第三节 学生实验：设计制作简易潜望镜教学设计中职基础课-电工电子类-高教版（2021）-(物理)-55

第三节学生实验：设计制作简易潜望镜教学设计中职基础课-电工电子类-高教版（2021）-(物理)-55科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）第三节学生实验：设计制作简易潜望镜教学设计中职基础课-电工电子类-高教版（2021）-(物理)-55设计意图本节课旨在通过学生实验：设计制作简易潜望镜，引导学生运用光学原理和电工技术，将理论知识与实践操作相结合，提高学生的动手能力和创新能力。通过本节课的学习，学生能理解潜望镜的工作原理，掌握简易潜望镜的制作方法，培养团队协作精神和解决问题的能力。核心素养目标培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，提升学生的科学探究素养；增强学生的创新意识和实践能力，通过设计制作潜望镜，锻炼学生的工程思维和动手操作技能；同时，通过团队合作，培养学生的团队合作精神和沟通协调能力。教学难点与重点1.教学重点，

①掌握潜望镜的基本工作原理，理解光的折射现象在潜望镜中的应用。

②熟悉潜望镜的基本结构，包括反射镜、透镜、镜筒等组成部分。

③能够根据设计要求，选择合适的材料和工具，制作出简易潜望镜。

④学会测试和调整潜望镜的性能，确保其成像清晰。

2.教学难点，

①理解光的折射规律，并能将其应用于潜望镜的光路设计。

②准确计算潜望镜的折射角度和透镜焦距，以保证成像效果。

③在材料选择和结构设计上，平衡简易性和功能性，满足实际使用需求。

④针对制作过程中可能出现的问题，如光路偏差、成像模糊等，能够进行有效的分析和解决。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料，包括物理教材中的相关章节和简易潜望镜的制作指南。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以帮助学生理解潜望镜的工作原理和制作步骤。

3.实验器材：准备实验所需的材料，如平面镜、凸透镜、玻璃管、胶带等，并确保实验器材的完整性和安全性。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，包括分组讨论区、实验操作台，以及展示潜望镜制作过程和成果的展示区。教学流程1.导入新课

详细内容：首先，通过展示潜望镜的图片或实际模型，激发学生的兴趣。然后，提问学生潜望镜在生活中的应用，引导学生思考潜望镜的工作原理。最后，简要介绍本节课的学习目标和内容，让学生对即将进行的实验和制作活动有所期待。用时5分钟。

2.新课讲授

①理解潜望镜的工作原理

详细内容：讲解光的折射现象，结合潜望镜的光路图，让学生理解潜望镜是如何利用光的折射原理来实现图像传递的。通过实际操作演示，让学生观察光的折射现象，加深对原理的理解。用时10分钟。

②潜望镜的结构与材料选择

详细内容：介绍潜望镜的基本结构，包括反射镜、透镜、镜筒等组成部分。讲解不同材料的特点和适用性，引导学生根据设计要求选择合适的材料和工具。用时10分钟。

③潜望镜的制作步骤

详细内容：详细讲解简易潜望镜的制作步骤，包括材料准备、组装、调试等环节。通过视频或图片展示制作过程，让学生了解每个步骤的具体操作。用时10分钟。

3.实践活动

①实验操作

详细内容：学生分组进行潜望镜的制作，教师巡回指导，解答学生在制作过程中遇到的问题。强调安全操作，确保实验顺利进行。用时15分钟。

②成品展示与评价

详细内容：学生展示自己的作品，教师和学生共同评价作品的优缺点，总结制作过程中的经验和教训。用时10分钟。

③潜望镜性能测试

详细内容：学生进行潜望镜性能测试，包括成像清晰度、稳定性等指标。通过测试，让学生了解潜望镜的性能，并学会调整和优化。用时10分钟。

4.学生小组讨论

①材料选择

举例回答：讨论不同材料的优缺点，如玻璃管和塑料管的对比，以及如何根据实际需求选择合适的材料。

②结构设计

举例回答：讨论潜望镜的结构设计，如反射镜的放置角度、透镜的焦距等，以及如何优化设计以提高成像效果。

③问题解决

举例回答：讨论在制作过程中遇到的问题，如光路偏差、成像模糊等，以及如何通过调整和改进来解决这些问题。

5.总结回顾

详细内容：首先，回顾本节课的学习内容，强调潜望镜的工作原理、制作步骤和性能测试。然后，总结学生在实践活动中的表现，肯定他们的努力和成果。最后，提出思考题，引导学生思考潜望镜在生活中的其他应用。用时5分钟。

总计用时：45分钟。教学资源拓展1.拓展资源：

-光学原理的进一步探讨：可以引入关于透镜、反射镜和光的折射、反射等光学基本概念的深入学习，包括凸透镜和凹透镜的成像特性，以及光的几何光学和波动光学的基本原理。

-实际应用案例：提供潜望镜在实际工程和军事领域的应用案例，如潜艇潜望镜、望远镜、显微镜等，让学生了解光学原理在生活中的广泛应用。

-光学实验：介绍一些简单的光学实验，如光束偏折实验、透镜成像实验等，帮助学生通过动手操作来加深对光学原理的理解。

2.拓展建议：

-学生可以尝试设计其他光学仪器，如放大镜、简易显微镜等，通过实际制作来加深对光学原理的理解。

-鼓励学生参与学校的科学俱乐部或科技竞赛，利用所学知识解决实际问题，提高创新能力和团队协作能力。

-建议学生阅读相关的科普书籍或文章，如《光学的故事》、《科学探索者的眼睛》等，以拓宽视野，激发对科学的兴趣。

-通过在线学习平台，如KhanAcademy、Coursera等，学生可以观看有关光学原理的在线课程，以获得更深入的知识。

-组织学生参观科技馆或光学实验室，实地观察光学仪器的制作和使用，增强实践体验。

-引导学生参与社区服务项目，如制作简易潜望镜送给社区的儿童，通过服务他人来巩固所学知识。教学反思今天上了学生实验：设计制作简易潜望镜这一节课，我感到收获颇丰，同时也意识到一些需要改进的地方。

