2025 小学五年级科学上册凹透镜的作用与应用课件

一、课程导入：从生活现象中发现“神秘的透明镜片”演讲人CONTENTS课程导入：从生活现象中发现“神秘的透明镜片”基础认知：凹透镜的“身份档案”核心探究：凹透镜的四大作用详解应用拓展：从生活到科技的多维体现总结与升华：从“小镜片”到“大科学”目录2025小学五年级科学上册凹透镜的作用与应用课件01课程导入：从生活现象中发现“神秘的透明镜片”课程导入：从生活现象中发现“神秘的透明镜片”各位同学，今天上课前，老师先请大家观察两组物品：第一组是爷爷的老花镜、实验室的放大镜；第二组是同桌小明的近视眼镜、家门上的“猫眼”。大家有没有发现，它们的镜片形状不太一样？老花镜和放大镜拿在手里，中间明显比边缘厚，而近视眼镜和猫眼的镜片，中间却比边缘薄。这两种不同的镜片，在科学上有不同的名字——中间厚边缘薄的叫凸透镜，中间薄边缘厚的就是我们今天要重点探究的“凹透镜”。记得去年带学生去眼镜店参观时，有位戴近视镜的同学指着镜片问：“为什么我的眼镜片是凹的，爷爷的却是凸的？”这个问题像一颗小种子，今天我们就一起破土发芽，解开凹透镜的秘密。02基础认知：凹透镜的“身份档案”1凹透镜的定义与结构特征要认识凹透镜，首先要明确它的“长相”和“出身”。凹透镜属于光学透镜的一种，其核心特征是：透镜的中央部分比边缘部分薄，从侧面看，两个表面（或至少一个表面）呈向内凹陷的曲面。常见的凹透镜有双凹透镜（两个面都凹陷）、平凹透镜（一个面平，一个面凹）和凸凹透镜（一个面凹、一个面凸但凹面更凹）三种类型，其中双凹透镜是最典型的代表。为了帮助大家直观区分凸透镜和凹透镜，我们可以做一个简单的“触摸实验”（注意：实验用镜片需经过安全处理，边缘无锐角）：用食指轻触镜片中间和边缘——如果中间明显更厚，是凸透镜；如果中间更薄，就是凹透镜。上周科学兴趣小组的同学已经用这种方法，从实验室器材箱里挑出了所有凹透镜，大家课后也可以试试。2凹透镜的光学本质：基于光的折射规律要理解凹透镜的作用，必须回到光的基本规律——光的折射。当光线从空气斜射入玻璃（或其他透明介质）时，传播方向会发生偏折；离开玻璃时，再次发生偏折。凸透镜和凹透镜的不同作用，本质上是它们的曲面形状导致光线折射方向不同。我们可以通过“光路追踪法”来模拟：假设一束平行于主光轴（通过透镜中心且垂直于镜面的直线）的光线射向凹透镜，经过第一次折射（进入透镜）时，光线会向远离主光轴的方向偏折；第二次折射（离开透镜）时，这种偏折会进一步加剧。最终，原本平行的光线会被“推开”，呈现发散状态。因此，凹透镜的光学本质是对光线有发散作用，这是它区别于凸透镜（会聚光线）的核心特征。03核心探究：凹透镜的四大作用详解1发散光线：最本质的光学特性凹透镜的所有应用，都源于它对光线的发散作用。我们可以通过三个层次的实验来验证这一点：1发散光线：最本质的光学特性实验1：平行光发散实验用激光笔发出一束平行光（可通过狭缝获得），垂直照射凹透镜。观察光屏上的光斑——如果是凸透镜，光斑会会聚成一个亮点（焦点）；而凹透镜的光斑会比原光束更宽，说明光线被发散了。上周课上，第三组同学的实验记录显示，凹透镜使光斑直径从2cm扩大到5cm，这就是发散作用的直观证据。实验2：点光源发散实验将一个点光源（如LED灯珠）放在凹透镜前，观察透过透镜的光线。原本向四周发散的光线，经过凹透镜后，发散角度会更大——就像一把撑开的伞，原本伞骨夹角是60，凹透镜相当于把伞骨夹角拉大到90。实验3：对比实验（与凸透镜对照）1发散光线：最本质的光学特性实验1：平行光发散实验同时使用凸透镜和凹透镜，让同一束平行光分别通过它们。通过观察光斑变化，学生能更深刻理解“会聚”与“发散”的区别。这个实验是单元测试中常见的考点，也是理解后续应用的基础。2成虚像：特殊的成像规律凹透镜成像与凸透镜有显著差异。根据光的折射规律，当物体位于凹透镜前任意位置时，经凹透镜折射后的光线无法实际会聚，只能反向延长线会聚成正立、缩小的虚像。我们可以通过“蜡烛成像实验”观察这一现象：在光具座上放置点燃的蜡烛（物体）、凹透镜和光屏，无论怎样移动光屏，都无法在光屏上得到清晰的像——因为虚像不是实际光线会聚而成的。但如果我们透过凹透镜直接观察蜡烛，会看到一个比原物小、正立的像（就像看近视眼镜中的景物）。