《制作望远镜》教学设计

　《制作 望远镜 》教学设计 一、项目分析：

　本节课采用“以望远镜发展史为线索，以实验探究为手段”的教学策略进行教学。让学生沿着科学家的足迹重温科学探究之路，不仅能再现知识的动态演变过程，而且可以揭示知识背后所蕴含的科学思想和科学方法。使学生在获得基础知识与基本技能的同时，领悟科学精神，全面提高科学素养。

　二、学情分析：

　学生学习了粤沪版八上第三章光和眼睛,其中第 7 节眼睛与光学仪器中认识了望远镜。课本内容主要是为了让学生进一步加深对透镜及凸透镜成像规律的应用，所以只介绍了折射式望远镜中的伽利略望远镜，为了避免学生对望远镜的认知局限，所以本节课利用第二课堂开展伽利略望远镜的探究制作，并结合望远镜发展史认识望远镜的其它类型，从而拓展学生视野，培养科学思维。

　三、教学目标：

　1.物理观念：了解透镜及其凸透镜成像规律相关知识。

　2.科学思维：运用透镜焦距及成像规律设计创意伽利略望远镜。

　3.科学探究：通过制作，评估交流，提高学生动手动脑能力，激发学生设计、制作的兴趣。

　4.科学态度与责任：积极参与，体验到实验成果的快乐，拓展了学生视野，培养了科学思维和科学精神。

　四、教学重点：运用透镜知识如何制作望远镜及交流讨论中如何完善。

　五、教学难点：运用透镜焦距及成像规律设计伽利略望远镜的放大倍数及机身长度。

　六、教学过程：

　教学环节 学生活动 教师活动

　设计意图

　一、引入新课

　学生通过思考、回答、引起兴趣：

　1 前面靠近物体的那块透镜称为物镜，（是凸透镜）。

　2. 贴在眼睛附近的那块透镜称为目镜，(有的学生说目镜是凸透镜；有的说是凹透镜）。

　1、展示普通望远镜

　发现望远镜通过前后两块透镜就可以看清远方的物体，这两块透镜分别名称是什么？这两块透镜分别是什么透镜？ 2. （带着疑问继续深入研究）尽管望远镜已经深入到生活、军事以及天文事业等，但是它的发展却是漫长、曲折的。下面就让我们一同穿越时空，回到17 世纪，重温望远镜的发展历程。

　实 现 思 维的迁移。让学生理论与实际相结合，带着疑问准备与科学家同经历探索、研究过程。

　 二、望远镜的诞生 1.学生聆听、观看。

　 1.教师利用多媒体展示图像、简介：

　1608 年，汉斯·利普希是荷兰眼镜铺的工匠，他发明望远镜受启发于两个小孩在他门前玩弄几片透镜，发现透过前后两块透镜能看到远处教堂上体 现 了 物理来源于生活，鼓励学生留心观察、善于思考。

　实 验 选 用日常生活中常

　2.体验、欣赏。

　3. 思考、回答：调整两块镜片之间的距离，把纸筒制作成可以伸缩模式的构造。

　 面的风标，只不过他把两块透镜固定在一个合适的筒子里，就发明了望远镜。（边说明边演示）

　2.展示自己制作的望远镜，并请学生利用它看远方景物。

　3.如果要使远方景物看的更清楚些，我们可以怎样改进呢？ 见的纸筒、镜片作为器材，让学生明白，生活中的废旧品就可以创作，培养学生善于发现、运用的能力。也充分体现了绿色环保的原则。

　三、望远镜的发展 1.伽利略望远镜特点（对照光路图学生一起分析）：物镜是凸透镜，目镜是凹透镜，成正立放大的虚像。

　2.开普勒式望远镜及原理

　3.现场利用开普勒式望远镜观看远处楼房顶部的避雷针。

　1.1609 年，著名天文学家和物理学家伽利略，他在望远镜发明的基础上，经过一年的研究，发明了第一台天文望远镜，最先对准了月球，发现月球表面的环形山等，于是打开了近代天文学的大门。（缺点：各种色光折射率不同，有色差，视场范围小，现多被玩具级的望远镜应用，又称观剧镜）

