2025 小学五年级科学上册凹透镜的散光作用课件

一、认识凹透镜：从生活现象到科学定义演讲人CONTENTS认识凹透镜：从生活现象到科学定义探究散光作用：从光的折射到光路分析散光作用的应用：从近视矫正到科技产品对比与总结：凹透镜与凸透镜的“性格差异”总结：从散光作用看科学与生活的联结目录2025小学五年级科学上册凹透镜的散光作用课件作为一名深耕小学科学教育十余年的教师，我始终相信：最好的科学课，是让孩子从生活现象中发现问题，用亲手实验触摸原理，再将知识带回生活。今天要和同学们探讨的“凹透镜的散光作用”，正是这样一个“藏在生活里的科学”。它可能是同桌的近视眼镜片，可能是走廊里装饰用的透明挂坠，甚至可能是你玩水时滴在玻璃上的小水珠——这些常见的事物里，都藏着凹透镜的秘密。让我们从观察开始，一步步揭开它的面纱。01认识凹透镜：从生活现象到科学定义1生活中的“凹凸”之辨：寻找身边的凹透镜同学们，上课前请大家拿出准备好的镜片（提前让学生收集近视眼镜片、玩具望远镜镜片等）。现在请用手指轻轻触摸镜片的中间和边缘——有的镜片中间厚、边缘薄（举起凸透镜示例），这是我们上节课学过的凸透镜；而有的镜片中间薄、边缘厚（举起凹透镜示例），这就是今天的主角：凹透镜。去年带学生观察校园时，有个戴近视眼镜的小朋友指着水池边的“哈哈镜”问我：“老师，为什么有的镜子会把人照得瘦瘦高高，有的却矮矮胖胖？”后来我们发现，哈哈镜的凹陷部分其实就是凹透镜的变形。再比如，妈妈化妆用的放大镜是凸透镜，而爸爸的近视眼镜片，绝大多数都是凹透镜。这些生活中的例子，正是我们认识凹透镜的起点。2凹透镜的科学定义与结构特征从光学角度定义，凹透镜是中央薄、边缘厚的透镜，属于球面透镜的一种。它的两个表面通常为凹球面（或一侧凹、一侧平），这种特殊的结构决定了它对光线的作用——与凸透镜的“会聚”相反，凹透镜具有“发散”光线的特性。为了更直观理解结构，我们可以用几何方法分析：取凹透镜的主光轴（通过两个球面球心的直线），透镜中心称为光心（O）。当平行于主光轴的光线（如太阳光）射向凹透镜时，会发生怎样的变化？这就要从它的“散光作用”说起。02探究散光作用：从光的折射到光路分析1光的折射：凹透镜散光的底层原理要理解凹透镜的散光作用，必须先回顾光的折射规律：当光从一种介质（如空气）斜射入另一种介质（如玻璃）时，传播方向会发生偏折；折射角的大小与两种介质的折射率有关。对于透镜来说，光线会先后两次折射（进入透镜和离开透镜），最终的偏折方向由透镜的形状决定。以凹透镜为例，当一束平行于主光轴的光线（设为左方入射）进入凹透镜时，光线从空气（折射率约1.0）进入玻璃（折射率约1.5），会向靠近法线的方向偏折；当光线从玻璃再次进入空气时，又会向远离法线的方向偏折。由于凹透镜中间薄、边缘厚，两次折射的综合效果是：光线最终向远离主光轴的方向发散（如图1所示，可配合板书画出光路图）。2光路图分析：平行光、会聚光与发散光的不同表现为了更清晰展示凹透镜的散光作用，我们可以分三种情况分析：2光路图分析：平行光、会聚光与发散光的不同表现平行于主光轴的入射光取3条平行于主光轴的光线（上、中、下各一条），中间的光线通过光心（O），根据“通过光心的光线传播方向不变”的规律，它保持原方向；上方的光线从凹透镜上边缘入射，两次折射后向下偏折；下方的光线从下边缘入射，两次折射后向上偏折。最终，三条光线不再平行，而是向外发散，仿佛是从主光轴上某一点（虚焦点，F）发出的（如图2）。2光路图分析：平行光、会聚光与发散光的不同表现会聚于虚焦点的入射光如果入射光线是会聚的，且会聚点恰好是凹透镜的虚焦点（F），那么经过凹透镜折射后，光线会变成平行于主光轴的光束。这是散光作用的“逆过程”——原本要会聚的光线被“拉平”了。2光路图分析：平行光、会聚光与发散光的不同表现任意方向的入射光对于非平行、非会聚于焦点的光线，凹透镜同样会起到发散作用：原本发散角度较小的光束，经过凹透镜后发散角度变大；原本会聚的光束，会聚程度减弱甚至变为发散。3实验验证：用激光笔“看见”散光现象理论需要实验验证。现在我们分组操作（4人一组），材料包括：凹透镜（直径5cm）、激光笔（红、绿各一支）、白纸、量角器、暗室环境。