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第5节 光的色散 教学设计
课题 第5节 光的色散 单元 第四章 光现象 学科 物理 年级 八年级上册
教材内容分析 本节是人教版（2024年版）物理八年级上册第四章第5节，也是本章的收官。前四节研究的是光怎么走（直线传播、反射、平面镜成像、折射），本节回答的是光是什么颜色的——白光其实是复色光，还有人眼看不见的光。它既把 4.4 的折射用到了新地方（各色光偏折程度不同），也为后面学习光的能量与信息埋下伏笔。 问题引入：金刚石、水晶打磨成的饰品，在阳光下会发出彩虹一般的光彩，这些美丽的色彩是怎样形成的？ 历史线索：17 世纪以前，人们一直认为白色是最单纯的颜色；直到 1666 年，英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜分解了太阳光，才揭开光的颜色之谜。 演示·观察光的色散（图4.5-1）：让一束太阳光照射到三棱镜上，看从棱镜射出的光有什么变化。 色散：太阳光是白光，它射入、射出棱镜都会发生折射，被分解成各种颜色的光，这种现象叫作光的色散；用白屏承接，可以看到一条彩色光带，颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。这说明白光是由各种色光混合而成的。彩虹是太阳光遇到空气中的水滴，经反射、折射后产生的现象。 想想做做（图4.5-2）：没有三棱镜时，可以在深盘里盛水、盘边斜放一块平面镜（镜的下部浸入水中），让阳光照到水下的镜面上再反射到白墙上，同样能看到彩色光带。 色光的混合：把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合可以得到各种颜色，所以它们叫作色光的三原色；电视机、计算机显示器和手机屏幕上的丰富色彩，就是由三原色光混合而成的（图4.5-3、图4.5-4）。 看不见的光：三棱镜把太阳光分解后形成可见光谱（图4.5-5）。把灵敏温度计放到不同颜色的光处都能测到温度上升，红端以外温度也会上升——那里是红外线；物体温度越高，辐射的红外线越强，应用有热谱图诊病、红外夜视仪、遥控器。紫端以外是紫外线：适当照射有利于骨骼生长，能杀死微生物（消毒灯），能使荧光物质发光（钞票防伪），但过量照射对人体有害。
新课标要求 内容要求（《义务教育物理课程标准（2022年版）》“运动和相互作用”学习主题） 通过实验，知道白光是由色光组成的；比较色光混合与颜料混合的不同现象；知道波长与颜色的关系，了解红外线、紫外线及其应用。 学业要求 知道光的色散现象及其原因（不同色光通过棱镜时偏折程度不同），能说出太阳光经三棱镜后色光的排列顺序；知道色光的三原色是红、绿、蓝，能说出三原色光混合的现象，知道它与颜料三原色不同；知道透明物体的颜色由透过它的色光决定、不透明物体的颜色由它反射的色光决定，能解释“红纸在绿光下看起来是黑的”这类问题；知道红外线的热效应与紫外线的荧光效应，能举出遥控器、红外测温、红外夜视、验钞机、紫外线消毒灯等应用，知道过量紫外线对人体有害并说出防护办法。 活动建议 用三棱镜把太阳光分解成彩色光带；用红、绿、蓝三只手电筒做色光混合；用验钞机观察纸币上的荧光标记。
学习 目标与核心素养 物理观念：知道光的色散现象和七色光的顺序；知道色光的三原色是红、绿、蓝；知道红外线、紫外线是看不见的光及其主要特点。 科学思维：能用“各色光偏折程度不同”解释色散；能判断红光偏折最小、紫光偏折最大；能区分色光的三原色与颜料的三原色。 科学探究：经历观察三棱镜色散的过程；能用水盆和平面镜自制“三棱镜”再现色散；能说明“红端以外温度也上升”这一实验说明了什么。 科学态度与责任：了解牛顿分解太阳光的科学史；知道红外线、紫外线在医疗、防疫、安防、防伪中的应用，也知道过量紫外线的危害与防护。
