資源簡介

/ 讓教學更有效 高效備課 | 物理學科
【學習目標】
1. 了解望遠鏡的發展歷程。
2. 了解望遠鏡的基本原理。
3. 設計一個望遠鏡，能夠用它觀察校園內遠處的物體。
4. 根據你的設計方案，選用合適的器材，制作一個望遠鏡并進行調試。
【自主學習】
一、望遠鏡的原理
望遠鏡有不同的類型，其中有一種望遠鏡是由兩組凸透鏡組成的。靠近眼睛的叫作目鏡，靠近被觀測物體的叫作物鏡(圖5.5-2)。
物鏡的作用：使遠處的物體在焦點附近成實像。
目鏡的作用：相當于放大鏡，用來把這個像放大。
兩組凸透鏡的組合望遠鏡也叫開普勒望遠鏡。
二、視角
我們能不能看清一個物體，它對我們的眼睛所成“視角”(圖5.5-3)的大小十分重要。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。望遠鏡的物鏡所成的像雖然比原來的物體小，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
視角：視線與顯示器等的垂直方向所成的角度，觀察物體時，從物體兩端(上、下或左、右)引出的光線在人眼光心處所成的夾角。物體的尺寸越小，離觀察者越遠，則視角越小。正常眼能區分物體上的兩個點的最小視角約為1分。
三、制作簡易望遠鏡
（1）確定望遠鏡的放大倍率（物鏡的焦距與目鏡的焦距之比）；（2）準備購買裝備；
（3）測量購買透鏡的焦距；（4）測量透鏡直徑；（5）設計鏡筒；（6）制作望遠鏡鏡筒；（7）試用與調整。
四、顯微鏡
顯微鏡的結構
物鏡：物鏡成像與投影儀一樣，使物體成倒立、放大的實像；
目鏡：目鏡成像與放大鏡一樣，成正立、放大的虛像。
載物臺：承載被觀察物體。
反光鏡：一面是平面鏡（在光線強時用），一面是凹面鏡（在光線弱時用，會聚光線。）
注意：此時物體通過整個顯微鏡所成的像是：倒立、放大的虛像。
顯微鏡的放大倍數：微小的物體通過顯微鏡后被兩次放大，因此，顯微鏡的放大倍數=物鏡的放大倍數×目鏡的放大倍數。
【例1】當下，一款生存類游戲風靡網絡，網友戲稱為“吃雞”。如圖甲是狙擊手通過高倍望遠鏡觀察到的畫面。關于望遠鏡（如圖乙），說法正確的是（　　）
A．它的物鏡是凸透鏡，目鏡是凹透鏡
B．它的目鏡能用來矯正近視眼
C．夜晚用望遠鏡觀察星空，能看到放大的像
D．它的物鏡的作用是使遠處的物體在焦點附近成實像
【例2】2014年最為特別的天象之一﹣﹣“超級月亮”出現于8月11日凌晨，它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象，于是架設一臺天文望遠鏡做進一步觀察，關于該望遠鏡，下列說法正確的是（　　）
A．它的物鏡和顯微鏡的物鏡作用相同
B．它的物鏡相當于放大鏡，用來把像放大
C．它的物鏡的作用是使遠處的物體在焦點附近成虛像
D．它由兩組透鏡組成，靠近眼睛的為目鏡，靠近被觀測物體的為物鏡
【例3】如圖所示是顯微鏡的結構，下列說法不正確的是（ 　　）
A．物鏡是凸透鏡
B．目鏡是凹透鏡
C．物體經物鏡成倒立的實像
D．物體經目鏡成正立的虛像
【例4】關于下列四幅圖的說法，其中正確的是（　　）
A．圖甲：近視眼看遠處的物體，成像在視網膜前，用凸透鏡矯正
B．圖乙：遠視眼看近處的物體，成像在視網膜后，用凹透鏡矯正
C．圖丙：顯微鏡的物鏡相當于照相機的鏡頭，目鏡相當于放大鏡
D．圖丁：望遠鏡的物鏡相當于照相機的鏡頭，目鏡相當于放大鏡.
