第5节 跨学科实践：制作望远镜

第五章透镜及其应用第5节跨学科实践：制作望远镜项目提出科学家利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。通过分析这些信息，人们对宇宙了解得越来越深入了。如图所示，你能根据透镜成像的知识，自己制作一个望远镜吗？或许你能用它作出新的发现呢!靠近眼睛的凸透镜是目镜靠近被观测物体的凸透镜是物镜1.望远镜的结构望远镜的结构项目分析物镜：相当于照相机的镜头。第一次：倒立、缩小的实像目镜：相当于放大镜。第二次：正立、放大的虚像2.望远镜的成像原理倒立、缩小的虚像点击操作进行播放

为什么使用望远镜观察物体时会感到物体被放大了？提出问题多媒体展示1.我们能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要，物体对眼睛所成视角的大小和物体本身大小有关，和物体到眼睛的距离有关。物体对眼睛的“光心”所张的角，叫做视角。视角3.视角思考：位于图中的位置，两个物体谁看起来会大一些呢？21物体对眼睛所成的视角越大，它在视网膜上所成的像就越大，观察起来越清晰。视角的大小与物体大小和物体到人眼的距离有关。视角与什么因素有关？视角望远镜虽然没有把物体放大，但成的像离眼睛很近，增大了视角，所以感觉看到的物体放大了，变清楚了。物体像望远镜的放大倍率：f物f目物镜的焦距目镜的焦距设计简易望远镜1.确定望远镜的放大倍率自制的望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜。为了让成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率为2~3倍即可。项目实施2.选择物镜和目镜（1）物镜和目镜可以用放大镜、老花镜镜片或者直接购买凸透镜。（2）测量凸透镜焦距，选择适当焦距的凸透镜作为物镜和目镜。（3）物镜的直径要大于目镜的直径。物镜：焦距较长，直径较大的凸透镜目镜：焦距较短，直径较小的凸透镜3.设计镜筒物镜的镜筒要比目镜的镜筒粗。物镜目镜（1）观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约为两块凸透镜焦距之和；（2）观察较近处物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。制作及调试望远镜1.制作（1）根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。项目实施可以利用现成的圆筒状物体（如装羽毛球的筒），也可以通过截取适当尺寸的长方形纸板（如瓦楞纸板或其他材料），并把它卷起来制成镜筒。（2）每段镜筒长度需合适，留出前后调节的空间。（3）把物镜和目镜固定在镜筒上。2.试用和调试把目镜镜筒插入物镜镜筒内，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体清晰的像为止。展示交流1.自制的望远镜能否看清楚远处的物体？2.简要介绍如何制作的镜筒。3.介绍制作过程中遇到了什么困难？4.该望远镜还有哪些可以改进之处？展示你的成果，介绍你的制作方案，分享你的收获。例如：科学世界第一个把望远镜指向天空的是伽利略，支持了哥白尼的“日心说”。第一个观察到了木星的卫星，太阳黑子和月球上的环形山。伽利略望远镜木星的卫星太阳黑子月球上的环形山哈勃空间望远镜世界最大单面望远镜射电望远镜：天眼我们的宇宙中拥有上千亿个星系。银河系只是这上千亿个星系中的一个。太阳只是银河系中数千亿颗恒星中的一员，地球是太阳系中的一颗普通行星。随堂检测1．下列关于望远镜用途的说法错误的是(

)A．望远镜在军事上有重要应用B．望远镜在天文学上有重要应用C．望远镜用来观察远处的物体D．望远镜可用来观察植物细胞的结构D2.对于天文爱好者用的望远镜，下列说法正确的是(

)A.通过望远镜最终看到的是正立的天体的像B.所成的像比实际的天体小，但相对于眼睛的视角增大了，最终会感觉天体变大了C.最终看到的是一个实像D.最终所成的像比实际的天体大B一、选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)1.

根据下图中所示的入射光线和折射光线，判断虚线框内的透镜类型

应为图中的(

B

)B12345678910111213141516171819202.

