資源簡介

2021年新蘇教版科學五年級上冊教材分析
第一單元
光與色彩
一、單元設計意圖
1.本單元主題的提出
光對于地球上的生命體來說至關重要。如果沒有光，整個世界便會陷入無邊的黑暗中，人類將無法生存與生活。人類通過眼睛接收了80%以上的外部信息。研究光現(xiàn)象與光變化對幫助兒童認識外部世界具有重要意義。本單元通過研究光的形成、光在空氣中的行進、光在不同物質(zhì)中行進時發(fā)生的現(xiàn)象與變化，以及認識光的種類或?qū)哟蔚纫幌盗锌茖W實踐活動，引領學生進入光世界，認知、研究光現(xiàn)象，感悟光對我們生存生活的重要意義。
光無疑是每個人所熟悉的，但許多人對“怎樣看見光，如何發(fā)現(xiàn)色彩，光是怎樣行進的”缺少理解，兒童尤為如此。這直接導致他們對光現(xiàn)象的過程變化缺乏形象思維，知識積累不足。本單元主題的提出不僅承接了低年級《奇妙的光》相關主題的發(fā)展，還通過感性體驗、動手操作等活動為初中學段光學現(xiàn)象的學習提供了知識基礎與實踐操作經(jīng)驗，幫助學生更順利地參與到光現(xiàn)象的探究活動中。
本單元的科學實踐活動都是基于將肉眼難于感知的光學現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可視過程設計的。通過用某些能反射光的媒介顯現(xiàn)光在空氣中的行進、用適宜的工具展現(xiàn)白光的復合性等實驗，讓學生在學習中體會科學探究過程，培養(yǎng)設計、動手操作的興趣，學會在人工控制的條件下，觀察、研究自然現(xiàn)象及其規(guī)律，活躍學生的思維，為學生終身發(fā)展服務。
2.本單元對《課程標準》的落實
(1)本單元通過一系列動手、動腦科學實踐活動，落實《課程標準》高年段的課程目標。
科學知識：
知道不同能量之間的轉(zhuǎn)換。
科學探究：
能基于所學的知識，從事物的變化及相互關系等角度提出可探究的科學問題。
能基于所學的知識，通過觀察、實驗、查閱資料、調(diào)查、案例分析等方式獲取事物的信息。
能對探究活動進行過程性反思，及時調(diào)整，并對探究活動進行總結性評價。
科學態(tài)度：
表現(xiàn)出對事物的變化及相互關系進行科學探究的興趣。
在尊重證據(jù)的前提下，堅持正確的觀點。
能大膽質(zhì)疑，從不同視角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、設計與制作，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。
能接受別人的批評意見，反思、調(diào)整自己的探究；在進行多人合作時，愿意溝通交流，綜合考慮小組各成員的意見，形成集體的觀點。
科學、技術、社會與環(huán)境：
認識到人類、動植物、環(huán)境的相互影響和相互依存關系，了解地球上的資源是有限的，人類活動會對環(huán)境產(chǎn)生正面和負面的影響，自覺采取行動，保護環(huán)境。
(2)本單元學習內(nèi)容是基于落實《課程標準》中課程內(nèi)容高年段要求。
6.2太陽光包含不同顏色的光，光遇到不同的物質(zhì)時傳播方向會發(fā)生改變。
6.2.1有的光直接來自發(fā)光的物體，有的光來自反射光的物體。
識別來自光源的光，如太陽光、燈光；識別來自物體反射的光，如月光。
知道來自光源的光或來自物體的反射光進入眼睛，都能使我們看到光源或該物體。
6.2.2光在空氣中沿直線傳播；行進中的光遇到物體時會發(fā)生反射，會改變光的傳播方向，會形成陰影。
知道光在空氣中沿直線傳播。
