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3. 潜望镜与万花筒
课题 3. 潜望镜与万花筒 课时 2课时
核心概念 3.物质的运动与相互作用；12.技术、工程与社会；跨学科概念：系统与模型、结构与功能。 学习内容与要求 运用光的反射解释潜望镜和万花筒；能设计实验研究镜面角度与影像数量，制作并改进简易光学装置。
教学目标 科学观念：知道潜望镜利用两次反射改变光的传播方向，万花筒利用多面镜多次反射形成丰富图案。 科学思维：能先画光路假设再实验验证，分析两镜夹角与影像数量的关系，用系统观点解释装置各部分作用。 探究实践：能规范安装镜片，制作潜望镜和万花筒，测试视野、清晰度和稳定性并进行改进。 态度责任：乐于合作设计和分享，注意镜片、剪刀和观察安全，认识光学装置在生产生活中的应用。
重点 理解两次或多次反射，制作能正常工作的潜望镜和万花筒。 难点 用连续光路解释潜望镜；从镜面夹角变化中概括影像数量变化。
教学准备 教师：潜望镜、万花筒样品，平面镜演示架，小船模型，光路卡。 学生：两面小镜片、硬纸盒、剪刀、胶带、量角器、三面镜条、透明片、彩色纸屑或小物件、记录单。
教学思路 第一课时从潜艇观察问题出发，先画光路假设，用两面镜验证并制作潜望镜，强调“先解释再制作”。第二课时通过改变两面镜夹角研究影像数量，过渡到三面镜围合和万花筒制作，理解多次反射与图案变化。
核心问题/整合内容 核心问题：怎样利用平面镜改变光路并形成多个影像？装置怎样设计才清晰、稳定、好用？ 整合内容：数学（角度）、工程设计（结构与测试）、美术（图案）、国防与生活技术。
第1课时 研究两次反射，设计制作潜望镜
本课时核心问题：为什么站在遮挡物后面仍能通过潜望镜看见前方？
教学环节 教学活动 二次备课
一、任务情境，画出假设 【教师活动与语言】 师：观察者、两面镜和水面目标之间的光可能怎样传播？先画出猜想。 师：请围绕“潜望镜观察路径”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：目标反射的光先到上面镜子，再到下面镜子和眼睛。 生：两面镜的角度可能要相同。 【学生活动组织】 观察装置外形但暂不拆开。 在剖面图上画箭头并标出需要验证的地方。 小组把关键证据记录在“潜望镜光路猜想”中，准备在全班交流。 【设计意图】以真实用途驱动光路建模，避免直接照图制作。
二、搭建模型，验证光路 【教师活动与语言】 师：怎样摆放两面镜才能绕过纸板看到小船？如果一面镜转动会怎样？ 师：请围绕“两面镜的方向与位置”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：镜面要相对，并大致平行。 生：一面镜角度不合适，光就进不了眼睛。 【学生活动组织】 用镜架和小船模型反复调节。 比较同角度、不同角度和错位三种情况。 小组把关键证据记录在“镜面调节记录”中，准备在全班交流。 安全提醒：镜片边缘包胶，拿取时不触摸锐边；不对太阳观察。 【设计意图】让学生通过试验理解两次反射必须形成连续光路。
三、完善解释，确定设计 【教师活动与语言】 师：纸盒开口、镜面朝向和观察孔分别怎样服务光路？ 师：请围绕“装置结构与光路”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：实验或制作前先检查材料、明确分工和记录方式；操作中一次只改变一个主要条件，及时记录真实现象。 【预设学生回答】 生：上口接收目标光，下口让反射光进入眼睛。 生：镜片要固定牢，位置对齐。 【学生活动组织】 修改光路图并标注两次反射。 制定材料尺寸和安装顺序。 小组把关键证据记录在“潜望镜设计图”中，准备在全班交流。 【设计意图】把实验发现转化为可实施设计方案，体现模型指导制作。
四、制作测试，记录问题 【教师活动与语言】 师：怎样检验潜望镜是否“看得见、看得清、拿得稳”？ 师：请围绕“潜望镜性能”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：实验或制作前先检查材料、明确分工和记录方式；操作中一次只改变一个主要条件，及时记录真实现象。 【预设学生回答】 生：观察同一目标比较视野和清晰度。 生：轻轻移动装置，看镜片是否松动。 【学生活动组织】 制作并用指定目标测试。 记录视野小、画面偏、镜片松等问题。 小组把关键证据记录在“潜望镜测试表”中，准备在全班交流。 安全提醒：剪切硬纸盒时使用安全剪刀，必要步骤由教师协助。 【设计意图】在明确标准下制作和测试，使作品质量可评价。
五、改进应用，说明原理 【教师活动与语言】 师：怎样扩大视野或让潜望镜更耐用？它还能用于哪些受遮挡观察场景？ 师：请围绕“结构改进与用途”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：增大开口和镜面、加固镜片。 生：可观察高处、墙后或狭窄空间，但不能用于侵犯隐私。 【学生活动组织】 完成一次改进。 用30秒说明“目标光—两镜—眼睛”的路径和合理用途。 小组把关键证据记录在“作品说明卡”中，准备在全班交流。 【设计意图】把原理、性能和社会规范结合，发展负责任技术观。
