易望遠鏡
（1）確定望遠鏡的放大倍率
自制的望遠鏡可以采用單片的凸透鏡作為目鏡和物鏡。為了讓成像質量好一些，其放大倍率不宜過大，取放大倍率為2~3倍即可。
（2）選擇物鏡和目鏡
望遠鏡的物鏡和目鏡可以選擇老人閱讀用放大鏡的鏡片，也可以使用老花鏡的鏡片，還可以直接購買凸透鏡。利用本章所學知識測量凸透鏡的焦距，并根據放大倍數的要求，選擇適當焦距的凸透鏡分別作為物鏡和目鏡。
在選擇兩塊凸透鏡時，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。測量凸透鏡的直徑，以便于制作直徑合適的鏡筒。
由此，應選擇焦距較長、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。
（3）設計鏡筒
在用望遠鏡對不同遠近的物體進行觀察時，需要調節兩塊凸透鏡間的距離。如圖所示，鏡筒可以設計成兩段，讓物鏡的鏡筒較目鏡的鏡筒粗一些，這樣套在一起，便于在使用時調節。觀察最遠處的物體時，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，兩塊凸透鏡間的距離要稍大一些。
5. 制作及調試望遠鏡
（1）制作
根據所選凸透鏡的焦距和直徑制作鏡筒。例如，可以選用如圖所示的兩塊凸透鏡。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：對于上圖的制作方案，你有沒有辦法減小望遠鏡兩個鏡筒間的縫隙 另外，還應注意每段鏡筒的長度需合適，以便留出前后調節的空間。
制作時，根據凸透鏡的焦距、直徑等數據，以及對鏡筒長度的要求，我們可以利用現成的圓筒狀物品（如裝羽毛球的筒），也可以通過截取適當尺寸的長方形紙板（如瓦楞紙板或其他材料），并把它卷起來制成鏡筒。
此外，還要考慮如何把物鏡和目鏡方便地固定在鏡筒上。
（2）試用與調整
把目鏡鏡筒插入物鏡鏡筒內，把目鏡放到眼前，通過望遠鏡觀察遠處的物體。在觀察時要通過對鏡筒長度的調節，改變物鏡與目鏡間的距離，直到在望遠鏡中看到遠處物體清晰的像為止。
6. 反思與拓展
（1）通過望遠鏡看到正立的像的方法
這里制作的望遠鏡使用了兩塊凸透鏡，觀察到的遠處物體的像是倒立的，怎樣才能通過望遠鏡看到正立的像呢
第一種方法：如圖所示，物鏡使用凸透鏡，目鏡使用凹透鏡，望遠鏡所成的像就是正立的了（伽利略望遠鏡）。
第二種方法：是使用兩個相互平行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。
請你利用上面的方法改進你制作的望遠鏡，也可以針對你發現的望遠鏡的其他問題，設計解決的辦法，讓你的望遠鏡更加完善。
二、望遠鏡與宇宙探索
1. 使用望遠鏡探索宇宙的歷程
（1）伽利略望遠鏡
意大利天文學家、物理學家伽利略是第一位把望遠鏡指向天空的人。1609年伽利略用自制的望遠鏡觀察天體，以確鑿的證據支持了哥白尼的“日心說”。第一個觀測到了木星的衛星、太陽黑子和月球上的環形山。
（2）“海王星”的發現
1846年，科學家根據牛頓發現的萬有引力定律，猜想天王星外還存在一顆未知的行星。不久，人們用望遠鏡在預測的位置發現了這顆行星，它被命名為“海王星”。
伽利略望遠鏡 哈勃太空望遠鏡
