初中人教版（2024）跨学科实践：制作望远镜教案

这是一份初中人教版（2024）跨学科实践：制作望远镜教案，共3页。教案主要包含了望远镜的基本原理，制作望远镜等内容，欢迎下载使用。
1.物理观念:
(1)了解望远镜的构造和成像原理。
(2)知道视角及其影响因素。
2.科学思维:尝试应用已学的透镜成像知识来解释物理现象,获得初步解决问题的能力。
3.科学探究:通过自制望远镜,感受物理应用于实际的乐趣。
4.科学态度与责任:通过了解望远镜,体会科学技术对人类生活和社会发展的影响。
1.教学重点:了解望远镜的构造及原理,制作一个望远镜。
2.教学难点:通过实验测量与理论分析相结合,确定望远镜物镜和目镜之间的最佳成像距离。
科学家利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。
我们每个人也能用身边的器材自己制作一台望远镜观察星空。
任务一 了解望远镜的基本原理
任务二 制作简易的望远镜
任务三 展示交流
第5节 跨学科实践:制作望远镜
一、望远镜的基本原理
基本结构:物镜、目镜。
物镜——成倒立、缩小的实像,相当于照相机的镜头。
目镜——成正立、放大的虚像,相当于放大镜。
看清物体的方法——增大视角。
二、制作望远镜
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教师活动
学生活动
[过渡]要自己制作望远镜,你需要完成以下任务。
1.了解望远镜的基本原理。
2.设计一个望远镜,能够用它观察校园内远处的物体。
3.根据你的设计方案,选用合适的器材,制作一个望远镜并进行调试。
[提问]你知道望远镜的基本原理吗?
[讲解]认识望远镜的基本结构:
常见的望远镜是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的凸透镜叫作目镜,焦距较小;靠近被观察物体的凸透镜叫作物镜,焦距较大。望远镜就是利用这两个凸透镜来帮助人眼看清远处物体的。
[过渡提问]通过分析望远镜的两次成像特点,讨论:望远镜的物镜和目镜在成像过程中所起的作用与我们学过的哪种光学仪器相似?
[提问]同一个物体,离我们远时非常小,离我们近时非常大。例如天上飞的飞机,在空中时我们感觉它同一只大鸟相仿,降落后却很大,为什么呢?
[交流思考]
物镜——成倒立、缩小的实像,相当于照相机的镜头。
目镜——成正立、放大的虚像,相当于放大镜。
原来是视角在“作怪”(如图),一个物体能不能被看清楚,跟物体在视网膜上的像的大小有关。视网膜上的像越大,受到刺激的感光细胞越多,眼睛对物体的细微部分分辨得就越清楚。如果物体在视网膜上的像小到只落在一个感光细胞上,那么眼睛就觉得这个物体只是一个点。视网膜上像的大小决定于被视物体对眼睛的光心所张的角,即视角的大小。
[小结]视角的大小与物体大小和物体到人眼的距离有关。
说明:(双凸)望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。
[讨论交流]因为视角的大小不同。
教师活动
学生活动
[提问]阅读教材相关内容,思考下列问题:
1.自制的望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜,如何确定望远镜的放大倍率?
2.如何选择物镜和目镜?
3.怎样设计镜筒?
[提示]在用望远镜对不同远近的物体进行观察时,需要调节两块凸透镜间的距离。观察最远处的物体时,两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和;观察较近处的物体时,两块凸透镜间的距离要稍大一些。
[分组实践]制作及调试望远镜,出示材料:凸透镜、瓦楞纸等。根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。
[制作过程]
1.根据凸透镜的焦距、直径等数据,以及对镜筒长度的要求,我们可以通过截取适当尺寸的长方形瓦楞纸,并把它卷起来制成镜筒。把物镜和目镜固定在镜筒上。
2.把目镜镜筒插入物镜镜筒内,把目镜放到眼前,通过望远镜观察远处的物体。在观察时要通过对镜筒长度的调节,改变物镜与目镜间的距离,直到在望远镜中看到远处物体清晰的像为止。
[提问]如何准确知道目镜与物镜之间成像的最佳距离?使用光具座测量最佳距离时,是否遇到什么问题?该如何解决这一问题?
[讨论交流]
1.为了让成像质量好一些,其放大倍率不宜过大,取放大倍率为2~3倍即可。
2.根据放大倍率的要求,选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜。在选择两块凸透镜时,除了需要满足焦距的要求,物镜的直径还要比目镜的直径大一些。测量凸透镜的直径,以便制作直径合适的镜筒。
3.镜筒可以设计成两段,让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些,这样套在一起,便于在使用时调节,如图所示。
[小组合作]制作望远镜。
[交流分享]使用望远镜时,我们需要前后移动镜筒,改变物镜与目镜的距离,直到看到一个最大、最清晰的像。遇到的问题:很难看到完整的像,可能外界光线对成像有干扰。于是我们小组尝试通过减小望远镜两个镜筒间的缝隙优化了成像效果:比如截取适当尺寸的长方形纸板,在目镜镜筒上进行缠绕以填充缝隙;或者选用的两个凸透镜的直径不要相差过大等。
教师活动
学生活动
[成果展示]同学们向其他同学展示自己的成果,介绍你的制作方案,分享你的收获。例如,在制作望远镜的过程中,你发现了哪些问题?你是如何改进的?还要倾听其他同学的讲解,看看对你有什么启发。同学之间相互评价,比一比谁的望远镜更完善。
[拓展]这里制作的望远镜使用了两块凸透镜,观察到的远处物体的像是倒立的,怎样才能通过望远镜看到“正立”的像呢?
[补充说明]有两种方法:第一种是使用两个相互垂直的平面反射装置把所成的像先上下颠倒一次,再左右颠倒一次。
第二种是物镜使用凸透镜,目镜使用凹透镜,望远镜所成的像就是正立的了。
请学生利用总结的方法改进制作的望远镜,也可以针对发现的其他问题,设计解决的办法,让自制的望远镜更加完善。
[布置任务]望远镜的发明和使用扩大了人的视野,开创了人类探索宇宙的历史。请同学们自学教材P134~P135“科学世界——望远镜与宇宙探索”,了解科学家探索宇宙的历程。
[讨论猜想]使用望远镜看到“正立”的像的方法:
(1)使用两个相互垂直的平面反射装置把所成的像先上下颠倒一次,再左右颠倒一次。
(2)物镜使用凸透镜,目镜使用凹透镜。
教师活动
学生活动
[任务]请以思维导图的形式,总结本节课的知识。
[总结]制作望远镜涉及以下知识点:光学部分包括凸透镜成像规律(成倒立实像和正立虚像),理解物镜和目镜的作用;数学方面涉及计算焦距、放大倍数等,如放大倍数=物镜焦距目镜焦距;工程实践方面,需要掌握材料选择、镜筒制作和组装技巧,确保镜筒稳固且透镜位置准确。此外,还涉及跨学科思维,将物理、数学和手工技能融合,提升综合能力。
[小组合作]总结本节课知识,绘制思维导图。