学情分析 学生对本节的现象很熟悉：彩虹、光碟上的彩色条纹、手机屏幕、体温枪、验钞机、消毒灯，几乎天天见。兴趣不是问题，问题在于把见过的现象与物理概念对上号。 本节有三个顽固的错误经验： （1）把色光的三原色说成“红、黄、蓝”。这是美术课上颜料三原色留下的印象，几乎每次考试都有人答错。要讲清：色光的三原色是红、绿、蓝，屏幕上的颜色是色光相加；颜料混合是另一回事。 （2）以为红外线、紫外线是“能看见的红光和紫光”。学生看到消毒灯发出淡紫色的光，就以为那就是紫外线。要反复强调：红外线和紫外线都是看不见的——能看见的，一定不是它们（教材练习第4题就考这一点）。 （3）说不清色散的实质。学生会背“白光分解成七色”，却答不出为什么会分开。实质是 4.4 学过的折射：各种色光通过棱镜时偏折的程度不同，红光偏折最小、紫光偏折最大，所以才分开排列。 此外，“彩虹是怎么形成的”常被简单说成“光的反射”，要点明是折射与反射共同作用的结果。
重点 1.光的色散现象与七色光的顺序；色光的三原色； 2.红外线、紫外线的特点及其在生活中的应用。
难点 1.色散的实质——各种色光偏折的程度不同（红光最小、紫光最大）； 2.色光三原色是红、绿、蓝（不是红黄蓝）；能看见的光一定不是红外线或紫外线。
材料准备 教师：多媒体课件、三棱镜、白屏（白纸板）、强光手电或投影仪光源、深盘、清水、小平面镜、喷雾器、验钞灯（紫外）与纸币、电视遥控器与手机摄像头、放大镜（看屏幕像素）。 学生：分组器材——深盘、清水、小平面镜、白纸、喷雾器；有条件的每组一支验钞笔（教师统一保管、演示时使用）。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 （情景导入） 【钻石为什么“火彩”闪烁】 1.出示金刚石、水晶饰品在阳光下的照片：它们本身是无色透明的，为什么会闪出彩虹一般的光彩？ 2.再出示一张雨后彩虹的照片：天上并没有挂着一条彩带，这些颜色是从哪里来的？ 【一个被推翻了三百多年的常识】 3.讲一段科学史：17 世纪以前，人们一直认为白色是最单纯的颜色——白光就是“没有颜色”的光。 4.1666 年，牛顿把一束阳光射到三棱镜上，屏幕上出现了一条彩色光带。 5.提问：这条彩带是棱镜“染”出来的，还是本来就藏在白光里？ 　（先不给答案，留到任务一用实验回答） 【任务发布】 四步走：白光真的最单纯吗　→　彩虹是怎么挂上天的　→　屏幕上的万紫千红　→　光谱两端看不见的光。 1.说出钻石、彩虹的色彩都与太阳光有关； 2.对“颜色是棱镜染的还是白光里本来就有的”作出猜想。 钻石和彩虹是学生最有感觉的两个情境，都指向同一个问题：颜色从哪儿来。 把“白色最单纯”这个被推翻的常识摆出来，学生才会意识到：再“显然”的经验也要接受实验检验。 “棱镜染色还是本来就有”是本节的一条暗线，任务一用实验回答，任务三再用色光混合印证。
讲授新课 （任务式教学） 任务一 白光真的最单纯吗 ——三棱镜与色散 【演示·观察光的色散】（教材图4.5-1） 1.用强光手电（或投影仪的光）照射三棱镜，把射出的光投到白屏上。 2.引导观察：屏上出现了什么？（一条彩色光带）颜色的顺序是怎样的？ 3.给出结论与名称：太阳光是白光，它射入、射出棱镜时都发生折射，被分解成各种颜色的光， 　　这种现象叫作光的色散；光带的颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 4.回收开课的问题：颜色是棱镜“染”的吗？（不是） 　　白光本来就是由各种色光混合而成的，棱镜只是把它们分开了。 【色散的实质——接上一节的折射】 5.关键一问：既然都经过同一块棱镜，为什么它们会分开？ 　　（因为各种色光偏折的程度不同） 6.看屏上的位置：红光偏折最小（在光带的一端），紫光偏折最大（在另一端）。 7.板书本节最容易记反的一条：红光偏折最小，紫光偏折最大。 