资源简介

(共17张PPT)
设计潜望镜
教科版六年级上册
二单元《光》
提出和聚焦问题
潜望镜在科学研究和国防建设上有很多用途。科研工作者可以用它在地下室里观察火箭的发射，在保护墙内观测有放射性危险的实验；潜艇在水下航行时，人们可以在潜艇里用它观察水面上的情况。生活中，我们可以用潜望镜做好多事情呢！
什么是潜望镜（科普视频）
科普知识
设计并制作潜望镜
设想一个潜望镜的使用场景
设想一个潜望镜的使用场景，
用它可以清楚地观察外界情况。
玩躲藏游戏时可以
用它观察小伙伴的
情况。
我可以用它观察
小乌龟进食
小组讨论
我可以用它来检查
下水道中的故障。
我可以用它看水面
上的风景
设计并制作潜望镜
要求:
利用生活中常见的材料。
使用生活中常见的工具。
能清楚地观察目标物品或现象。
镜筒材料的选择
镜子材料的选择
观察潜望镜的结构
小组讨论
①潜望镜需要几枚镜子？
②如何摆放镜子？
潜望镜使用两面镜子，
镜身上端一面，下端一面。
潜望镜的工作原理是什么？
思考一下：
左图是同一方向放置的两个平面镜，代表光照射下的物体经过两次反射后进入人的视野。
探索平面镜摆放的方法
小组讨论
试一试，怎样在两个转角处摆放平面镜？
观察潜望镜的外形，仿
照做一个“之”形通道。
怎 么 安 装 平 面 镜 子
根据探索的情况，在图中标
出平面镜的摆放位置和角度
两面镜子平行放置，
与通道整成 45° 角，
光经过两次反射后方向改变
摆放方法：
探索潜望镜的摆放方法
说一说这样摆放的
理由。用直线和箭
头标出光的行进路线。
画出潜望镜设计图
1.简易潜望镜的内部构造。
小组同学慢慢打开简易潜望镜，
观察内部构造，并在纸上绘制简图。
潜望镜的核心部件是两片平面镜， 与水平面成 45 度角。
45°
45°
可以在低处、
水下隐蔽位置，
观察高处
长方体硬纸盒
方形小平面镜 2 块
胶带、硬卡纸
剪刀、美工刀、
直尺、铅笔、双面胶
古代的镜面反射的利用
汉代初年成书的《淮南万毕术》记载：“取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣。”意思是利用挂在高处的镜子，可将四周的景象反射到水盆中，以此来观察四周的情况。高处的镜子和低处的水面形成了一种类似潜望镜的“平面镜组合”，由此可知至少在公元前2世纪，我国人民已经掌握了镜面反射的原理并加以利用了。
科普知识
制 作 我 们 的 潜 望 镜
潜望镜的外观差距很大，但它的内部构造却大同小异。
制 作 我 们 的 潜 望 镜
制作材料：
两个长纸盒、两面平面镜
铅笔、剪刀或双面胶
制作步骤：
制 作 我 们 的 潜 望 镜
制 作 我 们 的 潜 望 镜
制作简易潜望镜（实验视频）
板书设计
设 计 潜 望 镜
1.原理：光的两次反射
2.核心结构：两块平面镜（平行、45°摆放）
3.光路：外界光线→上镜片反射→下镜片反射→人眼
4.设计要求：材料易得、结构合理、成像清晰
5.古代智慧：《淮南万毕术》镜面反射应用
布置作业
按照课上学过的
设计方案可以回
家后尝试制作。2.5《设计潜望镜》教学设计
一、教材分析
本课是光的反射单元实践起始课，承接上一课光的反射原理知识，实现理论到实践的转化。课件以潜望镜生活应用切入，结合我国古代光学史料，引导学生探索潜望镜内部结构、平面镜摆放角度与光路规律，明确潜望镜设计要求与方案设计流程。既是对光的两次反射知识点的深化巩固，也为下一课动手制作潜望镜奠定设计基础，落实2022新课标科学探究、工程实践核心要求，融合传统文化育人目标。
二、学情分析
六年级学生已经掌握光的反射基本原理，知道平面镜可以反射光线，初步了解潜望镜的用途，但不清楚潜望镜的内部构造、平面镜45°摆放的核心原理，无法独立绘制光路图和设计图纸。学生动手设计意愿强烈，具备基础的绘图、思考能力，但工程设计思维薄弱，对“结构适配原理、方案可行性”的思考不够全面，需要教师分步引导规范设计流程。
