2025 小学四年级科学下册凸透镜聚光点燃纸片实验课件

一、实验背景：为什么选择凸透镜聚光实验？演讲人CONTENTS实验背景：为什么选择凸透镜聚光实验？原理解析：凸透镜为什么能聚光点燃纸片？实验操作：从准备到成功的全流程指南|问题现象|可能原因|解决方法|拓展思考：从实验到生活的科学迁移总结：让科学在动手与思考中生长目录2025小学四年级科学下册凸透镜聚光点燃纸片实验课件作为一线科学教师，我始终相信，最好的科学课是让孩子的双手先动起来，再让思维活起来。今天要和大家分享的“凸透镜聚光点燃纸片实验”，正是这样一个能将光学知识转化为直观体验的经典实验。它不仅能帮助四年级学生理解“凸透镜对光线的会聚作用”这一核心概念，更能通过动手操作培养他们的观察能力、问题解决能力和科学探究精神。接下来，我将从实验背景、原理解析、操作指南、拓展思考四个维度，带大家完整梳理这个实验的全流程。01实验背景：为什么选择凸透镜聚光实验？1课程标准与教材定位《义务教育科学课程标准（2022年版）》在“物质科学领域”明确要求，小学中高年级学生需“知道光在空气中沿直线传播，知道凸透镜可以会聚光线”。人教版四年级下册《光》单元中，“凸透镜的作用”是继“光的传播”“光的反射”后的重要内容，本实验正是该知识点的实践延伸。通过观察“纸片被点燃”这一现象，学生能直观感知“会聚”这一抽象概念，完成从“知道”到“理解”的认知跨越。2学生认知基础与兴趣点四年级学生已具备“光沿直线传播”的前概念，对“放大镜”（凸透镜的常见形态）有生活经验（如用放大镜观察小昆虫），但对其“聚光”功能缺乏科学认知。实验中“点燃纸片”的现象自带“神奇感”，能快速激发学生的探究欲望——我曾在课前调查中问学生：“用放大镜能生火吗？”90%的孩子摇头，但眼中却闪烁着好奇的光，这种认知冲突正是开展实验的最佳契机。3核心素养培养目标科学观念：建立“凸透镜会聚光线”的科学概念；02探究实践：掌握实验设计、操作、记录的基本方法；04本实验不仅是知识传递，更承载着多重素养目标：01科学思维：通过“观察现象—提出问题—分析原因”的过程，培养逻辑推理能力；03态度责任：在安全操作中树立规则意识，在团队合作中感受科学的趣味性。0502原理解析：凸透镜为什么能聚光点燃纸片？原理解析：凸透镜为什么能聚光点燃纸片？要让学生“知其然更知其所以然”，必须先厘清实验背后的光学原理。这里需要从“凸透镜的结构”“光线的折射”“焦点与焦距”三个层面逐步展开。1认识凸透镜：结构决定功能凸透镜是中间厚、边缘薄的透明镜片（可展示近视镜与远视镜对比，强调“中间厚”是关键特征）。常见的凸透镜有双凸透镜（两面凸起）、平凸透镜（一面平一面凸）、凹凸透镜（一面凹一面更凸），但小学阶段只需掌握“中间厚、边缘薄”的核心特征。我曾用土豆切出过简易凸透镜——将土豆对半切开，用勺子挖出中间薄、边缘更薄的形状？不，不对！应该是中间厚、边缘薄——学生们跟着动手切的时候，总容易记反，这时候用“放大镜”实物对比，他们立刻就明白了：“哦，原来放大镜就是中间鼓起来的！”2光线的折射：凸透镜的“光的搬运工”角色光从空气进入玻璃（或其他透明介质）时会发生折射（可回顾“筷子插入水中变弯”的现象）。凸透镜的特殊形状使得平行于主光轴的光线经过两次折射（从空气到玻璃，再从玻璃到空气）后，会向主光轴偏折（用激光笔演示：黑暗教室中，一束平行光射向凸透镜，观察光线会聚的路径）。去年带学生做这个演示时，有个孩子突然举手：“老师，为什么凹透镜不会会聚？”我顺势拿出凹透镜重复实验，看着光线发散的样子，孩子们自己总结：“凹透镜中间薄，会把光线推开！”这种生成性的问题，比直接讲解更有效。3焦点与焦距：点燃纸片的关键参数平行于主光轴的光线经凸透镜会聚后相交于一点，这个点叫“焦点”（F）；焦点到透镜中心的距离叫“焦距”（f）。当纸片放在焦点位置时，所有光线在此会聚，单位面积的光能量达到最大值，温度迅速升高，达到纸片的着火点（约130-230℃），就会燃烧。这里需要强调“平行光”的前提——如果是散射光（如阴天），会聚效果会减弱，实验可能失败。我曾让学生在多云天气尝试，结果等了5分钟纸片都没冒烟，借此引导他们思考“实验条件”的重要性。