2025 小学五年级科学上册凸透镜的成像特点课件

一、从生活现象出发：认识凸透镜演讲人从生活现象出发：认识凸透镜总结：从现象到规律，用科学解释世界拓展与思考：从课堂到生活的科学延伸从规律到应用：凸透镜在生活中的“魔法”用实验探究规律：凸透镜的成像特点目录2025小学五年级科学上册凸透镜的成像特点课件作为一名从事小学科学教育十余年的教师，我始终相信：最好的科学课，是让孩子从熟悉的生活现象中发现问题，用亲手操作的实验探索规律，再用总结的知识解释世界。今天，我们要共同探索的“凸透镜的成像特点”，正是这样一个从生活走向科学、从观察走向推理的典型主题。接下来，我将以“认识—探究—应用—拓展”的逻辑，带大家深入理解这一知识点。01从生活现象出发：认识凸透镜1生活中的“放大魔法”——凸透镜的初步感知同学们，还记得去年春游时，我们用放大镜点燃过枯叶吗？当时大家挤成一团，看着原本分散的阳光被一块透明镜片聚成一个亮斑，不一会儿枯叶就冒烟了；还有教室里的老花镜，爷爷戴上后，报纸上的字突然“变胖”了；甚至小区里的监控摄像头，也藏着类似的“透明镜片”。这些让光“转弯”、让物体“变形”的镜片，都有一个共同的名字——凸透镜。2凸透镜的科学定义与分类要真正认识凸透镜，我们需要先明确它的本质特征。从光学结构看，凸透镜是中间厚、边缘薄的透明镜片，它的两个表面通常是球面的一部分（也可能一面是平面）。根据具体形状，凸透镜可分为三类：双凸透镜：两面都是向外凸起的球面（最常见的放大镜多为此类）；平凸透镜：一面是平面，另一面是凸起的球面（显微镜的部分镜片采用这种设计）；凹凸透镜：一面凸起、另一面凹陷，但整体仍保持中间厚边缘薄（望远镜的某些镜片会用到）。无论是哪种类型，凸透镜的核心特性都源于其“中间厚、边缘薄”的结构——这种结构会让光线在通过镜片时发生折射，改变传播方向，从而产生汇聚光线、成像等现象。3凸透镜与凹透镜的区分：动手观察法为了避免混淆，我们可以通过简单的方法区分凸透镜和凹透镜：摸一摸（需确保镜片清洁）：凸透镜中间明显比边缘厚，凹透镜中间比边缘薄；看文字：用镜片靠近书本上的字，凸透镜会让字“变大”（成正立放大的像），凹透镜会让字“变小”；聚光实验：将镜片对准阳光，凸透镜能在地面形成明亮的光斑（汇聚光线），凹透镜则会让光斑发散。上周的预习作业中，有同学带了爷爷的老花镜（凸透镜）和自己的近视镜（凹透镜），对比观察时，小宇兴奋地喊：“老师！老花镜看远处的窗户，窗户居然倒过来了！”这正是凸透镜成像的典型现象，也引出了我们今天的核心问题——凸透镜究竟能成什么样的像？成像规律与哪些因素有关？02用实验探究规律：凸透镜的成像特点1实验前的准备：器材与原理要探究凸透镜的成像特点，我们需要一套严谨的实验装置。实验室为大家准备了：光具座（带刻度，便于测量距离）；凸透镜（焦距f已知，本次实验选用f=10cm的镜片）；蜡烛（作为发光物体）；光屏（白色硬纸板，用于承接实像）；火柴、刻度尺（辅助工具）。实验的核心思路是：改变物体（蜡烛）到凸透镜的距离（物距u），观察像的大小、倒正、虚实，并测量像到凸透镜的距离（像距v），从而总结规律。2实验步骤与注意事项正式实验前，必须完成两项关键操作：调整“三心等高”：将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，调整三者的中心高度，使其大致在同一水平线上（如图1所示）。这是因为若高度不一致，光线通过凸透镜后可能无法汇聚到光屏上，导致像偏上、偏下甚至无法观察。确定凸透镜的焦距f：本次实验直接给出f=10cm，但同学们可以课后用“太阳光聚焦法”自主测量：将凸透镜正对着阳光，在另一侧移动光屏，直到光屏上出现最小最亮的光斑，此时光斑到凸透镜的距离就是焦距。