简易望远镜的制作

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页[教学设计]

望远镜和显微镜是透镜的重要应用，不需要学生对他们的原理了解很深入，重点在于能够动手制作望远镜和凸透镜，提高实际解决问题的能力。

（1）课前调查。

要求学生在课前查阅有关望远镜、显微镜的知识，激发他们的好奇心和学习欲望。

（2）课堂预测，实验探索。

教师引导学生自主探索，自己在实验过程中发现了如何制作望远镜、显微镜。而且还有多种途径，使学生获得胜利感，激发学习热烈。

[教学目标］

1．知道望远镜，显微镜的有关常识。

2．会利用透镜自制望远镜，显微镜。

3．对透镜的应用产生强烈的兴趣，激发学生的操作愿望，体味物理知识和生活实际相联系。

[教具、学具、实验器材］

1．学生用器材：（每桌一套）凹透镜一只，两个焦距不同的凸透镜，透明的塑料架一个，

2．教师演示用：望远镜，显微镜（实物）。

［教学重点］

能够利用透镜自制望远镜，显微镜。

［课前研究课题］

1．调查望远镜、显微镜的发展史。

2．调查望远镜、显微镜的应用。

[教学过程]

共同探索过程教师导航学生活动说明

一、投石问路

师问:我们前面学习透镜有那些作用呢?

生答:(1)可以用凸透镜制作照相机,它是利用凸透镜能成缩小的实像制成的。(2)用凸透镜可以将物体放大。（3）用凹透镜来矫正人的眼力。（为本节课作铺垫。）

师说：神话故事《葫芦娃》中有一位葫芦娃有异常的本领,他有千里眼,能够看到很远以外的东西.设问:大家想不想拥有和他有一样的本领呢?

生答:想!

师:我们只需要借用一异常的工具就可以实现大家的愿望,那就是我们今天要共学生习的望远镜!(板书)故事引入，激发学生兴趣。

二、举行新课：

（一）望远镜（telescope）引出与望远镜相关的物理名称

这是大家平时见到的双筒望远镜（展示实物）。我们注重看见它有几个透镜构成的？什么样的透镜呢？（展示望远镜的框架图）这两个透镜有特定的名称，逼近眼睛的透镜，我们叫它目镜；另一个叫物镜，因为逼近被看见物体。

生：有两个，都是凸透镜。

实物给学生一个立体的印象，再用课件展示双筒望远镜的框架图（突出透镜，忽略其他的器件，避免新的难点浮上）。

师问：哪位学生用过望远镜的？用过的举手。哪位学生能够给大家推荐以一下你所知道望远镜的知识呢？

大多数学生都举手学生积极踊跃的发言。推荐自己找到的信息资料。

课前让学生把收集的资料用课件的形式展示。

学生探索实践营造探索氛围

师：学生们推荐的都很好！倘若我们身边有透镜，自己能不能用透镜来组成望远镜呢？倘若能，哪怎么样组合呢？首先大家看见一下你身边有那些透镜，有几个？大家按照我的要求组合透镜看见物体，注重透镜的变化和每个透镜的位子！

1．先取用一只凸透镜和凹透镜，凹透镜作为目镜，以凸透镜作为物镜，缓慢调节两个透镜间的距离，直到看的最清晰为止。你看到远处的物体有什么变化？它的作用和什么使一样的呢！我们可不可以用透镜自己做望远镜呢？怎么做？我们凹透镜作为目镜，以凸透镜作为物镜，可以发明望远镜，那么，把两个透镜调换位子，凹透镜作为物镜，以凸透镜作为目镜可以么？大家试一试！那么两个凸透镜可不可以制作望远镜呢？倘若可以怎么组合呢？我们按照前面的做法来试一试，看看究竟是否可行？可以作成望远镜么？认为可以的，你是如何组合两块不同的凸透镜的呢？其他学生试一试，以焦距较小的的凸透镜代替凹透镜作为目镜，焦距较大的作为物镜，缓慢调节两透镜的距离。看行不可？谁能总结一下，我们有几种主意来自制望远镜？