03实验操作：从准备到成功的全流程指南1实验材料清单（以4人小组为单位）|类别|物品|数量|说明||------------|-----------------------|------|-------------------------------||核心器材|凸透镜（直径5-8cm）|1个|焦距10-20cm为宜（太短易烫手）||实验对象|薄纸片（A4纸边角料）|若干|需干燥，避免潮湿（含水量高难点燃）||辅助工具|火柴/打火机|1个|仅用于备用（如验证着火点）||安全用品|湿毛巾/小水盆|1套|用于灭火，防止意外||记录工具|实验记录单|1份|含时间、现象、问题等栏目|1实验材料清单（以4人小组为单位）特别提醒：凸透镜建议选择光学玻璃材质，塑料镜片可能因受热变形影响效果；纸片需选择薄且易燃的，我曾试过用硬卡纸，结果烤焦了都没燃，学生们急得直跺脚——这也是很好的“变量控制”教学素材。2实验步骤：分阶段操作指南阶段一：环境准备（5分钟）选择晴天或明亮的实验室（光线越强，实验越快成功）；关闭窗帘（避免杂散光干扰），但保留直射阳光（或用射灯模拟平行光）；小组分工：操作员（持凸透镜）、记录员（计时/记录现象）、安全员（负责湿毛巾）、观察员（提示焦点位置）。阶段二：寻找焦点（10分钟）操作员手持凸透镜，让镜面与阳光垂直（可通过观察镜片在地面的光斑调整角度）；缓慢上下移动凸透镜，观察地面光斑的变化：当光斑最亮、最小的时候，此处就是焦点；用铅笔在地面标记焦点位置（或放置纸片前先测试焦点高度）。常见问题：学生可能急于移动透镜，导致光斑一闪而过。这时候需要提示“慢一点，注意观察光斑的大小变化——变小到最小，再变大，最小的位置就是焦点！”2实验步骤：分阶段操作指南阶段一：环境准备（5分钟）阶段三：点燃纸片（15分钟）将薄纸片平铺在焦点位置（可用书本垫高，使纸片与透镜保持垂直）；保持透镜稳定，持续对准焦点（若光斑移动，需随阳光角度调整透镜）；观察纸片变化：约30秒-2分钟后，纸片会先出现焦痕，逐渐变黑，最终起火。我曾记录过不同条件下的实验时间：夏日正午（强阳光）约40秒，春秋晴天约1分30秒，阴天后的散射光则无法完成——这些数据可以让学生记录在实验单上，后续分析变量。阶段四：安全处理（5分钟）一旦纸片起火，立即用湿毛巾覆盖灭火（禁止用嘴吹，避免火势扩散）；冷却后的灰烬装入垃圾袋，透镜用软布擦拭（避免划痕）；整理实验台，恢复原状。04|问题现象|可能原因|解决方法||问题现象|可能原因|解决方法||-------------------------|---------------------------|-----------------------------------||光斑始终很大，无法会聚|透镜与光线不垂直|调整透镜角度，使镜面与阳光垂直||纸片只焦黑不起火|焦点未对准/光线强度不足|重新标记焦点，或选择更亮的环境||透镜烫手无法持稳|焦距过短（焦点离透镜太近）|更换焦距较长的透镜（如f=15cm）||纸片潮湿不易点燃|实验前未干燥处理|用吹风机吹干纸片（或更换新纸片）|05拓展思考：从实验到生活的科学迁移1生活中的凸透镜聚光应用野外生存：户外探险时，可用凸透镜取火（结合《荒野求生》片段讲解）；太阳能利用：太阳灶通过凹面镜（原理类似凸透镜）会聚阳光加热食物；光学仪器：显微镜、望远镜的物镜利用凸透镜会聚光线，增强观察效果。实验结束后，我总会问学生：“除了点燃纸片，凸透镜聚光还能做什么？”孩子们的答案常常给我惊喜——2延伸实验：对比实验加深理解为强化“凸透镜特性”的认知，可设计对比实验：不同厚度凸透镜对比：用焦距不同的凸透镜（如f=10cm与f=20cm），记录点燃时间（理解“焦距越短，会聚能力越强”）；与凹透镜对比：用凹透镜重复实验，观察光斑是否发散（验证“会聚”是凸透镜的独特功能）；不同材质对比：用玻璃透镜与塑料透镜实验（观察高温下塑料透镜是否变形，理解材料选择的重要性）。3科学态度与责任渗透实验最后，我会引导学生思考：“如果随意用凸透镜聚焦阳光，可能会引发什么危险？”孩子们会联想到“森林火灾”（凸透镜落在落叶上会聚光起火）、“窗户玻璃聚光引燃窗帘”等案例。这种“从科学到责任”的延伸，能让他们明白：“科学知识是工具，正确使用才能造福人类。”06总结：让科学在动手与思考中生长总结：让科学在动手与思考中生长“凸透镜聚光点燃纸片实验”是一把钥匙，打开的不仅是“光学现象”的大门，更是“科学探究”的思维路径。从观察现象到追问原理，从动手操作到解决问题，从课堂实验到生活应用，孩子们在每一个环节中都在建构属于自己的科学认知。作为教师，我始