一、追本溯源：潛望鏡的科學(xué)原理演講人追本溯源：潛望鏡的科學(xué)原理01延伸思考：從潛望鏡到光的世界02動(dòng)手實(shí)踐：潛望鏡的制作與調(diào)試03總結(jié)：讓科學(xué)之光“拐彎”照進(jìn)生活04目錄2025小學(xué)四年級科學(xué)下冊潛望鏡原理與制作步驟課件各位同學(xué)，今天我們要一起探索一個(gè)既有趣又實(shí)用的科學(xué)工具——潛望鏡。它就像一雙“會拐彎的眼睛”，能讓我們看到被障礙物擋住的風(fēng)景。作為陪伴大家多年的科學(xué)老師，我至今仍記得第一次帶學(xué)生制作潛望鏡時(shí)，孩子們舉著自己的作品歡呼“看到了！”的樣子——那束透過紙筒的光，不僅照亮了教室的墻角，更點(diǎn)亮了他們對科學(xué)的好奇。接下來，我們將從“為什么潛望鏡能‘拐彎看’”“如何親手做一個(gè)潛望鏡”兩個(gè)核心問題出發(fā)，開啟今天的探索之旅。01追本溯源：潛望鏡的科學(xué)原理追本溯源：潛望鏡的科學(xué)原理要理解潛望鏡的“神奇”，我們首先需要回到光的傳播規(guī)律。四年級上學(xué)期我們學(xué)過“光的直線傳播”，知道光是沿著直線前進(jìn)的——比如手電筒的光、陽光透過窗戶的影子，都是這一規(guī)律的體現(xiàn)。但生活中還有許多現(xiàn)象與此“矛盾”：比如周末你們對著鏡子梳頭時(shí)，明明臉朝鏡子，卻能看到后腦勺的頭發(fā)；再比如爸爸開車時(shí)，通過后視鏡能看到后方車輛。這些現(xiàn)象背后，藏著光的另一個(gè)重要特性：反射。1光的反射：潛望鏡的核心密碼當(dāng)光從一種介質(zhì)（比如空氣）射到另一種介質(zhì)（比如鏡子）的表面時(shí)，有一部分光會被介質(zhì)表面“反彈”回去，這種現(xiàn)象就是光的反射。反射現(xiàn)象中，有三個(gè)關(guān)鍵角色：入射光線：射向反射面的光（比如你投向鏡子的目光）；反射光線：被反射面反彈的光（比如鏡子里“返回”的目光）；法線：垂直于反射面的虛線（就像給反射面畫的“垂線標(biāo)桿”）。科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，反射現(xiàn)象遵循嚴(yán)格的規(guī)律——反射定律：①入射光線、反射光線和法線在同一平面內(nèi)；②入射光線和反射光線分居法線兩側(cè)；③入射角等于反射角（入射角是入射光線與法線的夾角，反射角是反射光線與法線的夾角1光的反射：潛望鏡的核心密碼）。舉個(gè)例子：當(dāng)你把激光筆的光垂直射向鏡子（入射角為0），反射光線會沿著原路返回（反射角也為0）；如果以30角入射，反射光線就會以30角“彈開”。這就像你拍籃球，球撞擊地面的角度和彈起的角度幾乎相等——光的反射和籃球的反彈，本質(zhì)上都是“遵循規(guī)律的反彈”。2潛望鏡的光路分析：兩次反射的“接力”潛望鏡的設(shè)計(jì)，正是巧妙利用了光的反射定律。簡單來說，它通過兩塊平行且與水平方向成45角的平面鏡，讓光線經(jīng)過兩次反射，從而改變傳播方向，使觀察者能看到障礙物另一側(cè)的物體。我們可以用“光路圖”來具體分析：假設(shè)潛望鏡的頂部有一個(gè)物體（比如窗外的小鳥），物體發(fā)出的光（或反射的光）會先到達(dá)潛望鏡頂部的第一塊平面鏡。由于這塊鏡子與水平方向成45角，入射光線（從物體到第一塊鏡子）與鏡面的夾角是45，因此入射角為45（入射角=90-入射光線與鏡面夾角）。