【例5】如圖所示，是某光學元件的成像光路圖，下面敘述中正確的是（　　）
A．該光學元件是望遠鏡
B．右邊是物鏡，左邊是目鏡
C．使物鏡靠近物體，目鏡遠離物鏡一些成像更大
D．使物鏡位置不變，目鏡靠近物鏡一些成像更大
【課后鞏固】
1．天文愛好者所使用的望遠鏡如圖所示。以下判斷正確的是（　　）
A．A鏡是目鏡
B．B鏡是物鏡
C．由于沒有光屏，太空中的星體通過A鏡成的是虛像
D．太空中的星體通過A鏡成的像是倒立縮小的實像
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鏡，該望遠鏡不僅可以看到8億公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑紋，圖乙是該望遠鏡內部結構及光路示意圖。下列關于該自制望遠鏡的說法正確的是（　　）
A．顏明哲通過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傳播
C．清晰看到木星表面的斑紋時物鏡的成像原理與照相機相同
D．木星到物鏡的距離u滿足（f為物鏡的焦距）
3．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
4．人類制造的一種望遠鏡，能使人類觀測宇宙的能力空前提高，它是
A．伽利略望遠鏡
B．開普勒望遠鏡
C．顯微鏡
D．哈勃空間望遠鏡
5．我國在2024年將會發生兩次日月食，第二次預計在2024年9月2日，發生日全食和月偏食。每次月全食都會有很多天文愛好者使用望遠鏡欣賞，還有人用攝像頭記錄下整個過程，對于以下說法正確的是（　　）
A．望遠鏡的物鏡相當于投影儀 B．通過攝像頭所成的像是正立、放大的
C．通過望遠鏡的物鏡成倒立縮小的實像 D．月亮在攝像機鏡頭的二倍焦距之內
6．世梁同學取兩個焦距不同的放大鏡，一只手握住一個，調整兩個放大鏡間的距離，可以看清遠處的廣州塔。以下說法錯誤的是（ ）
A．靠近眼睛的鏡片，對光線有會聚作用
B．遠處的鏡片，成的是正立放大像
C．靠近眼睛的鏡片，其作用相當于一個放大鏡
D．遠處的鏡片，直徑比我們眼睛的瞳孔大得多，這樣可以會聚更多的光
7．“墨子巡天”指的是我國于2023年9月17日正式啟用的“大視場巡天望遠鏡”。它是截止目前全球唯一的大口徑兼大視場光學時域巡天望遠鏡。關于天文望遠鏡，下列說法正確的是（　　）
A．它的物鏡和顯微鏡的物鏡作用相同
B．它的物鏡的作用是使遠處的物體在焦點附近成虛像
C．它的目鏡相當于一個放大鏡，用來把像放大
D．它的物鏡相當于放大鏡，用來把物體放大
8．下列關于顯微鏡和望遠鏡說法中錯誤的是（　　）
A．顯微鏡的物鏡相當于投影儀，目鏡相當于放大鏡
B．顯微鏡的物鏡相當于照相機，目鏡相當于放大鏡
C．望遠鏡的物鏡相當于照相機，目鏡相當于放大鏡
D．望遠鏡的物鏡相當于是凸透鏡，目鏡也相當于是凸透鏡
9．如圖是簡易天文望遠鏡內部結構。遠處的物體經過物鏡成一個 、 （分別填寫“倒立”“正立”與“放大”“等大”“縮小”）的實像，這個實像經過目鏡成一個正立 像（選填“虛”或“實”）。如果你想制作簡易天文望遠鏡，沒有現成的透鏡，可以選用合適的 （選填“近視”或“遠視”）鏡片來代替。
10．如圖表示一種光學儀器的成像原理，這種儀器是 （選填“望遠鏡”或“顯微鏡”），目鏡的作用相當于 （選填“放大鏡”或“投影儀”）。
11．如圖所示是實驗室常用的顯微鏡，它的目鏡和物鏡都是 （選填“凸透鏡”或“凹透鏡”），對光有 （選填“會聚”或“發散”）作用；觀察微小物體時，被觀察物體的光經過物鏡成一個 、放大的實像，這個像剛好在目鏡的一倍焦距以內，相當于一個 （選填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”）。
12．小華利用水滴、放大鏡、平面鏡、透明玻璃杯和可調支架等制作了一臺“水滴顯微鏡”（如圖甲）。調節支架高度，適當調整標本、水滴和放大鏡三者之間的距離實現了與圖乙所示光學顯微鏡相似的成像效果。
（1）水滴相當于顯微鏡的 （選填“目鏡”或“物鏡”），標本經過水滴成 （選填“正立”或“倒立”）、放大的 （選填“實”或“虛”）像；
（2）若要讓標本放大倍數更高，可以使水滴適當 （選填“靠近”或“遠離”）標本。
13．中國天眼
