資源簡介

(共32張PPT)
跨學科實踐
制作望遠鏡
初中物理人教版(2024)八年級上冊教學課件
第五章 透鏡及其應用
01 新課導入與學習目標
02 本課新課講解
03 本課例題與練習
04 課后小結
目錄
[ONTENT
PART ONE —
新課導入與學習目標
New Le55on Introduction and Learning bjectivE5
科學家利用巨大的天文望遠鏡接收來自遙遠星系的信息。通過分析
這些信息，人們對宇宙了解得越來越深入了。如圖所示，你能根據透鏡 成像的知識，自己制作一個望遠鏡嗎 或許你能用它作出新的發現呢!
新課導入
1.了解望遠鏡的基本原理
2.設計一個望遠鏡，能夠用它觀察校園內 遠處的物體
3.根據設計方案，選用合適的器材，制作 望遠鏡并調試
學習目標
PART TWD
新課講解
New Le55on Presentation
一、望遠鏡的基本原理
想 一想：使用一個凸透鏡可以實現望遠功能嗎
根據凸透鏡成像的規律可知，只有物距小于二倍焦距時，單個凸
透鏡才能成放大的像
單個凸透鏡無法實現的功能， 能否通過多個凸透鏡的組合來實 現 呢
新課講解
放大鏡
新課講解
動手做一做：試一試用不同焦距的凸透鏡觀看物體
【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.
用凸透鏡觀察物體
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 ( 圖 甲 ) 。
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， ( 圖 乙 ) 。
=倒立放大
=倒立縮小
焦距較小 焦距較大
新課講解
焦距較大 焦距較小 圖甲
【分析論證，歸納結論】
圖乙
1.望遠鏡的結構
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。
動手做一做：嘗試使用兩塊凸透鏡組合，觀察
A4 紙上的字時，可以試著像望遠鏡那樣，調節 兩個凸透鏡間的距離，以達到最佳的觀察效果。
建議：固定物鏡，前后移動目鏡，觀察成像的
情況。
物鏡
新課講解
新課講解
2.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。
物體
(2)望遠鏡的成像光路圖
(1) 物 鏡：相當于照相機的鏡頭，
成倒立縮小的實像。
(2) 目 鏡：相當于放大鏡(成正立放大的虛像),
把物鏡所成的像再放大一次。
( 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
①視角的概念
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。
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。
新課講解
新課講解
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。
目鏡
焦點
物鏡成倒立、 縮小的實像。
遠處物體
自 鏡 成正立、 放大的虛像。
視角變大
a
物鏡
物鏡
f 物
f目
f目是目鏡的焦距。
新課講解
(4)望遠鏡的放大倍率
望遠鏡的
放大倍數
J物是物鏡的焦距，
二、設計簡易望遠鏡
使用望遠鏡時，我們前后拉動鏡筒，調節目鏡與物鏡的距離，可以看
到一個最大、最清晰的像。
如何準確知道成像的最
佳距離
新課講解
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。
如果要制作一個望遠鏡，應該 選擇什么樣的凸透鏡做物鏡，什 么樣的凸透鏡做目鏡
為了讓成像質量好一些，其放大倍數
不過大，取放大倍數為2至3倍即可。
新課講解
望遠鏡的
放大倍數
f 物
f 目
新課講解
2. 選擇物鏡和目鏡
( 1 ) 焦 距 ：根據放大倍數，選擇焦距合適的兩塊凸透鏡。
( 2 ) 直 徑 ：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。
利用太陽光測量凸透鏡的焦距 利用平行光測量凸透鏡的焦距
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。
物鏡
良好的通透性，將觀察物體作第一次放大
目鏡
良好的通透性，再次放大物鏡所得的實像
新課講解
目鏡圓筒
可拉伸調焦，方便觀察遠近物體
實驗步驟：①如圖所示組裝實驗器材，調節光源、兩個不同焦距的凸透鏡，
使三者中心位于同一水平高度；
實驗步驟：②將F型光源放在98 cm 刻度線處，物鏡 (f=10 cm) 放在20cm刻度