完成准备后，实验分五组进行（对应五种物距情况），具体步骤如下：2实验步骤与注意事项2.1物距u>2f（u=30cm）操作：将蜡烛固定在光具座30cm刻度处（假设凸透镜在50cm刻度处，u=50cm-30cm=20cm？不，这里需要明确光具座的刻度逻辑，正确应为：凸透镜固定在光具座中间（如50cm刻度），蜡烛放在u=30cm的位置即蜡烛在20cm刻度处，此时u=50cm-20cm=30cm>2f=20cm）；观察：缓慢移动光屏（在凸透镜另一侧），直到光屏上出现清晰的像；记录：像的大小（与蜡烛火焰相比）、倒正（用“正立”或“倒立”描述）、是否能用光屏承接（判断虚实）。2.2.2物距u=2f（u=20cm）操作：将蜡烛移至30cm刻度处（u=50cm-30cm=20cm=2f）；观察：移动光屏，寻找清晰的像；记录：像的大小（是否与蜡烛等大）、倒正。2实验步骤与注意事项2.3物距f<u<2f（u=15cm）操作：将蜡烛移至35cm刻度处（u=50cm-35cm=15cm，f=10cm<15cm<20cm=2f）；观察：移动光屏，记录像的特点。2实验步骤与注意事项2.4物距u=f（u=10cm）操作：将蜡烛移至40cm刻度处（u=50cm-40cm=10cm=f）；观察：移动光屏，是否能找到像？2实验步骤与注意事项2.5物距u<f（u=5cm）操作：将蜡烛移至45cm刻度处（u=50cm-45cm=5cm<f=10cm）；观察：此时直接通过凸透镜观察蜡烛（不使用光屏），记录看到的像的特点。3实验现象记录与分析实验过程中，同学们的观察热情很高。小薇在u>2f时喊：“老师！光屏上有一个小小的倒像！”小航在u<f时凑近凸透镜：“哇，蜡烛变大了，而且是正的！”这些现象需要系统记录（如表1）。|物距范围（u与f的关系）|物距u（cm）|像距v（cm）|像的大小（与物比较）|像的倒正|像的虚实（能否用光屏承接）||-------------------------|-------------|-------------|----------------------|----------|----------------------------||u>2f|30|15|缩小|倒立|实像（能）||u=2f|20|20|等大|倒立|实像（能）|3实验现象记录与分析通过分析表格数据，我们可以总结出以下规律：|u<f|5|—|放大|正立|虚像（不能）||u=f|10|—|不成像|—|—||f<u<2f|15|30|放大|倒立|实像（能）|CBAD3实验现象记录与分析3.1实像与虚像的分界点：u=f当u>f时，凸透镜能成实像（光线实际汇聚而成，可用光屏承接）；当u<f时，成虚像（光线反向延长线汇聚而成，只能用眼睛直接观察，无法用光屏承接）；u=f时，光线经凸透镜后平行射出，无法成像（如探照灯的原理，利用凸透镜将光源放在焦点处，使光线平行射出，照亮远处）。2.3.2像的大小变化规律：u越小，像越大（u>f时）当u>2f时，成缩小的实像；当u=2f时，成等大的实像；当f<u<2f时，成放大的实像；当u<f时，成放大的虚像（且u越小，虚像越大）。3实验现象记录与分析3.3像的倒正规律：实像必倒立，虚像必正立所有实像都是倒立的（上下、左右均相反），所有虚像都是正立的。这是因为实像是光线实际汇聚形成的，相当于物体的“投影”；而虚像是光线反向延长线的交点，相当于物体的“放大版”，方向保持一致。实验中，有同学提出疑问：“为什么用放大镜看近处的字是正立放大的，看远处的窗户却成了倒立缩小的？”这正是因为当物体距离放大镜（凸透镜）的距离不同时，物距u与焦距f的关系发生了变化——看近处字时u<f（虚像），看远处窗户时u>2f（实像）。