小小發(fā)明家系列課講義光學模塊第三講：望遠鏡一、課程目標知識學習目標：1.重點掌握光的折射：光從一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)時傳播方向會發(fā)生改變，叫做光的折射（通過互動實驗的探究學習，引導學生自主掌握；2.重點了解望遠鏡的工作原理折射式望遠鏡是經(jīng)過兩次透鏡折射反射式望遠鏡是經(jīng)過凹面鏡反射，再經(jīng)過平面鏡把光反射到目鏡（透鏡）里；3.一般了解望遠鏡的由來及各種各樣的望遠鏡；4.簡單了解八大行星的特點。探究學習目標：1.通過天文介紹激發(fā)學生的求知欲和探索精神2.通過望遠鏡的名人故事激勵學生積極發(fā)現(xiàn)身邊的科學3.通過折射相關(guān)實驗演示和互動參與激發(fā)學生主動思考探索，體驗科學的樂趣火星盒子制作目標：1.觀察和認識望遠鏡的組成部分2.在教師指導下動手組裝完成望遠鏡制作3.通過望遠鏡的制作，掌握望遠鏡的結(jié)構(gòu)及使用方法二、課堂組織形式1.組織開放式問題討論2.問答式課堂互動3.隨堂趣味測試題4.融入趣味故事講解5.設(shè)計互動探究實驗6.火星盒子制作演示和指導7.課后習題鞏固三、課堂準備名稱內(nèi)容來源備注1PPT課件課程全流程演示文稿火星人課件2組裝制作說明視頻組裝制作的說明視頻火星人備課視頻組裝流程視頻說明3互動游戲戴眼鏡體驗近視身邊戴眼鏡的人4互動實驗教具透鏡折射類實驗光學儀器盒（含三線平行激光器凹透鏡凸透鏡半圓透鏡、方形透鏡、放大鏡、凹面鏡，激光筆、強光手電筒、米尺火星教具/教師自行采購準備（使用方法參考火星人備課視頻）如無此設(shè)備，可自行采購選用類似其他設(shè)備代替。折射現(xiàn)象實現(xiàn)：筆（或筷子、玻璃杯子、水需教師自己準備（詳細方法參考火星人備課視頻）5學生組裝器材及工具火星盒子——望遠鏡（每人一套）火星盒子需按學生數(shù)量在商城訂購；注意事項：火星盒子提前收好，需要在理論講解之后再發(fā)給學生，如果在課前即擺在學生面前，會極大分散學生的注意力，不利于理論知識講解和課堂互動。6課后習題考核本科學習知識點，客觀題+主觀題本講義附件部分四、詳細上課流程本節(jié)課括課熱和8步具體：（）通過星故介紹本課的背景，復(fù)習課的知。（第-5步論講解時長需在-0分鐘內(nèi)通過八行星引入主望遠通過實演示動完成重知（的折射的通過穿趣味故事講導生掌握遠鏡構(gòu)及工原（射式和反射）以種各樣望遠。（第6步學動手操組裝望遠需師導護秩證安時控在0分鐘作成后帶學進行和目標體（物、樹明顯志物等觀測。（）第7步為總結(jié)，長為0鐘。（）第8步為作業(yè)布，把內(nèi)容延到生。上課步驟主要內(nèi)容注意事項【課堂預(yù)熱】背景引入【對應(yīng)PPT】火星來信【時長】2min【情景引入-火星來信】前兩天我夜觀星象，一不小心看到了火星！于是我就寫信問小火星，我看到你們的星球啦，真是漂亮呢。剛才小火星給我回信了，我們一起看看它怎么回復(fù)的。小火星覺得特別不可思議，問地球離火星那么遠，我是怎么看到火星的？同學們你們知道我用什么看到的嗎？（1）不要在課程開始時發(fā)給學生盒子器材，會分散學生注意力。（2）本節(jié)課制作很容易，課堂實驗與互動要充分的發(fā)揮【課堂預(yù)熱】復(fù)習鞏固【對應(yīng)PPT】內(nèi)容【時長】3min【提問】復(fù)習上節(jié)內(nèi)容【第1步】認識八大行星【對應(yīng)PPT“你想居到哪里”部分【時長】10in【提問】對應(yīng)PPT“家咯。