三、四维核心素养目标（2022新课标）
科学观念：知晓潜望镜的核心结构是两块平行的45°平面镜；掌握潜望镜两次光反射的成像原理；了解古代光学应用成就。
科学思维：根据光的反射规律，推理平面镜摆放角度的合理性；通过分析光路变化，梳理潜望镜成像逻辑，建立结构与原理的对应思维。
探究实践：自主探索平面镜摆放方式，规范绘制潜望镜结构图、光路示意图；结合使用场景设计可行的潜望镜制作方案。
态度责任：感受我国古代光学技术的智慧，增强文化自信；培养严谨的工程设计思维，乐于动手开展光学实践创作。
四、教学重难点
重点：潜望镜内部结构、平面镜45°摆放要求；潜望镜成像原理与光路绘制。
难点：结合光的反射原理理解平面镜摆放逻辑；独立完成规范、可行的潜望镜设计方案。
五、教学准备
教具：潜望镜实物、内部结构剖面图、光路示意图、《淮南万毕术》史料图片、平面镜若干
学具：画纸、铅笔、直尺、三角板
多媒体：《2.5设计潜望镜》完整PPT、潜望镜工作原理视频
六、详细教学过程
环节1 聚焦导入
课件展示生活、军事、科研中潜望镜的应用场景：潜水艇水下观察、地下室观测实验、高墙外观察等，直观让学生感知潜望镜的实用价值。
教师提问：潜望镜为什么能让我们在低处看见高处、在隐蔽处看见外部的景物？它依靠什么光学原理工作？
播放潜望镜工作短视频，引出本课核心任务：运用光的反射知识，设计一款简易潜望镜，板书课题《设计潜望镜》。
拓展传统文化知识：课件展示《淮南万毕术》记载“取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣”，讲解早在公元前2世纪，我国古人就利用平面镜组合反射原理观察四周，渗透古代科学智慧。
环节2 明确设计任务
课件清晰出示本课设计制作要求：选用生活常见材料、普通简易工具，设计制作的潜望镜可清晰观察外界物体。
教师引导学生梳理设计核心要点：结构合理、光路通畅、成像清晰、材料易得、操作简单。
小组讨论：生活中哪些材料可以用来制作潜望镜外壳？（纸盒、塑料管、卡纸等），初步构思设计思路。
环节3 探索潜望镜结构与光路
探索平面镜摆放方法：课件展示潜望镜外部“之”字形结构，引导学生猜想内部镜片摆放位置与角度。发放平面镜，让学生自主尝试摆放，测试不同角度、不同位置的成像效果，对比得出最优摆放方式。
明确核心结构参数：课件标注核心知识点，潜望镜内部装有两块平面镜，两块镜片相互平行，且均与水平面成45°角。教师讲解：45°角度可让竖直射入的光线水平反射，实现光路转折，满足隐蔽观察需求。
绘制光路与结构图：指导学生在图纸上绘制潜望镜简易结构图，标注进光口、观察口、平面镜位置，用直线和箭头规范画出光线传播路线：外界景物反射光→上方平面镜反射→下方平面镜反射→人眼。
拆解工作原理：结合光路图完整解读原理：远处景物的光线进入潜望镜，照射到上方45°平面镜，发生第一次反射，光线竖直向下传播；再照射到下方平行的45°平面镜，发生第二次反射，光线水平射入人眼，使人在隐蔽位置观察到外界景物。
环节4 小组制定完整设计方案
课件引导学生分步完成方案设计：确定使用场景、筛选制作材料、规划制作步骤、绘制完整设计图纸。
小组分工合作，结合生活实际选材，确定以长方体纸盒为外壳、平面镜为核心配件，规划裁剪、开孔、固定镜片的完整流程。
教师巡视指导，纠正图纸绘制错误、镜片角度设计偏差，规范各小组设计方案，确保方案科学可行。
环节5 课堂小结
梳理本课核心内容：潜望镜应用价值→古代光学成就→核心结构（两块平行45°平面镜）→两次反射成像原理→完整设计方案流程，明确下节课动手制作任务。
七、板书设计
设计潜望镜
原理：光的两次反射
