初中人教版（2024）跨學(xué)科實踐：制作望遠鏡教案

這是一份初中人教版（2024）跨學(xué)科實踐：制作望遠鏡教案，共3頁。教案主要包含了望遠鏡的基本原理，制作望遠鏡等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.物理觀念:
(1)了解望遠鏡的構(gòu)造和成像原理。
(2)知道視角及其影響因素。
2.科學(xué)思維:嘗試應(yīng)用已學(xué)的透鏡成像知識來解釋物理現(xiàn)象,獲得初步解決問題的能力。
3.科學(xué)探究:通過自制望遠鏡,感受物理應(yīng)用于實際的樂趣。
4.科學(xué)態(tài)度與責任:通過了解望遠鏡,體會科學(xué)技術(shù)對人類生活和社會發(fā)展的影響。
1.教學(xué)重點:了解望遠鏡的構(gòu)造及原理,制作一個望遠鏡。
2.教學(xué)難點:通過實驗測量與理論分析相結(jié)合,確定望遠鏡物鏡和目鏡之間的最佳成像距離。
科學(xué)家利用巨大的天文望遠鏡接收來自遙遠星系的信息。
我們每個人也能用身邊的器材自己制作一臺望遠鏡觀察星空。
任務(wù)一 了解望遠鏡的基本原理
任務(wù)二 制作簡易的望遠鏡
任務(wù)三 展示交流
第5節(jié) 跨學(xué)科實踐:制作望遠鏡
一、望遠鏡的基本原理
基本結(jié)構(gòu):物鏡、目鏡。
物鏡——成倒立、縮小的實像,相當于照相機的鏡頭。
目鏡——成正立、放大的虛像,相當于放大鏡。
看清物體的方法——增大視角。
二、制作望遠鏡
__________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________
教師活動
學(xué)生活動
[過渡]要自己制作望遠鏡,你需要完成以下任務(wù)。
1.了解望遠鏡的基本原理。
2.設(shè)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(shè)計方案,選用合適的器材,制作一個望遠鏡并進行調(diào)試。
[提問]你知道望遠鏡的基本原理嗎?
[講解]認識望遠鏡的基本結(jié)構(gòu):
常見的望遠鏡是由兩組凸透鏡組成的?？拷劬Φ耐雇哥R叫作目鏡,焦距較小;靠近被觀察物體的凸透鏡叫作物鏡,焦距較大。望遠鏡就是利用這兩個凸透鏡來幫助人眼看清遠處物體的。
[過渡提問]通過分析望遠鏡的兩次成像特點,討論:望遠鏡的物鏡和目鏡在成像過程中所起的作用與我們學(xué)過的哪種光學(xué)儀器相似?
[提問]同一個物體,離我們遠時非常小,離我們近時非常大。例如天上飛的飛機,在空中時我們感覺它同一只大鳥相仿,降落后卻很大,為什么呢?
[交流思考]
物鏡——成倒立、縮小的實像,相當于照相機的鏡頭。
目鏡——成正立、放大的虛像,相當于放大鏡。
原來是視角在“作怪”(如圖),一個物體能不能被看清楚,跟物體在視網(wǎng)膜上的像的大小有關(guān)。視網(wǎng)膜上的像越大,受到刺激的感光細胞越多,眼睛對物體的細微部分分辨得就越清楚。如果物體在視網(wǎng)膜上的像小到只落在一個感光細胞上,那么眼睛就覺得這個物體只是一個點。視網(wǎng)膜上像的大小決定于被視物體對眼睛的光心所張的角,即視角的大小。
[小結(jié)]視角的大小與物體大小和物體到人眼的距離有關(guān)。
說明:(雙凸)望遠鏡的放大倍率為物鏡的焦距與目鏡的焦距之比。
[討論交流]因為視角的大小不同。
教師活動
學(xué)生活動
[提問]閱讀教材相關(guān)內(nèi)容,思考下列問題:
1.自制的望遠鏡可以采用單片的凸透鏡作為目鏡和物鏡,如何確定望遠鏡的放大倍率?
2.如何選擇物鏡和目鏡?
3.怎樣設(shè)計鏡筒?
