2025 小学五年级科学上册凸透镜成像的规律探究实验课件

一、教学背景与目标设定：从课标要求到学生发展的精准对接演讲人01教学背景与目标设定：从课标要求到学生发展的精准对接02实验准备：从器材选择到安全预案的细节把控03探究过程：从现象观察到规律总结的阶梯式推进04应用拓展：从实验室到生活的知识迁移05总结与反思：从知识习得到科学思维的升华目录2025小学五年级科学上册凸透镜成像的规律探究实验课件作为一名深耕小学科学教育十余年的一线教师，我始终相信：最好的科学课，是让学生在动手探究中触摸知识的温度，在思维碰撞中感受科学的魅力。今天要和大家分享的"凸透镜成像的规律探究实验"，正是这样一节融合观察、操作与推理的经典课例。它既是五年级上册"光"单元的核心内容，也是学生从直观感知光学现象到理解科学规律的关键跨越。接下来，我将以"为什么探究—如何探究—探究后能做什么"为主线，带大家走进这堂充满探索乐趣的科学课。01教学背景与目标设定：从课标要求到学生发展的精准对接1教材定位与课标依据人教版小学科学五年级上册"光"单元以"光的传播与应用"为主题，前两课已引导学生认识了光的直线传播、反射现象，本课"凸透镜成像的规律"是单元的核心探究内容。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确要求："通过观察、实验等方法探究凸透镜成像的规律，能描述凸透镜成像的特点及其在生活中的应用"，这为我们的教学指明了方向。2学生认知基础分析五年级学生已具备基本的实验操作能力（如使用刻度尺测量、记录数据），对"放大镜能放大物体"有生活经验（前测显示92%的学生玩过放大镜），但对"放大镜（凸透镜）在不同距离下成像不同"缺乏系统认知。他们的思维正从具体形象向抽象逻辑过渡，需要通过直观的实验现象支撑规律总结，这正是设计探究活动的重要依据。3三维教学目标设定知识目标：能准确描述凸透镜成像时，像的大小、正倒、虚实与物距（物体到凸透镜的距离）的关系；明确1倍焦距（f）和2倍焦距（2f）是成像性质变化的关键点。01能力目标：掌握使用光具座进行定量实验的方法，能通过表格记录、图像分析等方式处理实验数据；初步具备"提出问题—猜想假设—实验验证—得出结论"的科学探究能力。02情感目标：在小组合作中体会科学探究的严谨性与趣味性，通过解释生活中照相机、投影仪等工具的原理，感受科学与技术的紧密联系，激发观察生活、探索科学的兴趣。0302实验准备：从器材选择到安全预案的细节把控1实验器材的精准选配为确保实验效果，我提前两周开始准备，重点关注器材的适配性：凸透镜：选用焦距（f）为10cm的薄凸透镜（实验室常用规格），既避免焦距过小导致实验范围受限，又防止焦距过大使光具座长度不足（光具座标准长度100cm，10cm焦距可覆盖物距0-100cm的测量需求）。光具座：配备带刻度的导轨（最小刻度1cm），确保物距（u）、像距（v）测量的准确性；支架高度可调节，便于学生将烛焰中心、透镜中心、光屏中心调至同一高度（这是成像清晰的关键，我在课前用红色胶带在支架上标记了统一高度线）。辅助器材：蜡烛（直径1cm的细蜡烛，避免火焰过大导致像模糊）、光屏（白色硬纸板，反光均匀易观察）、火柴（配灭火杯，确保安全）、刻度尺（与光具座刻度配合验证数据）。2学生分组与分工设计操作员：负责移动蜡烛、透镜或光屏（建议选择动手能力强的学生）；观察员：重点观察光屏上是否出现清晰的像，记录像的正倒、大小（需注意力集中）；将48名学生分为12组（4人/组），每组明确分工：记录员：用表格记录物距、像距及像的性质（需字迹清晰，建议由细心的学生担任）；汇报员：整理小组结论，参与全班交流（可轮流担任，锻炼表达能力）。3安全预案与习惯培养实验前强调三项安全规范：蜡烛点燃后需远离窗帘、书本等易燃物，用完立即放入灭火杯；移动光具座时轻拿轻放，避免凸透镜跌落破碎；观察光屏时不要用手遮挡光线，防止像变暗。