知道行進中的光遇到物體時，會發(fā)生反射現(xiàn)象，光的傳播方向會發(fā)生變化。
6.2.3太陽光包含不同顏色的光。
描述太陽光穿過三棱鏡后形成的彩色光帶，知道太陽光中包含有不同顏色的光。
3.本單元在整套教材中與其他單元的關系
4.本單元次級主題的構成及邏輯關系
本單元由四課組成：《光源》《光的傳播》《光的反射》《七色光》。前三課按遞進關系設計，是對“光”的生成、傳播、遇到不同物質(zhì)時行進方向改變等光現(xiàn)象的認識。通過一系列的科學實踐活動，初步建立光源、光的傳播及光的反射的概念；了解光源、光的傳播、人眼看到物體的條件和光的反射現(xiàn)象；辨識哪些光來自光源，哪些光來自物體反射；知道光在空氣中是沿直線行進的，遇到物體時行進方向會發(fā)生改變。同時，通過觀察、實驗等探究活動獲取光現(xiàn)象的信息，了解可以借助能夠反光的物體來發(fā)現(xiàn)光的現(xiàn)象、感知光的傳播規(guī)律，打破光這一能量表現(xiàn)形式的神秘感。能量表現(xiàn)形式的探究活動不僅在本單元出現(xiàn)，還在整套教材持續(xù)進行，且不斷地深入。在學生對光現(xiàn)象有了初步的了解后，第四課將關注點放在了光本體的性質(zhì)上，以太陽光為載體，通過科學實踐活動幫助學生認識作為能量形式之一的光的種類及層次性，潛移默化地幫助學生建立對光譜的初步認知，為以后進一步學習光現(xiàn)象打下良好的基礎。
二、單元教學目標
能識別來自光源的光，知道光遇到不同的物質(zhì)時傳播方向會發(fā)生改變，知道太陽光中包含不同顏色的光。
能夠獲取光現(xiàn)象變化的證據(jù)信息；采用新方法、新材料，調(diào)整、完善對光現(xiàn)象的探究活動。
愿意經(jīng)歷光現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程，發(fā)展嘗試改變光傳播路徑探究活動的興趣；在尊重證據(jù)的前提下，形成有關光的正確觀點。
運用有關光現(xiàn)象的原理，列舉、解釋自然界與生活中的光現(xiàn)象事例。
三、單元活動框架
四、課時建議
序號
課題
課時
1
光源
1
2
光的傳播
2
3
光的反射
1
4
七色光
1
總課時
5
五、分課分析
1.光源
1.教學內(nèi)容
本課立足于觀察和描述生活中常見的光，認識它們的形成特征與性質(zhì)，圍繞物體自己能否發(fā)光，也就是鑒別光源這一主題展開。
本課教學內(nèi)容由三個部分組成：
第一部分，根據(jù)光源概念與生活經(jīng)驗，討論哪些是自然光源、哪些是人造光源，進而學會給光源分類。
第二部分，分析圖片呈現(xiàn)的發(fā)光現(xiàn)象，知道可見的物體分為兩類：光源與反光物體。學會判斷物體是不是光源。
第三部分，通過“點燃蠟燭”“給細鋼絲通電”兩個活動，了解物體發(fā)光的過程，認識發(fā)光需要能量。
2.教學目標
觀察各種發(fā)光的物體，能指出哪些物體是光源。
會按照光源的特征給發(fā)光物體分類。
樂于研究光現(xiàn)象，樂于分享與發(fā)現(xiàn)。
3.重點與難點
重點：舉例說明發(fā)光物體的特征，鑒別光源與非光源物體。
難點：觀察某些物體的發(fā)光過程。
4.教學準備
火柴、蠟燭、鋼絲球、兩節(jié)電池、帶導線的鱷魚夾、裝有細沙的托盤。
2.光的傳播
1.教學內(nèi)容
本課通過一系列觀察、實驗、制作等實踐活動，幫助學生觀察、發(fā)現(xiàn)、了解光在空氣中的傳播現(xiàn)象和特征。
本課教學內(nèi)容由三個部分組成：