[提示]在用望遠鏡對不同遠近的物體進行觀察時,需要調(diào)節(jié)兩塊凸透鏡間的距離。觀察最遠處的物體時,兩塊凸透鏡間的距離約等于兩塊凸透鏡的焦距之和;觀察較近處的物體時,兩塊凸透鏡間的距離要稍大一些。
[分組實踐]制作及調(diào)試望遠鏡,出示材料:凸透鏡、瓦楞紙等。根據(jù)所選凸透鏡的焦距和直徑制作鏡筒。
[制作過程]
1.根據(jù)凸透鏡的焦距、直徑等數(shù)據(jù),以及對鏡筒長度的要求,我們可以通過截取適當尺寸的長方形瓦楞紙,并把它卷起來制成鏡筒。把物鏡和目鏡固定在鏡筒上。
2.把目鏡鏡筒插入物鏡鏡筒內(nèi),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體清晰的像為止。
[提問]如何準確知道目鏡與物鏡之間成像的最佳距離?使用光具座測量最佳距離時,是否遇到什么問題?該如何解決這一問題?
[討論交流]
1.為了讓成像質(zhì)量好一些,其放大倍率不宜過大,取放大倍率為2~3倍即可。
2.根據(jù)放大倍率的要求,選擇適當焦距的凸透鏡分別作為物鏡和目鏡。在選擇兩塊凸透鏡時,除了需要滿足焦距的要求,物鏡的直徑還要比目鏡的直徑大一些。測量凸透鏡的直徑,以便制作直徑合適的鏡筒。
3.鏡筒可以設(shè)計成兩段,讓物鏡的鏡筒較目鏡的鏡筒粗一些,這樣套在一起,便于在使用時調(diào)節(jié),如圖所示。
[小組合作]制作望遠鏡。
[交流分享]使用望遠鏡時,我們需要前后移動鏡筒,改變物鏡與目鏡的距離,直到看到一個最大、最清晰的像。遇到的問題:很難看到完整的像,可能外界光線對成像有干擾。于是我們小組嘗試通過減小望遠鏡兩個鏡筒間的縫隙優(yōu)化了成像效果:比如截取適當尺寸的長方形紙板,在目鏡鏡筒上進行纏繞以填充縫隙;或者選用的兩個凸透鏡的直徑不要相差過大等。
教師活動
學(xué)生活動
[成果展示]同學(xué)們向其他同學(xué)展示自己的成果,介紹你的制作方案,分享你的收獲。例如,在制作望遠鏡的過程中,你發(fā)現(xiàn)了哪些問題?你是如何改進的?還要傾聽其他同學(xué)的講解,看看對你有什么啟發(fā)。同學(xué)之間相互評價,比一比誰的望遠鏡更完善。
[拓展]這里制作的望遠鏡使用了兩塊凸透鏡,觀察到的遠處物體的像是倒立的,怎樣才能通過望遠鏡看到“正立”的像呢?
[補充說明]有兩種方法:第一種是使用兩個相互垂直的平面反射裝置把所成的像先上下顛倒一次,再左右顛倒一次。
第二種是物鏡使用凸透鏡,目鏡使用凹透鏡,望遠鏡所成的像就是正立的了。
請學(xué)生利用總結(jié)的方法改進制作的望遠鏡,也可以針對發(fā)現(xiàn)的其他問題,設(shè)計解決的辦法,讓自制的望遠鏡更加完善。
[布置任務(wù)]望遠鏡的發(fā)明和使用擴大了人的視野,開創(chuàng)了人類探索宇宙的歷史。請同學(xué)們自學(xué)教材P134~P135“科學(xué)世界——望遠鏡與宇宙探索”,了解科學(xué)家探索宇宙的歷程。
[討論猜想]使用望遠鏡看到“正立”的像的方法:
(1)使用兩個相互垂直的平面反射裝置把所成的像先上下顛倒一次,再左右顛倒一次。
(2)物鏡使用凸透鏡,目鏡使用凹透鏡。
教師活動
學(xué)生活動
[任務(wù)]請以思維導(dǎo)圖的形式,總結(jié)本節(jié)課的知識。
[總結(jié)]制作望遠鏡涉及以下知識點:光學(xué)部分包括凸透鏡成像規(guī)律(成倒立實像和正立虛像),理解物鏡和目鏡的作用;數(shù)學(xué)方面涉及計算焦距、放大倍數(shù)等,如放大倍數(shù)=物鏡焦距目鏡焦距;工程實踐方面,需要掌握材料選擇、鏡筒制作和組裝技巧,確保鏡筒穩(wěn)固且透鏡位置準確。此外,還涉及跨學(xué)科思維,將物理、數(shù)學(xué)和手工技能融合,提升綜合能力。
[小組合作]總結(jié)本節(jié)課知識,繪制思維導(dǎo)圖。