線處，前后調節目鏡(f=5cm) 直至透過凸透鏡看到F型光源最大、最清晰的 像。記錄物鏡與目鏡之間最佳成像距離。
新課講解
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。
新課講解
自制望遠鏡的結構
物鏡
目鏡
觀察手持望遠鏡，嘗試使用凸透鏡、瓦楞紙、剪刀、膠帶等材料，通過小
組合作，自制一個望遠鏡，實現望遠功能。
三、望遠鏡的制作及調試
1. 制作
新課講解
圖5.5-6 利用瓦楞紙板制作鏡筒
圖5.5-5 選用的凸透鏡
新課講解
①如圖所示，分別用瓦楞紙包裹物鏡、目鏡，制作鏡筒。
②根據測算的最佳距離，確定鏡筒的長度范圍。裁出凹槽，作為目鏡和物 鏡前后調節的軌道。
③將兩個鏡筒嵌套在一起。根據需要，調整目鏡鏡筒的粗細，以便實現共 軸調節。
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
① 是使用兩個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 。
② 是物鏡使用凸透鏡，目鏡使用凹透鏡，望遠鏡所成的像就是正立的了。
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。
新課講解
三、望遠鏡與宇宙發展
天文望遠鏡的發展
戰國時期的文獻中記載：“斗柄東指，天下皆春；斗柄南指，天下皆 夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”這說明人們很早就發 現了北斗七星一年中的周回運轉在昭示四季、節氣變遷方面的重要作用
°1609年，伽利略用
自制的望遠鏡觀察天 體 ( 圖 5 . 5 - 7 ) , 以 確 鑿的證據支持了哥白 尼的“日心說”。
新課講解
伽利略制造的天文望遠鏡都是折射望遠鏡，其物鏡是凸透鏡，目鏡是凹
透鏡。玻璃對不同顏色的光具有不同的折射能力，這叫做色散。紅光的折射 最少，它通過凸透鏡后，聚焦在離透鏡比較遠的地方；橙、黃、綠、藍、靛 、紫光則依次聚焦在離透鏡越來越近的地方-如果望遠鏡調節得使紅光的聚 焦最好，那么在紅光的焦點處，其他顏色的光已經越過了各自的焦點，物像 周圍就會出現一道稍帶藍色的環邊；如果望遠鏡對紫光聚焦良好，那么在到 達紫光的焦點時，其余顏色的光尚未到達各自的焦點，于是物像四周就形成 一個稍帶橙色的環-這種色環使觀測目標顯得模糊了-伽利略不明白這種“色 差”的起因，當時也無法消除它。
新課講解
生會聚。反射鏡以完全相同的方式反射所有各種顏色的光，
因此不會產生色差。
1668年，26歲的牛頓制成人類歷史上第一架真正實用的
反射望遠鏡。其反射鏡直徑約2.5cm, 焦距約16cm, 放大倍 率超過30倍，看起來卻像個小玩具。1672年1月，他把口徑
圖31789年威廉 · 赫歇爾建成的口徑1.22m 望遠鏡，其反射
5cm 的第二架反射望遠鏡送到英國皇家學會。該鏡 一 直保留到
了今天。
鏡是用金屬做的
從古代起人們就知道，光線從一個凹面鏡上反射，也會發
新課講解
反射望遠鏡
消色差折射望遠鏡
19世紀初，德國光學家夫瑯和費(
Joseph von Fraunhofer) 造出了當時世界
上最大最好的消色差折射望遠鏡，其口徑
為24cm. 望遠鏡被裝在一根軸上，使之可 以俯仰；軸又裝在一個輪子上，使之可沿 水平方向轉動.它的平衡裝置非常精妙，
以至于用一個手指就可以推動這架鏡身長
4.3m 的折射鏡_x0002_
新課講解
圖 4 1897年在葉凱士天文臺落成的口徑1.02m 的折射望遠鏡 圖51948年落成的口徑為5.08m 的海爾望遠鏡
新課講解
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。
新課講解
郭守敬望遠鏡
“中國天眼”
PART FDUR
課堂小結
①構造：物鏡(相當于照相機)、目鏡(相當于放大鏡)。
②原理：遠處物體首先通過物鏡成倒立、縮小的實像；
目鏡把物鏡形成的實像放大，得到正立、放大的虛像。
③視角：從眼睛的中心向物體兩端所引的兩條直線的夾角。
望遠鏡物鏡所成的象比原物小，通過目鏡放大，視角會變得很大。
④ 放 大 倍 率： n=f 物f目
①制作兩個鏡筒；把物鏡與目鏡分別固定在鏡筒一端。
②調試：調節鏡筒長度，在望遠鏡中可以看到遠處的像。
①探索宇宙歷程：伽利略望遠鏡、哈勃空間望遠鏡、射電天文望遠鏡。
②宇宙是個有層次的天體結構系統：宇宙、銀河系、太陽系、地月系。
望遠鏡 原理
制作
望遠鏡
望遠鏡與 宇宙探索
制作望遠鏡
課堂小結
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