物理跨學(xué)科實(shí)踐：制作望遠(yuǎn)鏡 2024-2025學(xué)年人教版物理八年級(jí)上冊(cè)

第五章透鏡及其應(yīng)用第5節(jié)跨學(xué)科實(shí)踐：制作望遠(yuǎn)鏡

尋找火星同學(xué)們請(qǐng)看這個(gè)星球圖片，然后嘗試?yán)脤?shí)驗(yàn)箱里的器材，比一比誰(shuí)最先找到“火星”兩個(gè)字吧。學(xué)生活動(dòng)1項(xiàng)目提出火星項(xiàng)目提出如何制作一個(gè)望遠(yuǎn)鏡？

1.了解望遠(yuǎn)鏡的基本原理。

2.設(shè)計(jì)一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，能夠用它觀察校園內(nèi)遠(yuǎn)處的物體。3.根據(jù)你的設(shè)計(jì)方案，選用合適的器材，制作一個(gè)望遠(yuǎn)鏡并調(diào)試。項(xiàng)目分析明確任務(wù)

1.了解望遠(yuǎn)鏡的基本原理

項(xiàng)目實(shí)施望遠(yuǎn)鏡的主要結(jié)構(gòu)是什么？物鏡鏡筒目鏡嘗試用一個(gè)凸透鏡看墻上的字使用一個(gè)凸透鏡可以實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)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(cè)字到凸透鏡的距離，結(jié)合給定的焦距，分析與論證此時(shí)該凸透鏡成什么樣的像。

2.當(dāng)物體距離凸透鏡足夠遠(yuǎn)時(shí)，成像會(huì)非常小。有什么辦法可以放大物體的像？f=5cmf=10cm學(xué)生活動(dòng)2項(xiàng)目實(shí)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(yuǎn)鏡那樣，調(diào)節(jié)物鏡（f=10cm）與目鏡（f=5cm）間的距離，達(dá)到最佳的觀測(cè)效果。

建議：固定物鏡，前后移動(dòng)目鏡，觀察成像情況。

[思考與討論]物鏡和目鏡分別對(duì)應(yīng)凸透鏡的哪種應(yīng)用？分別起到什么作用？學(xué)生活動(dòng)3f=5cmf=10cm項(xiàng)目實(shí)施物鏡和目鏡分別對(duì)應(yīng)凸透鏡的哪種應(yīng)用？分別起到什么作用？項(xiàng)目實(shí)施物鏡目鏡

正立、放大、虛像

相當(dāng)于放大鏡

倒立、縮小、實(shí)像

相當(dāng)于照相機(jī)

思考：使用望遠(yuǎn)鏡看到的像是比物體本身大還是小？為什么使用望遠(yuǎn)鏡觀察物體時(shí)感覺(jué)物體被放大了呢？項(xiàng)目實(shí)施

用望遠(yuǎn)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(xiàng)目實(shí)施a1a2

物體大小一定時(shí)，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(yuǎn)處的物體，你有什么新發(fā)現(xiàn)？項(xiàng)目實(shí)施如果要制作一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，應(yīng)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(yuǎn)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(guò)大，取放大倍數(shù)為2~3倍即可。項(xiàng)目實(shí)施物鏡目鏡

2.設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易望遠(yuǎn)鏡

(1)確定望遠(yuǎn)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(xiàng)目實(shí)施

思考：只用兩個(gè)凸透鏡組合可以使遠(yuǎn)處物體的像拉近、放大，相較于手持望遠(yuǎn)鏡，還有什么不足之處？項(xiàng)目實(shí)施測(cè)量并分析最佳成像距離

使用望遠(yuǎn)鏡時(shí)，我們需要前后移動(dòng)鏡筒，調(diào)節(jié)物鏡與目鏡的距離，可以看到一個(gè)最大、最清晰的像。如何準(zhǔn)確確定成像的最佳距離？學(xué)生活動(dòng)4項(xiàng)目實(shí)施

實(shí)驗(yàn)步驟：①如圖所示組裝實(shí)驗(yàn)器材，調(diào)節(jié)F形發(fā)光物體、兩個(gè)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(guò)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(xiàng)目實(shí)施在觀察遠(yuǎn)處物體時(shí)，我們這種望遠(yuǎn)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(xiàng)目實(shí)施物鏡目鏡物鏡目鏡

(3)設(shè)計(jì)鏡筒鏡筒可以遮光，設(shè)計(jì)成兩段，且兩個(gè)鏡筒的長(zhǎng)度之和應(yīng)略大于最佳成像間距（物鏡和目鏡的焦距之和，即30cm）。項(xiàng)目實(shí)施

3.

制作和調(diào)試望遠(yuǎn)鏡

(1)制作觀察手持望遠(yuǎn)鏡，嘗試使用凸透鏡、瓦楞紙、剪刀、膠帶等材料，通過(guò)小組合作，自制一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)功能。項(xiàng)目實(shí)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(jìn)行鏡筒的連接？有沒(méi)有辦法減小望遠(yuǎn)鏡兩個(gè)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(zhǎng)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(xiàng)目實(shí)施

(2)試用與調(diào)整把目鏡放到眼前，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察遠(yuǎn)處的物體。在觀察時(shí)要通過(guò)對(duì)鏡筒長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，改變物鏡與目鏡間的距離，直到在望遠(yuǎn)鏡中看到遠(yuǎn)處物清晰的像為止。項(xiàng)目實(shí)施

作品展示

1.能否實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)功能？

2.簡(jiǎn)要介紹如何制作的鏡筒；

3.介紹制作過(guò)程中遇到了哪些困難？

4.通過(guò)本