（3）哈勃太空望遠鏡
為改進對星體的觀察，1990年美國向太空發射了一臺望遠鏡，叫哈勃太空望遠鏡，可以排除大氣層的干擾，使人類觀測宇宙的能力空前提高。
（4）郭守敬望遠鏡與“中國天眼”
我國不僅古代在天文觀測上取得了豐碩的成果，在現代也對宇宙探索作出了很大貢獻。2009年，郭守敬望遠鏡建成，并于2011年啟動光譜巡天任務，成為世界上第一個獲取光譜數突破千萬量級的望遠鏡。
2020年，中國天眼正式開放運行，它是目前全球單口徑最大、靈敏度最高的射電天文望遠鏡。
2. 我們的宇宙
宇宙是一個有層次的天體結構系統。
（1）宇宙：我們的宇宙中擁有上千億個星系；
（2）銀河系：銀河系只是宇宙中上千億個星系中的一個。銀河系異常巨大，一束光穿越銀河系需要10萬年的時間。
（3）太陽系：太陽不過是銀河系中幾千億顆恒星中的一員。太陽周圍有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星繞它運行。此外，還有若干其他天體繞太陽轉動。
（4）地球：地球在離太陽比較近的第三條軌道上，是太陽系中的一顆行星。
考點1. 望遠鏡組成
【例題1】如圖所示，該望遠鏡的目鏡和物鏡是由兩組凸透鏡組成的，下列說法正確的是（　　）
A．第一個用望遠鏡觀測天體并進行繪制的科學家是開普勒
B．目鏡的作用相當于投影儀
C．遠處景物通過物鏡成縮小的像
D．①是物鏡，②是目鏡
【答案】C.
【解析】A．第一個用望遠鏡觀測天體并進行繪制的科學家是伽利略，故A錯誤；
B．目鏡的作用相當于放大鏡，故B錯誤；
C．望遠鏡的物鏡相當于照相機的鏡頭，成倒立、縮小的實像，故C正確；
D．靠近眼睛的是目鏡，離眼睛較遠的是物鏡，故D錯誤。
故選C。
考點2. 望遠鏡原理
【例題2】望遠鏡的原理是將遠處的物體經過物鏡在焦點附近成一個 像，落在目鏡的 ；再經目鏡使這個像再成一個 像。物鏡相當于 ，目鏡相當于 。
【答案】倒立縮小的實，焦點內，正立放大的虛，照相機，放大鏡。
【解析】望遠鏡成像時相當于照相機，將遠處的物體經過物鏡在焦點附近成一個倒立縮小的實像。
望遠鏡的目鏡相當于放大鏡，把物鏡所成的倒立縮小實像繼續放大，故實像應該落在目鏡的焦點內，成正立放大的虛像。
考點3. 望遠鏡制作
【例題3】如圖所示，取兩個焦距不同的放大鏡，一只手握住一個，把焦距較長的放大鏡放在前面遠離眼睛，焦距較短的放大鏡放在后面靠近眼睛，通過兩個放大鏡看前面的物體，調整兩個放大鏡間的距離，直到看得最清楚為止。物體是 （選填“變大”或“變小”）；若接著把兩個放大鏡的位置前后對調，物體是 （選填“變大”或“變小”）。
【答案】變大，變小。
【解析】通過兩個焦距不同的放大鏡演示望遠鏡成像原理，前面焦距大的凸透鏡相當于望遠鏡的物鏡，使遠處的物體在焦點附近成倒立的實像，后面焦距小的凸透鏡相當于望遠鏡的目鏡，用來把這個實像放大，所以我們看到了物體倒立、放大的像。
望遠鏡的放大倍數等于物鏡焦距除以目鏡焦距；若望遠鏡的兩個凸透鏡位置顛倒，焦距小的作為物鏡，焦距大的作為目鏡，則放大倍數小于1，成縮小的像。
考點4. 宇宙及物質世界的尺度
【例題4】下列各物體的尺度，按由大到小的順序排列正確的是（ ）
A．地球、太陽、銀河系 B．銀河系、太陽、地球