03从规律到应用：凸透镜在生活中的“魔法”1照相机：u>2f的典型应用我们手机、相机的镜头本质上都是凸透镜。当我们拍摄远处的景物时，景物到镜头的距离u远大于2f，此时凸透镜会在底片（或手机传感器）上成一个倒立、缩小的实像（如图2所示）。为什么照片是正立的？因为相机内部的软件或胶片冲洗时会自动调整方向。上周的实践作业中，小涛用爷爷的老式相机（胶片相机）做实验，发现当他靠近花朵拍摄时（u减小），需要将镜头向前伸（增大像距v），才能让像更清晰——这正好符合“u减小，v增大，像变大”的规律。3.2投影仪与幻灯机：f<u<2f的应用教室的投影仪是凸透镜的另一个“大舞台”。投影仪的镜头将幻灯片（物体）放在f<u<2f的位置，此时凸透镜会在屏幕上成一个倒立、放大的实像（如图3所示）。但我们看到的屏幕画面是正立的，这是因为幻灯片是倒着插入投影仪的——科学与生活的小智慧，就在这“倒插”的细节里！1照相机：u>2f的典型应用实验课上，同学们用自制的“简易投影仪”（凸透镜+手机电筒+半透明纸）验证了这一点：当手机电筒（物体）靠近凸透镜（f<u<2f），半透明纸（光屏）上出现了倒立放大的光斑；如果将手机倒过来，光斑就“正”了。3放大镜：u<f的“放大魔法”最贴近同学们生活的应用，当属放大镜。当我们用放大镜观察邮票、昆虫时，物体距离放大镜的距离u<f，此时凸透镜成正立、放大的虚像（如图4所示）。需要注意的是，放大镜的放大倍数并非固定，适当远离物体（但保持u<f），虚像会更大，但超过f后，像会变得模糊甚至倒立。小晴在实验后分享：“我用放大镜看蚂蚁，一开始离得很近，蚂蚁变大了但有点模糊；慢慢拿远一点（没超过f），蚂蚁更清楚更大了！”这正是u接近f时，虚像放大效果更明显的体现。4其他应用：显微镜、望远镜与眼睛凸透镜的“魔力”还延伸到更精密的仪器中：显微镜：物镜（f较小）将微小物体放大成倒立的实像（f<u<2f），目镜（相当于放大镜）再将这个实像放大成正立的虚像（u<f），最终我们看到的是“倒立放大的虚像”；望远镜：物镜（f较大）将远处物体成倒立缩小的实像（u>2f），目镜（相当于放大镜）将实像放大成正立的虚像（u<f），因此我们能看清远处的物体；人类的眼睛：眼球中的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏。正常眼睛通过调节晶状体的厚度（改变焦距f），使不同距离的物体都能在视网膜上成倒立、缩小的实像（u>2f），大脑再将“倒立的像”处理为正立的视觉。04拓展与思考：从课堂到生活的科学延伸拓展与思考：从课堂到生活的科学延伸4.1问题1：凸透镜摔碎后还能成像吗？有同学问：“如果凸透镜摔成碎片，用其中一块碎片还能成像吗？”答案是肯定的。因为凸透镜的成像原理是利用其整体的折射作用，即使碎片变小，只要保持“中间厚、边缘薄”的结构，仍能汇聚光线成像，只是像的亮度会降低（因为通过的光线减少）。4.2问题2：为什么老花镜是凸透镜，近视镜是凹透镜？老花眼（远视眼）是因为晶状体变薄，对光的汇聚能力变弱，物体的像会成在视网膜后方（如图5左）。凸透镜能提前汇聚光线，使像落在视网膜上（如图5右），因此老花镜用凸透镜。而近视眼是晶状体过厚，像成在视网膜前方，需要凹透镜发散光线，因此近视镜用凹透镜。3课后实践：自制“水凸透镜”同学们可以课后用透明塑料瓶（如矿泉水瓶）装水，制作一个“水凸透镜”，用它观察书本上的字、远处的窗户，感受成像特点的变化。这个小实验能帮你更深刻理解“凸透镜形状改变（厚度变化）会影响焦距f，从而改变成像规律”。05总结：从现象到规律，用科学解释世界总结：从现象到规律，用科学解释世界今天，我们从生活中的凸透镜现象出发，通过实