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3.1 光的传播与色散 教学设计
课题 3.1 光的传播与色散 单元 第三章 光和眼睛 学科 物理 年级 八年级上册
教材内容分析 本节是沪粤版（2024年版）物理八年级上册第三章“光和眼睛”的第1节（教材第50~54页），是全章光学的起点。教材按“光的应用 → 光源 → 光的直线传播 → 光速 → 光的色散”的顺序展开，一节课里同时完成“光怎样走”和“光是什么颜色”两件事，为后面的反射、折射、透镜和眼睛打下基础。 光可以为我们做些什么：教材以图3-1-1（光合作用、太阳能汽车、光纤通信）开篇，说明光既带来光明和温暖，又能转化为电能、传输信息，引导学生说出光的其他用途。 光是怎样传播的：太阳、开启的电灯、点燃的蜡烛都能发光，能发光的物体叫做光源。由图3-1-3（阳光和灯光的路径是“直”的）得出：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。教材同时给出两个模型——光线（带箭头的直线，表示传播路径和方向）和光束（有一定关系的光线的集合，太阳光可视为相互平行的光线的集合）。 活动1 手影游戏：由手影引出影的形成——光在直线传播过程中遇到不透明物体，在物体后面产生影；日食、月食也都可以用光的直线传播来解释。 光的传播速度：光在真空中每秒传播 299 792 458 m，通常取 c ＝ 3.0×108 m/s；光在水中约为真空中的 3/4，在玻璃中约为 2/3。光年（l.y.）是光在真空中 1 年传播的距离，约 9.46×1012 km，用来表示天体间的距离。“信息浏览”介绍了爱因斯坦“光速是速度的极限”。 活动2 研究光的色散现象：太阳光穿过狭缝射到三棱镜上，白纸屏上出现按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫排列的彩色光带——白光是由七种色光混合而成的。随后介绍光的三原色红、绿、蓝及其混合（图3-1-6），联系彩色电视画面。“自我评价与作业”第6题还以2014年诺贝尔物理学奖（蓝色LED）收尾。
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·光和电磁波） 通过实验，了解光沿直线传播的现象，知道光在真空中的传播速度；通过实验，了解白光的组成和不同色光混合的现象。 学业要求 能区分光源与反射光的物体；知道光在同一种均匀介质中沿直线传播，会用光线表示光的传播路径；能用光的直线传播解释影的形成、日食和月食、激光准直等现象；记住 c ＝ 3.0×108 m/s，知道光年是长度单位并能进行简单换算；知道白光由七种色光组成、光的三原色是红绿蓝。 活动建议 开展手影游戏；用三棱镜分解太阳光；用包有彩色透明纸的手电筒研究色光的混合。
学习 目标与核心素养 物理观念：知道光源；知道光在同一种均匀介质中沿直线传播；知道真空中的光速和光在水、玻璃中的速度；知道光年是长度单位；知道白光的组成和光的三原色。 科学思维：理解光线是一种理想模型；能用光的直线传播解释影、日食月食；能用“光速远大于声速”解释先见闪电后闻雷声并进行估算。 科学探究：经历手影游戏和三棱镜色散活动，借助 HTML 互动实验改变光源位置、天体位置、色光组合，从现象中归纳规律。 科学态度与责任：从牛顿色散实验、人类测量光速的历史中体会科学探索的艰辛；从蓝色LED获诺贝尔奖感受科技改变生活；通过教材“了解盲人怎样描述颜色”一题，学会关爱残疾人。