生：两个大小不一样的凸透镜，一个凹透镜。学生动手操作

生：远处的物体变近了！生：望远镜生：可以！凹透镜作为目镜，以凸透镜作为物镜。学生操作。生：一片含糊，不可以学生操作生：可以！还有说：不可以！生：以焦距较小的的凸透镜代替凹透镜作为目镜，焦距较大的作为物镜，调节两透镜的距离就可以了。

学生按要求操作。生：远处的物体变近了！生：两种1．凹透镜作为目镜，以凸透镜作为物镜。2．以焦距较小的的凸透镜作为目镜，焦距较大的作为物镜。

设疑，激发学生兴趣。两透镜之间移动不能快，使人头晕！让学生获得胜利感，激发学生的探索热烈。教师不断提问，引导学生逐步探索。（二）显微镜（microscope）

在用两凸透镜做望远镜试，看不清的学生你试如何摆放凸透镜的？大家按照这样的主意组合透镜，来看你们头发丝，你会有什么发现？恭喜大家，你们发明出了一个显微镜。以焦距较大的凸透镜作为目镜，焦距较小的作为物镜。我们不可以看见远处的物体，但是我们可以看见细小得物体。这就变成了显微镜。现在手边惟独一只凸透镜能不能制作凸透镜呢？

生：以焦距较大的凸透镜作为目镜，焦距较小的作为物镜。学生操作

生：头发丝变的很粗。

（用学生的矛盾和疑问引入显微镜。让学生再次获得胜利的感觉，激发探索的欲望！设疑、学生思量）

小小发现

大家在这个透明的塑料盒上滴一滴水，在把旁边带有小箭头的纸片放到它的正下方，看箭头有什么变化？这个水滴的作用和什么是一样的？我们再试着用大凸透镜作为目镜来看见水滴，缓慢调节透镜和水滴的距离，你回看到什么现象？我们把箭头换成头发丝，看见一下？在我们缺少凸透镜的条件下，怎么制作显微镜呢？小结：本来自物体的光先通过物镜形成一个放大的实像，通过目镜又一次被放大，这样显微镜看见到的像比实物大无数倍。（展示显微镜实物）这个就是我们生物实验室用的显微镜，哪为学生给大家详细推荐一下关于显微镜的有关知识。

生：变大了。生：凸透镜。生：箭头变的异常大。生：头发变的很粗。生：可以用小水滴等代替凸透镜。学生推荐。（锻炼学生解决问题的能力。）

结合课件讲述。

学生总结：这节课你学会了那些知识？

生：学会了制作望远镜和显微镜。1．凹透镜作为目镜，以凸透镜作为物镜，可以作成望远镜。2．以焦距较小的的凸透镜作为目镜，焦距较大的作为物镜，可以作成望远镜。3．以焦距较大的凸透镜作为目镜，焦距较小的作为物镜，可以作成显微镜。4．没有透镜，我们可以找生活中的物体来代替。（培养总结，概括能力。）

课后巩固。

回家后，利用透镜制做望远镜和显微镜。没有透镜的，我们可以找一些透镜的替代品！

有关知识：

一．望远镜

１、望远镜的作用：可以将远处的物体变的很近。用一架好的双筒望远镜可以清晰地看见月球上的环行山，还可以看到许多平时看不到的星星。

２、发展史：

（１）1608年，荷兰的一位眼镜发明商无意间通过凹透镜（作为目镜）和凸透镜（作为物镜）看远处的物体，意外的发现远处的物体变近了，从而导致了望远镜的发现．

（２）第一位把望远镜用于科学研究的是意大利物理学家伽利略．1609年他用自制的望远镜（如图4—18所示）看见天体，以确实的证据支持了哥白尼的＂日心说＂．因为伽利略持久用望远镜直接看见太阳．，没有采取保护措施，晚年时不幸双目失明．

（３）1611年德国天文学家开普勒用凸透镜代替凹透镜作为目镜，用两个凸透镜组成望远镜，如图4—19所示．这种望远镜视野较广，异常相宜于看见行星和月球，通常称开普勒望远镜．

（４）请大家图4—12，这个形状很像雷达是射电望远镜抛物面天线，经计算机衔接可以组成一台超级望远镜．

（５）请看图4—21，这个就是哈勃空间望远镜，1990年被送入太空，使我们观测宇宙的能力空前提高．

二．显微镜。

1．20世纪90年代研制的超分辨率透射电子显微镜，放大率可达1500倍，使人能直接看见到原子。

2．982年发现了隧道显微镜，不仅分辨率高，而且可以操纵单个原子或分子，改变物质结构。显微镜和望远镜教学课例（上）

【学习目标】1.

