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(共19张PPT)
设计潜望镜
第二单元 光
教科版（新教材）六年级
上
第5课
课堂导入
观看视频，了解潜水艇和潜望镜的作用和功能。
课堂导入
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！
设想一个潜望镜的使用场景，利用光的知识设计并制作一个潜望镜，用它可以清楚地观察外界情况。
探究新知
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。
设想一个潜望镜的使用场景，利用光的知识设计并制作一个潜望镜，用它可以清楚地观察外界情况。
探究新知
我可以用它看水面上的风景。
我可以用它来检查下水道中的故障。
探究新知
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。
探究新知
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道理并加以利用了。
探究新知
1.探索镜片摆放的方法。
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。
可是，光是沿直线传播的，无法拐弯呀！
利用平面镜，光可以反射，就可以实现拐弯。
好主意！要拐几次弯呢？
探究新知
观察潜望镜的外形，仿照做一个“之”形通道。试一试，怎样在两个转角处摆放平面镜？
1.探索镜片摆放的方法。
探究新知
提示：
确定镜子摆放的位置和角度的方法：
1.从通道一端能看到另一端的物体。
2.手电筒的光能从通道一端射入后，从另一端顺利射出。
1.探索镜片摆放的方法。
探究新知
2.根据探索的情况，在图中标注镜片的摆放情况，说一说这样摆放的理由。用直线和箭头标出光的行进路线。
自制潜望镜至少需要2块平面镜，镜片要与镜筒成45° 角摆放。
探究新知
3.根据自制潜望镜的使用场景，合理选择材料和工具。
探究新知
4.讨论、确定方案，画出潜望镜设计图。
一、选择题
1. 潜望镜两块平面镜的作用是（ ）
A. 反射光，改变光的传播路线
B. 放大物体图像
C. 让光发生折射
D. 吸收光线
2. 潜艇在水下，船员通过潜望镜观察水面物体，光经过潜望镜会发生（ ）次反射。
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
3. 制作简易潜望镜，下面材料中必不可少的是（ ）
A. 凸透镜 B. 平面镜 C. 放大镜 D. 三棱镜
课堂练习
A
B
B
二、判断题（对的打√，错的打 ×）
1. 潜望镜工作依靠光的反射现象。（ ）
2. 制作潜望镜时，两块镜子角度可以随意摆放，都能看清物体。（ ）
3. 《淮南万毕术》中记载的装置，利用镜子和水面反射看到周围景物。（ ）
4. 光沿直线传播，遇到平面镜之后传播方向会改变。（ ）
5. 潜望镜只能用在潜水艇上，生活中没有别的用途。（ ）
课堂练习
√
×
×
√
√
课堂小结
小朋友们，通过今天的学习，你有哪些收获呢？
作业布置
2.8 动物的生命周期
一、生命周期共同阶段
出生 → 生长发育 → 繁殖 → 死亡
二、典型动物
鱼：卵→幼体→幼鱼→成鱼（不变态发育）
蛙：卵→蝌蚪→幼蛙→成蛙（变态发育）
三、人类
胎儿→婴儿→儿童→成年→老年
四、生命理念
尊重生命，保护动物
1.完善自己小组的潜望镜设计记录单；
2.利用家中材料，尝试按照设计草图动手制作简易潜望镜，完成之后试一试观察效果，记录制作过程中遇到的问题，下节课课堂交流。
板书设计
第 5 课 设计潜望镜
原理：光的反射，两次反射
两块平面镜，与镜筒成 45° 角
依据场景选材，设计潜望镜
课后反思
本节课以工程设计为主线，结合史料激发学生民族自豪感，学生能够理解潜望镜光的反射原理。部分小组探究镜片角度时反复调整，耗费一定时间。少数学生绘制光线路径不够规范，后续教学可以增加光路示范。要多给予学生表达设计思路机会，强化工程设计思维训练，引导学生在课后动手落实制作。小学科学教科版（新教材）六年级上册
