2025 小学四年级科学下册潜望镜原理与制作步骤课件

一、追本溯源：潜望镜的科学原理演讲人追本溯源：潜望镜的科学原理01延伸思考：从潜望镜到光的世界02动手实践：潜望镜的制作与调试03总结：让科学之光“拐弯”照进生活04目录2025小学四年级科学下册潜望镜原理与制作步骤课件各位同学，今天我们要一起探索一个既有趣又实用的科学工具——潜望镜。它就像一双“会拐弯的眼睛”，能让我们看到被障碍物挡住的风景。作为陪伴大家多年的科学老师，我至今仍记得第一次带学生制作潜望镜时，孩子们举着自己的作品欢呼“看到了！”的样子——那束透过纸筒的光，不仅照亮了教室的墙角，更点亮了他们对科学的好奇。接下来，我们将从“为什么潜望镜能‘拐弯看’”“如何亲手做一个潜望镜”两个核心问题出发，开启今天的探索之旅。01追本溯源：潜望镜的科学原理追本溯源：潜望镜的科学原理要理解潜望镜的“神奇”，我们首先需要回到光的传播规律。四年级上学期我们学过“光的直线传播”，知道光是沿着直线前进的——比如手电筒的光、阳光透过窗户的影子，都是这一规律的体现。但生活中还有许多现象与此“矛盾”：比如周末你们对着镜子梳头时，明明脸朝镜子，却能看到后脑勺的头发；再比如爸爸开车时，通过后视镜能看到后方车辆。这些现象背后，藏着光的另一个重要特性：反射。1光的反射：潜望镜的核心密码当光从一种介质（比如空气）射到另一种介质（比如镜子）的表面时，有一部分光会被介质表面“反弹”回去，这种现象就是光的反射。反射现象中，有三个关键角色：入射光线：射向反射面的光（比如你投向镜子的目光）；反射光线：被反射面反弹的光（比如镜子里“返回”的目光）；法线：垂直于反射面的虚线（就像给反射面画的“垂线标杆”）。科学家通过实验发现，反射现象遵循严格的规律——反射定律：①入射光线、反射光线和法线在同一平面内；②入射光线和反射光线分居法线两侧；③入射角等于反射角（入射角是入射光线与法线的夹角，反射角是反射光线与法线的夹角1光的反射：潜望镜的核心密码）。举个例子：当你把激光笔的光垂直射向镜子（入射角为0），反射光线会沿着原路返回（反射角也为0）；如果以30角入射，反射光线就会以30角“弹开”。这就像你拍篮球，球撞击地面的角度和弹起的角度几乎相等——光的反射和篮球的反弹，本质上都是“遵循规律的反弹”。2潜望镜的光路分析：两次反射的“接力”潜望镜的设计，正是巧妙利用了光的反射定律。简单来说，它通过两块平行且与水平方向成45角的平面镜，让光线经过两次反射，从而改变传播方向，使观察者能看到障碍物另一侧的物体。我们可以用“光路图”来具体分析：假设潜望镜的顶部有一个物体（比如窗外的小鸟），物体发出的光（或反射的光）会先到达潜望镜顶部的第一块平面镜。由于这块镜子与水平方向成45角，入射光线（从物体到第一块镜子）与镜面的夹角是45，因此入射角为45（入射角=90-入射光线与镜面夹角）。根据反射定律，反射角也为45，所以反射光线会垂直向下传播，射向底部的第二块平面镜。2潜望镜的光路分析：两次反射的“接力”底部的第二块平面镜同样与水平方向成45角，且与顶部的镜子平行。此时，垂直向下的反射光线到达第二块镜子时，入射光线与镜面的夹角是45，入射角同样为45，反射角也为45，因此反射光线会水平向右传播，进入观察者的眼睛。这样一来，原本被障碍物（比如墙壁、战壕）挡住的光线，就通过两次反射“绕”过了障碍物，让我们“看到”了被遮挡的物体。打个比方，潜望镜就像光的“快递员”：第一块镜子把光从上方“接”过来，向下“传递”；第二块镜子再把光从下方“接”过来，水平“递”到我们眼里。两次反射的“接力”，让光完成了一次“拐弯旅行”。3从自然到科技：潜望镜的历史与应用潜望镜的原理虽然基于光的反射，但它的发明却与人类的实际需求紧密相关。