小小發明家系列課講義光學模塊第四講：激光防盜一、課程目標知識學習目標：1.重點掌握激光的三個特點：亮度高“最亮的光，能量大“最快的刀，方向集中“最準的尺。2.重點了解激光防盜的工作原理激光模塊發射出激光光敏傳感器接收激光，能檢測到激光時蜂鳴器不響，而檢測不到激光時蜂鳴器發出報警聲。3.一般了解激光理論的提出及實現。4.一般了解激光防盜的應用。探究學習目標：1.通過觀看激光視頻，讓學生了解什么是激光。2.通過激光發展歷史趣味故事激發學生對激光的興趣3.通過激光實驗演示和互動參與激發學生主動思考和探索，學習掌握激光的特點和應用，體驗科學的樂趣火星盒子制作目標：1.觀察和認識激光防盜的組成部分和主要元件2.在教師指導下動手組裝完成激光防盜的制作3.學會激光防盜的使用方法和生活應用場景二、課堂組織形式1.組織開放式問題討論2.問答式課堂互動3.隨堂趣味測試題4.融入趣味故事講解5.設計互動探究實驗6.火星盒子制作演示和指導7.課后習題鞏固三、課堂準備名稱內容來源備注1PPT課件課程全流程演示文稿火星人課件2組裝制作說明視頻組裝制作激光防盜的說明視頻火星人備課視頻組裝流程視頻說明3互動實驗教具“激光照氣球：激光筆（Laser33、手電筒、氣球（彩色氣球需要薄一點的、黑色記號筆“激光流水：激光筆（Laser33、塑料水瓶一個在塑料瓶側面扎一個小孔、水盆、水“游標卡尺”展示“光纖燈”展示需教師自己準備（詳細方法參考火星人備課視頻）激光筆（Laser303）為火星教具/教師自行采購準備可選如無此設備，可自行采購選用類似其他設備代替（使用方法參考火星人備課視頻）4學生組裝器材及工具火星盒子——激光防盜（每人一套、螺絲刀（每人一套）火星盒子需按學生數量在商城訂購螺絲刀需根據學生數量由教師提前準備。注意事項：火星盒子和螺絲刀提前收好，需要在理論講解之后再發給學生如果在課前即擺在學生面前，會極大分散學生的注意力，不利于理論知識講解和課堂互動。5課后習題考核本科學習知識點，客觀題+主觀題本講義最后部分四、詳細上課流程本節課括課熱和7步具體：（首先通火星講解課的故景。（通過提及知譜講解式回節內容。（）第-5步為論講解時長需在0分鐘內，過近視手術激光，實驗式認識光是很大的能的和通光進區過實驗了解的三個（亮“最的能量最快，方向集“最尺過生的現象學習的應學激防盜的激模塊發出激光敏傳感接收，能檢到激蜂鳴器響，測不到光時器發出警）（）第6步為動手操組裝激光防，需指導、護秩保證安，時制在-5分鐘。（）第7步為總結，長為0鐘。（）第8步為作業布，把內容延到生。（總時長為120分鐘，預留5-10分鐘休息時間）上課步驟主要內容注意事項【課堂預熱自我介紹+背景引入【對應PPT】火星來信【時長】3min【新學員介紹】如果不是首節課，則不需要完全進行，重點介紹新學員與老學員互相認識，快速融入班級【情景引入】最近我看到一個你們地球上超級酷的表演，就是一個人要穿過很多條綠綠的線，如果不小心碰到還會報警，地球小伙伴們你們知道這個是什么嗎？（播放視頻）【銜接話術】小火星還給我們發來了視頻，我們一起看看他說的到底是什么。（1）不要在課程開始時發給學生盒子器材，會分散學生注意力。（2初步認識產生基本信任感，減少緊張和陌生情緒。【知識回顧】回顧上節內容【對應PPT】復習內容【時長】3min【講解】有小朋友知道這是什么嗎？可以猜一猜嗎？這節課我們就來學習一下他。在學習之前呢，我們先來復習一下上節課的內容。【講解】復習鞏固上節課的內容【第1步】什么是激光【對應PPT“什么激光？”部分【時長】15in【銜接話術】這個光呢有些小朋友已經猜對了，就是激光。那什么是激光呢，老師也是最近聽說的，因為老師最近近視眼越來越嚴重了，聽說有個近視眼手術可以一下子把近視眼治好，以后就再也不用戴眼鏡了，做手術的時候不會要用刀把我的眼睛割開吧，太恐怖了后來我查了一下資料發現原來這個手術使用激光來切眼睛的，通過近視眼手術引入激光展示激光和普通光的圖片。