從1609年，伽利略制作出第一架光學望遠鏡到射電望遠鏡誕生的三百多年里，光學望遠鏡一直是天文觀測的重要工具．世界上最大的單口徑、最靈敏的射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope簡稱FAST），如圖所示，被譽為“中國天眼”，是我國天文學家南仁東帶領他的研究團隊于2016年9月25門建成的．相比德國波恩100米望遠鏡，FAST靈敏度提高約10倍；相比美國阿雷西博350米望遠鏡，綜合性能提高約10倍．FAST將在未來20～30年保持世界一流地位．
FAST的最大特點是索網結構可隨天體的移動自動變化，帶動索網上的反射面板產生變化．FAST是使用一種稱為“漂移掃描”的方式來進行觀測的．所謂的“漂移掃描”和“守株待兔”的思路相類似，就是望遠鏡不動，固定的指向天頂，等著天體自己運動到望遠鏡的視野里面．
2017年10月10日，中國科學院國家天文臺宣布，FAST經過一年緊張調試，探測到數十個優質脈沖星候選體，目前已通過系統認證的脈沖星達6顆．其中兩顆脈沖星的具體信息為：一顆自轉周期為1.83秒，距離地球約1.6萬光年；另一顆自轉周期為0.59秒，距離地球約4100光年．對脈沖星的觀察、研究對揭示宇宙誕生和演變的奧秘具有重要意義．
根據上述材料，回答下列問題：
（1）世界上最大的單口徑、最靈敏的 望遠鏡，被譽為“中國天眼”；
（2）FAST的最大特點是索網結構可隨天體的移動自動變化，帶動索網上的 產生變化；
（3）光年是 的單位；
（4）“中國天眼”能“掃描”到微弱的射電波，是因為球形反射面對射電波有 作用．（選填“會聚”或“發散”）
14．如圖1所示，我國首個大型巡天空間望遠鏡目前正在研制，按照中國載人航天工程計劃，該望遠鏡預計于2024年投入科學運行。

【巡天空間望遠鏡與中國天眼（FAST）】
中國天眼（FAST）是射電望遠鏡，它接收來自宇宙天體的微弱無線電波，傳給后端計算機記錄。由于無線電波可穿透宇宙空間，射電望遠鏡不太會受光照和氣候的影響，可以全天候工作。巡天空間望遠鏡則是光學望遠鏡，捕捉的是近紫外至可見光波段，通過組成望遠鏡的直徑大、焦距長的物鏡和直徑小、焦距短的目鏡，實現遠距離物體近處成像。
請閱讀上述短文，回答下列問題：
（1）地面望遠鏡容易受到地球大氣的影響，會使星光在觀測路徑中發生光的 ，形成所謂的“大氣像差”；
（2）巡天空間望遠鏡屬于 （選填“射電”、“光學”）望遠鏡，在觀測宇宙時，物鏡所成的像是 立、縮小的 像；
（3）如圖2所示，巡天空間望遠鏡在維修升級時，與“天宮”空間站交會對接。該過程中，巡天空間望遠鏡與空間站是相對 的；
（4）目前，人類觀測到的最遠的天體距離我們約130億光年。光年是 （選填“長度”、“時間”）計量單位，也就是說，如果有一束光以的速度從這個天體發出，那么要經過約 年才能到達地球。
（5）如圖3所示，“四周特別黑，深不見底的黑，萬丈深淵都不足以形容。”這是我國宇航員劉洋在太空中生活的一句評價。請你從物理的角度解釋“黑”的原因： 。
1．項目化學習小組從實驗室找到幾只透鏡準備自制一只望遠鏡。
（1）如圖甲所示，將某透鏡放在點光源與光屏中間，此時屏上呈現一個比透鏡尺寸大的圓形光斑，將光源向 （左/右）移動，若觀察到 現象，則該透鏡為凸透鏡；
（2）選出一對焦距合適的凸透鏡作為物鏡和目鏡，按照如圖乙所示方法組裝成一只望遠鏡。小明用望遠鏡觀察天空星星時發現鏡中視野范圍較小，很難找到目標，為此，他用兩塊相同的帶開口的擋板制作了一個尋星裝置，安裝在望遠鏡套筒上后，借助擋板能快捷尋找目標（圖丙所示），并將目標鎖定在望遠鏡視野中，下列設計的各擋板中最適合的是 ；
（3）小明用該望遠鏡看遠處物體時，發現像與物相比較上下、左右都顛倒了，為使看到的像與物相比不失真，老師建議他將望遠鏡設計成物鏡與目鏡不共軸、中部為空腔的形狀（圖丁所示），再利用幾片小平面鏡，安裝到中部空腔內以改變光路，可以滿足要求。
小明按照圖戊所示方法，將兩塊平面鏡彼此平行安裝在空腔中，你認為這樣制作能夠達到要求嗎？如果能請說明理由；如果不能，請保留圖上可取的設計，對無用的設計打“×”，并補上接下來的設計（只需補上一步即可） ，且至少需要 塊平面鏡。
【課后評價】
這節課我給自己☆☆☆☆☆顆星。
【參考答案】
【自主學習】
【例1】D
【例2】D
【例3】B
【例4】D
【例5】C
【課后鞏固】
基礎練習
1. D
2. C
3. B
4. D
5. C
6. B
7. C
8. B
9. 倒立，縮小，虛，遠視
10. 望遠鏡、放大鏡
11. 凸透鏡，會聚，倒立，投影儀
12. （1）物鏡、倒立、實；（2）靠近；
13. （1）射電；（2）反射面板；（3）長度；（4）會聚
能力提升
1. （1）左，圓形光斑變小；（2）D；（2）不能，4
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