雖然我看到了火星了，卻還是去不了，老師有個大膽的想法，如果地球毀滅了，你們會選擇搬到哪個星球去呢？（1）天文話題引入主題，激發(fā)學生想象力（2）引出本課主題：望遠鏡備注附件二為了解性知識八大行星的特點老師僅做了解即可如果有學生問起可以回答一二，不必講解?！局v解】對應(yīng)PPT“大行星。水星表面沒有大氣層，所以溫差特別大，溫度白天達427度，晚上低至-13度所以水星不能居?。唤鹦怯卸練庖膊荒芫幼?，火星最像地球，但是沒有氧氣沒有海洋，也沒有生命；木星、土星、天王星和海王星都是氣態(tài)星球，上邊是沒有地面的，怎么居住呢？看來八大行星只有地球可以居住，那么外太空呢？宇宙有多大，有沒有人類可以移居的地方呢？【視頻】播放視頻宇宙有多大，并且適當?shù)募尤胝Z言解釋幫助學生看懂。具體的參數(shù)講解參考實錄視頻?！局v解】目前人類探索到的宇宙星體中，沒有像地球一樣適合人類居住的，所以我們還是要好好保護地球啊。【第2步】望遠鏡的由來【對應(yīng)PPT“望遠從何而來”部分【時長】5in【銜接話術(shù)】我們利用望遠鏡可以觀察到這么多美麗的太空景象那么望遠鏡是什么時候開始出現(xiàn)的呢？【故事】對應(yīng)PPT“鏡匠的故事。詳情見附件三【講解】對應(yīng)PPT“天文第一人。但是眼鏡匠發(fā)明了望遠鏡之后，只是拿來看看山水看看鳥，純屬為了娛樂，直到偉大的科學家伽利略聽說了這個事，立即動手開始制作望遠鏡，并且第一次把望遠鏡指向了他渴望已久的天空。人類關(guān)于宇宙天文的觀察，就從此開始了?！镜?步】光的折射【對應(yīng)PPT“會拐的光”部分【時長】15-0in【銜接話術(shù)對應(yīng)PP“拐彎的光。望遠鏡為什么能把遠處的物體拉到我們面前呢？其實是因為光在望遠鏡里拐了個彎，我們都知道，光是沿直線傳播的，那么同學們有什么辦法能讓光拐彎呢？【實驗/游戲】實驗一：折斷的筷子（這個實驗很多孩子自己可以做出來）準備材料：水槽、筷子（筆、長方形玻璃磚實驗過程：1、把筷子放進水里，觀察水面處筷子形狀2、把玻璃磚放在筷子中間，發(fā)現(xiàn)筷子中間斷開3、總結(jié)筷子為什么變彎了：光在水面發(fā)生了折射實驗二：彎折的光注意事項（1實驗注意保證課堂的秩序與整潔讓孩子們有序規(guī)范進行實驗（2）保證每一個學生都可以有操作的機會準備材料：激光筆、半圓玻璃磚實驗過程1讓學生用激光筆從玻璃磚照射過去觀察光的折射現(xiàn)象2、讓學生多次改變激光入射方向，觀察光路的變化3、讓學生總結(jié)光路特點：a.光在不同的介質(zhì)交界處發(fā)生了折射b.垂直照射時光線方向不發(fā)現(xiàn)變化斜著照射時光線會彎折；傾斜程度越大，光線折射越明顯。【講解】對應(yīng)PPT“的折射”【講解我們已經(jīng)知道了光可以在空氣中傳播也可以在水中傳播，還可以在玻璃中傳播，那么我們把空氣、水、玻璃都叫做光介質(zhì)，和聲音的介質(zhì)時一樣的意思。光從一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)時傳播方向會發(fā)生改變，叫做光的折射。【隨堂小測試】一束光照向水面，那么光在水面會發(fā)生什么現(xiàn)象？【實驗/游戲】材料準備：激光筆、透明杯子、水實驗過程1讓學生自行猜想和進行實驗把激光照入水面分別進行垂直照射和斜面照射，觀察光的傳播方向2、學生總結(jié)出光在水面既發(fā)生了反射，又發(fā)生了折射【提問】我們之所以能看到水，是因為光在水面發(fā)生了哪種現(xiàn)象呢？折射還是反射呢？