学情分析 八年级学生对光的生活经验非常丰富：玩过手影、见过彩虹、看过日食月食的新闻，兴趣起点高。但把经验说成物理，本节有四个难关： （1）光源判断：学生常把月亮、镜子、钻石当成光源。判据要立住——自身正在发光才是光源，熄灭的电灯也不是。 （2）“同一种均匀”被丢掉：学生容易只记“光沿直线传播”，前提条件不能省。 （3）光年的单位：名字里有“年”，学生常误认为是时间单位。 （4）三原色混淆：学生在美术课上学过“红黄蓝”三原色，极易与光的三原色“红绿蓝”混淆。 另外，日食月食需要建立太阳、地球、月球的空间位置关系，静态图难以想象——本节用 HTML 互动实验让学生亲手拖动月球，化解这一难点。
重点 1.光在同一种均匀介质中沿直线传播，光线模型； 2.真空中的光速；光的色散，白光的组成；光的三原色。
难点 1.用光的直线传播解释影的形成和日食、月食； 2.光年是长度单位；光的三原色（红绿蓝）与颜料三原色的区分。
材料准备 教师：多媒体课件（含“ 互动实验”按钮）、HTML 互动素材2个（“影子与日食月食”“光的色散与三原色”，与课件放在同一文件夹）、台灯、激光笔、喷雾瓶、三棱镜、红绿蓝三色手电筒（或手电筒包彩色透明纸）、白屏。 学生：分组器材——手电筒2支、红蓝绿透明玻璃纸各1张、白纸；有条件的班级每组一台平板或使用教室一体机操作互动实验。
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） 【光影嘉年华】 1.出示情境（课件第6页）：学校科技节，物理社团办了一场“光影嘉年华”，设了三个摊位——手影剧场（台灯和白墙变出小狗、老鹰）、天象观测站（手电筒、乒乓球和地球仪演日食月食）、彩虹实验室（三棱镜把阳光“拆”成彩带）。 2.现场演示：关灯，用台灯在白墙上做一个“小狗”手影；再用三棱镜在窗边把阳光投到白纸上。 3.提问：三个摊位玩的都是什么？各藏着什么道理？ 【任务发布】 这节课分四步：光为我们做什么、光从哪里来 → 光是怎样传播的 → 光的传播速度 → 白光里藏着什么。学完后，每位同学都要能当一个摊位的“讲解员”。 1.观看手影和三棱镜演示，说出看到的现象； 2.带着“当讲解员”的任务进入新课。 三个摊位分别对应本节的直线传播、日食月食、色散与三原色，一个情境贯穿全课，结尾再回收。 真实演示比图片更有冲击力，迅速把学生注意力拉到“光”上。
讲授新课 （任务式教学） 任务一 光为我们做什么， 光从哪里来 【光的用途】 1.展示教材图3-1-1：植物光合作用、太阳能汽车、光纤通信。追问：光在这三幅图里分别做了什么？（提供能量、转化为电能、传输信息） 2.请学生补充光的其他用途（照明、拍照、激光切割、医疗手术、扫码……）。 【光源】 3.讲解：太阳、开启的电灯、点燃的蜡烛都能发光，能发光的物体叫做光源。 4.判一判（课件第8页）：太阳、月亮、萤火虫、点燃的蜡烛、熄灭的电灯、镜子、正在播放的电视屏幕、钻石，哪些是光源？ 5.点拨：月亮、镜子、钻石看起来“亮”，是因为反射了别处的光；熄灭的电灯此刻不发光——判据是“自身正在发光“。 6.按来源分类：天然光源（太阳、萤火虫）与人造光源（电灯、蜡烛）。 1.观察图片，说出光的不同用途并补充生活实例； 2.独立完成“判一判”，同桌互评，说出判断理由； 3.对光源进行分类。 从“光有什么用”切入，呼应教材开篇，体现物理与生活、社会的联系。 把易错的月亮、镜子、钻石混进清单，让错误先暴露再纠正，比直接给定义更牢固。