【想想做做·没有三棱镜也行】（教材图4.5-2） 8.分组：深盘盛水，盘边斜放小平面镜、镜的下部浸入水中，让阳光照到水下的镜面上， 　　再反射到白纸或白墙上，观察颜色。 9.追问：这里并没有三棱镜，是谁起了三棱镜的作用？（水——水面与镜面之间的那层水呈楔形） 1.观察色散现象，按顺序说出七种色光； 2.说出白光是复色光，棱镜只是把各色光分开； 3.指出红光偏折最小、紫光偏折最大； 4.分组用水盆和平面镜再现色散，说明是水起了三棱镜的作用。 色散必须先看到再命名，学生看见彩带出现的那一刻，“白光是复色光”就立住了。 把色散接回 4.4 的折射（偏折程度不同）是本节的思维台阶，否则学生只会背现象。 “红最小、紫最大”要在看到光带的当场板书，位置与颜色一一对应，记忆最牢。 水盆＋平面镜的实验器材极简单，人人能做，也为课后拓展实践打好底子。
任务二 彩虹是怎么挂上天的 ——色散的自然现象 【彩虹的成因】 1.提问：雨后天上并没有棱镜，彩虹是怎么来的？ 2.讲解：太阳光在传播过程中遇到空气中的小水滴，在水滴里发生折射 → 内壁反射 → 再折射， 　　射出来时各色光已经分开，于是我们看到一条彩带——彩虹是折射和反射共同作用的结果。 3.强调常见错误：只说“光的反射”是不完整的，分开颜色的是折射。 【为什么彩虹总在太阳的对面】 4.提示：光在水滴里“转了个弯”又回到原来那一侧，所以背对太阳才能看到彩虹； 　　这也是我们下面这个小实验的诀窍。 【做一做·自己造一道彩虹】 5.晴天时背对太阳用喷雾器朝斜上方喷水雾，在水雾中就能看到彩虹； 　　瀑布旁、喷泉边、雾炮车喷出的水雾里，都常常能看到（这也是中考题里的常见情境）。 【顺带解决开课的钻石】 6.钻石被打磨成许多小面，光在里面多次折射，各色光分开射出，所以闪着彩色的“火彩”。 1.说出彩虹是阳光经空气中的小水滴折射和反射形成的； 2.解释为什么要背对太阳才能看到彩虹； 3.举出瀑布、喷泉、喷雾等能看到彩虹的场合。 彩虹是学生最想问的现象，讲清“折射＋反射”能纠正最常见的一处误答。 “背对太阳”既是常识也是实验诀窍，学生课后一试就成功，成就感很强。 把开课的钻石在这里收尾，前后呼应，也说明同一个道理能解释不同现象。
任务三 屏幕上的万紫千红 ——色光的三原色 【一个反过来的实验】 1.提问：既然白光能被分开，那把各种色光合起来，能不能得到白光？ 2.演示（或用课件动画）：红、绿、蓝三束光投到白屏上，两两重叠、三束重叠。 3.观察结果：红＋绿＝黄，红＋蓝＝品红，绿＋蓝＝青，红＋绿＋蓝＝白。 4.给出结论：把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合可以得到各种颜色， 　　所以它们叫作色光的三原色。 【与美术课上的三原色分清楚】 5.关键一问：色光的三原色是红黄蓝吗？（不是，是红、绿、蓝） 6.对比：美术课上颜料的三原色是另一回事——色光是相加（越加越亮，三色相加得白）， 　　颜料是相减（越调越暗）。本节只要求记住色光的三原色：红、绿、蓝。 【看一看屏幕】 7.用放大镜看手机或电视屏幕上的白色区域（教材图4.5-4 显微镜下的手机屏幕）： 　　能看到密密麻麻的红、绿、蓝小点——屏幕上的丰富色彩就是三原色光混合出来的。 1.说出三原色两两混合与三色混合的结果； 2.准确说出色光的三原色是红、绿、蓝； 3.用放大镜观察屏幕，说明屏幕颜色的来源。 把“分解”与“混合”放在一起讲，学生对“白光是复色光”的理解才闭环。 红绿蓝 vs 红黄蓝是本节的头号失分点，必须当堂对比、当堂追问一次。 放大镜看屏幕是最有说服力的一步，人手一个也不费事，看过就忘不了。
