一、課程導(dǎo)入：從生活現(xiàn)象到科學問題的聯(lián)結(jié)演講人01課程導(dǎo)入：從生活現(xiàn)象到科學問題的聯(lián)結(jié)02認識凹透鏡：從基礎(chǔ)特征到核心屬性的遞進03生活中的凹透鏡：從科學原理到實際應(yīng)用的聯(lián)結(jié)04實驗探究：動手驗證凹透鏡的散光作用05總結(jié)與升華：從知識學習到科學思維的培養(yǎng)目錄2025小學四年級科學下冊凹透鏡的散光作用講解課件01課程導(dǎo)入：從生活現(xiàn)象到科學問題的聯(lián)結(jié)課程導(dǎo)入：從生活現(xiàn)象到科學問題的聯(lián)結(jié)同學們，上節(jié)課我們一起用放大鏡（凸透鏡）做了“點燃紙片”的實驗，當陽光透過凸透鏡會聚成一個明亮的小光斑時，紙片很快就冒煙了。這個實驗讓我們直觀感受到了凸透鏡對光線的“會聚作用”。那大家有沒有注意過，有些同學戴的近視眼鏡片？它們和放大鏡的形狀一樣嗎？（稍作停頓，觀察學生反應(yīng)）對，很多近視眼鏡片中間薄、邊緣厚，這種鏡片叫做“凹透鏡”。今天，我們就要一起探索凹透鏡的“散光作用”——它和凸透鏡的“會聚”有什么不同？為什么近視眼鏡要用凹透鏡？讓我們帶著這些問題，開啟今天的科學之旅。02認識凹透鏡：從基礎(chǔ)特征到核心屬性的遞進1凹透鏡的物理特征：形狀與結(jié)構(gòu)的直觀認知要理解凹透鏡的散光作用，首先需要明確它的“長相”。凹透鏡是透鏡家族中的一員，與凸透鏡（中間厚、邊緣?。┎煌?，它的典型特征是“中間薄、邊緣厚”。我們可以通過三組實物對比來觀察：實物觀察2：將兩種鏡片平放在白紙上，用直尺測量鏡片中心與邊緣的厚度差。例如，一塊直徑5cm的凹透鏡，中心厚度可能為1mm，邊緣厚度為3mm；而相同直徑的凸透鏡，中心厚度可能為5mm，邊緣厚度為1mm。實物觀察1：分發(fā)凹透鏡、凸透鏡鏡片（注意安全，使用邊緣打磨的教學鏡片），請同學們用手指輕觸鏡片表面。凹透鏡中間區(qū)域明顯比邊緣凹陷，而凸透鏡中間區(qū)域則向外凸起。實物觀察3：通過激光筆垂直照射鏡片（需教師操作，避免直射眼睛），觀察光斑變化。凸透鏡會將平行光會聚成一個點，而凹透鏡則會讓光斑擴散得更大——這正是“散光”的初步表現(xiàn)。23411凹透鏡的物理特征：形狀與結(jié)構(gòu)的直觀認知通過這三組觀察，我們可以總結(jié)凹透鏡的定義：中間薄、邊緣厚，能使光線發(fā)散的透明光學元件。2散光作用的科學原理：從光線傳播到現(xiàn)象本質(zhì)的解析理解凹透鏡的“散光作用”，需要回顧光的折射規(guī)律。我們知道，光從一種介質(zhì)（如空氣）斜射入另一種介質(zhì)（如玻璃）時，傳播方向會發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫光的折射。凹透鏡的特殊形狀決定了光線經(jīng)過它時的偏折方向。2散光作用的科學原理：從光線傳播到現(xiàn)象本質(zhì)的解析2.1平行光的發(fā)散實驗驗證取3支激光筆，用支架固定成“平行光組”（模擬太陽光），讓它們的光束平行射向凹透鏡。在凹透鏡后方放置一張白紙作為光屏，我們會看到：原本平行的三束光經(jīng)過凹透鏡后，不再保持平行，而是向四周“散開”，光屏上的光斑比入射前明顯變大（如圖1所示）。[此處可插入示意圖：三束平行光入射凹透鏡，出射光向兩側(cè)偏折，光斑擴大]2散光作用的科學原理：從光線傳播到現(xiàn)象本質(zhì)的解析2.2光路圖的理論解釋為了更清晰地理解這一現(xiàn)象，我們可以畫光路圖輔助分析。凹透鏡的中心稱為“光心”（O），通過光心且垂直于鏡面的直線叫“主光軸”（如圖2）。