物理跨学科实践：制作望远镜 2024-2025学年人教版物理八年级上册

第五章透镜及其应用第5节跨学科实践：制作望远镜

寻找火星同学们请看这个星球图片，然后尝试利用实验箱里的器材，比一比谁最先找到“火星”两个字吧。学生活动1项目提出火星项目提出如何制作一个望远镜？

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，制作一个望远镜并调试。项目分析明确任务

1.了解望远镜的基本原理

项目实施望远镜的主要结构是什么？物镜镜筒目镜尝试用一个凸透镜看墙上的字使用一个凸透镜可以实现望远功能吗？试一试用焦距10cm的凸透镜看墙上的字。

[思考与讨论]

1.估测字到凸透镜的距离，结合给定的焦距，分析与论证此时该凸透镜成什么样的像。

2.当物体距离凸透镜足够远时，成像会非常小。有什么办法可以放大物体的像？f=5cmf=10cm学生活动2项目实施尝试使用两块凸透镜组合看墙上的字尝试使用两块凸透镜组合，再次观察墙上的字，试着像望远镜那样，调节物镜（f=10cm）与目镜（f=5cm）间的距离，达到最佳的观测效果。

建议：固定物镜，前后移动目镜，观察成像情况。

[思考与讨论]物镜和目镜分别对应凸透镜的哪种应用？分别起到什么作用？学生活动3f=5cmf=10cm项目实施物镜和目镜分别对应凸透镜的哪种应用？分别起到什么作用？项目实施物镜目镜

正立、放大、虚像

相当于放大镜

倒立、缩小、实像

相当于照相机

思考：使用望远镜看到的像是比物体本身大还是小？为什么使用望远镜观察物体时感觉物体被放大了呢？项目实施

用望远镜看物体，物体不是真的放大了，而是人看到的像近了，视角大了，看得就清晰了。项目实施a1a2

物体大小一定时，物体越靠近眼睛，视角越大，我们看得就越清晰。视角小视角大f=5cmf=10cm尝试交换物镜和目镜，再次观察远处的物体，你有什么新发现？项目实施如果要制作一个望远镜，应该选择什么样的凸透镜做物镜，什么样的凸透镜做目镜？物镜目镜望远镜的放大倍率＝f物f目

f物是物镜的焦距，f目是目镜的焦距。

注：为了让成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍数为2~3倍即可。项目实施物镜目镜

2.设计简易望远镜

(1)确定望远镜的放大倍率

放大倍率定为2。

(2)选择物镜和目镜

提供焦距分别是10cm和20cm

的凸透镜，根据之前分析的情况，焦距10cm的凸透镜是目镜，焦距20cm的凸透镜是物镜。项目实施

思考：只用两个凸透镜组合可以使远处物体的像拉近、放大，相较于手持望远镜，还有什么不足之处？项目实施测量并分析最佳成像距离

使用望远镜时，我们需要前后移动镜筒，调节物镜与目镜的距离，可以看到一个最大、最清晰的像。如何准确确定成像的最佳距离？学生活动4项目实施

实验步骤：①如图所示组装实验器材，调节F形发光物体、两个不同焦距的凸透镜，使三者中心位于同一水平高度；②将F形发光物体放在98cm刻度线处，物镜(f＝10cm)放在20cm

刻度线处，前后调节目镜(f＝5cm)直至眼睛透过凸透镜看到F形发光物体最大、最清晰的像。记录物镜与目镜之间的距离。项目实施在观察远处物体时，我们这种望远镜最佳成像间距约为物镜焦距与目镜焦距之和，即

f物+f目。项目实施物镜目镜物镜目镜

(3)设计镜筒镜筒可以遮光，设计成两段，且两个镜筒的长度之和应略大于最佳成像间距（物镜和目镜的焦距之和，即30cm）。项目实施

3.

制作和调试望远镜

(1)制作观察手持望远镜，尝试使用凸透镜、瓦楞纸、剪刀、胶带等材料，通过小组合作，自制一个望远镜，实现望远功能。项目实施

已知物镜的焦距约为20cm，直径约为5cm；目镜的焦距约为10cm，直径约为4cm。小组思考并讨论：如何用瓦楞纸更容易地制作出更美观的镜筒？如何进行镜筒的连接？有没有办法减小望远镜两个镜筒间的缝隙？如何将镜片固定在镜筒上？

注意：每段镜筒的长度需合适，以便留出前后调节的空间。使用剪刀要注意安全。项目实施

(2)试用与调整把目镜放到眼前，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清晰的像为止。项目实施

作品展示

1.能否实现望远功能？

2.简要介绍如何制作的镜筒；

3.介绍制作过程中遇到了哪些困难？

4.通过本