首先，我发现学生在理解潜望镜的工作原理时存在一定的困难。这让我意识到，在今后的教学中，我应该更加注重理论联系实际，通过具体的实验操作来帮助学生更好地理解抽象的概念。例如，我可以在讲解光的折射原理时，结合潜望镜的光路图，让学生亲手操作，感受光的传播路径。

其次，学生在实验操作过程中，对材料的选择和工具的使用不够熟练。这让我反思，是否应该在课前准备阶段，更详细地介绍实验材料和工具的使用方法，或者安排一个专门的实验技巧培训环节，让学生提前熟悉实验流程。

再者，小组讨论环节中，我发现部分学生参与度不高，可能是由于对实验内容不感兴趣或者缺乏信心。因此，我考虑在未来的教学中，可以通过引入一些有趣的实验现象或者设计更具挑战性的实验任务，来激发学生的学习兴趣和参与度。

此外，总结回顾环节，我发现学生对本节课的知识点掌握得还不够牢固。这说明我在教学过程中可能过于注重实验操作，而忽视了知识的系统梳理。今后，我会在实验之后，安排更多的时间来回顾和巩固所学知识，帮助学生建立完整的知识体系。典型例题讲解典型例题1：一个简易潜望镜由两个平面镜组成，两个平面镜的夹角为30°。若潜望镜的观察者从一端看去，看到水面下的物体A，求物体A到观察者的距离。

解答：由于潜望镜由两个平面镜组成，且夹角为30°，因此光路图可以简化为一个等腰三角形。根据光的反射定律，入射角等于反射角，所以每个平面镜的反射角也是30°。物体A到第一个平面镜的距离等于观察者到第一个平面镜的距离，设为d。根据几何关系，物体A到观察者的距离d'可以表示为：

d'=d/cos(30°)+d

由于cos(30°)=√3/2，代入上式得：

d'=d*(2/√3)+d

d'=d*(2√3+1)/√3

典型例题2：一个简易潜望镜的透镜焦距为10cm，物体距离透镜20cm，求成像距离和放大率。

解答：根据薄透镜成像公式1/f=1/v-1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。代入已知数据得：

1/10=1/v-1/20

1/v=1/10+1/20

1/v=3/20

v=20/3cm

放大率M为像高与物高的比值，由放大率公式M=v/u，代入数据得：

M=(20/3cm)/(20cm)

M=1/3

典型例题3：一个简易潜望镜的反射镜与水平面的夹角为45°，观察者通过潜望镜看到水面下的物体B，物体B的像在潜望镜中的位置与水平面的夹角为30°，求物体B到观察者的距离。

解答：由于反射镜与水平面的夹角为45°，物体B的像与水平面的夹角为30°，可以得出物体B与反射镜的夹角为15°。根据光的反射定律，物体B到反射镜的距离等于像到反射镜的距离。设物体B到反射镜的距离为d，则像到反射镜的距离也为d。物体B到观察者的距离d'为：

d'=d*(tan(45°)+tan(30°))

d'=d*(1+√3/3)

d'=d*(3+√3)/3

典型例题4：一个简易潜望镜的透镜焦距为15cm，物体距离透镜30cm，求成像距离和放大率。

解答：使用薄透镜成像公式1/f=1/v-1/u，代入已知数据得：

1/15=1/v-1/30

1/v=1/15+1/30

1/v=1/10

v=10cm

放大率M为像高与物高的比值，由放大率公式M=v/u，代入数据得：

M=10cm/30cm

M=1/3

典型例题5：一个简易潜望镜由两个平面镜组成，两个平面镜的夹角为60°，观察者通过潜望镜看到水面下的物体C，物体C的像在潜望镜中的位置与水平面的夹角为45°，求物体C到观察者的距离。

解答：由于潜望镜由两个平面镜组成，且夹角为60°，物体C的像与水平面的夹角为45°，可以得出物体C与两个平面镜的夹角分别为15°和45°。根据光的反射定律，物体C到每个平面镜的距离等于像到平面镜的距离。设物体C到第一个平面镜的距离为d1，到第二个平面镜的距离为d2。物体C到观察者的距离d'为：

d'=d1*(tan(15°)+tan(45°))+d2*(tan(45°)+tan(15°))

d'=d1*(1+√3/3)+d2*(1+√3/3)

d'=d1*(3+√3)/3+d2*(3+√3)/3

d'=(d1+d2)*(3+√3)/3

由于d1=d2（对称性），所以d'=2d1*(3+√3)/3。课堂小结，当堂检测在本节课的结尾，我们进行了一次课堂小结和当堂检测，以巩固学生对本节课知识点的掌握情况。

课堂小结部分，我首先回顾了本节课的学习内容，包括潜望镜的工作原理、制作步骤和实验操作。我强调了几点关键点：

1.潜望镜利用光的折射和反射原理来传递图像，这是光学基础知识的应用。

2.在制作潜望镜时，材料的选择和结构设计要考虑实际使用需求，同时要注重安全操作。

3.实验过程中，要注意观察和记录实验现象，通过分析现象来理解物理原理。

接着，我让学生回顾了本节课的实验步骤，并提问他们实验中遇到的问题和解决方法。学生们积极分享了自己的经验和发现，这有助于他们加深对实验过程的理解。

当堂检测部分，我设计了以下几个问题：

1.潜望镜是如何利用光的折射和反射原理来实现图像传递的？

2.在制作潜望