哎，激光我們用了這么多節課也沒見它把桌子切開啊，怎么能用來給眼睛做手術呢？那就先來了解一下激光（此時播放激光和普通燈光圖片）【提問】同學們，圖片上展示的就是激光和燈光，他們兩個是一樣的光么？他們看上去有什么不一樣嗎？【銜接話術】看上去就是顏色不一樣而已，沒有什么特別的，那為什么說激光能做手術呢？普通光不能嗎？實驗注意1、此激光筆在做實驗時不要讓孩子們接觸，激光筆有安全鎖，做完實驗以后要鎖好安全鎖，同時不要讓學生拿到手里防治好，安全，千萬不要讓小孩子們用激光筆相互照射眼睛2、在實驗時可準備護目鏡，讓學生實驗時帶好。3、此實驗涉及激光筆功率較大，【銜接話術】那我們來看看激光和普通光有什么不一樣，讓我們做個實驗看一看。【實驗/游戲】實驗一：激光照氣球實驗材料激光筆手電筒氣（彩色氣球需要薄一點黑色記號筆實驗步驟：1用激光筆和手電筒分別照射彩色氣球照射5秒鐘左右觀察現象。2、將氣球用黑色記號筆畫一個小點（黑色能夠更好的吸收光，然后用激光筆和手電筒照射氣球上的黑點部分，照射一會兒后觀察現象。【講解】總結實驗現象，為什么當彩色氣球用筆畫上黑點以后更容易爆炸。因為黑色吸光，所以能夠吸收更多的激光，最后更容易爆炸。但是普通手電筒的光照到是不會爆炸的，因為能量小。【總結】激光比普通光厲害，有更強的能量，所以激光照射到氣球上，氣球會爆炸，而普通光不會。所以一定不要讓學生接觸，并且按照規范進行操作，如果不能按規范操作此實驗可選作。。【講解】為什么激光的能量更強呢？這就要講到光子了，其實啊生活中的照明燈，他們當中都是存在著非常非常小的光子，一打開開關，我們的燈就會發出無數的光子啦。而照明燈所發射出來的光子是四面八方發射出來的，就像是一放學之后所有的同學們都四面八方的跑去回家找媽媽嗎啦所以一個很小的燈泡可以照亮整個屋子我們的激光是怎樣的呢,激光就不一樣啦，我們的激光的光子非常的團結，不像是別的光子一樣一盤散沙，激光所發射出來的光子就像一隊軍人一樣，排成一個整齊的隊伍，心往一處想，勁往一處使，這導致它們所向披靡，威力巨大，以至于，人們過去常把激光稱為“死光。【隨堂小測試【提問那么激光這么厲害我們能不能把激光燈當成我們頭頂上的這個照明燈用呢？【講解】答案是肯定不能，要不然就會變成這個樣子（圖片展示）有很多激光在發光可是還是沒辦法照亮整個教室。【提問】激光是不能用來照明了，那他和普通光還有沒有什么區別呢？小朋友們，還記得光速是多少嗎？【提問】那激光這么厲害？你們說激光的速度和太陽光的速度是一樣的么？【講解】其實激光和陽光是一樣的，他們的速度都是3億米每秒，其實本質上來說他們都是一樣的，都是有光子組成的。用PPT上的圖片做類比比較光和激光的不同順帶回顧前幾節課知識【第2步】激光的發現【對應PT“誰發現了激光？”部分【時長】5in【銜接話術激光這么厲害還和我們正常光有很多不一樣的地方，那么最早是誰發現的激光呢？【講解】是科學家愛因斯坦100多年前最提出了激光的原理。那么愛因斯坦是誰呢？就是圖片上這個老爺爺。【故事】詳細故事見附2【講解】那么他提出來的激光原理是什么呢？我們知道激光不是自然光，自然界中都是不存在激光的。我們說光源是由很多我們看不見的小粒子組成的的，這些小粒子平時是很乖的，但是一旦受了外界刺激以后就會發生變化，這樣就產生了激光。【講解愛因斯坦提出了這個原理40年以科學家湯斯和他的學生肖洛驗證了激光的原理。制作了世界上第一臺微波激射器。湯斯被譽為激光之父。【第3步】激光特點【對應PPT“激光哪些特點？”部分【時長】30in1、最亮的光【銜接話術】雖然激光和普通光都是由光子組成的，但是我們還是發現激光的能量確實比普通光要強，那激光就這么一點厲害的嗎？”其實激光還有很多厲害的地方，他又三個特性，激光被稱“最快的刀“最的尺“最亮的光為什么這么說呢？老師來帶大家了解一下。【銜接話術】有的同學可能要問啦，為什么激光是最亮的光呢？