早在公元前3世纪，古希腊数学家阿基米德就曾利用类似原理的装置观察海上敌舰；而现代潜望镜的雏形，出现在17世纪的欧洲，当时的科学家用玻璃片和铜管制作简单装置，用于观察高墙外的情况。如今，潜望镜的应用早已超出军事领域：军事领域：潜艇通过潜望镜在水下观察海面情况，避免浮出水面暴露位置；工业领域：工程师用潜望镜检查机器内部的细小部件，比如发动机管道；日常生活：有些家庭会在拐角处安装“转角镜”（本质是简易潜望镜），避免开门时撞到另一侧的人；科学探索：考古学家用微型潜望镜探测狭窄的古墓通道，保护文物的同时降低人员风险。这些应用都在告诉我们：科学原理只有与实际需求结合，才能真正“活”起来。02动手实践：潜望镜的制作与调试动手实践：潜望镜的制作与调试明白了原理，接下来我们要亲手制作一个潜望镜。制作材料都是生活中常见的物品，步骤也不复杂，但需要耐心和细心——科学探究的乐趣，往往藏在“慢慢来”的过程里。1材料准备：生活中的“科学工具箱”1制作前，我们需要准备以下材料（建议提前2天让家长协助准备，避免课堂手忙脚乱）：2主体框架：2个长约25cm、宽约7cm的长方形纸盒（推荐牙膏盒，硬度适中且尺寸统一；若没有，可用卡纸自制，厚度约0.3mm）；3反射镜面：2块5cm×5cm的平面镜片（可用小镜子碎片，边缘需用胶带包裹防割手；或用铝箔纸贴在硬纸板上自制“简易镜子”，但反射效果稍差）；4辅助工具：剪刀、直尺、铅笔、双面胶、透明胶带、美工刀（需教师或家长协助使用）、记号笔；5其他：黑卡纸（可选，用于遮挡杂光）、彩笔（可选，用于装饰）。6需要特别提醒：使用剪刀和美工刀时一定要注意安全，尤其是裁剪纸盒时，建议由老师或家长先划出痕迹，再由同学慢慢剪开。2制作步骤：分阶段构建“光的通道”潜望镜的制作可分为“框架搭建”“镜面安装”“调试优化”三个阶段，每个阶段都需要严格按照尺寸操作，否则可能影响最终效果。2制作步骤：分阶段构建“光的通道”2.1阶段一：框架搭建——为光“铺路”潜望镜的主体是一个“Z”字形的通道，需要通过裁剪纸盒形成上下两个观察口和中间的反射腔。具体步骤如下：标记裁剪线：取一个牙膏盒，平放在桌面上，长边朝自己。用直尺在盒身正面（带包装的一面）画出两条平行线：一条距离顶部边缘5cm，另一条距离底部边缘5cm，两条线均与长边平行。裁剪观察口：在顶部平行线的中间位置，画一个3cm×3cm的正方形（观察口）；在底部平行线的中间位置，同样画一个3cm×3cm的正方形。用剪刀沿线条剪开，注意保持切口整齐（若纸盒较硬，可先用美工刀划浅痕，再用剪刀剪开）。制作“Z”形通道：将纸盒沿顶部观察口的下边缘（即顶部平行线）向内侧折叠90，使顶部观察口朝上；再沿底部观察口的上边缘（即底部平行线）向内侧折叠90，使底部观察口朝右。此时，纸盒应呈现“Z”字形（类似楼梯的侧面）。2制作步骤：分阶段构建“光的通道”2.1阶段一：框架搭建——为光“铺路”固定框架：用透明胶带将折叠处的纸盒边缘粘贴固定，确保“Z”形结构稳定，不会自行展开。这一步的关键是“Z”形的角度——顶部和底部的折叠角度需保持一致（均为90），否则会导致两块镜子无法平行放置，影响反射效果。2制作步骤：分阶段构建“光的通道”2.2阶段二：镜面安装——让光“精准反射”镜子的安装是潜望镜制作的核心，直接决定能否看到清晰的图像。具体操作如下：确定镜子位置：在“Z”形框架的顶部折叠处（即顶部观察口下方的内侧），用直尺测量出与顶部观察口下边缘成45角的位置——简单来说，镜子的一边应与顶部观察口的下边缘对齐，另一边向框架内侧倾斜，使镜面与框架的垂直面成45角（可用量角器辅助测量，或用三角板的45角比对）。固定第一块镜子：用双面胶将镜子背面均匀粘贴（注意留出边缘，避免遮挡光线），然后将镜子按45角贴在顶部折叠处的内侧。