任务二 光是怎样传播的 ——直线传播、影的形成与日月食 【光沿直线传播】 1.展示阳光穿过云隙（林间光柱）、夜晚车灯光柱，演示：喷雾中的激光束是直的。 2.归纳：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。追问“同一种”“均匀”能不能丢——光从空气斜射入水中、穿过不均匀的大气时路径会弯折（为3.4节埋伏笔）。 【光线和光束】 3.讲解光线模型（带箭头的直线），强调它是为研究方便而建立的模型；介绍光束，太阳光可看成平行光束。示范画光线三要点：从光源出发、用直尺画直线、标箭头。 【活动1：手影游戏】 4.学生用手电筒在白纸或墙上表演手影，评比最生动的作品；提问：影是怎样形成的？手离光源近些，影子怎样变？ 5.【AI互动实验①：影子是怎样形成的】单击课件第10页右下角“ 互动实验：影子是怎样形成的”，在浏览器中打开 HTML 素材“实验一”页： 　①拖动“光源”升高、降低，请学生观察影子长短的变化；②拖动“木块”左右移动、用滑块改变木块高度；③勾选“换成'大'光源”，展示本影与半影；④依次点开右侧“想一想”的三个问题，学生先答再看答案。 【日食和月食】 6.展示日食、月食示意图（课件第12页），提问：日食时谁挡住了太阳光？月食呢？ 7.【AI互动实验②：日食和月食】单击第12页按钮，切换到“实验二　日食和月食”：先请一位学生上台拖动月球绕地球转一圈，全班喊“停”找日食、月食的位置；再点“自动转动”让全班观察；最后用“摆到日食”“摆到月食”两个按钮定格讲解。 8.归纳：日食——太阳、月球、地球在同一直线上，月球居中；月食——地球居中。 9.用一用：激光准直、排队、射击“三点一线”。 1.观察光柱和激光束，归纳光的传播规律； 2.在学案上画出点光源发出的几条光线； 3.分组表演手影，解释影的形成； 4.上台操作互动实验，观察并描述影长、本影半影、日食月食时三个天体的位置； 5.举例说出光沿直线传播的应用。 “同一种均匀”是结论成立的前提，追问一句就能立住，也为后面学折射做铺垫。 手影游戏是教材活动1，动手+比赛，学生兴趣最高。 日食月食的空间关系是本节难点：互动实验让学生亲手拖动月球、实时看到影子落在哪里，比静态图直观得多；“大光源”选项把本影与半影一并呈现。
任务三 光的传播速度 ——光速与光年 【先见闪电，后闻雷声】 1.提问：雷电是同时发生的，为什么总是先看见闪电、后听到雷声？引出：光传播得比声音快得多。 2.讲解：17世纪后期人们才知道光的传播需要时间；真空中光速 299 792 458 m/s，通常取 c ＝ 3.0×108 m/s；光在水中约为 3/4 c（约 2.25×108 m/s），在玻璃中约为 2/3 c（约 2×108 m/s）。 【光年】 3.讲解：光在真空中 1 年传播的距离叫做 1 光年，约 9.46×1012 km。强调：光年是长度单位。 4.例题（教材“自我评价与作业”第3题）：织女星与我们相距 2.39×1014 km，我们看到的织女星的光大约是多少年前发出的？ 　解：2.39×1014 km ÷ 9.46×1012 km/l.y. ≈ 25 l.y.，即约 25 年前发出的光。 5.信息浏览：爱因斯坦指出，真空中的光速是物体运动速度的极限。 1.结合生活经验解释先见闪电后闻雷声； 2.记住光速，比较光在不同介质中的快慢； 3.完成织女星例题，体会光年是距离单位。 从雷电这一熟悉现象引入，再用计算感受光速之大；光年用“看到的是过去的光”来理解，学生印象深刻。 光速“真空最快”正好与声速“真空不能传”相反，可顺带与上一章对比。