知识与技能了解显微镜和望远镜的基本结构。2.过程与主意①通过看见引导学生发散思维。②培养学生综合运用所学知识的能力。3.情感态度与价值观初步认识科学技术对于社会发展和人类生活的影响。【教学内容及重点难点分析】1.

教学内容：①显微镜显微镜的基本结构：物镜和目镜（两组凸透镜）物镜成像的特点：倒立放大的实像（相当于投影仪）。显微镜成像原理目镜成像的特点：正立放大的虚像（相当于放大镜）。异常说明：目镜所成的正立放大的虚像是相对于物镜所成的实像而言，相对于物体来说是倒立放大的虚像。显微镜的放大倍数：物镜放大倍数×目镜放大倍数②望远镜望远镜的基本结构：物镜和目镜（两组凸透镜）物镜：在焦点附近成倒立缩小的实像（相当于照相机）。望远镜成像原理目镜：正立放大的虚像（相当于放大镜）。天文望远镜：还可以用凹面镜做物镜。2.

教学重点①显微镜物镜和目镜的成像特点。②望远镜物镜和目镜的成像特点。③“视角”对物体大小的影响。3.

教学难点对望远镜的放大倍数的准确理解。（通过作图让学生准确理解望远镜的放大倍数）【教学对象分析】1.

学生特点①学生已经堆积了一些有关显微镜的结构和使用主意的感性与理性知识，这为显微镜的学习提供了有利条件。②大多数学生都接触过望远镜，而且利用望远镜看见过远处的物体，但对于望远镜的放大倍数还不是很清晰。③不少学生也接触过天文望远镜，只是还不明确天文望远镜的构造和原理。④中学生活泼好动有强烈的求知欲和对物理学的学习兴趣。2.

相应对策①利用显微镜实物举行看见物镜和目镜。②利用光具座让学生演示显微镜的成像原理。③有条件的学生把望远镜带到课堂上来看见目镜和物镜。④利用光具座让学生演示望远镜的放大原理。3.

学法研究①显微镜和望远镜的构造以学生看见自学为主，教师可以通过课件（幻灯片）辅助教学，协助学生了解显微镜和望远镜的基本结构。②显微镜和望远镜的成像原理主要以学生实验研究总结为主，教师对学生实验中浮上的问题举行指导协助。③视角的学习主要是在教师的指导下让学生自己通过作图来理解。【教学策略及教法设计】1.课程定向：让学生能明确学习目标，重点难点。（学生通过幻灯片学习，可以指定一生朗读）2.自学检测：利用导学案给学生适当的自学检测题，3~5分钟完成并在小组内互相检查。3.自主学习：学生按照课程定向学习课文内容，完成相应的学习目标。4.互学点拨：小组内研究，教师点拨。5.分层达标：完成导学案的分层达标练习，教师检查学生完成情况。【教学媒体设计】1.

幻灯片课件：贯串一直。2.

显微镜FLASH课件：在显微镜原理教学时使用。显微镜和望远镜教学课例（下）【教学过程设计与分析】1.

复习提问凸透镜成像逻辑①当u>2f时，物体成像的特点是什么？②当2f>u>f时，物体成像的特点是什么？③当u<f时，物体成像的特点是什么？2.

凸透镜的应用①当u>2f时（照相机）②当2f>u>f时（投影仪）③当u<f时（放大镜）3.

导入新课①问题设计：我们能用放大镜来看见一些小的物体，例如：邮票，地图等等。请学生们思量这样的问题，倘若看见的物体异常小，例如我们要看见细胞的结构，还能用放大镜来看见吗？为什么？②我们在初一的生物课上用什么仪器来看见细胞的结构？天文兴趣者要看见遥远的星空用什么光学仪器？（学生回答：用显微镜来看见细胞的结构，因为放大镜的放大倍数较小，不可能用来看见细胞的结构；用望远镜来看见遥远的星空。）③从学生的回答导入课题，并板书：五显微镜和望远镜。4.