粘贴时需反复调整，确保镜子与框架的垂直面严格成45角（可通过“入射光线测试”验证：用激光笔从顶部观察口射入，若反射光线垂直向下，则角度正确）。2制作步骤：分阶段构建“光的通道”2.2阶段二：镜面安装——让光“精准反射”安装第二块镜子：在“Z”形框架的底部折叠处（即底部观察口上方的内侧），用同样的方法安装第二块镜子，确保其与框架的垂直面也成45角，且与顶部的镜子平行（可通过测量两块镜子与框架的夹角是否均为45，或用细线连接两块镜子的顶部边缘，检查是否平行）。遮挡杂光：用黑卡纸裁剪成与纸盒内部宽度一致的长条，粘贴在镜子周围的空隙处，避免外界杂光进入潜望镜内部（杂光会导致图像模糊，就像在强光下看手机屏幕一样）。这一步容易出错的地方是镜子角度偏差。如果角度大于或小于45，反射光线的方向会偏离，导致观察者无法看到物体的正像，甚至完全看不到图像。因此，安装时一定要耐心调整，必要时可以用铅笔在纸盒内侧画出45角的辅助线，帮助定位。2制作步骤：分阶段构建“光的通道”2.3阶段三：调试优化——让“眼睛”更清晰制作完成后，需要通过调试确保潜望镜的效果。调试步骤如下：初步观察测试：将潜望镜的顶部观察口对准一个明显的物体（如教室前方的钟表），眼睛靠近底部观察口，慢慢调整潜望镜的角度，观察是否能看到清晰的钟表图像。解决常见问题：看不到图像：可能是镜子角度偏差，需重新调整镜子与框架的夹角至45；或观察口被遮挡，需检查纸盒折叠处是否有纸片挡住光线。图像模糊：可能是镜子表面有污渍（用软布擦拭），或纸盒内部有杂光（用黑卡纸进一步遮挡空隙）。图像颠倒：可能是两块镜子的平行度不够（顶部镜子向左倾斜，底部镜子向右倾斜），需调整至两块镜子严格平行。2制作步骤：分阶段构建“光的通道”2.3阶段三：调试优化——让“眼睛”更清晰装饰美化：调试成功后，可用彩笔在纸盒表面绘制图案（如潜艇、星星等），或贴上彩色贴纸，让你的潜望镜更具个性。记得把调试过程记录在科学笔记本上——“哪里出了问题？怎么解决的？”这些记录比成品本身更有价值，因为它们记录了你的思考过程。03延伸思考：从潜望镜到光的世界延伸思考：从潜望镜到光的世界制作完潜望镜，我们对光的反射有了更深刻的理解，但科学的探索永远不会停止。以下几个问题，值得我们继续思考：1为什么不用其他角度的镜子？如果把镜子的角度改为30或60，潜望镜还能正常工作吗？大家可以尝试修改镜子角度，观察反射光线的方向变化。你会发现：只有当镜子与水平方向成45角时，两次反射的光线才能刚好“拐弯”90，让观察者看到正前方的物体。如果角度改变，反射光线的方向也会改变，可能需要更长的潜望镜才能看到物体。3.2除了平面镜，还能用其他镜子吗？潜望镜用的是平面镜（表面平整的镜子），但如果换成凸面镜（表面向外凸）或凹面镜（表面向内凹），会发生什么？凸面镜能扩大视野（比如汽车后视镜），但图像会变小；凹面镜能汇聚光线（比如太阳灶），但视野会变窄。因此，潜望镜选择平面镜，是为了在保证视野清晰的同时，让图像大小与实际物体一致。1为什么不用其他角度的镜子？观察一下周围，你会发现许多工具都应用了潜望镜的原理：1胃镜：通过光纤将体内的图像反射到外部屏幕，帮助医生诊断病情；3这些例子告诉我们：科学不是书本上的“死知识”，而是藏在生活中的“活智慧”。5牙医的小镜子：医生用小镜子反射牙齿背面的图像，让我们看到自己看不到的地方；2玩具“万花筒”：利用多块镜子的反射，形成美丽的对称图案。43.3生活中还有哪些“潜望镜”？04总结：让科学之光“拐弯”照进生活总结：让科学之光“拐弯”照进生活No.3今天的课程，我们从光的反射出发，揭开了潜望镜的“神秘面纱”，又通过动手制作，将原理转化为实践。潜望镜的核心，是两次反射的“接力”；而科学学习的核心，是“从观察到思考，从思考到实践”的过程。同学们，当你们举着自己制作的潜望镜，看到墙角另一侧的同学时，你们看到的不