【解釋】我們上節(jié)課就已經(jīng)學過，是因為發(fā)生了反射?！镜?步】認識透鏡【對應(yīng)PPT“什么透鏡”部分【時長】15-0min【提問對應(yīng)PP“透鏡我們剛才做實驗時用到的這種透光的鏡片，還能讓光發(fā)生彎曲的就是透鏡，現(xiàn)在我手里有兩種透鏡，大家看一下有什么區(qū)別呢？【講解】認識凸透鏡、凹透鏡：凸透鏡是邊緣薄中間厚；凹透鏡使邊緣厚中間薄【銜接話術(shù)】對應(yīng)PPT“猜猜光會怎么走。那光線經(jīng)過凸透鏡和凹透鏡又會怎么樣呢？【實驗/游戲】準備材料：凸透鏡、凹透鏡、三線平行激光器實驗過程：1、讓學生對光線方向進行猜測并畫在黑板上2、挑選兩名學生分別進行凸透鏡和凹透鏡的實驗3、總結(jié)凸透鏡對光有匯聚作用，凹透鏡對光有擴散作用【講解“對應(yīng)凸透鏡的焦點和焦距。平行光線通過透鏡后匯聚到的一點叫做焦點，從透鏡中心點到焦點的距離，叫做焦距【提問】老師問：大家看我手里的發(fā)出的三道激光是交叉的還是平行的呢？學生答：平行的老師問：那能不能用發(fā)散或者聚集的光源來做這個實驗，尋找焦點呢？比如屋里的燈光就是發(fā)散的，往四面八方跑，我們能像實驗里這樣通過凸透鏡把它聚集到這一點嗎？學生答：不能老師解釋這種平行的光叫做平行光我們說的凸透鏡的焦點，前提要是平行光平時生活里擴散的光源是不可以的（通過畫圖解釋）備注（1此處需要備放大鏡（2此處不用激光測距儀等到講激光是可以再進行對比。【隨堂小測試】如何尋找凸透鏡的焦點？【實驗/游戲】材料準備：放大鏡、尺子、強光手電筒。實驗過程1學生動手完成利用放大鏡把陽光聚集在桌面上形成一個最亮的斑點，如果沒有太陽則用強光手電筒，注意手電筒距離放大鏡要遠一點，盡量使放大鏡接收到的光為平行光。2、并用尺子測量出放大鏡中心點到焦點的距離，并記錄?！咎釂枴坷蠋熖釂枺河袥]有想到一個問題，我們剛才知道了折射實驗用的都是平行光，那太陽光是平行光嗎？為什么通過凸透鏡可以把光線聚集到一點？學生思考并做答。老師解釋：太陽光剛發(fā)出來的時候并不是平行光，但是因為地球離太陽實在是太遠了，光線可以近似成平行光（畫圖來解釋）【銜接話術(shù)】對應(yīng)PPT“近視眼中的世界。那現(xiàn)在我們知道了，其實我們戴的眼鏡就是什么?。客哥R對不對，我們帶的眼鏡是凹透鏡還是凸透鏡呢？【視頻】播放視頻。中間透過眼睛的部分是正常視力或近視的人帶上眼睛后，看到的世界，而近視眼沒戴眼鏡的時候，看到的就是周圍，模糊的景象?！緦嶒?游戲此處如果老師或者學生有人戴眼鏡可以讓學生戴上眼鏡體驗一下。告知學生要好好保護視力?！局v解】對應(yīng)PPT“人眼透鏡。近視眼為什么帶凹透鏡呢？原來人的眼中有個凸透鏡叫做晶狀體，它會把光線聚集到我們的視網(wǎng)膜上，我們的視網(wǎng)膜才會把接受到的光線信息傳遞給我們的大腦。但是人們因為長時間看書或手機（近處的物體）就會把晶狀體（凸透鏡）變大，所以無法將焦點聚集到我們的視網(wǎng)膜上，這樣就形成了看不清物體的現(xiàn)象，所以需要一個凹透鏡來矯正我們的眼睛，將凹透鏡帶到我們眼鏡前，就可以聚集到視網(wǎng)膜上啦?！镜?步】認識望遠鏡【對應(yīng)PPT“各種樣的望遠鏡”部分【時長】15min【銜接備注】我們使用眼鏡是為了看的更加清晰，但是我們想看到比較遠的地方我們還是要用到望遠鏡?！局v解】對應(yīng)PPT“望遠鏡的結(jié)構(gòu)。望遠鏡可以分成兩大類：一種是折射式望遠鏡，用一個大凸透鏡和一個小凹透鏡我們就可以把遠處很大的物體變成一個很小的清晰的像收集到我們眼睛里，這就是一個伽利略做出的望遠鏡。