讲授新课①幻灯片展示显微镜的基本结构。注重：各部件的名称先不要显示，待学生回答后再展示给学生以便加深学生的记忆。提问：⑴显微镜有那几部分组成？（学生通过看见思量并回答：目镜、物镜、载物台、反光镜等）教师板书：显微镜的基本结构：目镜、物镜、载物台、反光镜⑵显微镜为什么比普通放大镜的放大倍数大无数倍？（学生思量后回答：显微镜经过物镜和目镜两次放大，显微镜放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数。）⑶物镜和目镜各起什么作用？（学生思量并回答）教师板书：物镜：使物体成一放大的实像。目镜：相当于放大镜，使第一次成的像再次放大。②学生分组用显微镜看见显微镜的放大情况（四人一组），事先决定好硬纸片，在纸片上写上一个异常小的字母“d”。问题设计：看见字母“d”的放大情况，成的像是倒立的还是正立的？为什么？小组研究，教师巡视学生看见情况，并对学生在看见过程中的不当之处赋予指导。学生回答：所成的像是字母“p”，是一个倒立的放大的虚像。缘故是：物体放在物镜的焦距和二倍焦距之间，即：2f>u>f，所成的像是一个倒立放大的实像，这个实像在目镜的焦距内，而且逼近焦距，第二次所成的像是一个正立放大的虚像，这里的放大是相对于物镜所成的实像而言，对于物体本身来说，显微镜所成的像就是倒立放大的虚像了。③分组用光具座演示显微镜的放大情况。（指导学生摆放物体的位置，物镜和目镜的位置，如何看见）④幻灯片课件展示显微镜成像光路图。⑤flash课件（在幻灯片中插入）展示展示显微镜的成像过程，让学生进一步了解显微镜原理。⑥幻灯片课件展示望远镜的基本结构：物镜和目镜。⑦分组探索⑴在光具座上放置两个不同的凸透镜，调节两个凸透镜之间的距离，看见远处的物体（可是窗外的树木或者建造物），直到清晰地看到物体的像为止。问题设计：a.物镜和目镜的焦距那个长？物体经过第一次所成的像是变大还是变小？为什么？b.经过第二次所成的像是变大还是变小？c.两次所成的像是实像还是虚像？正立还是倒立？d.所成的像与物体相比，从感觉上来说是变大了还是变小了，实际上所成的像与物体相比是变大了还是变小了？学生回答：a.物镜的焦距长；第一次成的像是缩小的；因为物体所处的位置在二倍焦距之外。b.第二次成的像相对于第一次成的像来说是放大的，因为目镜起到放大镜的作用。c.第一次成的像是实像，倒立的；第二次成的像是虚像，相对第一次所成的像来说是正立的，相对物体来说是倒立的。d.所成的像，从感觉上来说是放大了，但实际上是变小了。问题设计：物镜的作用是什么？目镜的作用是什么？（学生阅读课文找到答案）学生回答：物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，这个实像所成的位置在目镜的焦点以内，而且逼近焦点，这样目镜的作用就相当于一个放大镜，用来把这个像放大。教师板书：物镜的作用：使远处的物体在焦点附近成实像。目镜的作用：相当于一个放大镜，把第一次所成的像放大。⑧光路图：幻灯片课件展示。⑵把两个凸透镜的位置交换，再看见远处物体所成的像。问题设计：这时所成的像是变大了还是变小了？学生回答：这时所成的像变小了。问题设计：通过刚才的学习和看见，我们知道了望远镜的基本原理。可是大家有没有想过，物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，先前面的看见和总结我们已经知道，所成的像总是缩小的，为什么使用望远镜看见物体时，会感到物体被放大了呢？指导学生阅读课文关于视角的说明，分组研究并找到问题的答案。教师指导，幻灯片展示视角：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。物体对眼睛所成的视角大小直接决定了我们看见到的物体的大小（像的大小），这个视角大小不仅跟物体自身的大小有关，还与物体到眼睛的距离有关。教师板书：视角：由物体两端射出的两条光芒在眼球内交错而成的角。异常说明：物体越小，距离越远，视角越小。⑥学生板演，画出视角对看见到的物体大小的影响。⑦推荐天文望远镜和望远镜的发展史（幻灯片展示）⑴天文望远镜的特点：物镜的直径很大，目的是为了聚拢更多的光，使得所成的像越发明亮，看见更暗的星球。⑵望远镜的发展史（通过幻灯片展示各种望远镜的图片）a.开普勒望远镜德国天文学家开普勒于1611年发现，由目镜和物镜组成，物镜的焦距长而目镜的焦距短。天体离物镜异常远，从天体上各点射到物镜上的光芒是平行的，经过物镜后，在焦点外距焦点很近的地方，得到天体的倒立、缩小的实像，目镜的前焦点和物镜的后焦点是重合的，所以实像位于目镜和它的焦点之间很近的地方，实像对目镜来说是物体，它成的像是放大的虚像。b.牛顿反射望远镜英国物理学家牛顿于1668年发现，他用一面很大的凹镜代替物镜，从遥远的天体发出的平行光芒，经凹镜反射后，向焦点会聚，这些反射光芒在成像以前被一面小平面镜反射到旁侧的目镜，形成实像。反射望远镜有无数的优点，其中之一是可以制成大口径的物镜，使更多的光进入目镜，成像更明亮、更清晰。c.伽利略望远镜由意大利帕多瓦大学教授伽利略发现，这是一种折射望远镜。它以平凸透镜作为物镜，凹透镜作为目镜。从待研究的物体发出的光照耀到望远镜物镜的一个玻璃透镜上，物镜使光芒折射并把它扩散于称为焦点的一点上，在那里便形成了发光体的像。这个像被目镜的透镜放大，进入人眼。d.哈勃望远镜1990年4月25日，由美国航天飞机送上太空轨道的“哈勃”望远镜，长13.3米，直径4.3米，重11.6吨，造价近30亿美元，“哈勃”以2.8万公里的时速沿太空轨道运行，默默地窥探着太空的秘密。【练习设计】A．基础题1．使用显微镜时，被看见的物体经过________次放大，第一次放大与________原理相同，说明了被看见物体应放在物镜的________之间，成________像；第二次放大与________原理相同，成________像。2．使用望远镜时，物镜的作用与________原理相同，成________像；目镜的作用和________原理相同，成________像。B．能力题3.显微镜的目镜镜头越长放大倍数越________，物镜镜头越长放大倍数越_______。4.自制望远镜，通过望远镜看见不同远近的物体，会有什么新的发现？【板书设计】五显微镜和望远镜一、