當一束平行于主光軸的光線（AB）入射凹透鏡時，會發(fā)生兩次折射：第一次從空氣進入玻璃（A點），折射光線向遠離主光軸方向偏折；第二次從玻璃進入空氣（B點），折射光線繼續(xù)向遠離主光軸方向偏折。最終，出射光線（BC）會發(fā)散，其反向延長線會交于主光軸上的一點，這個點叫做凹透鏡的“虛焦點”（F）。[此處可插入光路圖：平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后發(fā)散，反向延長線交于虛焦點]關(guān)鍵結(jié)論：凹透鏡對光線有發(fā)散作用，即讓原本平行或會聚的光線變得更分散；其發(fā)散作用的本質(zhì)是光的折射規(guī)律在特殊曲面形狀下的體現(xiàn)。3與凸透鏡的對比：深化對“散光”的理解為了避免混淆，我們可以用表格對比凹透鏡與凸透鏡的核心差異：|特征|凸透鏡|凹透鏡||-------------|-------------------------|-------------------------||形狀|中間厚、邊緣薄|中間薄、邊緣厚||對光線的作用|會聚（使光線相交或更集中）|發(fā)散（使光線向四周散開）||焦點性質(zhì)|實焦點（光線實際會聚）|虛焦點（光線反向延長線會聚）||典型應(yīng)用|放大鏡、老花鏡、照相機鏡頭|近視眼鏡、貓眼（門鏡）|通過對比，我們進一步明確：“散光”是凹透鏡區(qū)別于凸透鏡的核心功能，這種功能由其特殊的幾何形狀和光的折射規(guī)律共同決定。03生活中的凹透鏡：從科學原理到實際應(yīng)用的聯(lián)結(jié)生活中的凹透鏡：從科學原理到實際應(yīng)用的聯(lián)結(jié)科學知識的價值在于解釋和改造生活。凹透鏡的散光作用在哪些場景中發(fā)揮了關(guān)鍵作用？我們通過三個典型案例來分析。1近視眼鏡：矯正視力的“光學醫(yī)生”我國青少年近視率較高，很多同學的父母或朋友需要戴近視眼鏡。為什么近視眼鏡要用凹透鏡？這需要從眼睛的成像原理說起。正常眼睛看遠處物體時，晶狀體（相當于凸透鏡）會調(diào)節(jié)厚度，使物體的像正好落在視網(wǎng)膜上（如圖3左）。但近視患者的晶狀體過厚或眼球過長，導(dǎo)致遠處物體的像落在視網(wǎng)膜前方（如圖3中），此時看東西會模糊。凹透鏡的散光作用能“提前”讓光線發(fā)散，使像后移，正好落在視網(wǎng)膜上（如圖3右），從而矯正視力。[此處可插入示意圖：正常眼、近視眼、凹透鏡矯正后的成像對比]小思考：如果給近視的同學戴凸透鏡會怎樣？（提示：凸透鏡會聚光線，會使像更靠前，加重近視）2貓眼（門鏡）：安全觀察的“廣角助手”大家注意過自家門上的“貓眼”嗎？從室內(nèi)向外看，能看到門外較大范圍的場景；但從門外向內(nèi)看，卻只能看到模糊的景象。這正是凹透鏡的散光作用與凸透鏡的會聚作用共同配合的結(jié)果。貓眼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常是“凹透鏡+凸透鏡”的組合：靠近門外的是凹透鏡，它將門外的寬范圍光線發(fā)散，再通過內(nèi)側(cè)的凸透鏡會聚，最終在人眼視網(wǎng)膜上形成清晰的像。這種設(shè)計利用了凹透鏡的散光特性，擴大了觀察視角，同時限制了外部的反向觀察，保障了家庭安全。3光學儀器中的輔助角色：顯微鏡與望遠鏡的“協(xié)作伙伴”在更復(fù)雜的光學儀器中，凹透鏡常作為輔助元件，與凸透鏡配合使用。