任务四 白光里藏着什么 ——光的色散与三原色 【牛顿的那束光】 1.讲述：1666 年牛顿完成光的色散实验，揭开了色彩之谜。提问：屏上的颜色是三棱镜“染”出来的，还是本来就藏在白光里？ 【活动2：研究光的色散现象】 2.演示：让一束太阳光（或强光手电）穿过狭缝射到三棱镜上，白纸屏上出现彩色光带。 3.【AI互动实验③：三棱镜分解白光】单击课件第17页按钮，打开 HTML 素材“光的色散与三原色”的“实验一”页：①拖动光源上下移动、拖动和转动三棱镜，观察光带位置和宽窄的变化；②点“红色激光”，屏上只剩一个红点——说明单色光不能再分解；③点开“想一想”核对七色顺序。 4.归纳：太阳光被分解成各种色光的现象叫做光的色散；白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光混合而成的；各色光偏折程度不同，红光最小、紫光最大。雨后彩虹就是小水滴对阳光的色散。 【光的三原色】 5.分组实验：两支手电筒分别包上红、绿、蓝中的两种透明纸照到白纸上，观察重叠部分的颜色并记录（教材“自我评价与作业”第4题）。 6.【AI互动实验④：色光的混合】单击第19页按钮，切换到“实验二”：拖动红、绿、蓝三个光斑使之两两重叠、三者重叠；学生先说出颜色，再点右侧表格中的“？”核对。 7.【AI互动实验⑤：彩色屏幕的秘密】单击第20页按钮，切换到“实验三”：拖动红、绿、蓝三个滑块，或点“黄”“青”“白”等快捷按钮，观察右侧放大的“像素”——屏幕上的每个点都是红绿蓝三个小灯。 8.归纳：红、绿、蓝三种色光无法用其他色光混合而成，叫做光的三原色；介绍2014年诺贝尔物理学奖（蓝色LED）。强调：光的三原色是红绿蓝，不是颜料的“红黄蓝”。 1.观察色散演示，说出光带的颜色顺序； 2.操作互动实验，比较白光与红色激光通过棱镜的不同； 3.分组完成色光混合实验，设计表格记录结果，再用互动实验核对； 4.调出指定颜色，理解彩色屏幕的显色原理。 真实演示受天气和器材限制，互动实验可以反复改变入射方向、换成单色光，弥补演示的不足。 学生先动手做真实的手电筒实验，再用互动实验核对，“实物+虚拟”互相印证，避免只看动画不动手。 “彩色屏幕”一页把三原色和学生每天用的手机联系起来，并为“为什么需要蓝色LED”作铺垫。
课堂练习 完成课件“小试牛刀”3题及学案“课堂练习”： 1.下列现象中，不能用光的直线传播来解释的是（　　）A．墙上的手影　B．日食和月食　C．雨后天空出现彩虹　D．激光引导隧道掘进 2.雷雨天看到闪电后 3 s 听到雷声，打雷处约多远？为什么可以不考虑光传播的时间？ 3.红、绿两种色光重叠呈什么颜色？彩色电视画面由哪三种色光混合而成？ 答案：1.C（彩虹是色散）；2.1020 m，光速远大于声速，光走这段路约 3.4×10-6 s；3.黄色；红、绿、蓝。 独立完成，同桌互批，错题说明错因。 三题分别对应直线传播、光速、三原色三条主线，兼顾概念辨析与简单计算，及时反馈。
课堂小结 回到“光影嘉年华”：请三位学生分别当“手影剧场”“天象观测站”“彩虹实验室”的讲解员，各用一两句话说出摊位背后的物理道理，教师据此完成板书。 一条主线：光从哪里来（光源）→ 怎样走（同一种均匀介质中沿直线）→ 走多快（c ＝ 3.0×108 m/s）→ 是什么颜色（白光由七色光组成，三原色红绿蓝）。 以“讲解员”身份口头总结，补全学案“归纳整理”中的思维导图。 首尾呼应，用学生自己的语言完成知识建构，检验是否真正理解。
板书 3.1 光的传播与色散 一、光源：自身正在发光的物体（天然／人造） 二、光的直线传播 　条件：同一种均匀介质 　模型：光线（带箭头的直线）、光束 　应用：影、日食（月球居中）、月食（地球居中）、激光准直 三、光速：c ＝ 3.0×108 m/s；水 3/4 c，玻璃 2/3 c 　光年：长度单位，1 l.y. ≈ 9.46×1012 km 四、光的色散：白光 → 红橙黄绿蓝靛紫 五、光的三原色：红、绿、蓝（≠颜料红黄蓝） —— 板书按“源—路—速—色”四块排列，与四个任务一一对应。
