《制作望遠鏡》教學設計

《制作望遠鏡》教學設計本節(jié)課采用“以望遠鏡發(fā)展史為線索，以實驗探究為手段”的教學策略進行教學。讓學生沿著科學家的足跡重溫科學探究之路，不僅能再現(xiàn)知識的動態(tài)演變過程，而且可以揭示知識背后所蘊含的科學思想和科學方法。使學生在獲得基礎知識與基本技能的同時，領悟科學精神，全面提高科學素養(yǎng)。二、學情分析：學生學習了粵滬版八上第三章光和眼睛,其中第7節(jié)眼睛與光學儀器中認識了望遠鏡。課本內容主要是為了讓學生進一步加深對透鏡及凸透鏡成像規(guī)律的應用，所以只介紹了折射式望遠鏡中的伽利略望遠鏡，為了避免學生對望遠鏡的認知局限，所以本節(jié)課利用第二課堂開展伽利略望遠鏡的探究制作，并結合望遠鏡發(fā)展史認識望遠鏡的其它類型，從而拓展學生視野，培養(yǎng)科學思維。三、教學目標：.物理觀念：了解透鏡及其凸透鏡成像規(guī)律相關知識。.科學思維：運用透鏡焦距及成像規(guī)律設計創(chuàng)意伽利略望遠鏡。.科學探究：通過制作，評估交流，提高學生動手動腦能力，激發(fā)學生設計、制作的興趣。.科學態(tài)度與責任：積極參與，體驗到實驗成果的快樂，拓展了學生視野，培養(yǎng)了科學思維和科學精神。四、教學重點：運用透鏡知識如何制作望遠鏡及交流討論中如何完善。五、教學難點：運用透鏡焦距及成像規(guī)律設計伽利略望遠鏡的放大倍數(shù)及機身長度。六、教學過程：教學環(huán)節(jié)學生活動教師活動設計意圖一、引入新課學生通過思考、回答、引起興趣：1前面靠近物體的那塊透鏡稱為物鏡，（是凸透鏡）。2.貼在眼睛附近的那塊透鏡稱為目鏡，（有的學生說目鏡是凸透鏡；有的說是凹透鏡）。1、展示普通望遠鏡發(fā)現(xiàn)望遠鏡通過前后兩塊透鏡就可以看清遠方的物體，這兩塊透鏡分別名稱是什么？這兩塊透鏡分別是什么透鏡？2.（帶著疑問繼續(xù)深入研究）盡管望遠鏡已經深入到生活、軍事以及天文事業(yè)等，但是它的發(fā)展卻是漫長、曲折的。下面就讓我們一同穿越時空，回到17世紀，重溫望遠鏡的發(fā)展歷程。實現(xiàn)思維的遷移。讓學生理論與實際相結合，帶著疑問準備與科學家同經歷探索、研究過程。二、望遠鏡的誕生1.學生聆聽、觀看。.教師利用多媒體展示圖像、簡介：實驗選用日常生活中常2.體驗、欣賞。3.思考、回答：調整兩塊鏡片之間的距離，把紙筒制作成可以伸縮模式的構造。面的風標，只不過他把兩塊透鏡固定在一個合適的筒子里，就發(fā)明了望遠鏡。（邊說明邊演示）.展示自己制作的望遠鏡，并請學生利用它看遠方景物。.如果要使遠方景物看的更清楚些，我們可以怎樣改進呢？見的紙筒、鏡片作為器材，讓學生明白，生活中的廢舊品就可以創(chuàng)作，培養(yǎng)學生善于發(fā)現(xiàn)、運用的能力。也充分體現(xiàn)了綠色環(huán)保的原則。三、望遠鏡的發(fā)展1.伽利略望遠鏡特點（對照光路圖學生一起分析）：物鏡是凸透鏡，目鏡是凹透鏡，成正立放大的虛像。.開普勒式望遠鏡及原理.現(xiàn)場利用開普勒式望遠鏡觀看遠處樓房頂部的避雷針。