難道比太陽還要亮么同學們如果在冬天的時候，太陽好的時候，大家如果要曬太陽的話會覺得身上很暖和對不對，而且我們直接用肉眼去看太陽會感覺很晃眼睛，眼睛不舒服對不對，但是老師要在這里強調一個事情，就是絕對不可以拿激光照射人的眼鏡，因為最強的激光可以比你拿眼鏡看太陽強了幾千萬倍！所以在看激光時候最好帶上護目鏡來保護我們的眼睛。通過激光的這種特性發明出來一個武器激光炮！就像是這種武器一樣（播放激光武器視頻。【銜接話術】激光炮有這么大的威力，可以摧毀一架無人機。那么小型一點的激光筆，像老師手里這個能爆掉一個氣球，那么如果比我手里這個激光再強一點的激光能爆多少個氣球呢？你們來猜一（問答互動那看看你們有沒有猜對咱們一起看一下視頻看看有多少個氣球被爆掉了。播放視頻)2最的刀【銜接話術】激光為什么會被認為是一種最快的刀呢？光和刀有什么關系？難道是星球大戰里的激光劍一樣么？當然不是啦，我們看一下這個東西，他叫做激光切割機，這個切割機可以很輕松的把4-5厘米厚的鐵板切成我想要的任何形狀。因為激光所發射出來的光很團結，都向著一個點發射，會產生數千度至上萬度的高溫，這就使其可能可加工幾乎所有的材料。教師展示游標卡尺（選做），3、最準的的尺【提問】同學們你們有辦法測出來地球到月亮的距離嗎？想想我們生活中有什么測量距離的東西？【講解】一把尺子大概都是20厘米或者15厘米左右，卷尺，米尺測量的距離長一點，在幾米左右。【講解】那么你們有沒有見過這種測量儀器？他的名字叫做游標卡尺。在生活中不太常用，看到這兩個小爪子了嗎？他們就可以測量的時候伸進容器的內部，同時他們特別精確，最精確的能夠測到0.02毫米，和的頭發絲差不多細。這些測量的距離都太近了，有沒有什么測的遠的呢？【講解有同學想到了超聲波測距儀非常的棒我們的超聲波測距儀很厲害，但是他能夠在宇宙中測量嗎？【講解】聲音音不能在真空中傳播，所以，沒有辦法到宇宙中去測量。【銜接話術】考慮到傳播問題的話，光就可以測量啦。【講解】我們之前學習過的一個知識點，光是按照直線傳播的。而我們去量距離當然也是去測量他的直線距離同時我們還使用了光反射的原理。按道理說也是可以測量的但是真的測量的時候，就會發生很多問題。一個聚光燈的光已經很集中了，但是他傳到月球上會變成一個超級大光斑，測量的距離會非常的不準確。但是激光測距就準確了，從地面上發射的一束極細的激光束，到達月球表面時也只發散成直徑1m多的光斑他不會擴大很多，而他也會反射回來一些光，雖然這些光是我們肉眼所無法看到的，所以科學家就會使用一種可以接收到這個光的儀器。這個時候計算機就會計算當發射激光的時候會開始計時，而接受到激光的時候我們就會停止計時啦。現在我們得到光從地球跑到月球的一個來回的時間啦而光速是不變的0萬千米每秒一到學題就誕生啦，知道速度知道時間，同學們能不能計算出他的距離呢？別忘啦要除以2啊，因為計時時間是光跑了一個來回的時間。【第4步】激光應用【對應PPT“激光有么用”部分【時長】10min【銜接話術】講了這么多我們都知道激光很厲害，有三個特性，那么在我們的生活中具體有什么應用呢？【講解】其實激光可以幫我們美容，激光美容是將特定的激光光束透過皮膚表面，破壞皮膚里的色素細胞和色素顆粒，碎片經由體內的細胞處理吸收，安全不留疤痕，高效的實現美白的目的。【銜接話術】打印機大家都認識，有沒有人知道他是怎么把文字寫到紙上的呢？【講解】激光打印機是利用感光鼓部分將墨吸起來進行打印的，激注老師可根據上課時長選擇選講應用部分內容，光的作用是在不需要墨粉的地方進行照射，這樣照射過的地方就不會吸起墨粉了，這樣我們就能通過激光控制要打印哪些部分了。激光打印機打印質量好，無噪音，速度快【銜接話術】同學們有沒有人聽說過光纖上網？現在的網速越來越快了，那么家里把網絡傳過來那根線到底是什么做的呢？是普通的電線嗎，那里面傳輸的到底是什么呢，也是電嗎？【講解】其實現在很多家庭都用上了光纖上網，網線里面就是用激光傳輸數據的，我們通過改變光的強度記錄不同的信息，這樣就能把數據傳輸過來啦。【銜接話術】激光在光纖里面是怎么傳播的呢？我們用一個實驗來看一下。【實驗/游戲】激光流水實驗材料：激光筆（Laser303、塑料水瓶一個(在塑料瓶側面扎一個小孔、水盆、水操作過程：1、在瓶子里加滿水使水能從小孔流出，盆子放在下邊接水2用激光筆從瓶子對側對準小孔垂直照射水杯發現激光筆順著水