后來又有一位科學家爺爺做了另外一種折射式望遠鏡，是用兩個大小不同的凸透鏡，也可以達到一樣的功效，這個爺爺就是開普勒。還有一種望遠鏡是牛頓爺爺發(fā)明的，大家看看這個望遠鏡的光線穿透鏡子了嗎？（學生回答光線被反射，這種望遠鏡用的不是透鏡，而是一個凹面（展示凹面鏡把光反射了回來所以叫反射式望遠鏡。但是如果這樣直接看人就把光給擋住了，怎么辦呢？于是牛頓爺備注（1注意伽利式望遠鏡和開普勒式望遠鏡的焦點位置。如果班級學生年齡較大可以講一講如果目鏡為凸透鏡則目鏡應(yīng)位于物鏡焦點之后這樣才能把光線再收集到人的眼睛里；如果目鏡是凹透鏡則目鏡應(yīng)位于物鏡焦點之前這樣才能把光線適當放大再到人的眼睛里。（2）這里反射式望遠鏡的目鏡爺又在鏡筒里加了一個小的平面鏡，把光反射到了側(cè)邊，這樣就方便觀察了。收集物體光線的大鏡子是物鏡，它的目的就是把很遠很遠的光線收集進來形成一個小小的像物鏡做的越大能收集到的光線越多，能看到的地方也就越遠；靠近眼睛用來觀察的小鏡子是目鏡，因為物鏡把物體變成一個特別小的像，小到我們的眼睛已經(jīng)看不到了，所以通過一個小小的目鏡就把小像變得大一些，我們?nèi)说难劬涂梢钥吹搅?。是凸透鏡，可以講也可以不講，不是反射式望遠鏡的主要特征?！倦S堂小測試】區(qū)別折射式望遠鏡和反射式望遠鏡：折射式望遠鏡目鏡和物鏡在同一條直線上；反射式望遠鏡的目鏡在一旁?！俱暯釉捫g(shù)】那么大家能看出這些望遠鏡是哪一種嗎？【講解】左上圖：海的單筒望遠鏡（折射式；左下圖：特種的雙筒望遠鏡（折射式，看起來像個背包一樣；右上圖：天文臺里的大型天文望遠鏡（折射式，用于觀測宇宙中的星體；右下圖：太空中的望遠鏡——哈勃望遠鏡（反射式望遠鏡）【講解】時光機器、中國天眼及哈勃望遠鏡，見附件四【第6步】動手制作望遠鏡【對應(yīng)PPT“開始手制作啦”部分【視頻輔導】此時可以播放/暫停組裝說明視頻作為指導。【時長】20in①指導學生打開包裝盒，將零件分類擺放整齊在自己前方桌面上。物品擺放不要太靠近自己的身體，否則容易掉在地上.②先讓學生嘗試自己拼裝，根據(jù)情況再進行適當指導③教學生如何調(diào)焦,帶領(lǐng)學生做一些趣味小游戲比如在黑板上寫上非常小的字，使學生站在教室最后看不到，然后讓他們用望遠鏡進行觀察，看看是什么字。注意不要讓學生用望遠鏡直接看太陽或者很強光的地方以免傷到眼睛【第7步】課程總結(jié)【對應(yīng)PPT“今天學到了什么？”部分【時長】10in老師根據(jù)pt里的知圖譜回顧本節(jié)課學習過的知識要點然后帶領(lǐng)學生完成課后習題【第8步】課堂結(jié)束【對應(yīng)PPT】謝謝頁面讓學生回到家里教教爸爸媽媽怎樣使用望遠鏡觀察遠處的風景。附一：課后習題及解析1.光從空氣照入水中時會發(fā)生（）A．只在水面會發(fā)生反射。．只在水面發(fā)生折射。．在水面發(fā)生反射的同時還發(fā)生折射。D．直線穿過水，什么現(xiàn)象都不發(fā)生。2.太陽光照射在凸透鏡上時，光線會發(fā)生（。A．向內(nèi)匯聚 ．向外擴散．直線穿過 D．全部反射3.太陽光照射在凹透鏡上時，光線會發(fā)生（。A．向內(nèi)匯聚 ．向外擴散．直線穿過 D．全部反射4.下列天文望遠鏡中，哪個是中國制造的？（）A．哈勃望遠鏡 ．葉凱士望遠鏡．天眼 D．牛頓望遠鏡5.凸透鏡有 個焦點和 段焦距。6.簡述望遠鏡的分類，并畫出伽利略式望遠鏡的光路圖。答案和解析：1.C解析：根據(jù)課上的實驗，光從空氣里照入水中，即發(fā)生了反射又發(fā)生了折射2.A解析：根據(jù)課上的實驗，凸透鏡對光線有匯聚作用3.B解析：根據(jù)課上的實驗，凹透鏡對光線有擴散作用4.C解析：只有天眼是中國的，其他都是國外的5.2 26.