野外有雨水进入的矿泉水瓶，被阳光照射后可能引发火灾，下列各

图中光现象的原理与此光学原理相同的是(

A

)

A12345678910111213141516171819203.

一束光通过透镜的光路如图所示，一定不会出现的是哪幅图(

C

)

C12345678910111213141516171819204.

在第二十四届中国中部(湖南)农业博览会中，来自山东的寿光蔬菜、

沾化冬枣、黄河口大闸蟹、章丘大葱等一大批优质品牌向全国展示“好

品山东”品牌农产品魅力。摄影爱好者小明用手机拍摄了黄河口大闸

蟹。手机摄像头相当于凸透镜，影像传感器相当于光屏，下列说法正确

的是(

B

)BA.

要使光屏上的像变得小些，只需将凸透镜靠近

大闸蟹B.

拍照时，大闸蟹位于凸透镜2倍焦距以外C.

光屏上成正立的实像D.

光屏上成倒立的虚像12345678910111213141516171819205.

在“重阳节”到来之际，小阳送给奶奶一个放大镜，奶奶借助这个

放大镜能够细致欣赏邮票上的图案，如图所示。小阳用该放大镜正对着

太阳时，可在距离镜片20

cm处得到一个很小很亮的光斑。下列说法正

确的是(

D

)A.

该放大镜的焦距为10

cmB.

奶奶看到的是正立、放大的实像C.

邮票到放大镜的距离可能为25

cmD.

邮票到放大镜的距离一定小于20

cmD12345678910111213141516171819206.

在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位

置如图所示时，烛焰在光屏上恰好成一清晰等大的像。下列说法正确的

是(

D

)DA.

该凸透镜的焦距是20

cmB.

在蜡烛和凸透镜之间放一个老花镜，可通过向右移动光屏再次承接

清晰的像C.

将蜡烛移动到21

cm刻度线处，调节光屏位置可在光屏上得到倒立、

缩小的实像，现实中的应用是投影仪D.

随着蜡烛燃烧变短，光屏上的像将向上移动12345678910111213141516171819207.

如图所示，某同学用自制的水透镜做凸透成像实验，此时在光屏上

得到了清晰的像，关于下列现象的分析，正确的是(

C

)A.

此时在光屏上得到的是倒立、放大的实像B.

若保持水透镜的位置和注水量不变，将蜡烛移到光具座35

cm刻度线

处，光屏向右移动适当距离才能在光屏上呈现清晰的烛焰像C.

若保持蜡烛和水透镜位置不变，用针筒在水透镜内抽出少量水后，

光屏向右移动适当距离才能在光屏上呈现清晰的烛焰像D.

水透镜上飞来一只小飞蛾附着在其表面，在光屏上不会看到蜡烛完

整的像C12345678910111213141516171819208.

在做“探究凸透镜成像的规律”实验时，实验小组所描绘的图像如

图所示。图中A、B、C三点分别与蜡烛在光具座上移动过程中的三个位

置相对应。则下列说法正确的是(

B

)A.

实验所用凸透镜的焦距是20

cmB.

将蜡烛从B点对应的位置往C点对应的位置移动

时，成的像逐渐变小C.

当蜡烛处于B点对应的位置时，光屏上成倒立、放

大的实像D.

当蜡烛处于A点对应的位置时，光屏上成正立、放

大的虚像B12345678910111213141516171819209.

如图所示，将凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作眼睛的视网膜，

烛焰看作被眼睛观察的物体。拿一个远视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上

出现烛焰清晰的像，而拿走远视眼镜则烛焰的像变得模糊。在拿走远视

眼镜后，为了能在光屏上重新得到清晰的像，下列操作可行的是(

B

)BA.

将蜡烛靠近凸透镜B.

将光屏远离凸透镜C.

将蜡烛靠近凸透镜的同时光屏远离凸透镜D.

将光屏和蜡烛同时靠近凸透镜123456789101112131415161718192010.

