简易望远镜的制作[方案]

简易望远镜的制作[方案]
[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)课堂猜想，实验探究。

教师引导学生自主探究，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，使学生获得成功感，激发学习热情。

[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，体会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视力。

(为本节课作铺垫。

) 师说:神话故事《葫芦娃》中有一位葫芦娃有特殊的本领,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:我们只需要借用一特殊的工具就可以实现大家的愿望,那就是我们今天要共
同学习的------望远镜!(板书)-----故事引入，激发学生兴趣。

二、进行新课:
(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)。

我们注意观察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，靠近眼睛的透镜，我们叫它目镜;另一个叫物镜，因为靠近被观察物体。

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，避免新的难点出现)。

师问:哪位同学用过望远镜的,用过的举手。

哪位同学能够给大家介绍以一下你
所知道望远镜的知识呢,
大多数同学都举手学生积极踊跃的发言。

介绍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现。

学生探究实践营造探究氛围
师:同学们介绍的都很好～如果我们身边有透镜，自己能不能用透镜来组成望
远镜呢,如果能，哪怎么样组合呢,首先大家观察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观察物体，注意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，直到看的最清楚为止。

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，可以制造望远镜，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,如果可以怎么组合呢, 我们按照前面的做法来试一试，看看到底是否可行, 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, 其他同学试一试，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。

看行不行,谁能总结一下，我们有几种方法来自制望远镜, 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:一片模糊，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～让学生获得成功感，激发学生的探索热情。

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，看不清的同学你试如何摆放凸透镜的,大家按照这
样的方法组合透镜，来看你们头发丝，你会有什么发现,恭喜大家，你们制造出了一个显微镜。

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。

现在手边只有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。

让学生再次获得成功的感觉，激发探索的欲望～设疑、学生思考)
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观看水滴，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，观察一下,在我们缺少凸透镜的条件下，怎么制作显微镜呢, 小结:
原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，这样显微镜观察到的像比实物大很多倍。

(展示显微镜实物)这个就是我们生物实验室用的显微镜，哪为同学给大家详细介绍一下关于显微镜的有关知识。

生:变大了。

生:凸透镜。

生:箭头变的特别大。

生:头发变的很粗。

生:可以用小水滴等代替凸透镜。

学生介绍。

(锻炼学生解决问题的能力。

) 结合课件叙述。

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
,、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。

,、发展史: (,)1608年，荷兰的一位眼镜制造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明( (,)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)观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的:日心说:(由
于伽利略长期用望远镜直接观察太阳(，没有采取保护措施，晚年时不幸双目失明( (,)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，特别适宜于观察行星和月
球，通常称开普勒望远镜(
(,)请大家图4—12，这个外形很像雷达是射电望远镜抛物面天线，经计算机连
接可以组成一台超级望远镜(
(,)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
能直接观察到原子。

2(982年发明了隧道显微镜，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.过程与方法
?通过观察引导学生发散思维。

?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:
?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)。

特别说明: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
?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
?显微镜物镜和目镜的成像特点。

?望远镜物镜和目镜的成像特点。

?“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正确理解。

(通过作图让学生正确理解望远镜的放大倍数) 【教学对象分析】
1. 学生特点
?学生已经积累了一些有关显微镜的结构和使用方法的感性与理性知识，这为显微镜的学习提供了有利条件。

?大多数学生都接触过望远镜，而且利用望远镜观察过远处的物体，但对于望远镜的放大倍数还不是很清楚。

?不少同学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。

?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
?利用显微镜实物进行观察物镜和目镜。

?利用光具座让学生演示显微镜的成像原理。

?有条件的同学把望远镜带到课堂上来观察目镜和物镜。

?利用光具座让学生演示望远镜的放大原理。

3. 学法研究
?显微镜和望远镜的构造以学生观察自学为主，教师可以通过课件(幻灯片)辅助教学，帮助学生了解显微镜和望远镜的基本结构。

?显微镜和望远镜的成像原理主要以学生实验讨论总结为主，教师对学生实验中出现的问题进行指导帮助。

?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相互检查。

3.自主学习:学生根据课程定向学习课文内容，完成相应的学习目标。

4.互学点拨:小组内讨论，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:贯串始终。

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规律
?当u>2f时，物体成像的特点是什么,
?当2f>u>f时，物体成像的特点是什么,
?当u<f时，物体成像的特点是什么,
2. 凸透镜的应用
?当u>2f时(照相机)
?当2f>u>f时(投影仪)
?当u<f时(放大镜)
3. 导入新课
?问题设计:
我们能用放大镜来观察一些小的物体，例如:邮票，地图等等。

