物理跨學科實踐：制作望遠鏡 2024-2025學年人教版物理八年級上冊

第五章透鏡及其應用第5節(jié)跨學科實踐：制作望遠鏡

尋找火星同學們請看這個星球圖片，然后嘗試利用實驗箱里的器材，比一比誰最先找到“火星”兩個字吧。學生活動1項目提出火星項目提出如何制作一個望遠鏡？

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(nèi)遠處的物體。3.根據(jù)你的設計方案，選用合適的器材，制作一個望遠鏡并調(diào)試。項目分析明確任務

1.了解望遠鏡的基本原理

項目實施望遠鏡的主要結構是什么？物鏡鏡筒目鏡嘗試用一個凸透鏡看墻上的字使用一個凸透鏡可以實現(xiàn)望遠功能嗎？試一試用焦距10cm的凸透鏡看墻上的字。

[思考與討論]

1.估測字到凸透鏡的距離，結合給定的焦距，分析與論證此時該凸透鏡成什么樣的像。

2.當物體距離凸透鏡足夠遠時，成像會非常小。有什么辦法可以放大物體的像？f=5cmf=10cm學生活動2項目實施嘗試使用兩塊凸透鏡組合看墻上的字嘗試使用兩塊凸透鏡組合，再次觀察墻上的字，試著像望遠鏡那樣，調(diào)節(jié)物鏡（f=10cm）與目鏡（f=5cm）間的距離，達到最佳的觀測效果。

建議：固定物鏡，前后移動目鏡，觀察成像情況。

[思考與討論]物鏡和目鏡分別對應凸透鏡的哪種應用？分別起到什么作用？學生活動3f=5cmf=10cm項目實施物鏡和目鏡分別對應凸透鏡的哪種應用？分別起到什么作用？項目實施物鏡目鏡

正立、放大、虛像

相當于放大鏡

倒立、縮小、實像

相當于照相機

思考：使用望遠鏡看到的像是比物體本身大還是??？為什么使用望遠鏡觀察物體時感覺物體被放大了呢？項目實施

用望遠鏡看物體，物體不是真的放大了，而是人看到的像近了，視角大了，看得就清晰了。項目實施a1a2

物體大小一定時，物體越靠近眼睛，視角越大，我們看得就越清晰。視角小視角大f=5cmf=10cm嘗試交換物鏡和目鏡，再次觀察遠處的物體，你有什么新發(fā)現(xiàn)？項目實施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？物鏡目鏡望遠鏡的放大倍率＝f物f目

f物是物鏡的焦距，f目是目鏡的焦距。

注：為了讓成像質(zhì)量好一些，其放大倍率不宜過大，取放大倍數(shù)為2~3倍即可。項目實施物鏡目鏡

2.設計簡易望遠鏡

(1)確定望遠鏡的放大倍率

放大倍率定為2。

(2)選擇物鏡和目鏡

提供焦距分別是10cm和20cm

的凸透鏡，根據(jù)之前分析的情況，焦距10cm的凸透鏡是目鏡，焦距20cm的凸透鏡是物鏡。項目實施

思考：只用兩個凸透鏡組合可以使遠處物體的像拉近、放大，相較于手持望遠鏡，還有什么不足之處？項目實施測量并分析最佳成像距離

使用望遠鏡時，我們需要前后移動鏡筒，調(diào)節(jié)物鏡與目鏡的距離，可以看到一個最大、最清晰的像。如何準確確定成像的最佳距離？學生活動4項目實施

實驗步驟：①如圖所示組裝實驗器材，調(diào)節(jié)F形發(fā)光物體、兩個不同焦距的凸透鏡，使三者中心位于同一水平高度；②將F形發(fā)光物體放在98cm刻度線處，物鏡(f＝10cm)放在20cm

刻度線處，前后調(diào)節(jié)目鏡(f＝5cm)直至眼睛透過凸透鏡看到F形發(fā)光物體最大、最清晰的像。記錄物鏡與目鏡之間的距離。項目實施在觀察遠處物體時，我們這種望遠鏡最佳成像間距約為物鏡焦距與目鏡焦距之和，即

f物+f目。項目實施物鏡目鏡物鏡目鏡

(3)設計鏡筒鏡筒可以遮光，設計成兩段，且兩個鏡筒的長度之和應略大于最佳成像間距（物鏡和目鏡的焦距之和，即30cm）。項目實施

3.

制作和調(diào)試望遠鏡

(1)制作觀察手持望遠鏡，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(xiàn)望遠功能。項目實施

已知物鏡的焦距約為20cm，直徑約為5cm；目鏡的焦距約為10cm，直徑約為4cm。小組思考并討論：如何用瓦楞紙更容易地制作出更美觀的鏡筒？如何進行鏡筒的連接？有沒有辦法減小望遠鏡兩個鏡筒間的縫隙？如何將鏡片固定在鏡筒上？

注意：每段鏡筒的長度需合適，以便留出前后調(diào)節(jié)的空間。使用剪刀要注意安全。項目實施

(2)試用與調(diào)整把目鏡放到眼前，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(diào)節(jié)，改變物鏡與目鏡間的距離，直到在望遠鏡中看到遠處物清晰的像為止。項目實施

作品展示

1.能否實現(xiàn)望遠功能？

2.簡要介紹如何制作的鏡筒；

3.介紹制作過程中遇到了哪些困難？

4.通過本