第一部分，基于學生過往的知識與經(jīng)歷，圍繞著光在自然環(huán)境中、生活情境中傳播路徑上的共同特點進行討論，提出問題。
第二部分，通過多個探究活動，觀察與發(fā)現(xiàn)光在空氣中是沿直線傳播的，并根據(jù)光的這一特征，解釋有關的自然現(xiàn)象，說明生活中人們對于這一特征的利用。
第三部分，制作一套簡單的裝置，通過細致的操作說明小孔成像現(xiàn)象，進一步證明光沿直線傳播，印證我國古代學者墨子關于小孔成像的發(fā)現(xiàn)。
2.教學目標
在觀察活動中，發(fā)現(xiàn)光在空氣中沿直線傳播。
在教師的指導下，初步學會設計、安裝和制作適宜的實驗裝置，觀察與發(fā)現(xiàn)光在空氣中的行進路徑。
通過對光在空氣中傳播現(xiàn)象的研究與發(fā)現(xiàn)，體驗科學探究活動的樂趣，樂于跟同伴分享與合作。
3.重點與難點
重點：認識光在空氣中沿直線傳播的特征。
難點：設計實驗，觀察與發(fā)現(xiàn)光在空氣中的行進路徑。
4.教學準備
激光筆、帶蓋子的透明玻璃容器、線香、手電筒、若干張硬卡紙、剪刀、橡皮泥、半透明塑料膜、紙杯、橡皮筋、蠟燭等。
3.光的反射
1.教學內(nèi)容
經(jīng)過前兩課的學習，學生知道了光來自光源，光源射出的光在空氣中是沿直線傳播的。那么光在空氣中行進時，遇到其他物體會發(fā)生什么現(xiàn)象呢?本課圍繞“光照射到物體表面時會發(fā)生什么現(xiàn)象?”這一話題展開。
本課教學活動由三個部分組成：
第一部分，用小鏡子把陽光照到背光的墻上，利用該現(xiàn)象開展游戲，認識光的反射。
第二部分，觀察光照射到不同物體表面時發(fā)生的現(xiàn)象，了解不同物體表面反光效果不同，歸納出反光效果好的物體表面的特點。
第三部分，通過玩鏡子和制作潛望鏡，了解平面鏡中物體的像與物體之間的關系以及平面鏡反射光的特點。
2.教學目標
在觀察、游戲和制作活動中，描述光在物體表面反射的特點。
能夠依據(jù)物體表面的反光情況給物體分類，學會利用光的反射特點制作潛望鏡。
通過對光在鏡子表面反射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與運用，激發(fā)對科學實踐活動的好奇心，樂于跟同伴分享與合作。
3.重點與難點
重點：認識光在物體表面反射的現(xiàn)象與特征。
難點：利用光的反射現(xiàn)象設計制作潛望鏡。
4.教學準備
若干大小適宜的平面鏡、各種表面平滑度不同的物體、手電筒、若干張白色硬卡紙、長方形硬紙盒(如牙膏盒)、剪刀、美工刀、透明膠帶等。
4.七色光
1.教學內(nèi)容
本課在學生對雨后彩虹有部分感性認識的基礎上，通過利用不同方法制造“彩虹”，了解彩虹形成的特征與性質(zhì)，進而知道太陽光是由多種色光混合而成的。教學內(nèi)容圍繞著對太陽光是由多種色光組成這一現(xiàn)象的觀察了解展開。
本課教學活動由三個部分組成：
第一部分，指導學生分別利用鏡子、水霧、三棱鏡來制造“彩虹”，體驗、了解太陽光可以分解為幾種不同顏色的光，進而知道雨后彩虹的形成與陽光的關系。
第二部分，根據(jù)科學史中科學家牛頓對色散現(xiàn)象研究的過程描述，認識白光由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的光組成，了解牛頓對光學研究的貢獻。
第三部分，分別使用手電筒、分色圓盤陀螺觀察幾種不同色光混合時顏色發(fā)生的變化，了解、體會色散現(xiàn)象的逆過程。
2.教學目標
用三種方法制造“彩虹”，能描述太陽光由多種顏色的光組成。
初步學會用不同的方法研究陽光的分解。
通過動手操作了解彩虹現(xiàn)象和色光的混合。