请同学们思考这样的问题，如果观察的物体非常小，例如我们要观察细胞的结构，还能用放大镜来观察吗,为什么,
?我们在初一的生物课上用什么仪器来观察细胞的结构,天文爱好者要观察遥远的星空用什么光学仪器,(学生回答:用显微镜来观察细胞的结构，因为放大镜的放大倍数较小，不可能用来观察细胞的结构;用望远镜来观察遥远的星空。

) ?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
?幻灯片展示显微镜的基本结构。

注意: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:
?显微镜有那几部分组成,(学生通过观察思考并回答: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 ?显微镜为什么比普通放大镜的放大倍数大很多倍,(学生思考后回答: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。

) ?物镜和目镜各起什么作用,(学生思考并回答)
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。

?学生分组用显微镜观察显微镜的放大情况(四人一组)，事先准备好硬纸片，在纸片上写上一个非常小的字母“d”。

问题设计:观察字母“d”的放大情况，成的像是倒立的还是正立的,为什么, 小组讨论，教师巡视学生观察情况，并对学生在观察过程中的不当之处给予指导。

学生回答:所成的像是字母“p”，是一个倒立的放大的虚像。

原因是: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，而且靠近焦距，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。

?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，如何观察)
?幻灯片课件展示显微镜成像光路图。

?flash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。

?幻灯片课件展示望远镜的基本结构:物镜和目镜。

?分组探究
?在光具座上放置两个不同的凸透镜，调整两个凸透镜之间的距离，观察远处
的物体(可是窗外的树木或者建筑物)，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，而且靠近焦点，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。

?光路图:幻灯片课
件展示。

?把两个凸透镜的位置交换，再观察远处物体所成的像。

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:
通过刚才的学习和观察，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，从前面的观察和总结我们已经知
道，所成的像总是缩小的，为什么使用望远镜观察物体时，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，分组讨论并找到问题的答案。

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观察到的物体的大小(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线在眼球内交叉而成的角。

特别说明:物体越小，距离越远，视角越小。

?学生板演，画出视角对观察到的物体大小的影响。

?介绍天文望远镜和望远镜的发展史(幻灯片展示)
?天文望远镜的特点:物镜的直径很大，目的是为了聚集更多的光，使得所成的像更加明亮，观察更暗的星球。

?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年发明，由目镜和物镜组成，物镜的焦距长而目镜的焦距短。

天体离物镜非常远，从天体上各点射到物镜上的光线是平行的，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年发明，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线，经凹镜反射后，向焦点会聚，这些反射光线在成像以前被一面小平面镜反射到旁侧的目镜，形成实像。

反射望远镜有很多的优点，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、更清楚。

c. 伽利略望远镜
由意大利帕多瓦大学教授伽利略发明，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射到望远镜物镜的一个玻璃透镜上，物镜使光线折射并把它集中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。

“哈勃”望远镜是有史以来最大、最精确的天文望远镜。

【练习设计】
A(基础题
1(使用显微镜时，被观察的物体经过________次放大，第一次放大与________原理相同，说明了被观察物体应放在物镜的________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，通过望远镜观察不同远近的物体，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线在眼球内交叉而成的角。

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简单分为伽利略、开普勒、和牛顿式望远镜。

并以开普勒望远镜为例介绍简易望远镜的制作方法。

我们在观察细小物体时，总是习惯上把物体移得离眼睛近一些，这样可以增大视角。

但是这种方法是有一定限度的。

当物体移到近点以后，就不能再用这种方法来增大视角了。

另外，在观察比较远的物体时(例如宇宙天体)，由于它们到人眼的距离是无法缩短的，因而上述方法就不能再适用了。

人类要想观察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。

文章只讨论望远镜的有关内容。

一、望远镜的作用
望远镜是一种观察远处物体通常呈筒状的光学仪器,利用通过透镜的光线折射或光线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观察天体，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。

望远镜延长了人眼的视线，实现了人类千里眼的梦想。

如今，望远镜的使用越来越普遍，野外观察、剧场观看……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。

最简单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。

常见望远镜可简单分为伽利略，开普勒，和牛顿式望远镜。

伽利略发明的望远镜在人类认识自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。

其优点是结构简单，能直接成正像。

一般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。

由于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，所以要在中间增加正像系统。

反射望远镜该类镜最早由牛顿发明，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，而且易于制造更大的口径，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线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线经过物镜后，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，当我们对着目镜进行观察的时候，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像变大拉近了，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方法。

设计简易天文望远镜，有四个指标是需要认真考虑的。

(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。

一般来说，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。