第2课时 探究多次反射，设计制作万花筒
本课时核心问题：镜面夹角和数量怎样改变影像与图案？
教学环节 教学活动 二次备课
一、观察图案，提出变量 【教师活动与语言】 师：万花筒轻轻转动，为什么图案会重复又不断变化？ 师：请围绕“万花筒中的重复影像”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：里面有多面镜，物体被多次反射。 生：彩色小物件位置改变，影像也改变。 【学生活动组织】 观察样品并描述“重复、对称、变化”。 提出镜子数量、夹角和物体三个变量。 小组把关键证据记录在“万花筒问题单”中，准备在全班交流。 【设计意图】从审美体验转化为可研究变量，聚焦多次反射。
二、两镜实验，记录影像数 【教师活动与语言】 师：两面镜夹角从大变小时，影像数量可能怎样变化？怎样读角度并保持物体位置不变？ 师：请围绕“夹角与影像数量”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：夹角越小，可能出现越多影像。 生：物体要放在两镜中线附近，观察位置相同。 【学生活动组织】 依次测试180°、120°、90°、60°、45°、30°等角度。 记录或拍摄影像数量和排列。 小组把关键证据记录在“角度—影像表”中，准备在全班交流。 安全提醒：镜片固定在底座上，避免倒落和划伤。 【设计意图】用连续变量数据发现趋势，发展量化比较能力。
三、三镜围合，解释图案 【教师活动与语言】 师：三面镜围成三角形后，为什么影像仿佛向远处延伸？ 师：请围绕“多次反射网络”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：实验或制作前先检查材料、明确分工和记录方式；操作中一次只改变一个主要条件，及时记录真实现象。 【预设学生回答】 生：每面镜中的影像又被其他镜子反射，重复很多次。 生：对称排列形成连续图案。 【学生活动组织】 比较两镜和三镜的图案。 用箭头或重复单元示意多次反射。 小组把关键证据记录在“多次反射示意图”中，准备在全班交流。 【设计意图】由单次、两次反射进阶到多镜系统，建立系统解释。
四、设计制作，控制变化 【教师活动与语言】 师：怎样让彩片能移动、光能进入，又不让材料掉出？ 师：请围绕“万花筒的结构”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：实验或制作前先检查材料、明确分工和记录方式；操作中一次只改变一个主要条件，及时记录真实现象。 【预设学生回答】 生：用透明片封住彩片仓，另一端留观察孔。 生：镜面朝内并固定成等边三角形。 【学生活动组织】 画结构图、列材料表后制作。 设置可更换图案或旋转彩片仓。 小组把关键证据记录在“万花筒设计图”中，准备在全班交流。 安全提醒：只用轻质、无尖角小物件；封口牢固，防止误入口。 【设计意图】将科学原理转化为功能结构，培养先设计后制作习惯。
五、测试评价，创意改进 【教师活动与语言】 师：怎样评价一个万花筒？图案越多是否一定越好？ 师：请围绕“图案、清晰度与稳定性”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：实验或制作前先检查材料、明确分工和记录方式；操作中一次只改变一个主要条件，及时记录真实现象。 【预设学生回答】 生：要看图案清晰、对称、变化丰富和结构牢固。 生：影像过密可能杂乱，需要权衡夹角和材料。 【学生活动组织】 同伴按四项标准评价。 依据反馈调整镜面、透光端或彩片数量。 小组把关键证据记录在“万花筒评价表”中，准备在全班交流。 【设计意图】认识工程作品不存在唯一答案，需要依据使用效果改进。
课堂练习
1. 潜望镜中通常需要几面平面镜完成主要光路？（ ）A.1 B.2 C.5 D.不用镜子
2. 潜望镜的两面镜为什么要正确对齐并固定？
3. 两面镜夹角逐渐变小时，影像数量一般怎样变化？
4. 万花筒的图案不断变化，主要与哪些因素有关？
5. 说明潜望镜和万花筒的共同原理与不同用途。
参考答案：1.B；2.保证目标反射光经过连续两次反射进入眼睛，避免画面偏移；3.一般增多；4.镜面数量与夹角、物体形状颜色和位置、筒体转动等；5.都利用光的反射；潜望镜改变观察光路，万花筒利用多次反射形成图案。
板书设计 3. 潜望镜与万花筒 潜望镜：目标光→镜1→镜2→眼睛（两次反射） 万花筒：多面镜＋小夹角→多次反射＋对称图案 工程流程：画图→制作→测试→改进 评价：清晰、稳定、好用、安全
教学反思

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