课外拓展 /课外阅读内容 一、人类怎样量出光速 伽利略曾让两人提灯站在两座山头测光速，结果什么也没测出来——人的反应时间远比光走这段路的时间长。1676 年，丹麦天文学家罗默通过观察木星卫星“出现”的时间差，第一次证明光速是有限的。 二、盲人怎样描述颜色（教材“自我评价与作业”第5题） 课后了解盲人如何借助触觉、温度、声音来“感受”颜色，例如把红色说成“像晒过太阳的石头那样暖”。体会残疾人的不易，学会关爱他们。 三、课后探索 回家打开“光的色散与三原色”互动实验的“实验三”，试着调出橙色和品红色，记下红、绿、蓝三个滑块的数值，下节课交流。 1.阅读光速测量史； 2.完成“盲人描述颜色”的小调查； 3.用互动实验完成课后探索。 测光速的故事渗透科学史教育；盲人描述颜色落实教材的德育要求；课后探索让 HTML 素材延伸到课外。
特色资源分析和技术手段说明 一、AI 互动实验（HTML 素材）使用说明 1.配套文件：与课件同一文件夹下的“HTML素材”文件夹内有两个网页文件——“3.1互动实验_影子与日食月食.html”（实验一影子、实验二日食月食）和“3.1互动实验_光的色散与三原色.html”（实验一三棱镜分解白光、实验二色光的混合、实验三彩色屏幕的秘密）。 2.在课件中打开：课件第10、12、17、19、20页右侧各有一个绿色“ 互动实验”按钮，放映状态下单击即用电脑默认浏览器打开对应网页；讲完按 Alt+Tab（或点击任务栏）切回课件继续放映。PowerPoint 与 WPS 均可使用。 3.单独打开：也可以直接双击网页文件，用 Edge、Chrome、360 等浏览器打开；按 F11 可全屏投影。 4.无需联网：网页为单文件，图形全部由程序实时绘制，不依赖网络，教室电脑断网也能用。 5.操作方式：鼠标拖动或在一体机上用手指直接拖动光源、木块、月球、三棱镜、光斑；右侧“想一想”点击可显示答案，便于先问后答。 6.注意：课件和“HTML素材”文件夹必须放在同一个文件夹里，不能只拷贝课件，否则按钮会提示找不到文件；如需移动，请连同文件夹一起移动。 二、实验与安全 1.激光笔由教师操作，严禁照射眼睛；三棱镜色散最好在晴天用阳光做，阴天可用强光手电并适当遮光。 2.互动实验中的天体大小和距离、三棱镜对各色光的偏折程度都做了放大处理，是示意而非真实比例，讲解时向学生说明。 —— 互动实验解决了“日食月食空间关系难想象”“色散演示受天气限制”“色光混合需要专门器材”三个教学痛点。 把打开方式和注意事项写清楚，保证不熟悉信息技术的教师也能顺利使用。
教学反思 成功之处： “光影嘉年华”情境贯穿全课，结尾的“讲解员”环节学生参与热情很高；日食月食环节请学生上台拖动月球，全班一起喊“停”，空间关系一下子就清楚了，比以往对着静态图讲解效率高得多；手电筒实验与互动实验互相印证，学生对“红＋绿＝黄”印象深刻。 不足之处： 1.本节内容多（光源、直线传播、光速、色散、三原色），时间偏紧，光速部分讲得略赶； 2.仍有学生把光年当成时间单位，把光的三原色说成红黄蓝； 3.学生操作互动实验时容易“只顾玩”，需要教师用问题引导观察重点。 改进设想： 1.光源判断和光的用途可布置为课前预习（学案“自主学习”），课上只做辨析，腾出时间给色散与三原色； 2.把“光年是长度单位”“三原色红绿蓝”做成当堂判断题集中检测； 3.每次打开互动实验前先抛出问题（如“光源升高，影子怎样变”），带着问题去操作。 —— 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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