　2.1611 年，德国科学家开普勒改善了伽利略的设计，他利用两块凸透镜，也制作了一个望远镜，这种望远镜成像特点是上下左右颠倒，但视场较大，需要增加正像系统。现在几乎所有的折射式天文望远镜的光学系统都是开普勒式。

　3.现场展示开普勒式望远镜，让学生现场观看远处景物。（先说明：通过小望远镜先确定目标，会看到倒立的像，大望远镜安装了正像系统，放大倍数也增大，会看到正立的像）再用转换器直接把观看到的远处景物投放在屏幕上，让所有同学都能清晰看到。

　结 合 望 远镜发展史介绍原理．让学生产生认知冲突，使其进入一种积极的思维状态。不仅可激发学生的想象力 , 还可以使学生设身处地地体验以往科学家的探究与思考。

　 现场观看，不仅能引起学生的好奇心 , 又能促使学生进行进一步的探究的欲望。

　四、体验制作望远镜

　学生小组合作学习研究、制作伽利略望远镜,实验操作及说明如下：

　1. 取一块直径、焦距大一些的放大镜或老花镜作为物镜，一块焦距、直径较小的近视镜或凹透镜作为目镜（如图 1）。（说明 1：望远镜放大的倍数计算公式是: 放大的倍数=物镜的焦距÷目镜的焦距，也就是说，物镜的焦距越大，目镜的焦距越小，放大倍数就越大。说明 2：焦距未知，需要自己测量，如果是眼镜片，焦距=100÷眼镜度数。）

　制作望远镜的机身：首先我们要计算望远镜伸缩长度的尺寸，（计算方法：机身可以伸长的最长为 f 物＋f 目; 最短为 f 物－ f 目。

　例如凸透镜的焦距 30cm，凹透镜焦距 5cm，望远镜的长度确定在最短时 25cm，伸长最长时 35cm，如图 2）。然后依据这个尺寸我们用废纸箱（或纸板）、壁纸刀、胶带，做出伸缩的望远镜机身，两个伸缩内嵌的机身一定要精准契合（如图 3）。

　 3.安装镜头：将一块纸板切割成正方形，中间挖洞，用双面胶将镜头固定，再用双面胶或胶带固定到机身上，如图 4、图 5 为目镜，物镜介绍制作伽利略望远镜实验器材：

　直径、焦距大的凸透镜一只， 直径、焦距小的凹透镜一只，废弃的纸盒（纸板），胶带，双面胶，壁纸刀，直尺。

　（备注：伽利略望远镜制作材料也可以网购 diy 材料，这样课堂操作更方便）

　教师小组指导、答疑 1. 学 生 顺着教师设置的操作思路进行实验设计，降低难度 , 还保证在有限的时间内完成实验探究。保持探究活动的趣味性和知识连续性。

　 亲自动手,会遇到各种想象不到的问题，不断尝试、思考、操作,培养了学生的动手能力和实践能力。

　通 过 小 组合作，锻炼学生的自主设计能力 , 培养学生的科学思维。

　图 1 图 2 图 3

　也这样做。再用双面胶或胶带将其固定到机身上，一前一后。

　 2. 最后做成的样子如图 6，自行设计图案，可以使其外形更美观。

　五．评估与交流：

　 学生检验自己制作的望远镜的效果，纷纷走到窗口看远方的景物，并相互分享、交流、讨论、解决了以下问题：

　1. 望远镜的清晰度取决于镜头的好坏，一般认为玻璃的透光强于塑料。

　2. 望远镜放大倍数并不是越大越好。原因是倍率越大，物体的表面亮度会越差；视野晃得厉害，很难稳定的看东西；并且望远镜设计出来会比较长。

　3. 看到的事物的宽阔度取决于物镜的直径，物镜直径越大，看到的视野越宽阔，观看物体会更亮些。

　4. 把两个望远镜用胶带并列固定在一起，就制作成了生活中的普通望远镜了。

　教师倾听、适当给与补充：

　补充 1：要想提高放大倍数，可以使目镜的焦距变小，采取办法是把几个近视镜片叠加使用。

　补充 2：最适合手持观察的望远镜倍数应该是 6-10 倍，而以 7，8 倍为最多。市面上的望远镜倍数一般不会超过 20 倍，如果标出了几百倍，几千倍，那肯定是假货。