根據(jù)反射定律，反射角也為45，所以反射光線會垂直向下傳播，射向底部的第二塊平面鏡。2潛望鏡的光路分析：兩次反射的“接力”底部的第二塊平面鏡同樣與水平方向成45角，且與頂部的鏡子平行。此時(shí)，垂直向下的反射光線到達(dá)第二塊鏡子時(shí)，入射光線與鏡面的夾角是45，入射角同樣為45，反射角也為45，因此反射光線會水平向右傳播，進(jìn)入觀察者的眼睛。這樣一來，原本被障礙物（比如墻壁、戰(zhàn)壕）擋住的光線，就通過兩次反射“繞”過了障礙物，讓我們“看到”了被遮擋的物體。打個(gè)比方，潛望鏡就像光的“快遞員”：第一塊鏡子把光從上方“接”過來，向下“傳遞”；第二塊鏡子再把光從下方“接”過來，水平“遞”到我們眼里。兩次反射的“接力”，讓光完成了一次“拐彎旅行”。3從自然到科技：潛望鏡的歷史與應(yīng)用潛望鏡的原理雖然基于光的反射，但它的發(fā)明卻與人類的實(shí)際需求緊密相關(guān)。早在公元前3世紀(jì)，古希臘數(shù)學(xué)家阿基米德就曾利用類似原理的裝置觀察海上敵艦；而現(xiàn)代潛望鏡的雛形，出現(xiàn)在17世紀(jì)的歐洲，當(dāng)時(shí)的科學(xué)家用玻璃片和銅管制作簡單裝置，用于觀察高墻外的情況。如今，潛望鏡的應(yīng)用早已超出軍事領(lǐng)域：軍事領(lǐng)域：潛艇通過潛望鏡在水下觀察海面情況，避免浮出水面暴露位置；工業(yè)領(lǐng)域：工程師用潛望鏡檢查機(jī)器內(nèi)部的細(xì)小部件，比如發(fā)動(dòng)機(jī)管道；日常生活：有些家庭會在拐角處安裝“轉(zhuǎn)角鏡”（本質(zhì)是簡易潛望鏡），避免開門時(shí)撞到另一側(cè)的人；科學(xué)探索：考古學(xué)家用微型潛望鏡探測狹窄的古墓通道，保護(hù)文物的同時(shí)降低人員風(fēng)險(xiǎn)。這些應(yīng)用都在告訴我們：科學(xué)原理只有與實(shí)際需求結(jié)合，才能真正“活”起來。02動(dòng)手實(shí)踐：潛望鏡的制作與調(diào)試動(dòng)手實(shí)踐：潛望鏡的制作與調(diào)試明白了原理，接下來我們要親手制作一個(gè)潛望鏡。制作材料都是生活中常見的物品，步驟也不復(fù)雜，但需要耐心和細(xì)心——科學(xué)探究的樂趣，往往藏在“慢慢來”的過程里。1材料準(zhǔn)備：生活中的“科學(xué)工具箱”1制作前，我們需要準(zhǔn)備以下材料（建議提前2天讓家長協(xié)助準(zhǔn)備，避免課堂手忙腳亂）：2主體框架：2個(gè)長約25cm、寬約7cm的長方形紙盒（推薦牙膏盒，硬度適中且尺寸統(tǒng)一；若沒有，可用卡紙自制，厚度約0.3mm）；3反射鏡面：2塊5cm×5cm的平面鏡片（可用小鏡子碎片，邊緣需用膠帶包裹防割手；或用鋁箔紙貼在硬紙板上自制“簡易鏡子”，但反射效果稍差）；4輔助工具：剪刀、直尺、鉛筆、雙面膠、透明膠帶、美工刀（需教師或家長協(xié)助使用）、記號筆；5其他：黑卡紙（可選，用于遮擋雜光）、彩筆（可選，用于裝飾）。6需要特別提醒：使用剪刀和美工刀時(shí)一定要注意安全，尤其是裁剪紙盒時(shí)，建議由老師或家長先劃出痕跡，再由同學(xué)慢慢剪開。2制作步驟：分階段構(gòu)建“光的通道”潛望鏡的制作可分為“框架搭建”“鏡面安裝”“調(diào)試優(yōu)化”三個(gè)階段，每個(gè)階段都需要嚴(yán)格按照尺寸操作，否則可能影響最終效果。