这个特性与凸透镜形成鲜明对比：凸透镜既能成实像（如投影仪），也能成虚像（如放大镜），而成像性质（大小、正倒）与物体到透镜的距离密切相关；凹透镜则只能成正立缩小的虚像，且像的大小随物体靠近透镜而略有增大，但始终小于原物。3矫正近视：最贴近生活的应用原理近视是同学们身边常见的视力问题。根据眼科统计，我国小学生近视率已达30%以上，很多同学的家长或同伴都佩戴近视眼镜。大家有没有想过：为什么近视眼镜要用凹透镜？这需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，使光线会聚在视网膜上。近视患者的眼球前后径过长（轴性近视）或晶状体过凸（屈光性近视），导致光线会聚在视网膜前方，因此看远处物体模糊。凹透镜的发散作用正好能“抵消”这种过度会聚：当远处物体发出的平行光进入眼睛前，先经过凹透镜发散，再经晶状体会聚，就能准确落在视网膜上。简单来说，凹透镜相当于给过度“热情”的晶状体“泼冷水”，让光线会聚的位置后移到视网膜。去年校医室的视力筛查中，有位同学的验光单上写着“-2.00D”（D代表屈光度，负号表示凹透镜），这就是凹透镜在矫正近视中的具体应用。需要注意的是，近视度数越高（负号绝对值越大），凹透镜的发散能力越强，镜片边缘也会更厚。4扩大视野：猫眼与广角观察的奥秘大家有没有注意过家门上的“猫眼”？从室内向外看，能看到门外较大范围的场景；但从室外向内看，却只能看到很小的范围。这种“单向广角”效果，正是凹透镜的功劳。猫眼的结构是“凹透镜+凸透镜”的组合：靠近门外的是凹透镜，靠近室内的是凸透镜。当室外光线进入猫眼时，凹透镜先将光线发散，扩大入射角度；随后凸透镜将这些发散的光线会聚，使原本分散的光线能进入人眼，从而让观察者看到更宽的视野。而从室外向内看时，凸透镜会先会聚光线，再经凹透镜发散，导致进入人眼的光线非常有限，因此无法看清室内。除了猫眼，一些特殊的观察设备（如部分倒车镜辅助系统）也会利用凹透镜的发散特性扩大视野。去年春游时，我们参观交通博物馆，讲解员展示的老式汽车后视镜就用到了凹透镜，司机通过它能看到更宽的后方区域，这就是“扩大视野”作用的典型应用。04应用拓展：从生活到科技的多维体现1日常用品中的“隐形助手”近视眼镜：如前所述，是凹透镜最普遍的应用，全球约20亿人依赖凹透镜矫正近视。玩具望远镜：部分简易双筒望远镜为了简化结构，会使用凹透镜作为目镜（靠近眼睛的镜片），与物镜（凸透镜）配合，形成正立的虚像（普通天文望远镜用凸透镜目镜，成倒立像）。激光准直系统：在工业激光设备中，凹透镜常被用来发散激光束，扩大照射范围，例如激光打标机调整光斑大小。2科学仪器中的“精密搭档”在专业光学仪器中，凹透镜常与凸透镜组合使用，以校正像差（如光线会聚时的变形）。例如：显微镜：虽然显微镜的物镜和目镜主要是凸透镜，但为了消除“色差”（不同颜色光折射程度不同导致的重影），部分高级显微镜会在光路中加入凹透镜，利用其对不同色光的发散差异，平衡凸透镜的会聚差异。照相机镜头：现代相机的多镜片组中，常包含凹透镜，与凸透镜配合，修正“球面像差”（边缘光线会聚点与中心光线不同导致的模糊）。3自然现象中的“光学启示”21自然界中虽没有天然的凹透镜，但某些透明物体的形状会呈现类似效果。例如：露珠的“反面”：草叶上的露珠是天然的凸透镜（中间厚边缘薄），而某些凹陷的叶片积水（如猪笼草的捕虫笼口），可能形成类似凹透镜的形状，导致光线发散。冰棱的折射：冬季悬挂的冰棱，若形状中间薄边缘厚，会对光线产生发散作用，在阳光下形成发散的光斑。305总结与升华：从“小镜片”到“大科学”总结与升华：从“小镜片”到“大科学”同学们，今天我们从生活中的近视眼镜、猫眼出发，一步步揭开了凹透镜的秘密：它是中间薄边缘厚的光学元件，核心作用是发散光线，能成正立缩小的虚像，广泛应用于视力矫正、视野扩大等领域，甚至在精密仪器中扮演重要角色。记得第一次给学生讲凹透镜时，有个孩子课后跑来说：“老师，我爷爷的老花镜是凸透镜，我爸爸的近视镜是凹透镜，原来他们的眼镜‘相反’是因为眼睛出了不同的问题！”这种将知识与生活连接的惊喜，正是科学学习的魅力所在。希望大家课后继续观察：除了今天提到的例子，生活中还有哪些