一、實(shí)驗(yàn)背景：為什么選擇凸透鏡聚光實(shí)驗(yàn)？演講人CONTENTS實(shí)驗(yàn)背景：為什么選擇凸透鏡聚光實(shí)驗(yàn)？原理解析：凸透鏡為什么能聚光點(diǎn)燃紙片？實(shí)驗(yàn)操作：從準(zhǔn)備到成功的全流程指南|問題現(xiàn)象|可能原因|解決方法|拓展思考：從實(shí)驗(yàn)到生活的科學(xué)遷移總結(jié)：讓科學(xué)在動(dòng)手與思考中生長目錄2025小學(xué)四年級(jí)科學(xué)下冊凸透鏡聚光點(diǎn)燃紙片實(shí)驗(yàn)課件作為一線科學(xué)教師，我始終相信，最好的科學(xué)課是讓孩子的雙手先動(dòng)起來，再讓思維活起來。今天要和大家分享的“凸透鏡聚光點(diǎn)燃紙片實(shí)驗(yàn)”，正是這樣一個(gè)能將光學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為直觀體驗(yàn)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。它不僅能幫助四年級(jí)學(xué)生理解“凸透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用”這一核心概念，更能通過動(dòng)手操作培養(yǎng)他們的觀察能力、問題解決能力和科學(xué)探究精神。接下來，我將從實(shí)驗(yàn)背景、原理解析、操作指南、拓展思考四個(gè)維度，帶大家完整梳理這個(gè)實(shí)驗(yàn)的全流程。01實(shí)驗(yàn)背景：為什么選擇凸透鏡聚光實(shí)驗(yàn)？1課程標(biāo)準(zhǔn)與教材定位《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在“物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域”明確要求，小學(xué)中高年級(jí)學(xué)生需“知道光在空氣中沿直線傳播，知道凸透鏡可以會(huì)聚光線”。人教版四年級(jí)下冊《光》單元中，“凸透鏡的作用”是繼“光的傳播”“光的反射”后的重要內(nèi)容，本實(shí)驗(yàn)正是該知識(shí)點(diǎn)的實(shí)踐延伸。通過觀察“紙片被點(diǎn)燃”這一現(xiàn)象，學(xué)生能直觀感知“會(huì)聚”這一抽象概念，完成從“知道”到“理解”的認(rèn)知跨越。2學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)與興趣點(diǎn)四年級(jí)學(xué)生已具備“光沿直線傳播”的前概念，對(duì)“放大鏡”（凸透鏡的常見形態(tài)）有生活經(jīng)驗(yàn)（如用放大鏡觀察小昆蟲），但對(duì)其“聚光”功能缺乏科學(xué)認(rèn)知。實(shí)驗(yàn)中“點(diǎn)燃紙片”的現(xiàn)象自帶“神奇感”，能快速激發(fā)學(xué)生的探究欲望——我曾在課前調(diào)查中問學(xué)生：“用放大鏡能生火嗎？”90%的孩子搖頭，但眼中卻閃爍著好奇的光，這種認(rèn)知沖突正是開展實(shí)驗(yàn)的最佳契機(jī)。3核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)科學(xué)觀念：建立“凸透鏡會(huì)聚光線”的科學(xué)概念；02探究實(shí)踐：掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、記錄的基本方法；04本實(shí)驗(yàn)不僅是知識(shí)傳遞，更承載著多重素養(yǎng)目標(biāo)：01科學(xué)思維：通過“觀察現(xiàn)象—提出問題—分析原因”的過程，培養(yǎng)邏輯推理能力；03態(tài)度責(zé)任：在安全操作中樹立規(guī)則意識(shí)，在團(tuán)隊(duì)合作中感受科學(xué)的趣味性。0502原理解析：凸透鏡為什么能聚光點(diǎn)燃紙片？原理解析：凸透鏡為什么能聚光點(diǎn)燃紙片？要讓學(xué)生“知其然更知其所以然”，必須先厘清實(shí)驗(yàn)背后的光學(xué)原理。這里需要從“凸透鏡的結(jié)構(gòu)”“光線的折射”“焦點(diǎn)與焦距”三個(gè)層面逐步展開。1認(rèn)識(shí)凸透鏡：結(jié)構(gòu)決定功能凸透鏡是中間厚、邊緣薄的透明鏡片（可展示近視鏡與遠(yuǎn)視鏡對(duì)比，強(qiáng)調(diào)“中間厚”是關(guān)鍵特征）。