2制作步驟：分階段構(gòu)建“光的通道”2.1階段一：框架搭建——為光“鋪路”潛望鏡的主體是一個(gè)“Z”字形的通道，需要通過裁剪紙盒形成上下兩個(gè)觀察口和中間的反射腔。具體步驟如下：標(biāo)記裁剪線：取一個(gè)牙膏盒，平放在桌面上，長邊朝自己。用直尺在盒身正面（帶包裝的一面）畫出兩條平行線：一條距離頂部邊緣5cm，另一條距離底部邊緣5cm，兩條線均與長邊平行。裁剪觀察口：在頂部平行線的中間位置，畫一個(gè)3cm×3cm的正方形（觀察口）；在底部平行線的中間位置，同樣畫一個(gè)3cm×3cm的正方形。用剪刀沿線條剪開，注意保持切口整齊（若紙盒較硬，可先用美工刀劃淺痕，再用剪刀剪開）。制作“Z”形通道：將紙盒沿頂部觀察口的下邊緣（即頂部平行線）向內(nèi)側(cè)折疊90，使頂部觀察口朝上；再沿底部觀察口的上邊緣（即底部平行線）向內(nèi)側(cè)折疊90，使底部觀察口朝右。此時(shí)，紙盒應(yīng)呈現(xiàn)“Z”字形（類似樓梯的側(cè)面）。2制作步驟：分階段構(gòu)建“光的通道”2.1階段一：框架搭建——為光“鋪路”固定框架：用透明膠帶將折疊處的紙盒邊緣粘貼固定，確保“Z”形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不會自行展開。這一步的關(guān)鍵是“Z”形的角度——頂部和底部的折疊角度需保持一致（均為90），否則會導(dǎo)致兩塊鏡子無法平行放置，影響反射效果。2制作步驟：分階段構(gòu)建“光的通道”2.2階段二：鏡面安裝——讓光“精準(zhǔn)反射”鏡子的安裝是潛望鏡制作的核心，直接決定能否看到清晰的圖像。具體操作如下：確定鏡子位置：在“Z”形框架的頂部折疊處（即頂部觀察口下方的內(nèi)側(cè)），用直尺測量出與頂部觀察口下邊緣成45角的位置——簡單來說，鏡子的一邊應(yīng)與頂部觀察口的下邊緣對齊，另一邊向框架內(nèi)側(cè)傾斜，使鏡面與框架的垂直面成45角（可用量角器輔助測量，或用三角板的45角比對）。固定第一塊鏡子：用雙面膠將鏡子背面均勻粘貼（注意留出邊緣，避免遮擋光線），然后將鏡子按45角貼在頂部折疊處的內(nèi)側(cè)。粘貼時(shí)需反復(fù)調(diào)整，確保鏡子與框架的垂直面嚴(yán)格成45角（可通過“入射光線測試”驗(yàn)證：用激光筆從頂部觀察口射入，若反射光線垂直向下，則角度正確）。2制作步驟：分階段構(gòu)建“光的通道”2.2階段二：鏡面安裝——讓光“精準(zhǔn)反射”安裝第二塊鏡子：在“Z”形框架的底部折疊處（即底部觀察口上方的內(nèi)側(cè)），用同樣的方法安裝第二塊鏡子，確保其與框架的垂直面也成45角，且與頂部的鏡子平行（可通過測量兩塊鏡子與框架的夾角是否均為45，或用細(xì)線連接兩塊鏡子的頂部邊緣，檢查是否平行）。遮擋雜光：用黑卡紙裁剪成與紙盒內(nèi)部寬度一致的長條，粘貼在鏡子周圍的空隙處，避免外界雜光進(jìn)入潛望鏡內(nèi)部（雜光會導(dǎo)致圖像模糊，就像在強(qiáng)光下看手機(jī)屏幕一樣）。這一步容易出錯(cuò)的地方是鏡子角度偏差。如果角度大于或小于45，反射光線的方向會偏離，導(dǎo)致觀察者無法看到物體的正像，甚至完全看不到圖像。因此，安裝時(shí)一定要耐心調(diào)整，必要時(shí)可以用鉛筆在紙盒內(nèi)側(cè)畫出45角的輔助線，幫助定位。