实验步骤：①将白纸平铺在桌面上，中间画一条直线作为主光轴，标记光心（O）；②固定凹透镜，使光心与白纸上的O点重合；③用激光笔发射一束平行于主光轴的红光，观察光线在白纸上的落点，标记为A；④再发射一束平行于主光轴的绿光（与红光对称），标记落点为B；⑤测量A、B到主光轴的距离，计算两光线的夹角（发散角）；3实验验证：用激光笔“看见”散光现象⑥更换凸透镜重复步骤③-⑤，对比两次实验的发散角。实验现象：使用凹透镜时，红光和绿光的落点A、B距离主光轴较远，发散角较大（约15-20）；使用凸透镜时，两光线会会聚于一点（实焦点），发散角为0（实际因实验误差可能接近0）。结论：凹透镜确实能使平行光束发散，验证了其散光作用。03散光作用的应用：从近视矫正到科技产品1近视眼镜：凹透镜的“视力救星”同学们中戴眼镜的小朋友不少，大家知道为什么近视需要戴凹透镜吗？这要从眼睛的成像原理说起：正常眼睛看远处物体时，晶状体（相当于凸透镜）会调节厚度，使物体的像恰好成在视网膜上（如图3）。而近视的同学，眼球前后径过长（或晶状体过凸），导致远处物体的像成在视网膜前方（如图4），看东西模糊。这时，凹透镜的散光作用就派上用场了：近视眼镜片是凹透镜，它会先将远处物体射来的平行光线发散，再通过晶状体会聚，使像后移到视网膜上（如图5）。简单来说，凹透镜相当于给“太会聚”的晶状体“踩了一脚刹车”，让光线发散一点，成像位置就正确了。去年班上有个学生小宇，刚配眼镜时总问：“为什么我戴眼镜看近处的字反而模糊？”这正是因为凹透镜对近处物体发出的发散光线会进一步发散，导致晶状体需要更努力调节才能会聚成像。不过适应一段时间后，眼睛会逐渐习惯这种调节，这也说明科学知识与生活体验是紧密关联的。2光学仪器中的“配角”：与凸透镜的协同作用凹透镜不仅能单独使用，还常与凸透镜组合，在光学仪器中发挥作用。例如：2光学仪器中的“配角”：与凸透镜的协同作用伽利略望远镜1609年，伽利略发明的第一台望远镜，就是由凸透镜（物镜）和凹透镜（目镜）组成的。物镜会聚远处物体的光，形成一个倒立的实像；目镜（凹透镜）将这个实像发散，使观察者看到正立的虚像。这种组合利用了凹透镜的散光作用，简化了望远镜结构，成为早期天文观测的重要工具。2光学仪器中的“配角”：与凸透镜的协同作用照相机的广角镜头现代照相机的广角镜头（短焦距镜头）中，常加入凹透镜来校正“畸变”。广角镜头视野大，但边缘光线会因凸透镜的会聚作用产生桶形畸变（边缘物体被拉长）。凹透镜的散光作用能“拉回”边缘光线，使成像更接近真实场景。3生活中的趣味应用：防眩晕与装饰设计除了专业领域，凹透镜的散光作用在生活中还有许多有趣的应用：汽车后视镜防眩晕：部分高档汽车的内后视镜采用“凹透镜+平面镜”的复合结构。当后方车辆强光照射时，凹透镜的散光作用会减弱光线强度，避免驾驶员被强光刺痛眼睛。装饰挂坠与艺术玻璃：许多透明挂坠故意制成凹透镜形状，当光线穿过时，会形成发散的光斑，在墙面或地面投射出美丽的光晕，增加装饰效果。04对比与总结：凹透镜与凸透镜的“性格差异”对比与总结：凹透镜与凸透镜的“性格差异”为了更清晰区分凹透镜与凸透镜的特性，我们可以从结构、对光线的作用、成像特点三个维度对比（如表1）：|对比维度|凹透镜|凸透镜||--------------------|-----------------------------|-----------------------------||结构特点|中间薄，边缘厚|中间厚，边缘薄||对光线的作用|发散（使平行光变发散，会聚光减弱会聚）|会聚（使平行光变会聚，发散光减弱发散）|对比与总结：凹透镜与凸透镜的“性格差异”21|成像特点|始终成正立、缩小的虚像|可成实像（倒立，放大/缩小）或虚像（正立，放大）|通过对比可以发现，凹透镜与凸透镜就像一对“性格相反”的兄弟：一个“爱发散”，一个“爱会聚”，但正是这种差异，让它们在光学领域各司其职，共同为人类服务。|典型应用|近视眼镜、伽利略望远镜目镜|放大镜、照相机镜头、老花镜|305总结：从散光作用看科学与生活的联结总结：从散光作用看科学与生活的联结同学们，今天我们从生活中的凹透镜入手，通过观察结构、分析光路、动手实验，深入理解了凹透镜的散光作用；又通过近视矫正、光学仪器等实例，看到了这种特性如何服务于生活。科学知识从来不是课本上的“死公式”，而是藏在眼镜片里的“视力守护者”，是望远镜中的“宇宙窗口”，是装饰挂坠下的“光影魔术师”。最后，我想送给大家一句话：“科学的眼睛，藏在你观