常見的凸透鏡有雙凸透鏡（兩面凸起）、平凸透鏡（一面平一面凸）、凹凸透鏡（一面凹一面更凸），但小學(xué)階段只需掌握“中間厚、邊緣薄”的核心特征。我曾用土豆切出過簡易凸透鏡——將土豆對(duì)半切開，用勺子挖出中間薄、邊緣更薄的形狀？不，不對(duì)！應(yīng)該是中間厚、邊緣薄——學(xué)生們跟著動(dòng)手切的時(shí)候，總?cè)菀子浄矗@時(shí)候用“放大鏡”實(shí)物對(duì)比，他們立刻就明白了：“哦，原來放大鏡就是中間鼓起來的！”2光線的折射：凸透鏡的“光的搬運(yùn)工”角色光從空氣進(jìn)入玻璃（或其他透明介質(zhì)）時(shí)會(huì)發(fā)生折射（可回顧“筷子插入水中變彎”的現(xiàn)象）。凸透鏡的特殊形狀使得平行于主光軸的光線經(jīng)過兩次折射（從空氣到玻璃，再從玻璃到空氣）后，會(huì)向主光軸偏折（用激光筆演示：黑暗教室中，一束平行光射向凸透鏡，觀察光線會(huì)聚的路徑）。去年帶學(xué)生做這個(gè)演示時(shí)，有個(gè)孩子突然舉手：“老師，為什么凹透鏡不會(huì)會(huì)聚？”我順勢拿出凹透鏡重復(fù)實(shí)驗(yàn)，看著光線發(fā)散的樣子，孩子們自己總結(jié)：“凹透鏡中間薄，會(huì)把光線推開！”這種生成性的問題，比直接講解更有效。3焦點(diǎn)與焦距：點(diǎn)燃紙片的關(guān)鍵參數(shù)平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡會(huì)聚后相交于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫“焦點(diǎn)”（F）；焦點(diǎn)到透鏡中心的距離叫“焦距”（f）。當(dāng)紙片放在焦點(diǎn)位置時(shí)，所有光線在此會(huì)聚，單位面積的光能量達(dá)到最大值，溫度迅速升高，達(dá)到紙片的著火點(diǎn)（約130-230℃），就會(huì)燃燒。這里需要強(qiáng)調(diào)“平行光”的前提——如果是散射光（如陰天），會(huì)聚效果會(huì)減弱，實(shí)驗(yàn)可能失敗。我曾讓學(xué)生在多云天氣嘗試，結(jié)果等了5分鐘紙片都沒冒煙，借此引導(dǎo)他們思考“實(shí)驗(yàn)條件”的重要性。03實(shí)驗(yàn)操作：從準(zhǔn)備到成功的全流程指南1實(shí)驗(yàn)材料清單（以4人小組為單位）|類別|物品|數(shù)量|說明||------------|-----------------------|------|-------------------------------||核心器材|凸透鏡（直徑5-8cm）|1個(gè)|焦距10-20cm為宜（太短易燙手）||實(shí)驗(yàn)對(duì)象|薄紙片（A4紙邊角料）|若干|需干燥，避免潮濕（含水量高難點(diǎn)燃）||輔助工具|火柴/打火機(jī)|1個(gè)|僅用于備用（如驗(yàn)證著火點(diǎn)）||安全用品|濕毛巾/小水盆|1套|用于滅火，防止意外||記錄工具|實(shí)驗(yàn)記錄單|1份|含時(shí)間、現(xiàn)象、問題等欄目|1實(shí)驗(yàn)材料清單（以4人小組為單位）特別提醒：凸透鏡建議選擇光學(xué)玻璃材質(zhì)，塑料鏡片可能因受熱變形影響效果；紙片需選擇薄且易燃的，我曾試過用硬卡紙，結(jié)果烤焦了都沒燃，學(xué)生們急得直跺腳——這也是很好的“變量控制”教學(xué)素材。2實(shí)驗(yàn)步驟：分階段操作指南階段一：環(huán)境準(zhǔn)備（5分鐘）選擇晴天或明亮的實(shí)驗(yàn)室（光線越強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)越快成功）；關(guān)閉窗簾（避免雜散光干擾），但保留直射陽光（或用射燈模擬平行光）；小組分工：操作員（持凸透鏡）、記錄員（計(jì)時(shí)/記錄現(xiàn)象）、安全員（負(fù)責(zé)濕毛巾）、觀察員（提示焦點(diǎn)位置）。階段二：尋找焦點(diǎn)（10分鐘）操作員手持凸透鏡，讓鏡面與陽光垂直（可通過觀察鏡片在地面的光斑調(diào)整角度）；緩慢上下移動(dòng)凸透鏡，觀察地面光斑的變化：當(dāng)光斑最亮、最小的時(shí)候，此處就是焦點(diǎn)；用鉛筆在地面標(biāo)記焦點(diǎn)位置（或放置紙片前先測試焦點(diǎn)高度）。常見問題：學(xué)生可能急于移動(dòng)透鏡，導(dǎo)致光斑一閃而過。這時(shí)候需要提示“慢一點(diǎn)，注意觀察光斑的大小變化——變小到最小，再變大，最小的位置就是焦點(diǎn)！”