　通 过 小 组努力，完成作品，并相互观看远方的景物，检验成果，相互认可，不但展示学生成功的喜悦心情，还能通过对比，找出差距，为相互分享与交流做铺垫。

　学 生 相 互答疑，相互倾听别人的想法和建议。使学生情感进行交流，思维进行碰撞，视野得到拓展。

　图 4 图 5 图 6

　六．望远镜的几种类型

　 伽利略望远镜 1.折射望远镜

　 开普勒望远镜

　2.反射望远镜：牛顿望远镜

　 3.折反射望远镜：施密特望远镜

　 4.其他望远镜：

　射电望远镜、双子望远镜、太阳望远镜、红外望远镜、数码望远镜等。

　结合图片教师补充说明：

　1. 初中物理课本所说的望远镜专指的是折射式望远镜。

　2. 1668 年（据发明望远镜 60年），牛顿发明了反射式望远镜，这种望远镜减少了折射望远镜产生的像差，结构简单、造价低，但物镜还需定期镀膜。

　3. 1930 年德国的施密特制造出第一架折反射望远镜，它兼顾了折射和反射望远镜的优点，光力强、视场大、像差小，可以看到很暗的天体，非常适合业余的天文观测和天文摄影。

　4. 射电望远镜是用无线接收天线，接收来自太空辐射的无线电信号。比如中国“天眼”，它是 500 米口径球面射电望远镜工程，从预研到建成历时 22年,观测目标锁定在直径 10 万光年的银河系边缘。“中国天眼”于 2016 年建成后至今已发现了 59 颗脉冲星候选体。并对“中国天眼”之父南仁东简介（就读于清华大学，中科院硕士、博士，2017 年去世，享年72 岁）。其它几种望远镜借助图片简单介绍。

　让 学 生 知道望远镜的发展经历艰难历程，认识到科学发展的过程是一个不断完善的过程，科学探究需要创新意识和革命精神。

　对“中国天眼”的介绍，增强学生民族荣誉感和自强不息、刻苦学习的精神。

　七、教学反思：

　1. “制作望远镜”教学设计中，通过使学生置身于历史发展情境探究科学的方式，避开了单纯的知识讲授，也避免了望远镜发展史沦为以逸闻趣事点缀课堂教学的结果。使科学家的发现与学生的发展融为一体，学生学习过程中也更容易提出创造性的见解。

　2.课本中介绍的望远镜是物镜和目镜都是透镜，也就是为了配合讲解透镜的应用，简单介绍了折射式望远镜，通过课外实验教学，避免了学生认识望远镜的局限性及片面性。以望远镜发展历程，简介各种类型的望远镜及优缺点，使学生认识到科学发展的过程是一个不断完善的过程。

　3.课堂教学中发现：学生无法独立地完成重现物理学家思维过程的任务; 物理学家的思维水平与学生思维水平间存在着一定程度的差异 , 学生很难深刻地理解他们的思维方法和技巧。因此，教师应根据学生思维特点和水平制定学习“序列”，指导、调控学生思维活动 ,使学生的思维活动与物理学家思维活动“同步”，逐步实现学生思维结构向物理学家思维结构的转化。教师在历史探究中，可以利用多媒体等现代教学手段，从历史发展的角度来展现研究的问题，然后充分发挥学生的想象力和创造力 , 由学生自己去完成实验，从自己的探究体验中领会科学家的思维方法。