3.重點與難點
重點：利用彩虹現(xiàn)象解釋說明太陽光由多種顏色的光組成。
難點：使用不同的方法制造“彩虹”。
4.教學準備
鏡子，水槽，噴霧器，三棱鏡，有關牛頓研究光的色散現(xiàn)象的圖片，三只手電筒，紅、綠、藍三種顏色的透明玻璃紙，三色或多色圓盤陀螺等。
六、參考資料
光源
通常將物體本身能發(fā)出可見光的發(fā)光者稱作光源，又稱發(fā)光體。如太陽及其他恒星、開啟的燈、燃燒著的物質(zhì)等。但像月亮表面、桌面等物體只有依靠反射外來光才能使人們看到它們，這樣的反光物體不能稱為光源。光源可以分為自然(天然)光源和人造光源。此外，根據(jù)光的傳播方向，光源可分為點光源和平行光源。
光的直線傳播
光的傳播是不需介質(zhì)的，即光在介質(zhì)(透明介質(zhì))中或真空中皆能傳播。天氣晴朗時，白天可以享受溫暖的陽光，夜晚可以欣賞皎潔的月亮，而太陽、月亮與地球之間的大部分空間并無物質(zhì)存在，呈真空狀態(tài)，由此可見光可以穿過真空，不經(jīng)介質(zhì)而傳播到地球上。光既可以穿越真空，也可以在空氣、水、玻璃等物質(zhì)中傳播。
光在真空或同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。生活中有許多相關事例，比如影子的形成。光線在傳播過程中遇到不透明的障礙物時不能繼續(xù)前進，障礙物后邊形成影子。民俗技藝中的皮影戲，日、月食等都與影子有關。當早晨的陽光從門窗的縫隙射入室內(nèi)時，光是沿著直線行進。夜晚手電筒和探照燈射出直線光束。
小孔成像
在一個明亮的物體與屏幕間放一塊擋板，擋板上開一個小孔，在屏幕上會形成物體的倒立實像，這種現(xiàn)象被稱為小孔成像。其原理是光在同種均勻介質(zhì)中，不受干擾的情況下沿直線傳播。前后移動中間的擋板，像的大小也會隨之發(fā)生變化。各種顏色的光都能通過小孔后成像，如果物體是彩色的，像也是彩色的，像與物體的顏色完全一樣。小孔成像時，像的清晰程度與小孔的大小有關、跟小孔的形狀無關，這種現(xiàn)象反映了光沿直線傳播的性質(zhì)。
小孔成像現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是早期光學研究中揭示光的直線傳播性的重要證據(jù)之一，也是后世照相、幻燈等技術誕生的物理基礎。大約兩千多年以前，我國的學者墨翟(墨子)在《墨經(jīng)》中記載了一系列關于光線成像、成影以及鏡面反射規(guī)律的論述。這是世界上最早的關于光學問題的論述，小孔成像就是其中一條。書中不僅描述了光線通過小孔在墻壁上形成倒立實像的現(xiàn)象，還討論了成像機制，正確地指出形成倒像的根本原因在于光的直線傳播。
在西方，最早記載小孔成像現(xiàn)象的是古希臘哲學家亞里士多德。他在《問題集》中記述了陽光穿過樹葉的間隙在地上成像的現(xiàn)象，并嘗試對其原因進行討論。不過他給出的解釋基本上是錯誤的。此后，直到公元10世紀，阿拉伯學者海賽姆才對小孔成像的原理給出了正確的解釋。這一工作與海賽姆的其他光學發(fā)現(xiàn)一樣，后來傳入歐洲，成為文藝復興后歐洲相關研究的基礎。
古代關于視覺的解釋
在古希臘時代，有三種理論來解釋視覺：一是發(fā)射說，從人眼發(fā)出視線到達物體。畢達哥拉斯、柏拉圖等都持這種看法。二是進入說，物體發(fā)出影像到達人眼。伊壁鳩魯、盧克萊修等人主張這種看法。三是相遇說，人眼和物體各發(fā)出某種東西在空中相遇而產(chǎn)生視覺，亞里士多德就是這么認為的。到了中世紀，阿拉伯科學家海賽姆在《光學之鑒》中首次駁斥了古希臘學者的觀點，即光線從眼睛里出來，從物體上反射回來，然后回到眼睛。他用解剖學的方法描述了眼睛的構造，解釋光線是如何進入眼睛，被聚焦并投射到眼睛的后面。他是第一個提出視覺是由于有光進入眼睛的人。