例如，某些望遠鏡的目鏡會采用凹透鏡，通過其散光作用調(diào)整光線的發(fā)散程度，使觀察者能更舒適地看到放大的虛像；顯微鏡的光路系統(tǒng)中，凹透鏡也能幫助校正像差（光線因折射不均勻?qū)е碌膱D像失真），提升成像質(zhì)量。生活觀察任務(wù)：課后請同學們尋找身邊的凹透鏡，記錄它們的應(yīng)用場景（如舊眼鏡片、玩具望遠鏡等），下節(jié)課分享你的發(fā)現(xiàn)。04實驗探究：動手驗證凹透鏡的散光作用實驗探究：動手驗證凹透鏡的散光作用“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?！睘榱俗屚瑢W們更深刻地理解凹透鏡的散光作用，我們設(shè)計了一組分步驟實驗，通過“觀察-預(yù)測-驗證-總結(jié)”的科學探究流程，培養(yǎng)大家的動手能力和科學思維。1實驗材料準備器材：凹透鏡（教學專用，直徑5-8cm）、凸透鏡（對比用）、激光筆（3支）、光具座（或自制支架）、白紙（光屏）、直尺、鉛筆。安全提示：激光筆切勿直射眼睛；操作鏡片時輕拿輕放，避免邊緣劃傷。2實驗步驟與現(xiàn)象記錄觀察平行光通過凹透鏡的現(xiàn)象操作：將3支激光筆固定在光具座上，調(diào)整角度使它們的光束平行（可通過在遠處白紙上觀察光斑是否等距來驗證）。將凹透鏡垂直放置在光具座中間，使平行光垂直入射鏡片。在凹透鏡后方30cm處放置光屏，觀察光斑形狀。現(xiàn)象：入射前，光屏上的三個光斑等距排列，間距約為2cm；經(jīng)過凹透鏡后，三個光斑向兩側(cè)擴散，間距擴大至5cm，中間光斑亮度降低。步驟2：對比實驗——平行光通過凸透鏡的現(xiàn)象操作：替換凹透鏡為凸透鏡，保持其他條件不變，觀察光屏上的光斑。現(xiàn)象：三個平行光經(jīng)過凸透鏡后會聚，在光屏上形成一個明亮的小光斑（若調(diào)整光屏位置，可找到最亮的“焦點”）。2實驗步驟與現(xiàn)象記錄觀察平行光通過凹透鏡的現(xiàn)象步驟3：探究發(fā)散程度與鏡片厚度的關(guān)系（拓展實驗）1操作：使用兩片不同厚度的凹透鏡（A片中心厚度1mm，B片中心厚度2mm），重復(fù)步驟1的實驗，測量光斑擴散后的間距。2現(xiàn)象：A片（更?。┑墓獍唛g距擴大至6cm，B片（較厚）的光斑間距擴大至4.5cm。3結(jié)論：凹透鏡中間越薄（即“凹”的程度越大），對光線的發(fā)散作用越強。43實驗結(jié)論總結(jié)通過實驗，我們驗證了：凹透鏡對平行光線具有發(fā)散作用，會使光斑擴大、光線分散；其發(fā)散程度與鏡片的厚度（或彎曲程度）有關(guān)，中間越薄，發(fā)散作用越強。這與我們之前通過光路圖分析的理論完全一致。05總結(jié)與升華：從知識學習到科學思維的培養(yǎng)1核心知識回顧1本節(jié)課我們圍繞“凹透鏡的散光作用”展開了深入探究，核心內(nèi)容可總結(jié)為：2凹透鏡的特征：中間薄、邊緣厚，屬于透鏡家族的“發(fā)散型成員”。3散光作用的本質(zhì)：光的折射規(guī)律在凹面形狀下的體現(xiàn)，使光線向四周發(fā)散。4生活應(yīng)用：近視眼鏡矯正視力、貓眼擴大觀察視角、光學儀器輔助成像等。5實驗驗證：通過平行光實驗直觀觀察到光斑擴散，驗證了散光作用的存在。2科學思維延伸同學們，科學探究的魅力在于“從現(xiàn)象到本質(zhì)”的追問。今天我們通過觀察近視眼鏡的形狀，提出“為什么用凹透鏡”的問題，再通過實驗、光路分析、對比研究等方法找到答案。這種“觀察-提問-驗證-結(jié)論”的思維模式，是打開科學之門的鑰匙。希望大家在生活中繼續(xù)保持好奇心，用科學的眼光觀察世界——也許下一個“凹透鏡的秘密”，就藏在你身邊的某個小物件里！3課后任務(wù)完成實驗