核心结构：两块平面镜（平行、45°摆放）
光路：外界光线→上镜片反射→下镜片反射→人眼
设计要求：材料易得、结构合理、成像清晰
古代智慧：《淮南万毕术》镜面反射应用
八、分层作业（附标准答案）
选择题（5道）
潜望镜的核心工作原理是（B）A光沿直线传播 B光的反射 C光的色散
潜望镜内部平面镜的摆放角度是（C）A30° B60° C45°
潜望镜内部有几块平面镜（B）A1块 B2块 C3块
最早记载镜面反射观测技术的古籍是（A）A《淮南万毕术》B《墨经》C《诗经》
潜望镜光线经过几次反射进入人眼（B）A1次 B2次 C3次
填空题（5道）
潜望镜是利用光的反射原理制作的光学仪器。
潜望镜的两块平面镜相互平行摆放。
平面镜与水平面成45°角摆放，保证光路正常转折。
光线在潜望镜内经过两次反射后传入人眼。
我国古代《淮南万毕术》记载了类似潜望镜的光学应用。
开放性拓展题
简单说说潜望镜的设计思路和工作优势。
参考答案：设计思路：利用两块45°平行平面镜，通过两次光的反射转折光路；优势：可在隐蔽、低处位置观察高处、《设计潜望镜》第一课时
无声试讲逐字稿
（提示：逐字稿仅为参考，自己的发挥和创新思路才是最重要的）
师：同学们上课！请大家看大屏幕，今天我们要学习的内容是 —— 设计潜望镜。咱们这节课属于第二单元《光》的内容，在前几节课，我们已经学习了光沿直线传播、光的反射现象，今天就要利用光的反射知识，完成一次工程设计，亲手设计、制作潜望镜。
师：大家先看屏幕上这张图片，海面上露出一截金属管子，你们知道这是什么吗？ 生：潜望镜！潜水艇上的！ 师：没错，这就是潜艇潜望镜。接下来我们看一看真实潜艇里使用潜望镜的画面、从潜望镜里看到海面军舰的视角，还有水下航行的潜艇。（出示潜艇、艇内操作、潜望镜视野、深海潜艇图片）
师：谁能结合图片，说一说潜望镜有什么用处？给大家一点时间思考，举手发言。 生 1：潜艇在水里，人不能浮出水面，靠潜望镜看海上的船。 生 2：打仗的时候可以隐蔽观察，不会被敌人发现。
师：说得非常全面！PPT 上也给大家总结了潜望镜的各类用途，我们一起来读一遍：潜望镜在科学研究和国防建设上有很多用途。科研工作者可以用它在地下室里观察火箭的发射，在保护墙内观测有放射性危险的实验；潜艇在水下航行时，人们可以在潜艇里用它观察水面上的情况。生活中，我们可以用潜望镜做好多事情呢！
师：既然潜望镜用途这么广，大家想不想知道，潜望镜到底是什么原理？怎么自己动手做一个？今天我们就围绕 “设计潜望镜” 展开探究。接下来先观看科普短视频，一起来认识：什么是潜望镜。（播放《什么是潜望镜》卡通科普视频）
二、明确任务：构思潜望镜使用场景（PPT 板块：明确任务、设想使用场景）
师：视频看完，我们进入第一个探究环节，大屏幕绿色标题 ——明确任务。先请大家齐读本节课制作潜望镜的三大要求：第一，利用生活中常见的材料；第二，使用生活中常见的工具；第三，成品能清楚地观察目标物品或现象。
师：要设计潜望镜，第一步我们要先想好：你想用潜望镜做什么？也就是设想潜望镜的使用场景。大家看屏幕上四幅卡通场景图，我们逐个分析。
左上角：小朋友躲在房间里，举着潜望镜望向窗外。文字是：玩躲藏游戏时可以用它观察小伙伴的情况。 师：谁来解读这个场景？ 生：捉迷藏躲在屋子角落，不用露头就能看见外面的同学。
右上角：男生对着鱼缸使用潜望镜。文字：我可以用它观察小乌龟进食。 师：这个场景解决了什么问题？ 生：不用把手伸进鱼缸，不打扰乌龟，就能看清水底小动物。
左下角：游泳的人趴在水里举着潜望镜。文字：我可以用它看水面上的风景。 师：潜水时不用整个人露出水面，只伸出潜望镜就能观景，非常隐蔽。
右下角：工人蹲在下水道井口边使用潜望镜。文字：我可以用它来检查下水道中的故障。 师：下水道很深、空间狭小，人下不去，潜望镜可以伸进管道查看破损、堵塞位置。