第二单元第5课《设计潜望镜》教学设计
一、基本信息
教材版本：教科版小学科学六年级上册第二单元第 5 课
课时时长：40 分钟
授课对象：六年级学生
二、教学目标
（一）科学观念
1.知道潜望镜利用光的反射原理工作，平面镜可以改变光的传播路线。
2.了解自制潜望镜至少需要两块平面镜，镜片与镜筒呈 45° 角摆放，光会发生两次反射。
3.知晓我国古代《淮南万毕术》中记载的镜面反射应用，了解潜望镜在国防、科研以及生活当中的多种用途。
（二）科学思维
1.能够根据光沿直线传播、光的反射知识，推理潜望镜内部镜片的摆放角度，分析光在潜望镜内部的行进路径。
2.能够结合不同使用场景，思考材料选择、结构设计之间的联系，对潜望镜设计方案开展分析与优化。
3.能够根据实验现象，判断镜片摆放角度是否合理，解释潜望镜能够实现 “隔物观察” 的内在原理。
（三）探究实践
1.能够结合生活设想潜望镜的使用场景，依据任务要求，利用常见生活材料构思潜望镜制作方案，完成设计记录。
2.通过模拟探究，尝试摆放平面镜，找到镜片正确摆放方式，绘制光的传播路线。
3.经历构思、设计的完整工程实践流程，能依据现实条件选择合适材料与工具，完成潜望镜方案设计，初步具备简单工程设计的能力。
（四）态度责任
1.感受古代劳动人民的科学智慧，产生对我国古代科学技术的自豪感。
2.在小组探究讨论中乐于合作交流，敢于提出自己的设计想法。
3.体会科学技术可以服务生活，感受光的反射知识在生产、国防、科研当中的应用价值，激发对光学工程制作的探究兴趣。
三、教学重难点
教学重点：理解潜望镜利用光的两次反射工作，掌握平面镜 45°摆放的结构原理，完成潜望镜方案设计。
教学难点：推理分析镜片摆放角度，理解光在潜望镜内部完整传播路径，结合使用场景开展合理工程设计。
四、教学准备
教师准备：潜望镜实物、平面镜、手电筒、相关科普视频、古代铜镜反射科普资料、课堂练习题。
学生准备：卡纸、PVC 管、小平面镜、剪刀、胶带等素材；潜望镜设计记录单。
五、教学过程（40 分钟）
（一）课堂导入（5 分钟）
教师播放潜水艇与潜望镜科普短视频，向学生提问：潜水艇潜入水下，船员看不见水面上的景象，他们依靠什么装置观察水面情况？引导学生说出潜望镜。
教师接着拓展讲解潜望镜的广泛用途，不止潜水艇可以使用，科研人员可以在地下室借助潜望镜观测火箭发射，也可以在防护墙内观察放射性危险实验；生活中也可以借助简易潜望镜完成趣味观察，例如观察鱼缸水下、游戏躲藏观察同伴等。
教师顺势抛出驱动性问题：潜望镜没有把眼睛伸出去，为什么可以看见被遮挡住的物体？它内部藏着怎样的光学秘密？今天我们就一起来设计潜望镜，揭开其中的科学道理，板书课题：设计潜望镜。
（二）探究新知（24 分钟）
活动 1：设想潜望镜的使用场景，明确设计任务（6 分钟）
教师出示多个潜望镜应用情境：玩躲藏游戏观察伙伴、观察水族箱小动物进食、检修下水道故障、潜水时观察水面风景。
组织学生 4 人小组开展 1 分钟讨论：如果让你做一个潜望镜，你想用它完成什么观察任务？
邀请 23 组学生分享设想的使用场景。教师明确本节课工程设计任务：利用光的相关知识，设计一个潜望镜，实现清晰观察外界。同时公布设计约束要求：必须使用生活常见材料、普通工具，成品要能够清晰观察目标物体。
教师过渡：早在汉代，古人就已经利用镜子反射光线实现间接观察。介绍史料《淮南万毕术》记载 “取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣。”
讲解原理：高处镜子反射四周景物，水面相当于第二面平面镜再次反射，人就可以看到周围景象，这就是古代版本的潜望镜，感受古人利用光反射的智慧。
活动 2：探究镜片摆放方式，理解潜望镜光学原理（10 分钟）
教师抛出思考：光本身是沿直线传播，不能拐弯，潜望镜为什么可以绕过遮挡看到物体？
启发学生联系旧知，得出平面镜可以反射光，改变光传播方向。