C．銀河系、地球、太陽 D．太陽、銀河系、地球
【答案】B
【解析】宇宙中擁有數十億個星系，銀河系只是這數十億個星系中的一個。銀河系異常巨大，太陽不過是銀河系中幾千億顆恒星中的一員．太陽周圍有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星繞它運行，故B符合題意，ACD不符合題意．所以選B。
一、加深對望遠鏡的認識
（1）作用：利用望遠鏡能看清遠處的（大）物體。
（2）組成：有一種望遠鏡（開普勒望遠鏡）由兩組凸透鏡組成。靠近物體的叫物鏡，焦距較長；靠近眼睛的叫目鏡，焦距較短。物鏡的第二焦點與目鏡的第一焦點重合。
（3）原理：物鏡的作用是使遠處的物體在焦點附近成實像，目鏡的作用相當于一個放大鏡，用來把這個像放大。
（4）視覺效果：望遠鏡所成的像是縮小的，但是由于“視角”增大，人感覺物體被放大了。
望遠鏡的直徑比我們的眼睛的瞳孔大得多，這樣它可以會聚更多的光，使得所成的像明亮。
還有一種望遠鏡用凸透鏡作物鏡，用凹透鏡作目鏡（伽利略望遠鏡）。天文望遠鏡也常用凹面鏡作物鏡。望遠鏡成的是倒立的像，而日常及軍用望遠鏡所成的像是正立的。
二、加深對望遠鏡的理解
1. 望遠鏡的作用是看清遠處的物體，遠處的物體經過物鏡在物鏡的焦點附近成倒立縮小的實像，但是像離我們的眼睛更近了，該像又落在目鏡的一倍焦距以內，再次經過目鏡的放大，我們觀察像的視角變大，這樣就能觀察的清楚了。為了盡可能使第二次成像成得較大，可使望遠鏡物鏡的后焦點與目鏡的前焦點重合。
2. 使用望遠鏡能夠看清遠處的物體的原因：遠處的物體經過望遠鏡的物鏡和目鏡后，所成的像還是比物體本身小，但是視角變得很大；另外，望遠鏡的物鏡直徑大，可以會聚足夠多的光，使成的像更加明亮。因此，人眼就能很清楚的看清遠處的物體了。
3. 自制望遠鏡時，根據放大倍數的要求，選擇適當焦距的凸透鏡分別作為物鏡和目鏡，物鏡的焦距要大于目鏡的焦距。觀察最遠處的物體時，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，兩塊凸透鏡間的距離要稍大一些。
（滿分100分，答題時間60分鐘，根據下面給出的試題答案與解析自測自評）
一、選擇題（每小題10分，共60分）
1.在下列四幅圖中，每幅圖都能展示出一定的物理知識。其中說法錯誤的是 （ ）
A．甲圖反映太陽系由許多行星圍繞太陽轉動，地球是太陽系中的一顆普通恒星；
B．乙圖是伽利略時代的望遠鏡；
C．丙圖是顯微鏡的結構圖。顯微鏡的物鏡相當于幻燈機，成倒立放大的實像，目鏡相當于放大鏡，成正立放大的虛像。
D．丁圖給出望遠鏡的物鏡相當于照相機，成倒立縮小的實像，目鏡相當于放大鏡，成正立放大的虛像。
【答案】A
【解析】A．甲圖反映太陽系由許多行星圍繞太陽轉動，地球是太陽系中的一顆普通行星；
B．乙圖是伽利略時代的望遠鏡；
C．丙圖是顯微鏡的結構圖。顯微鏡的物鏡相當于幻燈機，成倒立放大的實像，目鏡相當于放大鏡，成正立放大的虛像。
D．丁圖給出望遠鏡的物鏡相當于照相機，成倒立縮小的實像，目鏡相當于放大鏡，成正立放大的虛像。
2．用凸透鏡制作簡易望遠鏡，對望遠鏡工作原理分析，錯誤的是（　　）
A．望遠鏡的目鏡成的是正立放大的虛像