望遠鏡可以分為折射式和反射式兩大類。伽利略望遠鏡的光路圖如下附二：太陽系八大行星（了解即可）水星：先說離太陽最近的行星——水星，我們知道地球繞太陽一圈需要365天，但是水星繞太陽一圈只要88天，因為轉(zhuǎn)的，希臘神話里是腳穿飛鞋手持魔杖的使者水星表面沒有大氣層所以溫差特別大溫度白天達427晚上低至-173度，所以水星不居住。金星再說夜晚非常耀眼的行星——金星從這個名字也能看出來這顆行星晚上特別的亮像金子一樣耀眼但是我們能搬到這顆亮晶晶的金星上居住嗎？但是金星的大氣層里有太多的毒氣了所以經(jīng)常下酸雨而且平均溫度在460度你還敢住嗎？火星：2018年7月法國科學家稱在火星極地發(fā)現(xiàn)了一個巨大的液態(tài)湖，科學家們推測火星以前可能存在過生命但是目火星也是不能居住的因為它的大氣層里沒有氧氣，而且溫度也很低，平均溫度在零下60多度，跟我的南北極溫度差不多。木星最大的氣態(tài)星球沒有像地球一樣堅硬的外殼沒有地面怎么生活呢？這只像眼睛一樣的漩渦是一場刮了300多年的風暴。土星有漂亮的光環(huán)我們用天文望遠鏡就可以在地面上觀察到很漂亮但是也是氣態(tài)星球天王星其實大多氣態(tài)行星都光環(huán)只是沒有土星的那么明顯天王星是躺著轉(zhuǎn)的，特別的懶，所以光環(huán)也是豎著的。當然天王星也是氣態(tài)星球海王星離太陽最遠從望遠鏡里看起來是淡淡的藍色像一片大海其實根本沒有水也是一個氣態(tài)星球而且溫度非常低云層的溫度只有零下218度如此看來，八大行星都不能居住，我們還是好好愛護地球吧。附三：望遠鏡的由來【故事】如果有學生知道，可以讓學生講一講15世紀時，在荷蘭米德爾堡市有一位眼鏡匠，他的名字叫普爾斯哈依。他終日起早貪黑精心制作一塊塊透明閃亮的鏡片和一副副精致漂亮的鏡架在他的影響下他的孩子們也都愛上了眼鏡制作這一行一天普爾斯哈依的幾個孩子又拿出好幾塊鏡片，上樓玩弄起來。有一個孩子別出心裁地問“我在想，一塊鏡片能把眼前的東西變得很大那么要是把兩塊鏡片重疊起來眼前的東西又會變得怎么樣呢？”于是，他們很快把幾塊鏡片重疊起來進行觀察。結(jié)果，鏡下的東西迅速變了模樣他們又推開窗戶拿著鏡片進行遠視這一瞧非同小可但見遠方的樹木河流教堂別墅等自然景物和建筑群一下子就在自己的眼皮底下他們立即伸手去摸卻是空空的一片這時孩子們似乎已明白自己發(fā)現(xiàn)了什么禁不住高興地叫喊起來普爾斯哈依聽到喊聲疾步奔上樓去他取過鏡片注視著前方，突然驚叫起來“孩子們，你們真了不起啊！要知道，這一發(fā)現(xiàn)意義太大了，可幫了我的大忙。我真不知道應(yīng)該用什么語言來夸獎你們，感激你們”打這以后，普爾斯哈依像著了魔似地研究起這些重疊的鏡片來，不久以后，終于發(fā)明了世界上第一架望遠鏡。附四：各種各樣的望遠鏡時光機器：【銜接話術(shù)老師在網(wǎng)上看到了一個新聞?wù)f是美國已經(jīng)研發(fā)出來一個可以穿越時間的機器預(yù)計再過幾年就要發(fā)射到太空中了老師一點開發(fā)現(xiàn)是個標題黨其實就是個望遠鏡只不過是個空間望遠鏡而且可以看到很遠很遠的距離這個望遠鏡可以看到幾十億光年的距離，那說它是時光機倒也是對的?！局v解為什么呢？因為光是有速度的一光年是光的距離比如某一個星球發(fā)出的光走了一年才走到了地球我們看到它時已經(jīng)是它一年前的模樣了可以說現(xiàn)在我們眼里看到的東西都不是這一刻它的樣子比如我們看到的太陽是