同时，要求学生实验前检查器材完整性（如透镜是否有裂痕、光屏是否干净），培养"实验前检查"的科学习惯。03探究过程：从现象观察到规律总结的阶梯式推进1情境导入：从生活现象到核心问题的自然引发上课伊始，我举起一个凸透镜："同学们都玩过放大镜，谁能说说它的‘神奇’之处？"学生七嘴八舌："能放大字""能点燃纸""离书太远字会倒过来"……我顺势展示两张图片：一张是用放大镜看蚂蚁（放大正立的像），一张是照相机拍的花朵（缩小倒立的像），提问："为什么同样的凸透镜，有时成放大的像，有时成缩小的像？成像的大小、正倒可能和什么因素有关？"学生很快联想到"物体到透镜的距离"，由此引出核心问题：凸透镜成像的性质（大小、正倒、虚实）与物距（u）有什么关系？2初步观察：建立成像性质的感性认知为让学生对"不同物距下的成像"有直观感受，先安排5分钟的自由探索：每组领取凸透镜、蜡烛、光屏，在桌面上自由移动蜡烛位置，观察光屏上的像。巡视时，我听到学生的惊喜对话："看！这里有个倒立的小像！""离近点怎么没像了？""再近点，透过透镜看蜡烛，好像变大了！"探索结束后，组织全班分享观察到的现象，我用板书整理关键信息：当蜡烛离透镜较远时，光屏上有倒立、缩小的像；当蜡烛移近时，光屏上出现倒立、放大的像；当蜡烛非常靠近透镜时，光屏上没有像，但透过透镜看蜡烛，能看到正立、放大的像。这一步的目的是让学生建立"物距变化导致像变化"的初步认知，同时发现"实像（光屏能承接）"与"虚像（光屏不能承接）"的区别，为后续定量探究埋下伏笔。3定量实验：控制变量下的规律探索3.1明确实验变量与操作步骤基于初步观察，引导学生设计对照实验：保持凸透镜焦距（f=10cm）不变，改变物距（u），测量对应的像距（v），记录像的性质。我用PPT展示实验步骤：组装光具座：将凸透镜固定在光具座中间（标记为50cm刻度处），蜡烛放在左侧，光屏放在右侧。调节高度：移动蜡烛、光屏的支架，使烛焰中心、透镜中心、光屏中心在同一高度（用课前标记的红色线对齐）。测量物距：将蜡烛移至某一位置（如u=30cm），记录物距u=30cm（即蜡烛到透镜的距离：50cm-蜡烛位置刻度）。寻找清晰像：移动光屏，直到光屏上出现最清晰的像，记录像距v（光屏到透镜的距离：光屏位置刻度-50cm）。321453定量实验：控制变量下的规律探索3.1明确实验变量与操作步骤记录像的性质：观察像的大小（与蜡烛火焰比较，记为"放大""缩小""等大"）、正倒（与蜡烛火焰方向比较）。改变物距：依次将蜡烛移至u=25cm、20cm、15cm、10cm、5cm处，重复步骤3-5（注：u=10cm是1倍焦距，u=20cm是2倍焦距，这两个点是关键分界点）。3定量实验：控制变量下的规律探索3.2实验数据的记录与分析每组发放《凸透镜成像实验记录表》（如表1），要求如实记录数据。实验中我重点指导两个易错点：①当u<f（如u=5cm）时，光屏上没有像，需提醒学生透过透镜观察蜡烛，记录"正立、放大的虚像"；②当u=f（u=10cm）时，光屏上既无实像也无虚像（平行光无法会聚），记录"不成像"。表1凸透镜成像实验记录表（f=10cm）|物距u（cm）|像距v（cm）|像的大小|像的正倒|像的虚实||------------|------------|----------|----------|----------||30（u>2f）|15|缩小|倒立|实像|3定量实验：控制变量下的规律探索3.2实验数据的记录与分析|25（2f>u>f）|约17|放大|倒立|实像||20（u=2f）|20|等大|倒立|实像||15（2f>u>f）|约30|放大|倒立|实像||10（u=f）|—|—|—|不成像||5（u<f）|—|放大|正立|虚像|实验结束后，组织小组汇报数据。