5.5跨学科实践：制作望远镜（教学设计）
年级
八年级
课题
5.5跨学科实践：制作望远镜
教学
目标
1.了解望远镜的基本结构和原理。
2.经历制作简单的望远镜的过程。
3.了解望远镜的发展历程，体会科学技术对社会发展和生活的影响。
教材
分析
望远镜是光学仪器研究和使用过程中的一个飞跃，它使人类对广阔的宇宙空间有了更加深入的了解。
这一节内容在课程标准中没有具体要求，它是前面所学凸透镜成像知识的扩展。学习望远镜的知识，制作望远镜，可让学生加深对凸透镜成像原理的理解，了解科学知识的应用，提高自身的科学素养。
本节教材从伽利略、牛顿等科学前辈利用望远镜来观测天空入手，选取人类探索宇宙的一些重大活动，简述了人类探索太阳系和宇宙的历程。至于探索宇宙的更多的事例，教学中可以让学生通过报刊、网络等进行查阅，以培养他们通过各种公共信息资源收集资料的能力。
学情
根据学生的学习情况和已有的生活经验，对望远镜有了解，但是对于望远镜原理学生还很模糊，在理解上有些困难，特别是对二次成像理解起来有难度。为了克服本节学习障碍，能完成学习目标，须重视学生的动手探究活动。
教学重点
1.望远镜的基本结构和成像原理。
2.会制作望远镜模型。
教学难点
望远镜的成像原理。
器材
望远镜、不同焦距的凸透镜两个，制作望远镜所需材料。
多媒体ppt，包含视频：《模拟望远镜》、《望远镜原理》、《自己动手制作望远镜》等。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
【提问】科学家利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。通过分析这些信息，人们对宇宙了解得越来越深入了。你能根据透镜成像的知识，自己制作一个望远镜吗或许你能用它作出新的发现呢!
思考问题，进入情景。
学习新课一、制作望远镜
望远镜种类很多，其中一种是由两组凸透镜（开普勒望远镜）组成。
1.探究望远镜的原理
【实验器材】两个焦距不同的凸透镜。
【实验步骤】
①先用一个凸透镜（焦距大的）观察窗外远处的物体，注意成像情况。
②再用另一个凸透镜（焦距小的）观察上面得到的物体的像，注意成像情况。
③将两凸透镜的位置对调，再观察远处的物体，对比两次成像的大小。
【分析论证，归纳结论】
①将焦距较大的透镜放在焦距较小的透镜前面，观察物体，物体成倒立、放大的像，远处的物体看上去放大了。
②将两凸透镜的位置对调，将焦距较小的透镜放在焦距较大的透镜前面，再观察远处的物体，物体成倒立、缩小的像。
【演示实验】——《模拟望远镜》
2.望远镜的构造
【播放ppt进行讲解】
望远镜由两组透镜组成，每组透镜相当于一个凸透镜。靠近被观察物体的凸透镜，焦距比较长，叫物镜。靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短，叫做目镜。
望远镜示意图双筒望远镜
我们见到的普通望远镜和军事望远镜都是双筒的，是双筒望远镜。它的两个镜筒都是拐了弯的，在拐弯处分别安装了两个“全反射棱镜”。这种设计一方面缩短了镜筒的长度，另一方面经过那两块棱镜的两次反射也能使本来倒立的像正立过来。
3.望远镜的原理
【边画光路图边讲解】
（1）物镜与目镜
物镜相当于照相机的镜头，使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像。目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像。两次成像，先缩小，后放大。
（2）望远镜的成像光路图
注意：
①目镜把物镜所成的像进行放大。目镜所成的像正倒和大小是相对于物镜所成的像而言的。最后成像与物体本身比，是倒立、缩小的虚像。
②物镜和目镜的距离等于两个透镜的焦距之和。（由于物体距望远镜的距离很大，第一次成像在物镜的焦点附近且无限靠近焦点，可以近似地认为在焦点处，要使目镜的放大倍数尽可能最大，则这个像要在目镜的一倍焦距以内且尽可能靠近焦点）。
（3）视角
【提出问题，引出视角的概念】
物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，这样的像应该是缩小的，为什么用望远镜观察物体时会感到像被放大了？
原来，我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要，视角越大，对物体观察越清楚。
①视角的概念
从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。
②望远镜对视角的放大
用望远镜观察物体时，望远镜所成的像离我们的眼睛很近，增大了视角，因而通过望远镜能清楚地看到远处的物体。
望远镜物镜的直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮。这一点在观测天空中的暗星时非常重要。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，以便观测到更暗的星。
（4）望远镜的放大倍率
如图所示，这样的望远镜（开普勒望远镜）的放大倍率为n=f物/f目。