任务四 光谱两端看不见的光 ——红外线与紫外线 【温度计告诉我们的事】（教材图4.5-5） 1.展示可见光谱，说明各色光按一定顺序排列。 2.讲述实验：把灵敏温度计放到不同颜色的光处，都能测到温度上升； 　　更奇怪的是，把温度计放到红端以外（那里看上去什么也没有），温度也会上升。 3.追问：这说明了什么？（那里也有能量辐射，只是人眼看不见） 4.给出概念：红端之外的辐射叫作红外线；紫端之外还有一种看不见的光，叫作紫外线。 【红外线：一切物体都在发】 5.规律：物体温度越高，辐射的红外线越强。 6.应用（边说边让学生举例）：红外相机拍热谱图帮助诊病、红外夜视仪（人体比草木岩石热）、 　　电视遥控器（前端的发光二极管发出不同的红外线脉冲）、红外测温枪、自动感应门。 7.小实验：用手机摄像头对准遥控器前端并按键，屏幕上能看到一闪一闪的亮点—— 　　人眼看不见，摄像头却“看得见”。 【紫外线：能杀菌，也能伤人】 8.作用与应用：能杀死微生物（手术室、病房、餐厅的消毒灯）； 　　能使荧光物质发光（钞票、商标上的荧光标记——验钞机就是这样工作的）； 　　适当照射有利于骨骼生长和身体健康。 9.危害与防护：过量照射轻则使皮肤粗糙，重则引起皮肤癌；不要盯着点亮的紫外线灯看， 　　夏天户外要注意防晒。 【本节第二个易错点】 10.关键一问：消毒灯发出淡紫色的光，那就是紫外线吗？（不是） 　　紫外线看不见——能看见的，一定不是红外线或紫外线；那点淡紫色是灯同时发出的可见光。 1.说明“红端以外温度也上升”这一现象说明了什么； 2.说出红外线、紫外线的位置与主要特点，各举两例应用； 3.判断“消毒灯的淡紫色光是不是紫外线”并说明理由。 红外线的发现从一次意外的温度测量讲起，比直接给结论更能体现科学发现的过程。 用手机摄像头看遥控器是本节最出彩的一个小实验，“看不见的光”变得可见，全班都会试。 “能看见的一定不是紫外线”要当堂追问，这是教材练习第4题的原题落点。 紫外线的危害与防护属于科学态度与责任，必须讲，而且要给出可操作的做法。
课堂练习 选用配套分层练习“基础巩固”中的第 1、5、8、12 题，四个知识点各一题，当堂完成并讲评。 第1题（光学知识辨析）——考色散。讲评要点：“背日喷乎水，成虹霓之状”是色散。 第5题（色光的三原色）——讲评要点：红、绿、蓝；红黄蓝是颜料的三原色。 第8题（额温枪）——考红外线。讲评要点：红外线有热效应，温度越高辐射越强。 第12题（紫外线灭菌）——讲评要点：紫外线能杀菌，也能使荧光物质发光（验钞）。 讲评时把四道题与四个任务一一对应，帮助学生回看本节的知识结构。 1.独立完成四道练习； 2.对照讲评订正，说出每题对应本节的哪个知识点。 第5题是本节头号易错点的当堂检测。 第8、12题都是生活情境题，正好检验学生能否把应用与“红外/紫外”对上号。
课堂小结 一、光的色散——白光经三棱镜被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫； 　　说明白光是由各种色光混合而成的。 　　★ 实质是各色光偏折程度不同：红光偏折最小，紫光偏折最大。 二、彩虹——阳光遇到空气中的小水滴，经折射和反射形成；背对太阳才能看到。 三、色光的三原色——红、绿、蓝；红＋绿＝黄、红＋蓝＝品红、绿＋蓝＝青、三色＝白； 　　★ 不是红黄蓝（那是颜料的三原色）。 四、红外线（红端以外）——温度越高辐射越强；热成像、夜视仪、遥控器、红外测温。 五、紫外线（紫端以外）——杀菌、使荧光物质发光（验钞）；过量有害，注意防护。 ★ 一句话防错：能看见的，一定不是红外线或紫外线。 1.随教师梳理知识结构； 2.复述七色顺序、三原色和两种看不见的光的应用。 小结按四个任务的顺序排列，与板书一致。 最后一句“能看见的一定不是”是本节最需要留下的一条判断标准。