显微镜1.

组成部分：物镜目镜载物台反光镜2.

物镜：将物体成放大的实像。3.

目镜：相当于放大镜，将物镜成的像再次放大。二、

望远镜1．组成部分：物镜目镜2.物镜：使远处的物体在焦点附近成实像。3.目镜：相当于一个放大镜，将物镜成的像放大。三、视角：由物体两端射出的两条光芒在眼球内交错而成的角。简易望远镜的制作

【论文关键词】：显微镜；望远镜；折射；反射；物镜；目镜；实像；虚象【论文摘要】：综合分析了望远镜的功能结构和成像原理。指出常见的望远镜可容易分为伽利略、开普勒、和牛顿式望远镜。并以开普勒望远镜为例推荐简易望远镜的制作主意。

我们在看见细小物体时，总是习惯上把物体移得离眼睛近一些，这样可以增大视角。但是这种主意是有一定限度的。当物体移到近点以后，就不能再用这种主意来增大视角了。另外，在看见比较远的物体时（例如宇宙天体），因为它们到人眼的距离是无法缩短的，因而上述主意就不能再适用了。人类要想看见到很小或很远的物体时，为了增大视角，就需要使用显微镜和望远镜来扩大人眼的视觉范围。它们的光学系统十分相似，都是由物镜和目镜两部分组成。文章只研究望远镜的有关内容。