1.1609年，著名天文學家和物理學家伽利略，他在望遠鏡發(fā)明的基礎上，經過一年的研究，發(fā)明了第一臺天文望遠鏡，最先對準了月球，發(fā)現(xiàn)月球表面的環(huán)形山等，于是打開了近代天文學的大門。（缺點：各種色光折射率不同，有色差，視場范圍小，現(xiàn)多被玩具級的望遠鏡應用，又稱觀劇鏡）2.1611年，德國科學家開普勒改善了伽利略的設計，他利用兩塊凸透鏡，也制作了一個望遠鏡，這種望遠鏡成像特點是上下左右顛倒，但視場較大，需要增加正像系統(tǒng)?，F(xiàn)在幾乎所有的折射式天文望遠鏡的光學系統(tǒng)都是開普勒式。3.現(xiàn)場展示開普勒式望遠鏡，讓學生現(xiàn)場觀看遠處景物。（先說明：通過小望遠鏡先確定目標，會看到倒立的像，大望遠鏡安裝了正像系統(tǒng)，放大倍數(shù)也增大，會看到正立的像）再用轉換器直接把觀看到的遠處景物投放在屏幕上，讓所有同學都能清晰看到。結合望遠鏡發(fā)展史介紹原理．讓學生產生認知沖突，使其進入一種積極的思維狀態(tài)。不僅可激發(fā)學生的想象力,還可以使學生設身處地地體驗以往科學家的探究與思考?，F(xiàn)場觀看，不僅能引起學生的好奇心,又能促使學生進行進一步的探究的欲望。四、體驗制作望遠鏡學生小組合作學習研究、制作伽利略望遠鏡,實驗操作及說明如下：.取一塊直徑、焦距大一些的放大鏡或老花鏡作為物鏡，一塊焦距、直徑較小的近視鏡或凹透鏡作為目鏡（如圖1）。（說明1：望遠鏡放大的倍數(shù)計算公式是:放大的倍數(shù)二物鏡的焦距+目鏡的焦距，也就是說，物鏡的焦距越大，目鏡的焦距越小，放大倍數(shù)就越大。說明2：焦距未知，需要自己測量，如果是眼鏡片，焦距=100?眼鏡度數(shù)。）口制作望遠鏡的機身：首先我們要計算望遠鏡伸縮長度的尺寸，（計算方法：機身可以伸長的最長為f物+f目；最短為f物一f目?？诶缤雇哥R的焦距30cm,凹透鏡焦距5cm,望遠鏡的長度確定在最短時25cm，伸長最長時35cm，如圖2）。然后依據(jù)這個尺寸我們用廢紙箱（或紙板）、壁紙刀、膠帶,做出伸縮的望遠鏡機身,兩個伸縮內嵌的機身一定要精準契合（如圖3）。3.安裝鏡頭：將一塊紙板切割成正方形，中間挖洞，用雙面膠將鏡頭固定，再用雙面膠或膠帶固定到機身上，如圖4、圖5為目鏡，物鏡介紹制作伽利略望遠鏡實驗器材：直徑、焦距大的凸透鏡一只，直徑、焦距小的凹透鏡一只，廢棄的紙盒（紙板），膠帶，雙面膠，壁紙刀，直尺。（備注：伽利略望遠鏡制作材料也可以網購diy材料，這樣課堂操作更方便）教師小組指導、答疑1.學生順著教師設置的操作思路進行實驗設計，降低難度,還保證在有限的時間內完成實驗探究。保持探究活動的趣味性和知識連續(xù)性。親自動手,會遇到各種想象不到的問題，不斷嘗試、思考、操作,培養(yǎng)了學生的動手能力和實踐能力。通過小組合作，鍛煉學生的自主設計能力,培養(yǎng)學生的科學思維。圖1圖2圖3也這樣做。再用雙面膠或膠帶將其固定到機身上，一前一后。.最后做成的樣子如圖6，自行設計圖案，可以使其外形更美觀。五．評估與交流：學生檢驗自己制作的望遠鏡的效果，紛紛走到窗口看遠方的景物，并相互分享、交流、討論、解決了以下問題：.望遠鏡的清晰度取決于鏡頭的好壞，一般認為玻璃的透光強于塑料。.