继续追问：想要让光线拐两次弯，我们需要几块平面镜？镜片要怎样摆放？
组织小组模拟探究：搭建 “之” 字形的通道模型，尝试在两个转角位置摆放平面镜。
给出两个检验提示：第一，从通道一端可以直接看见另一端物体；第二，手电筒光线从一端射入，经过镜片反射，能够从另外一端射出。
学生分组动手尝试摆放镜片，教师巡视，对角度摆放错误的小组加以引导。
探究结束后集体交流，师生共同总结：自制潜望镜至少需要两块平面镜，镜片与镜筒之间需要呈 45° 角摆放。
教师带领学生画出教材中潜望镜内部光的行进路线：外界物体的光照射到下方平面镜，发生第一次反射，光线竖直向上传播，到达上方平面镜，发生第二次反射，光线水平射入人的眼睛，我们就看到物体。
强调正是两次光的反射，才实现隔挡观察。请学生在记录单上画出镜片位置，标注光的传播方向箭头，写好摆放理由。
活动 3：选择材料工具，完成潜望镜方案设计（8 分钟）
教师出示各类可供选择的生活材料：小平面镜、卡纸、PVC 塑料管、弯头管件，工具包含剪刀、胶带。
教师提示：不同使用场景，适合的材料不一样，如果想要做较长的下水道观察潜望镜，硬质管材会更合适；如果是课堂简易作品，卡纸弯折就可以制作镜筒。
组织小组结合自己设想的使用场景，讨论选择适配的材料与工具，填写潜望镜设计记录单，写明潜望镜用途、制作材料、工具，画出简易设计草图，标注零部件的材质、大致尺寸。
教师巡视指导，提醒学生设计的时候要重点标注两块平面镜 45° 的安装位置，小组内互相检查设计方案是否满足任务要求，材料是否属于生活常见物品。挑选两份设计单进行全班展示点评，肯定合理构思，指出设计缺陷，共同优化方案。
（三）课堂练习（7 分钟）
教师出示课堂习题，学生独立完成，之后集体订正。
选择题：
1. 潜望镜两块平面镜的作用是反射光，改变光的传播路线，选 A。
2. 光经过潜望镜发生 2 次反射，选 B。
3. 制作潜望镜必不可少的材料是平面镜，选 B。
判断题：
1. 潜望镜依靠光的反射（√）；
2. 镜子角度随意摆放都能看清物体（×）；
3.《淮南万毕术》装置利用镜子和水面反射看景物（√）；
4. 平面镜会改变光传播方向（√）；
5. 潜望镜只能用在潜艇（×）。
针对错题重点讲解，巩固 45° 角摆放、两次反射这两个核心知识点。
（四）课堂小结与作业布置（4 分钟）
课堂小结：教师引导学生回顾本节课收获，请学生说一说潜望镜工作原理，两块镜子摆放角度，古代的光学技术，工程设计的基本流程。
师生共同梳理：潜望镜利用光的两次反射，两块平面镜 45° 放置，结合使用场景，选用生活材料完成设计。
作业布置：
1.完善自己小组的潜望镜设计记录单；
2.利用家中材料，尝试按照设计草图动手制作简易潜望镜，完成之后试一试观察效果，记录制作过程中遇到的问题，下节课课堂交流。
六、板书设计
设计潜望镜
原理：光的反射，两次反射
两块平面镜，与镜筒成 45° 角
依据场景选材，设计潜望镜
七、教学反思
本节课以工程设计为主线，结合史料激发学生民族自豪感，学生能够理解潜望镜光的反射原理。部分小组探究镜片角度时反复调整，耗费一定时间。少数学生绘制光线路径不够规范，后续教学可以增加光路示范。要多给予学生表达设计思路机会，强化工程设计思维训练，引导学生在课后动手落实制作。
6 / 6小学科学教科版（新教材）六年级上册
第二单元第5课《设计潜望镜》同步练习题
一、填空题
潜望镜是利用光的_____________原理工作的。
自制潜望镜至少需要________块平面镜，镜片要与镜筒成________° 角摆放。
我国古代书籍《__________________》记载 “取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣”，这是利用镜面反射观察四周景象。
光本来是沿_____________传播的，经过平面镜反射后光的传播方向会发生改变。
二、选择题
潜望镜两块平面镜的作用是（ ）
A. 反射光，改变光的传播路线
B. 放大物体图像
C. 让光发生折射
D. 吸收光线