师：现在四人一小组，开启小组讨论，5 分钟时间，说一说你还能想到哪些潜望镜生活使用场景，一会儿每组派代表分享。（学生分组讨论，教师巡视引导）
师：时间到，哪一组先来分享你们想到的场景？ 生 1 组：躲在桌子底下看黑板，不用站起来。 生 2 组：花坛低矮处观察花丛里的蝴蝶，不踩踏花草。 师：大家的想象力都很棒，这些场景都符合潜望镜 “低处隐蔽观察高处 / 远处” 的特点，也是我们设计潜望镜的核心需求。
三、材料选择：镜筒与镜子材料（PPT 板块：镜筒材料、镜子材料选择）
师：确定好使用场景，我们就要挑选制作材料。屏幕提示大家：不同用处的潜望镜要用不同的材料哟！先看桌面上展示的全套材料：PVC 管、直角弯头、方形软镜子、彩色硬卡纸、胶带、大小剪刀。
1. 镜筒材料选择
师：大家思考，镜筒（也就是潜望镜的管子）需要满足什么条件？ 生：不能透光，如果透光光线会乱跑，看不清画面；容易裁剪、拼接，家里容易找到。 师：总结可行材料：牙膏盒、牛奶纸盒、硬卡纸、塑料水管、快递硬纸盒都可以，这类不透明材料能锁住光线，保证成像清晰。
2. 镜子材料选择
师：再看镜子，PPT 提示我们可以使用软镜子当做镜子，根据镜筒的大小自行裁剪，有一个重要提醒：注意避免折痕！ 师：为什么不能有折痕？ 生：镜子弯折之后，反射的图像会扭曲、变形，我们就看不清物体了。 师：补充说明：不能用碎玻璃镜子，边缘锋利容易划伤手，课堂统一使用安全软镜面。
四、探究潜望镜结构与光学原理（PPT 板块：观察潜望镜结构、探索平面镜摆放）
师：材料选好了，我们得搞懂潜望镜内部是什么构造，先看两个核心思考题，小组讨论两分钟。 出示问题：①潜望镜需要几枚镜子？②如何摆放镜子？ （学生讨论后发言） 生：需要两面镜子，上下各放一块。 师：完全正确！PPT 给出结论：潜望镜使用两面镜子，镜身上端一面，下端一面。那关键问题来了，镜子要怎么摆放才能看清物体？我们继续探究。
师：先思考核心问题 —— 潜望镜的工作原理是什么？我们知道光沿直线传播，不能自动拐弯，可潜望镜能让我们隔着遮挡物看见物体，靠的就是光的反射。大家看学生讨论气泡对话： 生 1：可是，光是沿直线传播的，无法拐弯呀！ 生 2：利用平面镜，光可以反射，就可以实现拐弯。 生 3：潜望镜就是可以让光拐弯的装置，这样原本看不到的物体就能被看到了。 师：那潜望镜里光要拐几次弯？ 生：两次，对应两块镜子，两次反射。
师：现在我们观察光路示意图，红色箭头代表光线行进路线：外界物体的光线先射到上方第一块镜子，发生第一次反射，垂直向下射到下方第二块镜子，再发生第二次反射，水平射入人的眼睛，我们就能看见画面了。
师：接下来进入重点 —— 探索平面镜摆放的角度。出示提示框，确定镜子摆放的位置和角度有两个检验方法：
从通道一端能看到另一端的物体；
手电筒的光能从通道一端射入后，从另一端顺利射出。
师：大家观察光路图，两面镜子是平行放置的，每一块镜子和镜筒通道整成 45° 角。为什么必须是 45°？谁能推理一下？ 生：光线水平照到 45 度镜子，会垂直向下反射；再碰到下方 45 度镜子，又会水平转向眼睛，刚好完成两次 90 度转向。 师：总结摆放规范：两面镜子平行，均与水平面呈 45° 倾斜，反射面互相对着，光经过两次反射后方向刚好改变 180°，实现隐蔽观察。
师：现在请大家拿出草稿纸，根据探索的结果，画出潜望镜内部通道，标出两块平面镜的摆放位置、45° 角度，用直线 + 箭头画出完整光线路径。（学生绘图，教师巡视纠错，重点检查镜子角度与光路箭头）
五、制订方案：绘制潜望镜设计记录单（PPT 板块：制订方案、潜望镜设计记录单）
师：弄懂结构和光路，我们正式制订制作方案，填写《潜望镜设计记录单》。记录单包含四项内容：潜望镜用途、制作材料、制作工具、设计图。 师：我给大家明确填写要求：记得标出零部件的名称和它们的大小与材质哟！