望遠鏡放大倍數(shù)并不是越大越好。原因是倍率越大，物體的表面亮度會越差；視野晃得厲害，很難穩(wěn)定的看東西；并且望遠鏡設計出來會比較長。.看到的事物的寬闊度取決于物鏡的直徑，物鏡直徑越大，看到的視野越寬闊，觀看物體會更亮些。.把兩個望遠鏡用膠帶并列固定在一起，就制作成了生活中的普通望遠鏡了。教師傾聽、適當給與補充：補充1：要想提高放大倍數(shù)，可以使目鏡的焦距變小，采取辦法是把幾個近視鏡片疊加使用。補充2：最適合手持觀察的望遠鏡倍數(shù)應該是6-10倍，而以7，8倍為最多。市面上的望遠鏡倍數(shù)一般不會超過20倍，如果標出了幾百倍，幾千倍，那肯定是假貨。通過小組努力，完成作品，并相互觀看遠方的景物，檢驗成果，相互認可，不但展示學生成功的喜悅心情，還能通過對比，找出差距，為相互分享與交流做鋪墊。學生相互答疑，相互傾聽別人的想法和建議。使學生情感進行交流，思維進行碰撞，視野得到拓展。圖4圖5圖6六．望遠鏡的幾種類型伽利略望遠鏡1.折射望遠鏡開普勒望遠鏡.反射望遠鏡：牛頓望遠鏡.折反射望遠鏡：施密特望遠鏡4.其他望遠鏡：射電望遠鏡、雙子望遠鏡、太陽望遠鏡、紅外望遠鏡、數(shù)碼望遠鏡等。結合圖片教師補充說明：1.初中物理課本所說的望遠鏡專指的是折射式望遠鏡。2.1668年（據(jù)發(fā)明望遠鏡60年），牛頓發(fā)明了反射式望遠鏡，這種望遠鏡減少了折射望遠鏡產生的像差，結構簡單、造價低，但物鏡還需定期鍍膜。3.1930年德國的施密特制造出第一架折反射望遠鏡，它兼顧了折射和反射望遠鏡的優(yōu)點，光力強、視場大、像差小，可以看到很暗的天體，非常適合業(yè)余的天文觀測和天文攝影。4.射電望遠鏡是用無線接收天線，接收來自太空輻射的無線電信號。比如中國“天眼”，它是500米口徑球面射電望遠鏡工程，從預研到建成歷時22年,觀測目標鎖定在直徑10萬光年的銀河系邊緣?！爸袊煅邸庇?022年建成后至今已發(fā)現(xiàn)了59顆脈沖星候選體。并對“中國天眼”之父南仁東簡介（就讀于清華大學，中科院碩士、博士，2022年去世，享年72歲）。其它幾種望遠鏡借助圖片簡單介紹。讓學生知道望遠鏡的發(fā)展經歷艱難歷程，認識到科學發(fā)展的過程是一個不斷完善的過程，科學探究需要創(chuàng)新意識和革命精神。對“中國天眼”的介紹，增強學生民族榮譽感和自強不息、刻苦學習的精神。七、教學反思：.“制作望遠鏡”教學設計中，通過使學生置身于歷史發(fā)展情境探究科學的方式，避開了單純的知識講授，也避免了望遠鏡發(fā)展史淪為以逸聞趣事點綴課堂教學的結果。使科學家的發(fā)現(xiàn)與學生的發(fā)展融為一體，學生學習過程中也更容易提出創(chuàng)造性的見解。.課本中介紹的望遠鏡是物鏡和目鏡都是透鏡，也就是為了配合講解透鏡的應用，簡單介紹了折射式望遠鏡，通過課外實驗教學，避免了學生認識望遠鏡的局限性及片面性。以望遠鏡發(fā)展歷程，簡介各種類型的望遠鏡及優(yōu)缺點，使學生認識到科學發(fā)展的過程是一個不斷完善的過程。.課堂教學中發(fā)現(xiàn)：學生無法獨立地完成重現(xiàn)物理學家思維過程的任務;物理學家的思維水平與學生思維水平間存在著一定程度的差異