潜艇在水下，船员通过潜望镜观察水面物体，光经过潜望镜会发生（ ）次反射。
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
制作简易潜望镜，下面材料中必不可少的是（ ）
A. 凸透镜 B. 平面镜 C. 放大镜 D. 三棱镜
关于潜望镜说法错误的是（ ）
A. 潜望镜可以在水下观察水面情况
B. 潜望镜可以在遮挡物后方观察外面
C. 潜望镜可以让光直接拐弯，不需要镜子
D. 古代就有类似潜望镜的观察装置
三、判断题（对打√，错打 ×）
潜望镜工作依靠光的反射现象。（ ）
制作潜望镜时，两块镜子角度可以随意摆放，都能看清物体。（ ）
《淮南万毕术》中记载的装置，利用镜子和水面反射看到周围景物。（ ）
光沿直线传播，遇到平面镜之后传播方向会改变。（ ）
潜望镜只能用在潜水艇上，生活中没有别的用途。（ ）
四、简答题
说一说潜望镜中光的传播过程。
在制作潜望镜的时候，为什么两块平面镜要和镜筒呈 45° 角？
参考答案
一、填空题
反射
2；45
淮南万毕术
直线
二、选择题
1.A 2.B 3.B 4.C
三、判断题
1.√ 2.× 3.√ 4.√ 5.×
四、简答题
物体发出或者反射的光，射入潜望镜上面的平面镜，发生第一次反射，光向下传播到下面的平面镜，发生第二次反射，光水平射入人的眼睛，我们就看到物体了。
当平面镜和镜筒呈 45° 时，水平射过来的光线可以垂直向下反射，再经过下方 45° 平面镜，光线又水平转向眼睛，这样我们就可以清晰看到外界的景物。角度不对，光就不能顺利到达眼睛，就看不清物体。
2 / 3小学科学教科版（新教材）六年级上册
第二单元第5课《设计潜望镜》课堂逐字稿
（课堂导入，5 分钟）
同学们，我们先来看一段科普短视频，视频展示的是潜水艇工作的画面。
大家想一想，潜水艇潜入水下之后，船员是看不到水面上的景象的，那他们依靠什么装置来观察水面的情况呢？
没错，就是潜望镜。
其实潜望镜的用途可不止用在潜水艇上。科研人员可以在地下室借助潜望镜观测火箭发射，也可以躲在防护墙里面观察有放射性的危险实验。
在我们的生活里，也可以用简易的潜望镜做趣味观察，比如观察鱼缸水下的景象，玩游戏躲藏的时候观察同伴。
那老师这里就有一个问题了，潜望镜并没有把眼睛伸出去，为什么它可以看见被遮挡住的物体呢？它的内部藏着怎样的光学秘密？
今天我们就一起来学习《设计潜望镜》，揭开这里面的科学道理。（板书课题：设计潜望镜）
（探究新知 — 活动 1：设想潜望镜的使用场景，明确设计任务，6 分钟）
老师这里有几个潜望镜的应用情境，大家一起来看一看：玩躲藏游戏观察伙伴、观察水族箱小动物进食、检修下水道故障、潜水时观察水面风景。
接下来请大家以 4 人为一个小组，给大家 1 分钟时间讨论：如果让你来制作一个潜望镜，你想用它来完成什么样的观察任务？
好，时间到，哪几组同学愿意来分享一下你们设想的使用场景？
好，请这 23 组同学来说一说。
听完大家的想法，那我们今天课堂的工程设计任务就明确了：利用我们学过的光的相关知识，设计一个潜望镜，能够清晰观察到外界物体。
同时老师给大家提出设计的约束要求：制作必须使用生活当中常见的材料、普通工具，做出来的成品要可以清晰观察目标物体。
说到利用镜子反射光线间接观察物体，其实早在我国汉代，古人就已经掌握这样的方法了。
在古书《淮南万毕术》当中记载了这样的方法：“取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣。”
我给大家解释一下它的原理：把一面大镜子高高悬挂起来，下面放上一盆水，高处的镜子反射四周的景物，水盆里的水面就相当于第二面平面镜，会再次反射光线，人就能够看到周围的景象，这就是我国古代版本的潜望镜，我们可以感受到古代人民利用光的反射的智慧。
（探究新知 — 活动 2：探究镜片摆放方式，理解潜望镜光学原理，10 分钟）
同学们，我们回忆一下，光本身是沿直线传播的，它自己不能够拐弯，那潜望镜为什么可以绕过遮挡物，看到物体呢？
联系我们之前学过的知识，谁能说一说？