1. 基础素材参考（板书同步）
用途：低处、水下隐蔽位置观察高处物体
制作材料：长方体硬纸盒、方形小平面镜 2 块、胶带、硬卡纸
制作工具：剪刀、美工刀、直尺、铅笔、双面胶
师：屏幕左侧是潜望镜 “之” 形通道示意图，右侧是纸盒半成品实物，大家仿照这个外形，画 “之” 形通道，两块镜子分别卡在上下两个转角，标注 45°。 师：小组内互相看一看设计图，互相提修改建议，比如镜子尺寸和纸盒是否匹配、光路有没有画反、材料有没有写齐全。挑选 2-3 组设计图投屏展示，设计者讲解思路，全班点评优化。
六、科普拓展：古代镜面反射应用（PPT 板块：古代镜面反射利用）
师：其实利用多面镜子反射观察事物，早在两千多年前我国古人就掌握了，我们来看这幅古画和史料记载。 师：汉代初年《淮南万毕术》记载：“取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣。” 谁来翻译这句话？ 生：高处挂一面大镜子，地面放一盆水，通过镜子和水面两次反射，就能看到四周邻居的景象。 师：非常准确！高处的镜子、低处的水面，正好形成两组反射面，和我们现代潜望镜原理一模一样。这说明至少公元前 2 世纪，我国古人就熟练掌握镜面反射原理并投入生活使用，这是非常了不起的古代科学智慧。
七、实施方案：动手制作简易潜望镜（PPT 板块：实施方案、完整制作步骤）
师：方案设计完毕，进入实操环节 —— 实施方案，亲手制作我们的潜望镜。先统一梳理全部材料、工具： 材料：两个长纸盒、两面平面镜； 工具：铅笔、剪刀、双面胶、胶带。 提示：牙膏盒、水杯盒等细长纸盒都可以用来制作潜望镜。
分步讲解制作步骤（对照步骤实拍图）
步骤 1：选用两个纸盒及全套工具摆放整齐。 步骤 2：把其中一个纸盒切成两截，另一个去掉两端的盒盖，作为上下观察筒。 步骤 3：在纸盒封口端分别裁剪出两个适配镜子的插口，插入平面镜，调试镜子 45° 摆放角度，保证两块镜子平行、反射面相对。 师：这里提醒安全事项：剪刀、美工刀锋利，裁剪时不要对着同学，小心划伤手；镜面轻拿轻放，避免刮花。 步骤 4：根据我们之前画的设计图，用胶带把三段纸盒黏合固定，组成 “之” 形潜望镜主体。
师：全部组装完成后，大家拿起自己的潜望镜测试调试：蹲在课桌下，不用抬头，用潜望镜观察黑板；举到窗边观察楼下景物。如果看不清画面，小组自查三个问题：
两块镜子是不是没有平行、角度偏离 45°；
镜筒漏光，光线干扰成像；
镜面装反，反光面朝内，无法反射光线。 （学生动手制作、调试，教师巡回指导，帮助组装失败的小组调整镜子角度）
师：制作完成的小组举手，上台展示你的潜望镜，现场演示观察效果，分享制作时遇到的困难和解决办法。
八、课堂总结 + 板书梳理（PPT 板书设计页）
师：现在我们一起来梳理本节课全部知识点，对应板书内容齐读：
原理：光的两次反射
核心结构：两块平面镜（平行、45° 摆放）
光路：外界光线→上镜片反射→下镜片反射→人眼
设计要求：材料易得、结构合理、成像清晰
古代智慧：《淮南万毕术》镜面反射应用
师：本节课我们从认识潜望镜用途、构思使用场景，到挑选材料、探究光学原理，再绘制设计方案、动手完成制作，完整走完了一次工程设计流程。我们发现，简单的光反射知识，就能造出实用的观察工具，科学和生活、国防科技密不可分。
九、布置课后作业（PPT 作业页）
师：最后布置今天的课后作业，请大家齐读要求：按照课上学过的设计方案，回家后尝试独立制作一款简易潜望镜，可以选用家里不同的废旧材料，完成后下节课带来课堂展示。
师：下课，请同学们整理好桌面材料，有序收好剪刀、镜面，安静离场。

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