2實(shí)驗(yàn)步驟：分階段操作指南階段一：環(huán)境準(zhǔn)備（5分鐘）階段三：點(diǎn)燃紙片（15分鐘）將薄紙片平鋪在焦點(diǎn)位置（可用書本墊高，使紙片與透鏡保持垂直）；保持透鏡穩(wěn)定，持續(xù)對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)（若光斑移動(dòng)，需隨陽光角度調(diào)整透鏡）；觀察紙片變化：約30秒-2分鐘后，紙片會(huì)先出現(xiàn)焦痕，逐漸變黑，最終起火。我曾記錄過不同條件下的實(shí)驗(yàn)時(shí)間：夏日正午（強(qiáng)陽光）約40秒，春秋晴天約1分30秒，陰天后的散射光則無法完成——這些數(shù)據(jù)可以讓學(xué)生記錄在實(shí)驗(yàn)單上，后續(xù)分析變量。階段四：安全處理（5分鐘）一旦紙片起火，立即用濕毛巾覆蓋滅火（禁止用嘴吹，避免火勢擴(kuò)散）；冷卻后的灰燼裝入垃圾袋，透鏡用軟布擦拭（避免劃痕）；整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，恢復(fù)原狀。04|問題現(xiàn)象|可能原因|解決方法||問題現(xiàn)象|可能原因|解決方法||-------------------------|---------------------------|-----------------------------------||光斑始終很大，無法會(huì)聚|透鏡與光線不垂直|調(diào)整透鏡角度，使鏡面與陽光垂直||紙片只焦黑不起火|焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)/光線強(qiáng)度不足|重新標(biāo)記焦點(diǎn)，或選擇更亮的環(huán)境||透鏡燙手無法持穩(wěn)|焦距過短（焦點(diǎn)離透鏡太近）|更換焦距較長的透鏡（如f=15cm）||紙片潮濕不易點(diǎn)燃|實(shí)驗(yàn)前未干燥處理|用吹風(fēng)機(jī)吹干紙片（或更換新紙片）|05拓展思考：從實(shí)驗(yàn)到生活的科學(xué)遷移1生活中的凸透鏡聚光應(yīng)用野外生存：戶外探險(xiǎn)時(shí)，可用凸透鏡取火（結(jié)合《荒野求生》片段講解）；太陽能利用：太陽灶通過凹面鏡（原理類似凸透鏡）會(huì)聚陽光加熱食物；光學(xué)儀器：顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的物鏡利用凸透鏡會(huì)聚光線，增強(qiáng)觀察效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，我總會(huì)問學(xué)生：“除了點(diǎn)燃紙片，凸透鏡聚光還能做什么？”孩子們的答案常常給我驚喜——2延伸實(shí)驗(yàn)：對(duì)比實(shí)驗(yàn)加深理解為強(qiáng)化“凸透鏡特性”的認(rèn)知，可設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：不同厚度凸透鏡對(duì)比：用焦距不同的凸透鏡（如f=10cm與f=20cm），記錄點(diǎn)燃時(shí)間（理解“焦距越短，會(huì)聚能力越強(qiáng)”）；與凹透鏡對(duì)比：用凹透鏡重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察光斑是否發(fā)散（驗(yàn)證“會(huì)聚”是凸透鏡的獨(dú)特功能）；不同材質(zhì)對(duì)比：用玻璃透鏡與塑料透鏡實(shí)驗(yàn)（觀察高溫下塑料透鏡是否變形，理解材料選擇的重要性）。3科學(xué)態(tài)度與責(zé)任滲透實(shí)驗(yàn)最后，我會(huì)引導(dǎo)學(xué)生思考：“如果隨意用凸透鏡聚焦陽光，可能會(huì)引發(fā)什么危險(xiǎn)？”孩子們會(huì)聯(lián)想到“森林火災(zāi)”（凸透鏡落在落葉上會(huì)聚光起火）、“窗戶玻璃聚光引燃窗簾”等案例。這種“從科學(xué)到責(zé)任”的延伸，能讓他們明白：“科學(xué)知識(shí)是工具，正確使用才能造福人類。”06總結(jié)：讓科學(xué)在動(dòng)手與思考中生長總結(jié)：讓科學(xué)在動(dòng)手與思考中生長“凸透鏡聚光點(diǎn)燃紙片實(shí)驗(yàn)”是一把鑰匙，打開的不僅是“光學(xué)現(xiàn)象”的大門，更是“科學(xué)探究”的思維路徑。從觀察現(xiàn)象到追問原理，從動(dòng)手操作到解決問題，從課堂實(shí)驗(yàn)到生活應(yīng)用，孩子們在每一個(gè)環(huán)節(jié)中都在建構(gòu)屬于自己的科學(xué)認(rèn)知。作為教師，我始