小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构

如图甲所示，其中物镜的焦距为20

cm，目镜的焦距为5

cm。经过不断

的调试，他看到了远处物体最大最清晰的像(成像原理的光路图如图乙

所示)。下列说法错误的是(

B

)

BA.

远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近B.

眼睛看到的是远处物体倒立的实像C.

此时物镜和目镜之间的距离约为25

cmD.

物镜的作用相当于照相机，使远处的物体成像在距离眼睛很近的

位置1234567891011121314151617181920二、填空、作图题(本大题共8小题，每空1分，作图4分，共20分)11.

如图所示是小明通过透镜观察小花上果蝇的情景，他看到的果

蝇是放大的

(选填“虚”或“实”)像，该透镜对光线有

⁠

作用。虚

会

聚

123456789101112131415161718192012.

手机的镜头相当于

，增大手机与景物的距离，景物所成

的像将

⁠。13.

有的同学长期沉迷于电子设备，不仅成绩下降而且还患了近视

眼，导致来自远处某点的光经角膜和晶状体折射后所成的像落在视

网膜

(选填“前”或“后”)方，需佩戴

⁠透镜做的眼镜

来矫正。凸透镜

变小

前

凹

123456789101112131415161718192014.

如图是探究凸透镜对光的作用的实验过程图，在大烧杯里面充满烟

雾，烟雾的作用是

，这个

探究过程可以得到的结论是当光从空气射入透镜时，凸透镜对光线

有

作用。显示光路，便于观察凸透镜对光线的作用

会聚

123456789101112131415161718192015.

如图所示，小龙用一枚小灯珠S(近视为点光源)进行凸透镜成像规律

的探究，他将小灯珠S沿平行于主光轴的方向匀速直线向右移动时，右

侧的实像S'将沿

(选填“曲线”或“直线”)运动。当他将小灯

珠S放在主光轴上的A处时，在右侧主光轴上B处的竖直光屏上得到与凸

透镜等大的圆形光斑。若AO＝20

cm、BO＝40

cm，该凸透镜的焦距可

能为

cm。直线

20

123456789101112131415161718192016.

如图所示的实线框内是某一物体的形状，四个虚线框内是供选择的

物体像的形状。以下填空时，只考虑像的形状，不考虑像的大小。(1)在照相机的毛玻璃取景框上看到该物体的像的形状为

⁠。D

1234567891011121314151617181920(2)在平面镜中看到的该物体的像的形状为

⁠。(3)用放大镜看物体，看到的该物体的像的形状为

⁠。A

C

123456789101112131415161718192017.

用开普勒天文望远镜观测夜晚的星空时，能看见许多没有见过的美

丽天体，该望远镜物镜的成像原理与

相似，目镜的成像原理

与

相似(均选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。眼睛

是人体感知世界的重要器官。根据眼睛的构造和成像原理，为了保护视

力，请列举一条应该注意的用眼卫生习惯：

⁠。照相机

放大镜

不躺卧看书(合理即

可)

123456789101112131415161718192018.

根据透镜对光的作用，完成图中光路图。1234567891011121314151617181920三、实验探究题(本大题共2小题，每空2分，共20分)19.

探究焦距为f的凸透镜的成像规律，在实验中：1234567891011121314151617181920(1)发光物体和凸透镜的位置如图所示，图中光屏未画出，光屏上所成

清晰的像在图中

(填数字序号)区域，像的箭头方向是竖直向

的，像的大小比发光物体要

⁠。③

下

小

1234567891011121314151617181920(2)将光屏放在凸透镜右侧，发光物体放在A处，发现无论怎样调整光屏

的位置，在光屏上都无法得到发光物体的像。撤去光屏，从凸透镜右侧

向凸透镜看去，观察到发光物体的像，此像到凸透镜的距离

(选填“大于”“等于”或“小于”)发光物体到凸透镜的距离。大

于

123456789101112131415161718192020.

小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜

成像的规律。(1)如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏

上形成一个最小、最亮的光斑，该凸透镜的焦距为