牛頓的光學研究
從1663年起，牛頓(1643—1727)開始自己磨制透鏡并且對望遠鏡的結構和性能產(chǎn)生了興趣。這是他從事創(chuàng)造性的光學工作的開始，這時他才20歲。1665—1666年，劍橋大學因鼠疫流行而關閉，牛頓回到故鄉(xiāng)住了十八個月。1666年，他用一個三棱鏡將陽光分解成了七種色光。1667年初，牛頓重返劍橋，此后大約十年的時間是牛頓光學研究的主要時期。
牛頓用自己磨制的棱鏡使光折射到對面墻上，看到了鮮艷而強烈的彩色光譜。他很驚奇地發(fā)現(xiàn)，光譜是長橢圓形而不是預期的圓形。為了研究這個現(xiàn)象，牛頓進行了一系列探究實驗，排除了各種可能外因，最終設計了著名的判決性實驗。從這個實驗中牛頓觀察到，每一色光從紅到紫單獨通過第二個三棱鏡時，折射的現(xiàn)象逐漸變大，但顏色不會改變。因此，牛頓提出，太陽光是由折射能力不同的幾種光線混合而成的，每一種光線都是不能再分解的單純色光。根據(jù)這個結論，牛頓又進行了一些實驗，列出了十三條有關光和色的本質(zhì)的結論。
彩虹的形成
彩虹，又叫虹，氣象學中的一種光學現(xiàn)象，是陽光射入空中的水滴經(jīng)折射和反射在雨幕或霧幕上形成的彩色圓弧，常見的有主虹和副虹。主虹由外圈到內(nèi)圈依次為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色，有時候在主虹的外側可以看到外紫內(nèi)紅的副虹，即霓。事實上，彩虹有無數(shù)種顏色，比如在紅色和橙色之間有許多過渡色，但為了方便起見，只用七種顏色作為區(qū)分。
彩虹通常出現(xiàn)在下午雨后初晴時，這時空氣中塵埃少而水滴多，天空的一邊因為仍有雨云而較暗，觀察者頭上或背后因沒有云的遮擋而出現(xiàn)陽光，彩虹就容易被看到。此外，瀑布附近也常常出現(xiàn)彩虹;在晴朗的天氣里，背對陽光向空中灑水或噴水霧可以制造人工彩虹。
平行的太陽光束照射到水滴上時，從不同部位以不同角度入射，入射光經(jīng)水滴折射、內(nèi)反射后，向水滴外各個方向射出。不過，出射光大部分是發(fā)散光，只有從某一適當部位以一定入射角射入水滴的光束，射出時仍保持平行，這時入射光和出射光的夾角最小，光的強度最大，形成彩虹。光束在水滴中經(jīng)過一次內(nèi)反射形成的是主虹，經(jīng)過兩次內(nèi)反射形成的是霓。主虹常見的視半徑約為42°，霓常見的視半徑約為50°。因為水對光有色散作用，不同波長的光在水滴中的折射率不同，從紅光到紫光折射率依次變大，折射角也依次變大，但光在水滴內(nèi)被反射，經(jīng)過一次反射形成的彩虹的光譜是倒過來的，紅光在上，紫光在下，經(jīng)過兩次反射形成的光譜恰恰相反，這也就是為什么主虹和霓的色序相反。
色光三原色
人的眼睛是根據(jù)所看見的光的波長來識別顏色的。可見光譜中的大部分顏色可以由三種基本色光按不同的比例混合而成，這三種基本色光是紅、綠、藍三原色光。這三種光以相同的比例混合、且達到一定的強度，就呈現(xiàn)白色(白光);若三種光的強度均為零，就是黑色(黑暗)。這就是加色法原理。加色法原理被廣泛應用于電視機、監(jiān)視器等主動發(fā)光的產(chǎn)品中。
色光三原色(加色法)：綠+藍+紅=白；紅+綠=黃；藍+綠=青；紅+藍=品紅。

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