B．望遠鏡的兩個透鏡，可以用老花鏡的鏡片來代替
C．遠處的物體經過物鏡成的像落在目鏡焦點以內
D．望遠鏡的物鏡成的是倒立放大的實像
【答案】D
【解析】ABC．望遠鏡的物鏡與目鏡兩個透鏡都是凸透鏡，可以用老花鏡的鏡片來代替。遠處的物體經過物鏡成的像落在目鏡焦點以內，目鏡成的是正立放大的虛像，故ABC正確，不符合題意；
D．望遠鏡的物鏡成的是倒立縮小的實像，像在一倍焦距到兩倍焦距之間，故D錯誤，符合題意。
故選D。
3. 2016年11月14日夜空出現的“超級月亮”如圖所示。下列對“超級月亮”的解釋，你認為比較合理的是（　　）

A．月亮本身變大了
B．月亮距離我們很近時，視角變大了
C．月亮距離我們很遠時，視角變小了
D．月亮變大且距離我們很近
【答案】B
【解析】超級月亮是指月亮距離地球最近的狀態，此時，月亮圍繞地球轉動，到達離地球最近的地方，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的增大了。實際上月亮本身的大小不變。故選B。
4. 首次把望遠鏡指向太空的科學家是（　　）
A．牛頓 B．伽利略 C．阿基米德 D．愛迪生
【答案】B
【解析】歷史上第一次嘗試進行光速的測量，也是第一個把望遠鏡用于天文學研究的物理學家是伽利略，故ACD不符合題意，B符合題意。
故選B。
5. 下列說法不正確的是（ ）
A.1609年,意大利物理學家伽利略首次用望遠鏡觀察天體,支持了哥白尼的“日心說”。
B.1846年,根據牛頓發現的萬有引力定律,發現了“海王星”。
C.1990年,“哈勃”太空望遠鏡的升空,使人類觀測宇宙的能力空前提高。
D.銀河系是宇宙星系中的一員,太陽是銀河系恒星中的一員,太陽周圍有八大行星,地球在第四條軌道上。
【答案】D
【解析】A.1609年,意大利物理學家伽利略首次用望遠鏡觀察天體,支持了哥白尼的“日心說”。
B.1846年,根據牛頓發現的萬有引力定律,發現了“海王星”。
C.1990年,“哈勃”太空望遠鏡的升空,使人類觀測宇宙的能力空前提高。
D. 銀河系是宇宙星系中的一員,太陽是銀河系恒星中的一員,太陽周圍有八大行星,地球在第三條軌道上。
6. 要想用天文望遠鏡觀察到較暗的星，可行的辦法是
A．增大目鏡的焦距 B．增大物鏡的焦距
C．增大目鏡的直徑 D．增大物鏡的直徑
【答案】D
【解析】望遠鏡是由兩組透鏡組成，靠近眼鏡的叫目鏡，靠近被測物體的叫物鏡，物鏡的作用是物體在焦點附近成實像，要想觀測到較暗的星，可以將天文望遠鏡的物鏡口徑做得較大，這樣可以會聚更多的光線，從而看的更清晰，故ABC不符合題意，D符合題意．
二、填空題（每空1分，共21分）
1. 望遠鏡是用來觀察 物體的一種光學儀器。靠近眼睛的凸透鏡叫做 鏡；靠近被觀測物體的叫 鏡。物鏡使遠處的物體在 附近成實像，目鏡相當于一個 鏡，用來把這個像放大。
【答案】 遠方 目 物 焦點 放大
【解析】望遠鏡是觀察遠方物體的一種光學儀器。
目鏡與物體根據位置進行區分，靠近眼鏡的叫目鏡，靠近被測物體的叫物鏡。物鏡的作用是使物體在焦點附近成倒立、縮小的實像。目鏡相當于一個放大鏡，成正立、放大的虛像。
2.望遠鏡由____目鏡和______物鏡組成，物鏡、目鏡都是______凸透鏡，它們使遠處物體先成實像，后成虛像。