教師展示光纖燈（選作）流下。【講解】我們發現光拐彎了，不是直線了，而是按照水流的方向去傳播了。其實呢，光在光纖中就像在水流中是一樣的，所以在傳播的過程中光信號強度損失得非常小激光很集中，能夠看到光束，可傳遞信息。【銜接話術】有些表或者工藝品里用到的材料都特別堅硬，有些材料比我們的刀還要硬，要是用普通的刀來加工，最后刀壞了也不會有任何作用的，這時候應該怎么辦呢？【講解】我們可以用激光來進行打孔，激光打孔是利用激光照射材料表面，讓材料的溫度迅速升高，最后被燙出一個窟窿，這樣就打孔成功了。那么在一些手表里面會有紅寶石作為軸承，這個紅寶石比芝麻還要小，要在這上面打孔的話，激光就可以做到啦！【銜接話術】那除了打孔之外，我們也可以控制好激光的強度，讓激光完成雕刻的任務。【第5步】激光防盜的原理【對應PPT“激光盜的原理是什么？”部分【銜接話術】激光有這么多應用，那我們可以用激光來干嘛呢？我們還能夠做一個激光琴（播放激光琴視頻）【講解】那我們來一起看一下激光琴是怎么工作的。激光琴呢我們【時長】10min 看到在視頻中也看到了，當手沒有放在中間的時候是沒有聲音的，但是手放在中間就有聲音了。激光琴有兩個部分，一個是發射激光部分，另外一個是接受激光的部分，當接收到激光時，激光琴不發出聲音，但是當激光被手擋住，接受部分接收不到激光時候，就發出聲音。【銜接話術】那我們今天做的東西呢和激光琴很像，只不過不需要這么多的激光了。我們只需要一根激光就能完成，用一根激光做一個激光防盜系統。【講解】整個激光防盜是由兩部分組成的。一個是發射激光的，一

提問引出光控燈中也用過的光敏個是用來接收激光的想一想我們可以用什么來接收激光？非常好，傳感器我們在光控燈那一節課學了光敏傳感器，可以來檢測光的強弱，所以呢，同樣在這個地方我們也可以使用光敏傳感器。好的我們現在用激光發射器去對準接受器的光敏傳感器，這個時候只要有物體通過的時候，那么他就會擋住我的這束激光啦，這時候沒有激光照在光敏傳感器上，光敏傳感器就會判斷出有人擋住了光，這個時候就會報警，那么報警時要發出聲音的，我們用什么模塊呢？今天新學習一個蜂鳴器模塊，就和之前的揚聲器模塊一樣，都是可以發出聲音的，這樣通過蜂鳴器進行報警，通知我們有人進來啦！【第6步】動手制作激光防盜【對應PPT“開始手制作啦”部分【視頻輔導】此時可以播放/暫停組裝說明視頻作為指導。【時長】35-5min①指導學生打開包裝盒，將零件分類擺放整齊在自己前方桌面上。（1）物品擺放不要太靠近自己的身體，否則容易掉在地上.（2）螺絲釘長短不一，要分開放置為避免散亂和掉落也可把螺絲和墊片一直放在袋子內。②講解各元器件的形狀和功能，主要的元器件如下：a.激光模塊：發射激光1.講解主要元器件時講解激光防盜的工作過程:激光模塊發射出激光光敏傳感器接收激光檢測到激光蜂鳴器不響檢測不到激光，蜂鳴器發出報警聲。b. :b. :（1底座為電源模塊+開關依次連接光敏傳感器、蜂鳴器模塊。底座電源接光敏傳感器電源端口。光敏傳感器輸出端口接蜂鳴器模塊。（2）詳細安裝步驟參考火星人備課視頻。【第7步】課程總結【對應PPT“今天學到了什么？”部分【時長】10in老師根據pt里的識圖譜回顧本節課學習過的知識要點，然后帶領學生完成課后習題【第8步】課程結束【對應PPT】謝謝頁面回家以后，將激光防盜給爸爸媽媽展示一下，放在家門口，看看有人進來時候會不會報警。附：課后習題及解析1．關于激光，下列說法錯誤的是（）A．激光是用人工方法激發出的一種特殊的光．自然界中某些天然物體也可以發出激光．激光可以像刀子一樣切除腫瘤2．下列對激光的敘述不正確的是（）A．激光的發光原理和燈泡