3.《潜望镜与万花筒》教学设计-2026-2027学年科学五年级上册苏教版

该小学科学教学设计聚焦“潜望镜与万花筒”核心知识，围绕光的反射原理，通过潜艇潜望镜情境导入，引导学生绘制假设示意图，建立“问题-假设”探究起点，衔接光的直线传播与反射知识。 以探究实践为主线，通过制作潜望镜验证功能、改变镜子夹角收集数据归纳成像规律，培养科学思维与动手能力。结合军事应用拓展阅读及3D动画资源，提升学习兴趣，为教师提供完整教学支架，助力学生理解光的反射原理并应用于实践。

第一单元 光与色彩 3.潜望镜与万花筒 【学习目标】 科学观念： 知道潜望镜利用两面平面镜的反射改变光路；知道两面镜子夹角越小，成像数量越多；理解万花筒利用三面镜子多次反射形成对称图案。 科学思维： 能画出潜望镜光路示意图表达假设；能通过改变镜子夹角收集数据，归纳成像数量与夹角的关系。 探究实践： 能制作简易潜望镜并验证其功能；能探究两面镜子夹角与影像数量的关系；能设计制作万花筒。 态度责任： 体会光学原理在军事、生活中的应用价值；培养动手实践和创新设计能力。 【教学重难点】 教学重点： 理解潜望镜和万花筒的工作原理——光的多次反射；能制作简易潜望镜。 教学难点： 画出潜望镜光路示意图；归纳镜子夹角与成像数量的定量关系。 【课前准备】 教师准备：教材、课件、潜望镜实物或模型、硬纸盒、小镜子、剪刀、胶带、万花筒、彩色纸屑、三面镜子、量角器。 学生准备：教材、科学记录本、铅笔、直尺。 【安全提示】 ①使用剪刀裁剪硬纸盒时注意安全；②镜子用胶带包裹边缘防止划伤；③万花筒制作完成后不要对着强光观察。 【导学流程】 环节与时间 学生活动 （自学·互学·展示·自检·练习） 教师活动 （点拨引导·问题设计·任务驱动） 设计意图 环节一：情境导入（6分钟） 1.观察潜艇潜望镜图片，思考：潜艇在水下如何看到水面情况？ 2.画出示意图表达自己的假设，标注水面、镜子、小船模型的位置。 3.明确探究问题：为什么可以通过潜望镜看到水面上的情况？ 1.出示潜艇水下航行使用潜望镜的图片或视频，激发兴趣。 2.提问：观察员在水下，为什么能看到水面？光经过了怎样的路径？ 3.引导学生在记录本上画出假设示意图，标注关键要素。 4.揭示课题：今天我们来探究潜望镜与万花筒的秘密。 师：请看这张图片，潜艇在水下时，观察员怎么能看到水面上的情况呢？ 预设：可能是用了某种管子或者镜子，把光引下来了。 师：对！光是沿直线传播的，但潜艇里有一个装置可以改变光的方向。请大家在记录本上画一画你的假设示意图。 预设：画了两面镜子，光从水面进来，经过两次反射到达观察员的眼睛。 【过渡语】同学们的想法很有创意。那么潜望镜到底是怎么工作的呢？让我们亲手做一个来体验一下。 从生活情境出发，激发学习兴趣，建立「问题—假设」的探究起点，培养学生的观察与提问能力。 环节二：探究潜望镜原理与制作（14分钟） 1.阅读实验设计框架，完善假设、实验设计、结果和结论。 2.分组用硬纸盒和镜子制作简易潜望镜：剪斜口→安装镜子（镜面相对、平行）→验证观察效果。 3.用自制潜望镜观察遮挡物后方的物体，验证功能。 4.思考：还可以设计什么样的潜望镜？能用在哪里？ 1.引导学生完善探究记录：问题、假设、实验设计、结果、结论。 2.出示制作材料和步骤图：硬纸盒剪两个平行斜口→两面镜子镜面相对平行插入→固定。 3.强调镜子角度（45度）和镜面相对的关键要点。 4.组织分组制作，巡视指导，帮助有困难的小组。 5.组织学生用自制潜望镜进行观察验证。 6.拓展：引导思考潜望镜的其他设计和应用场景。 师：制作时注意两面镜子要镜面相对、平行插入，且与纸盒底部成45度角。为什么要45度？ 预设：因为光是竖直进来的，镜子成45度才能把光反射成水平方向，再经下方镜子反射回竖直方向。 师：用你们的潜望镜观察桡物后方的东西，成功了吗？说说你的发现。 预设：成功了！能看到桡物后面的东西，光线经过了两次反射。 师：潜望镜还能用在哪里？ 预设：地铁站台、坦克、管道检查。 【过渡语】潜望镜利用两面镜子就能改变光路，那如果用三面镜子会怎样呢？让我们探究万花筒的秘密。 通过多组实验验证假设，培养学生的实证意识和动手操作能力，体验「证据—推理—结论」的科学思维过程。 