【答案】目鏡 物鏡，凸透鏡。
【解析】望遠鏡由目鏡和物鏡組成，物鏡、目鏡都是凸透鏡，它們使遠處物體先成實像，后成虛像。物鏡使物體成縮小、倒立的實像（相當于照相機）；目鏡的作用像一個普通放大鏡，以物鏡成的實像為物，成一個正立、放大虛像。
3.有一種望遠鏡是由兩組透鏡組成的，靠近眼睛的叫目鏡，它的作用相當于一個_____鏡，成______、_____的____像；靠近被觀測物體的叫物鏡，它的作用是使遠處的物體成______、____的_____像．
【答案】放大；正立；放大；虛；倒立；縮小；實．
【解析】本題中所說的望遠鏡是由兩組透鏡組成，靠近眼鏡的叫目鏡，靠近被測物體的叫物鏡．目鏡相當于一個放大鏡，成正立、放大的虛像；
物鏡的作用是使物體在焦點附近成倒立、縮小的實像．
4. 現有兩個焦距分別為50cm和200cm的凸透鏡，如果要用這兩個凸透鏡做一個開普勒望遠鏡，需要準備一個 cm長的鏡筒．
【答案】250
【解析】用兩個焦距不同的凸透鏡可以制成開普勒望遠鏡：目鏡焦距較短，物鏡焦距較長，故物鏡焦距200cm，目鏡焦距50cm，物體通過物鏡成像在物鏡的焦點附近，同時向也在目鏡的焦點以內，所以鏡筒長度應為250cm．
開普勒望遠鏡：目鏡、物鏡都是凸透鏡，目鏡焦距較短，物鏡焦距較長。
5．為紀念伽利略將望遠鏡用于天文觀察四百周年，聯合國將2009年定為天文年。伽利略望遠鏡利用了凸透鏡成像的原理，它是由兩組透鏡組成的。靠近被觀測物體的叫作 ，靠近眼睛的叫作 。前者的作用與 相同。
【答案】 物鏡 目鏡 照相機
【解析】望遠鏡的目鏡和物鏡都是凸透鏡，望遠鏡是由兩組凸透鏡組成的，靠近眼睛的叫目鏡，靠近被觀測物體的叫物鏡。
物鏡的作用相當于一個照相機，被觀測物體在物鏡（凸透鏡）的二倍焦距以外，成倒立縮小的實像；這個倒立縮小的實像正好落在目鏡的一倍焦距內的位置，又通過目鏡（凸透鏡）成一個正立、放大的虛像。
6. 市面上有許多很便宜的玩具望遠鏡，幾個同學合買了一個回來進行探究：
先將目鏡放在眼睛前面觀察前面的景物，然后將望遠鏡掉個頭，將物鏡放在眼鏡前面觀察前面的景物，你兩次觀察到的景物是否相同？寫出區別：眼睛觀察目鏡：_____；眼睛觀察物鏡：______。
【答案】 物體變大變近了 物體變小變遠了
【解析】玩具望遠鏡是采用一個凸透鏡和一個凹透鏡的結構，凸透鏡即物鏡距離物體的距離時比較大，遠遠的大于二倍焦距，成倒立的縮小的實像，這個實像在凸透鏡的另一側的一倍焦距和二倍焦距之間，又恰好成在凹透鏡（目鏡）的一倍虛焦距和二倍虛焦距之間，通過凹透鏡的折射，在凹透鏡的另一側成一個倒立的放大的虛像,倒立再倒立，就成了正立的像了；所以眼睛觀察目鏡時是望遠鏡的正常使用，現象是:物體變大變近了。
若將望遠鏡掉頭，物體在凹透鏡的二倍焦距之外，就會在凹透鏡的另一側成一個倒立的縮小的虛像，這個虛像又恰好在目鏡（凸透鏡）的一倍焦距和二倍焦距之間，凸透鏡就會把這個像放大，但放大倍數肯定沒有正放時大，所以眼睛觀察物鏡時現象是：物體變小變遠了。
三、綜合能力題（共19分）
1.（7分）閱讀短文，回答問題。
望遠鏡的發明