我发现多数组的u=30cm时v≈15cm（符合1/u+1/v=1/f的规律），u=20cm时v=20cm（等大实像），u=15cm时v≈30cm（放大实像），这些数据验证了理论规律。有一组学生记录u=25cm时v=17cm，我追问："为什么像距比u=30cm时大？"学生思考后回答："物距减小，像距应该增大，所以17cm比15cm大，符合规律！"这说明他们已初步理解物距与像距的动态关系。3定量实验：控制变量下的规律探索3.3规律总结：从数据到结论的逻辑推理结合各组数据，引导学生用"三句话"总结规律（配合板书图示）：实像与虚像的分界点：当物距u>f时，成实像（光屏能承接，倒立）；当u<f时，成虚像（光屏不能承接，正立）；u=f时，不成像（平行光）。放大与缩小的分界点：当u>2f时，成缩小的实像；当2f>u>f时，成放大的实像；u=2f时，成等大的实像。物距与像距的动态关系：成实像时，物距减小（靠近透镜），像距增大（远离透镜），像变大；物距增大，像距减小，像变小（简记为"物近像远像变大，物远像近像变小"）。为强化理解，我用动画演示"蜡烛从远到近移动时，像的位置和大小变化"，学生直观看到：当蜡烛在2f外时，像在f和2f之间，缩小倒立；移到f和2f之间时，像跑到2f外，放大倒立；过了f点，像变成正立放大的虚像。这一步将抽象的数据转化为动态画面，帮助学生建立空间想象。04应用拓展：从实验室到生活的知识迁移1解释生活现象：用规律破解常见问题"学科学是为了用科学"，我展示三组生活场景，让学生用刚总结的规律解释：照相机：为什么用相机拍远处的山时，镜头要后缩（物距大，像距小）；拍近处的花时，镜头要前伸（物距小，像距大）？投影仪：为什么投出的画面是放大的（物距在f和2f之间，成放大实像），且需要将胶片倒放（实像倒立，倒放后投影正立）？放大镜：为什么用放大镜看指纹时要靠近（物距小于f，成正立放大虚像），而看远处的物体时会看到倒立的像（物距大于f，成倒立实像）？学生讨论时，有个男生兴奋地说："我爷爷的老花镜是凸透镜，他看报纸时把眼镜拿远，字反而变小了，是不是因为物距超过2f，成了缩小的实像？"我顺势补充："老花镜是凸透镜，看近处的字时u<f（成放大虚像），拿远后u>f（可能成实像），但报纸离眼睛有一定距离，实际是u在f和2f之间，成放大实像，拿太远u>2f才会缩小。你观察得很仔细，值得表扬！"2延伸探究：焦距不同的凸透镜成像会怎样？为满足学有余力学生的需求，我提出拓展问题："如果换用焦距20cm的凸透镜，成像规律会变化吗？"引导学生推理：分界点会变为f=20cm、2f=40cm，物距u>40cm时成缩小实像，20cm<u<40cm时成放大实像。有小组课后用不同焦距的透镜验证，发现规律一致，只是分界点位置改变，这进一步深化了"物距与焦距的相对关系决定成像性质"的理解。05总结与反思：从知识习得到科学思维的升华1课堂总结：知识与方法的双向强化课末，我引导学生从"知识"和"方法"两方面总结：知识层面：凸透镜成像的性质由物距（u）与焦距（f）的相对关系决定，1倍焦距分虚实，2倍焦距分大小，实像倒立可承接，虚像正立不承接。方法层面：通过"观察现象—提出问题—设计实验—记录数据—分析结论"的科学探究流程，我们找到了规律；实验中控制变量、多次测量的方法，是探索自然规律的常用工具。2教学反思：以学生为中心的改进方向这节课的成功之处在于：通过"自由探索—定量实验—生活应用"的阶梯设计，符合五年级学生的认知特点；小组合作分工明确，每个学生都能参与；实验数据与理论规律高度吻合，增强了学生的科学信心。需要改进的地方：个别小组在调节"三心等高"时耗时较长，下次可提前用视频演示调节方法；部分学生对"虚像"的理解仍较模糊，可补充"用凸透镜看窗外景物，会看到倒立实像；看近处手指，看到正立虚像"的对比实