板书 第5节　光的色散 一、色散　白光 —三棱镜→ 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫（配图：棱镜与彩色光带） 　　★ 各色光偏折程度不同：红最小、紫最大　→　白光是复色光 二、彩虹　小水滴：折射 → 反射 → 折射；背对太阳 三、色光三原色　红　绿　蓝 　　红＋绿＝黄　红＋蓝＝品红　绿＋蓝＝青　三色＝白　★ 不是红黄蓝 四、看不见的光 　　红外线（红端外）：温度越高越强 → 热成像、夜视仪、遥控器、测温 　　紫外线（紫端外）：杀菌、使荧光物质发光 → 消毒灯、验钞；过量有害 ★ 能看见的，一定不是红外线或紫外线 —— 板书按四个任务分块，两处易错点用★标出。 左边是“看得见的光”（色散、三原色），右边是“看不见的光”，结构一目了然。
课外拓展 /课外阅读内容 一、为什么天空是蓝的、夕阳是红的 阳光进入大气后会被空气分子散射，波长短的蓝紫光更容易被散射到四面八方， 所以我们抬头看到的天空是蓝色的；日落时阳光斜穿过更厚的大气，蓝紫光几乎被散射光了， 剩下红橙光直接射入眼睛，于是夕阳和朝霞是红的。 二、光碟、肥皂泡上的彩色是不是色散 光碟表面的彩色条纹、肥皂泡上的花纹，颜色也很像彩虹，但它们主要是光的干涉和衍射造成的， 与三棱镜的色散不完全相同——初中只要求知道“都是白光里本来就有各种色光”。 三、红外线为什么能“看见”温度 一切物体都在辐射红外线，温度越高辐射越强。热成像仪把不同强度的红外线转换成不同的颜色， 于是温度分布就“看得见”了——这就是热谱图（教材图4.5-6）。医生用它辅助诊断， 消防员用它在浓烟里找人，电工用它找发热的接头。 四、验钞机为什么能验出假钞 真钞的某些位置印有荧光物质，在紫外线照射下会发光；普通油墨则不会。 这属于荧光防伪。同样的道理还用在商标、门票、身份证件上。 1.解释天空是蓝色、夕阳是红色的原因； 2.说明热成像的原理； 3.说明荧光防伪的原理。 “天空为什么是蓝的”是学生一定会问的问题，也是 2025 年上海中考的原题情境。 光碟彩色的成因超出初中要求，点到为止即可，重点是别把它简单等同于色散。 热成像与验钞是红外、紫外应用里最典型的两个，讲透了，一类题都能答。
特色资源分析和技术手段说明 1.三棱镜的摆放要耐心调：用强光手电或投影仪的光束，让光斜射到棱镜的一个侧面， 　白屏离棱镜远一些（1 m 以上），彩色光带会更宽、更清楚；教室要拉上窗帘。 2.没有三棱镜时，水盆＋平面镜是最好的替代（教材图4.5-2），也可以用装满水的透明水杯 　斜放在阳光下、把光投到白纸上。 3.手机摄像头看遥控器：这是本节成本最低、效果最好的实验——红外线人眼看不见， 　但手机摄像头能拍到，按下遥控器按键，屏幕上会看到一闪一闪的白点。 4.验钞灯务必由教师操作：紫外线灯不能直视，演示时让灯朝下照钞票，学生从侧面观察。 5.放大镜看屏幕：让学生看白色区域，能看到红绿蓝三色小点；用手机拍下来投屏效果更好。 —— 三棱镜实验的成败在于光源亮度与屏的距离，这两点是新教师最容易忽略的。 手机看遥控器把“看不见的光”变成看得见的证据，是本节最值得推荐的技术手段。 紫外线安全必须写进教案，这是实验课的底线。
教学反思 成功之处： 开课用“白色是最单纯的颜色”这个被推翻的常识切入，学生很有兴趣； 三棱镜色散一出现，全班安静下来盯着那条彩带，“白光是复色光”讲得非常顺； 用手机摄像头看遥控器时，几乎所有学生都拿出手机试了一遍，红外线的“存在感”一下就有了。 不足之处： 1.仍有学生把色光三原色答成“红黄蓝”，尤其是美术基础好的同学； 2.部分学生认为“消毒灯的淡紫色光就是紫外线”； 3.色散的实质（偏折程度不同）讲得偏快，能复述现象但说不清原因的仍占一部分。 改进设想： 把“色光三原色 vs 颜料三原色”做成一张对照卡贴在学案上，当堂追问两次； 把“能看见的一定不是红外线或紫外线”作为口令，在讲完红外、紫外后各追问一次； 色散的实质配一张红光与紫光偏折对比图，让学生指着图说出“谁偏得多”，再落到文字上。 —— 反思聚焦具体的学生表现与可操作的改进措施，便于同课教师直接借鉴。
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