环节三：探究万花筒的秘密（12分钟） 1.观察万花筒里的图案，感受千变万化的效果。 2.竖立两面镜子，改变夹角（180°、150°、120°、90°、60°、30°、0°），观察并记录镜子里物体影像的数量。 3.用三面镜子将彩色纸屑围起来，从上面观察，尝试解释图案成因。 4.归纳：镜子夹角越小，成像数量越多；三面镜子多次反射形成对称图案。 1.让学生轮流观察万花筒，描述看到的图案特点。 2.组织探究两面镜子夹角与影像数量的关系：提供量角器，指导学生依次设置不同夹角，记录影像数量。 3.引导发现规律：夹角越小，影像越多；180度时1个像，夹角缩小像增多。 4.出示三面镜子围合的装置，放入彩色纸屑，让学生观察。 5.讲解万花筒原理：三面镜子形成多次反射，产生对称重复的图案。 师：改变两面镜子的夹角，观察影像数量的变化。你们发现了什么规律？ 预设：夹角越小，影像越多！180度时1个，90度时2个，60度时3个。 师：三面镜子围合放彩色纸屑，从上面观察，你们看到了什么？ 预设：千变万化的对称图案，非常漂亮！ 师：为什么会产生对称图案呢？ 预设：因为三面镜子之间反复反射，产生了很多个对称的像。 【过渡语】万花筒的美丽来自于光的多次反射。现在让我们亲手做一个万花筒吧！ 引导学生用科学概念解释生活现象，实现从感性认识到理性认知的升华，锻炼逻辑表达能力。 环节四：设计制作万花筒（8分钟） 1.小组讨论万花筒设计方案，选择材料。 2.尝试制作简易万花筒，观察效果。 3.展示交流，评价改进。 1.布置任务：用合适材料设计制作一个万花筒。 2.提供材料：三面镜子、透明圆筒、彩色纸屑、磨砂片等。 3.巡视指导，提醒安全使用工具。 4.组织展示交流，引导学生互相评价并提出改进建议。 师：各小组用三面镜子和透明圆筒制作万花筒，注意安全。 预设：小组合作完成，看到了美丽的对称图案！ 师：哪个小组的万花筒效果最好？还能怎么改进？ 预设：可以调整镜子夹角、换不同纸屑材料、加玻璃片。 【过渡语】今天我们不仅理解了潜望镜和万花筒的原理，还亲手制作了作品。让我们看板书，梳理今天的学习。 通过动手制作和拓展应用，将知识转化为实践能力，培养创新意识和工程思维，体验科学的应用价值。 【课堂检测】 1.（选择题）潜望镜利用的是（ ） A.光的直线传播 B.光的反射 C.光的折射 D.光的色散 【参考答案】B 2.（选择题）两面镜子的夹角越小，看到的影像数量（ ） A.越少 B.越多 C.不变 D.消失 【参考答案】B 3.（填空题）制作简易潜望镜时，两面镜子应____放置，镜面应____。 平行、相对 4.（实验题）万花筒中通常有____面镜子，它们围成____形，利用光的____反射形成对称图案。 三、三角（柱）、多次 5.（简答题）请画出潜望镜的光路示意图，并说明光经过了几次反射。 光经过两次反射，从水面物体→上方镜子反射→下方镜子反射→观察者眼睛 【拓展阅读】 【拓展阅读】潜望镜的军事应用 潜望镜最早应用于军事领域。在第一次世界大战中，潜艇为了在水下观察水面情况，安装了潜望镜。现代潜艇的潜望镜长达十几米，可以升降和旋转，上面装有棱镜和透镜，能将水面的景象清晰地传递到水下观察者的眼中。除了军事，潜望镜原理还用于坦克潜望镜、管道内窥镜等。 万花筒则是1816年由苏格兰物理学家大卫·布鲁斯特发明的。他在研究光的偏振现象时，意外发现三面镜子围成三角形可以产生美丽的对称图案，于是发明了万花筒。 【资源推荐】 类型 资源名称 视频 《潜望镜的工作原理》3D动画（B站·科技袁人） 视频 《万花筒里的数学》科普视频（中国数字科技馆） 视频 《潜艇潜望镜操作实录》军事科普视频 阅读 《3.潜望镜与万花筒》相关科普文章（详见拓展阅读板块） 【板书设计】 3.潜望镜与万花筒 【核心概念】潜望镜 光 → 上镜（45°）→ 下镜（45°）→ 眼睛 ↑│↓ 两次反射 丨 改变光路方向 【实验发现】万花筒 三面镜子 → 围合三角形 → 多次反射 → 对称图案 夹角：180°→1像 丨 90°→2像 丨 60°→3像 丨 30°→更多 ↑ 规律 夹角越小 → 成像越多 【生活应用】 潜望镜 丨 地铁 丨 坦克 丨 管道检查 万花筒 丨 艺术装饰 丨 科学玩具 $