一、望远镜的作用

望远镜是一种看见远处物体通常呈筒状的光学仪器,利用通过透镜的光芒折射或光芒被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像,再经过一个放大目镜放大成像的光学仪器。就实质来说，望远镜只不过是扩大人眼的视角范围。最初它最大的用处是看见天体，人类借助望远镜几乎考察遍了太阳系所有的行星，并投向更遥远的太空。望远镜延伸了人眼的视线，实现了人类千里眼的梦想。如今，望远镜的使用越来越普遍，野外看见、剧场看见……潜望镜、瞄准镜等也都采用了望远镜的原理。

二、望远镜的结构

简易天文望远镜由物镜、物镜镜筒、目镜、目镜镜筒等组成。最容易的望远镜由两片镜片组成，物镜为凸透镜或凹镜，目镜可以是凸透镜，也可以是凹透镜。中央比边缘薄的是凹透镜，用来纠正近视；中央比边缘厚的是凸透镜，用来纠正远视。常见望远镜可容易分为伽利略，开普勒，和牛顿式望远镜。伽利略发现的望远镜在人类认识天然的历史中占有重要地位。它由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）构成。其优点是结构容易，能直接成正像。普通为民用或儿童玩具用放大倍数通常为3～12倍。开普勒望远镜由两个凸透镜构成。因为两者之间有一个实像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良，所以目前军用小型天文等专业级的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增强正像系统。反射望远镜该类镜最早由牛顿发现，其物镜是凹面反射镜，没有色差，而且将凹面制成旋转抛物面即可消除球差。凹面上镀有反光膜，通常是铝。反射望远镜镜筒较短，而且易于发明更大的口径，所以现代大型天文望远镜几乎无一例外都是反射结构。

三、望远镜成像原理

望远镜之所以能看见很远的物体，主要是内部核心部件透镜对光芒的折射作用而形成的。以开普勒望远镜例，当远方天体发出的平行光芒经过物镜后，在物镜焦点外距焦点很近的地方，得到天体的倒立、缩小的实像。目镜的前焦点和物镜的后焦点是重合在一起的，所以实像位于目镜和它的焦点之间离焦点很近的地方。所成实像对目镜来说物体，再经过目镜成像为一正立放大的虚像。这样，当我们对着目镜举行看见的时候，所看到的是天体的倒立、放大的虚像。

四、望远镜的制作

17世纪初的一天，荷兰小镇的一家眼镜店的主人利伯希，为检查磨制出来的透镜质量，把一块凸透镜和一块凹镜排成一条线，通过透镜看过去，发现远处的教堂塔尖好似变大拉近了，于是在无意中发现了望远镜的秘密。下面我们主要讲述开普勒望远镜的制作主意。

设计简易天文望远镜，有四个指标是需要仔细考虑的。

（一）放大率望远镜的放大率M等于物镜焦距F同目镜焦距f比：M=F/f。物镜的焦距越长，目镜的焦距越短，望远镜的放大率就会越大。普通来说，目镜的焦距不能太短，否则会产生严重的像差。物镜的焦距也不能太长，否则在望远镜里看到的天空范围太窄小。也就是说望远镜的放大倍数要适中才好，个人使用的小型手持式望远镜不宜使用过大放大倍率，普通以3～12倍为宜，倍数过大时，成像清晰度就会变差，同时颤动严重。超过12倍的望远镜普通使用三角架等方式加以固定。转贴于中国论文下载中央（二）相对口径。相对口径是反映望远镜聚光本领的指标。相对口径A等于口径D同物镜的焦距F的比：A=D/F。相对口径大，在望远镜里看到的天体就明亮；相对口径小，在望远镜里看到的天体就灰暗。

（三）视场。视场是指在望远镜里看到的天空范围。倘若用望远镜看见天空，那么所看见的天空部分的角直径叫做望远镜的视场。用ω表示。对同一架望远镜来说，视场同目镜的焦距有关，普通来说，物镜的焦距越长，放大率就越大，但视场会越小，看到的天空范围就会越窄小。视场太小，在望远镜里寻找要观测的天体味很艰难。

（四）分辨