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第5节跨学科实践:制作望远镜
【教学重难点】
重点:1.了解望远镜的基本原理。
2.学会制作望远镜。
难点:设计望远镜
【教法与学法】
教法:问题启发式、讨论合作式、多媒体辅助教学
学法:自主学习、小组合作讨论
【课前准备】
教师:多媒体课件、焦距和直径不同的凸透镜若干、长方形纸板若干、双面胶、胶带、壁纸刀、刻度尺等
学生:搜集望远镜的相关资料
【教学过程】
一、引入新课
大屏幕展示哈勃望远镜拍摄的天体图片:
科学家利用天文望远镜接收来自遥远星系的“光”,通过分析这些“光”,人们对宇宙有了更加深入的了解。你能根据透镜成像的知识,自己制作一个望远镜吗?今天我们就来学习制作望远镜。
二、进行新课
(一)了解望远镜的基本原理
因为学生在生活中玩过望远镜,所以提出问题:
1.望远镜的构造是什么样的?
2.如何使用望远镜?
然后学生结合课件或投影一一讲解。
那望远镜看清远处物体的原理是什么呢?教师出示原理图,让学生观察分析讨论。
然后教师结合凸透镜成像规律,简单解释:
望远镜也是由两组凸透镜组成,靠近眼睛的叫作目镜,靠近被观测物体的叫作物镜。物镜的作用是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,用来把这个像放大。所以望远镜可以简单看成是照相机和放大镜的组合。
教师设疑:物体距离物镜很远,它的像却离物镜很近,这样所成的像是缩小的。那为什么使用望远镜观察物体时会感到物体被放大了呢?然后引入“视角”。
1.视角:通过观察图片,简单认识什么是视角。
2.视角大小的影响因素:通过观察图片,简单认识视角大小的影响因素
结合以上问题的分析,提出问题:
望远镜是如何增大视角,来看清楚远处物体?
学生简答讨论回答,教师再简单解释:
望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小,但它离我们的眼睛很近,再加上目镜的放大作用。视角就可以变得很大。所以望远镜是通过缩小距离和增大像的大小来增大视角的。同时望远镜的物镜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。现代天文望远镜都是力求把物镜口径加大,以求观测到更暗的星。
教师结合下图介绍望远镜的放大倍率。
望远镜的放大倍率为f物
(二)设计简易望远镜
教师:设计简易望远镜,我们需要从以下几个方面来进行:
1.确定望远镜的放大倍率
为了确保所制作的望远镜的成像质量,建议放大倍率为2~3倍。让每个实验小组的同学先确定自己要制作的望远镜的放大倍率。
2.选择物镜和目镜
教师用PPT展示问题
(1)制作望远镜的凸透镜我们可以通过哪些方法来获取?
(2)物镜的直径和目镜的直径哪个大?
(3)物镜和目镜的焦距哪个长?
学生活动:思考、讨论、交流。
教师总结:物镜应选用焦距较长、直径较大的凸透镜,目镜应选用焦距较短、直径较小的凸透镜。
学生活动:在老师提供给各实验小组的凸透镜中,测出它们的焦距和直径,分别选出作物镜和目镜的凸透镜。
3.设计镜筒
教师用PPT展示问题
(1)用望远镜观察最远处物体时,两凸透镜间的距离和观察较近处的物体时,两凸透镜间的距离相同吗?哪个大?
(2)镜筒要设计成几段?物镜和目镜的镜筒哪个粗?
学生活动:思考、讨论、交流。
教师总结:在用望远镜观察远近不同的物体时,需调节两块凸透镜间的距离,镜筒要设计成两段,且物镜的镜筒要粗一些。
(三)制作调试望远镜
1.制作:
学生阅读课本,了解制作的过程和方法,并讨论、交流疑难之处。
教师解答学生的疑难,并强调制作时的注意事项,如:
(1)制作镜筒时要根据凸透镜的焦距和直径制作。
(2)物镜和目镜镜筒的长度要合适,能方便前后调节。
学生活动:各小组利用老师提供的器材进行制作。
教师活动:观察各小组的制作情况,及时指导。
2.试用和调整
学生活动:用自己制作的望远镜观察远处的物体,若观察到的像不清晰,可调节物镜和目镜间的距离,直到清晰为止。
教师提出问题:
(1)用自制的望远镜观察到的像的特点是什么?
(2)怎样才能通过望远镜看到正立的像?
学生活动:思考、讨论、交流。
教师归纳总结:使像正立的方法:(1)使用两个相互垂直的平面反射装置把所成的像颠倒两次;(2)物镜使用凸透镜,目镜使用凹透镜。
(四)科学世界:望远镜与宇宙探索(学生阅读)
在地面上用望远镜观察星空时,星体发来的光在穿过大气层的时候,要被吸收一些,还要受到不规则折射的影响,因此大大影响像的质量,为改进对星体的观察,1990年美国向太空发射了一台望远镜,叫哈勃太空望远镜。播放一些视频让学生简单了解哈勃的贡献。
【课堂小结】
教师:通过今天的学习你学到了什么,有什么成功的经验和收获?
学生:
1.望远镜的基本结构和成像原理
2.设计、制作简易望远镜
【板书设计】
第5节制作望远镜
1.望远镜的基本
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