对，平面镜可以反射光，能够改变光的传播方向。
那我们继续思考，想要让光线连续拐两次弯，我们需要用到几块平面镜？镜片又要怎样摆放才可以呢？
接下来各个小组，我们来做模拟探究。大家搭建一个 “之” 字形的通道模型，在两个转角的位置试着摆放平面镜。
老师给大家两个检验的小提示：第一，从通道的一端，可以直接看见另一端的物体；第二，把手电筒的光线从一端射入通道，经过镜片反射之后，可以从另外一端射出来。
各个小组现在动手尝试摆放镜片，大家认真实验。
（巡视课堂）大家注意调整镜片的角度，想一想角度不对会出现什么现象。
好，探究实验到此结束，我们一起来交流刚刚的实验发现。
通过刚刚的动手尝试，我们可以总结出来：自制潜望镜，至少需要两块平面镜，镜片要和镜筒之间呈 45° 角摆放。
接下来，我们一起来画一画潜望镜内部光的行进路线。外界物体发出或者反射的光照射到下方的平面镜，发生第一次反射，光线竖直向上传播，到达上方的平面镜，发生第二次反射，光线水平射入人的眼睛，这样我们就能够看到物体了。
正是光发生了这两次反射，潜望镜才能够实现隔物观察。
请同学们拿出设计记录单，在记录单上面画出镜片的位置，标注好光的传播方向箭头，并且写下镜片这样摆放的理由。
（探究新知 — 活动 3：选择材料工具，完成潜望镜方案设计，8 分钟）
老师这里给大家展示一些我们可以选用的生活材料，有小平面镜、卡纸、PVC 塑料管、弯头管件，会用到的工具主要有剪刀、胶带。
在这里老师要提醒大家：不同的使用场景，适合用的材料是不一样的。如果我们要做一个比较长，用来观察下水道的潜望镜，硬质的管材就会更加合适；如果只是课堂上做简易作品，直接把卡纸弯折，就可以当做镜筒来使用。
接下来，请各个小组结合你们最开始设想好的使用场景，小组讨论，挑选适配的材料和工具。
大家填写潜望镜设计记录单，写清楚潜望镜的用途、制作材料、需要用到的工具，画出简易的设计草图，还要标注零部件的材质和大致的尺寸。
（巡视指导）同学们设计的时候，一定要重点标注两块平面镜 45° 的安装位置。小组内部互相检查，看一看你们的设计方案符不符合任务要求，选的材料是不是生活当中常见的物品。
好，老师挑选了两份同学的设计记录单，我们一起来全班展示、点评。
这份方案当中这些构思非常合理，不过这里存在一点设计缺陷，我们一起来想一想，怎么把这个方案共同优化一下。
（课堂练习，7 分钟）
接下来我们进行课堂练习，请大家独立完成屏幕上的习题。
我们一起来集体订正答案。先看选择题第一题，潜望镜两块平面镜的作用是反射光，改变光的传播路线，这道题选 A。
第二题，光经过潜望镜会发生 2 次反射，选择 B。
第三题，制作潜望镜必不可少的材料是平面镜，选 B。
接下来看判断题。第一题，潜望镜依靠光的反射，这句话是正确的，打√。
第二题，镜子角度随意摆放都能看清物体，这句话错误，打 ×，镜子角度必须是 45° 才可以。
第三题，《淮南万毕术》记载的装置利用镜子和水面反射看景物，正确，√。
第四题，平面镜会改变光传播方向，正确，√。
第五题，潜望镜只能用在潜艇，错误，×，潜望镜还有很多别的用途。
我们针对刚刚的错题再来讲解巩固一下，大家一定要记住镜片 45° 角摆放，还有光的两次反射这两个核心知识点。
（课堂小结与作业布置，4 分钟）
好，现在我们来做本节课的课堂小结。老师想请同学们回顾一下这节课，说一说你都有哪些收获？谁来讲一讲潜望镜的工作原理，镜子的摆放角度，还有古代的光学技术，以及工程设计的基本流程。
好，我们一起来梳理总结：潜望镜是利用光的两次反射来工作，两块平面镜要 45° 放置；我们要结合使用场景，选用生活当中的材料完成潜望镜的设计。
接下来布置今天的课后作业。
第一点，完善你们小组的潜望镜设计记录单。
第二点，利用家里现有的材料，试着按照设计草图动手制作简易潜望镜。制作完成之后试一试观察效果，把制作过程当中遇到的问题记录下来，我们下节课拿到课堂上一起交流。
好，这节课就上到这里，下课。

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