2制作步驟：分階段構(gòu)建“光的通道”2.3階段三：調(diào)試優(yōu)化——讓“眼睛”更清晰制作完成后，需要通過調(diào)試確保潛望鏡的效果。調(diào)試步驟如下：初步觀察測試：將潛望鏡的頂部觀察口對準(zhǔn)一個(gè)明顯的物體（如教室前方的鐘表），眼睛靠近底部觀察口，慢慢調(diào)整潛望鏡的角度，觀察是否能看到清晰的鐘表圖像。解決常見問題：看不到圖像：可能是鏡子角度偏差，需重新調(diào)整鏡子與框架的夾角至45；或觀察口被遮擋，需檢查紙盒折疊處是否有紙片擋住光線。圖像模糊：可能是鏡子表面有污漬（用軟布擦拭），或紙盒內(nèi)部有雜光（用黑卡紙進(jìn)一步遮擋空隙）。圖像顛倒：可能是兩塊鏡子的平行度不夠（頂部鏡子向左傾斜，底部鏡子向右傾斜），需調(diào)整至兩塊鏡子嚴(yán)格平行。2制作步驟：分階段構(gòu)建“光的通道”2.3階段三：調(diào)試優(yōu)化——讓“眼睛”更清晰裝飾美化：調(diào)試成功后，可用彩筆在紙盒表面繪制圖案（如潛艇、星星等），或貼上彩色貼紙，讓你的潛望鏡更具個(gè)性。記得把調(diào)試過程記錄在科學(xué)筆記本上——“哪里出了問題？怎么解決的？”這些記錄比成品本身更有價(jià)值，因?yàn)樗鼈冇涗浟四愕乃伎歼^程。03延伸思考：從潛望鏡到光的世界延伸思考：從潛望鏡到光的世界制作完潛望鏡，我們對光的反射有了更深刻的理解，但科學(xué)的探索永遠(yuǎn)不會停止。以下幾個(gè)問題，值得我們繼續(xù)思考：1為什么不用其他角度的鏡子？如果把鏡子的角度改為30或60，潛望鏡還能正常工作嗎？大家可以嘗試修改鏡子角度，觀察反射光線的方向變化。你會發(fā)現(xiàn)：只有當(dāng)鏡子與水平方向成45角時(shí)，兩次反射的光線才能剛好“拐彎”90，讓觀察者看到正前方的物體。如果角度改變，反射光線的方向也會改變，可能需要更長的潛望鏡才能看到物體。3.2除了平面鏡，還能用其他鏡子嗎？潛望鏡用的是平面鏡（表面平整的鏡子），但如果換成凸面鏡（表面向外凸）或凹面鏡（表面向內(nèi)凹），會發(fā)生什么？凸面鏡能擴(kuò)大視野（比如汽車后視鏡），但圖像會變??；凹面鏡能匯聚光線（比如太陽灶），但視野會變窄。因此，潛望鏡選擇平面鏡，是為了在保證視野清晰的同時(shí)，讓圖像大小與實(shí)際物體一致。1為什么不用其他角度的鏡子？觀察一下周圍，你會發(fā)現(xiàn)許多工具都應(yīng)用了潛望鏡的原理：1胃鏡：通過光纖將體內(nèi)的圖像反射到外部屏幕，幫助醫(yī)生診斷病情；3這些例子告訴我們：科學(xué)不是書本上的“死知識”，而是藏在生活中的“活智慧”。5牙醫(yī)的小鏡子：醫(yī)生用小鏡子反射牙齒背面的圖像，讓我們看到自己看不到的地方；2玩具“萬花筒”：利用多塊鏡子的反射，形成美麗的對稱圖案。43.3生活中還有哪些“潛望鏡”？04總結(jié)：讓科學(xué)之光“拐彎”照進(jìn)生活總結(jié)：讓科學(xué)之光“拐彎”照進(jìn)生活No.3今天的課程，我們從光的反射出發(fā)，揭開了潛望鏡的“神秘面紗”，又通過動(dòng)手制作，將原理轉(zhuǎn)化為實(shí)踐。潛望鏡的核心，是兩次反射的“接力”；而科學(xué)學(xué)習(xí)的核心，是“從觀察到思考，從思考到實(shí)踐”的過程。同學(xué)們，當(dāng)你們舉著自己制作的潛望鏡，看到墻角另一側(cè)的同學(xué)時(shí)，你們看到的不