17世紀初，荷蘭制造眼鏡的技術已經很精湛了，主要的工藝是磨制凸透鏡和凹透鏡。人們經常與凸透鏡和凹透鏡打交道，用它們可以矯正遠視眼和近視眼，但是人們從來都沒有想到把透鏡和透鏡放在一起組合起來使用。1608年的一天，在荷蘭眼鏡制造商漢斯的作坊里，一位學徒無事拿著兩個磨制好的透鏡片在眼前對著看，結果驚奇地發現遠處的物體變得近在眼前而且非常清晰，便把這件怪事告訴了老板漢斯。漢斯馬上試驗證實了這種現象，為了更便于觀察，他把這兩個透鏡片裝在一個筒里，稱之為“窺鏡”，這就制成了人類歷史上第一架望遠鏡。正是有了望遠鏡的幫助，荷蘭艦隊能在敵艦發現他們之前就先行發現敵艦的動向，取得了戰爭的主動權，打敗了強大的西班牙艦隊，使荷蘭成為一個海上強國。
望遠鏡發明的消息很快在歐洲各國流傳開了。1609年，伽利略得知望遠鏡這種新儀器，馬上意識到它的價值和作用。他立即動手制作，并且不斷改進，造出了一架放大20倍的望遠鏡。伽利略把這架望遠鏡指向了天空，指向了星星，由此揭開了天文學全新的一頁。伽利略利用望遠鏡發現了木星有衛星，觀察了月面，繪制了月面圖，觀察到太陽黑子。伽利略這一系列重大的天文發現，有力地支持了哥白尼的宇宙學說，在知識界產生了巨大反響，人們爭相傳誦“哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙”。通過以上閱讀，給我們的啟示是什么？
【答案】望遠鏡的發明，是常見的兩個透鏡片的組合，看起來應該是非常簡單的。但是，人們并沒有有意識地運用“組合”這種方法，使得望遠鏡很晚才出現。如果人們學會運用組合技法的話，望遠鏡可能會提前很多年被發明出來，由此可以看出方法技巧在技術發明中的重要作用。
【解析】本題為開放性試題,只要能提出自己的看法,說出自己的體會，且陳述的理由符合短文的中心思想即可。通過對以上短文的閱讀，同學們就會體會到只要善于觀察，勤于動手，認真思索，就能發現很多科學規律，甚至某些科技產品的發明。
2. （12分）“金星凌日”是一種天文奇觀，即從地球上看去，有一個小黑點在太陽表面緩慢移動。
（1）要使觀測到的景象更加清晰，最好借助 （選填“顯微鏡”或“望遠鏡”）觀察；
（2）“金星凌日”現象可以用 原理來解釋。光在傳播過程中 （選填“需要”或“不需要”）介質；
（3）如圖為太陽及八大行星示意圖，據圖分析，你認為在地球上除了可以看到“金星凌日”外，還能看到“ 凌日”現象。
【答案】 望遠鏡 光的直線傳播 不需要 水星
【解析】（1）顯微鏡有放大的作用，用于觀察微小物體，利用凸透鏡成像原理制成的望遠鏡，能夠用來觀測遠處的星體情況。
（2）“金星凌日”現象的成因是光是沿直線傳播的，當金星轉到太陽和地球中間且三者在一條直線上時，在地球上看，金星在太陽表面移動，這就是“金星凌日”現象；光可以在真空中傳播，說明光在傳播過程中不需要介質。
（3）如圖所示，根據圖片中的信息分析，在地球和太陽之間還有水星，所以當水星轉到太陽與地球的中間，且三者在一條直線上時，就會發生“水星凌日”現象。
核心素養學習目標
知識解讀易錯警示示
典例精講明確考向向
方法總結思維進階
課節精練達標培優
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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