4.5 光的色散 教学设计 2025-2026学年 人教版八年级上册物理

4.5 光的色散 教学设计 课题 4.5 光的色散 教学 目标 科学观念:通过光的色散知道太阳光是 由多种单色光组成的，理解白光是复色光，了解两 种看不见的光——紫外线和红外线，建立完整的光科学观念。 科学思维:强化通过实验探究分析光的色散现象，理解“白光为复色光”的逻辑推导过程的科学思维；培养利用红外线、紫外线特性解决实际问题的科学思维。 探索实践:通过实验探究三棱镜分解太阳光的操作步骤，分析实验现象，总结出光的色散现象的形成原因。 态度责任:鼓励学生动手做实验，对实验数据负责。 教学 重难点 重点： 光的色散现象及白光为复色光的概念 难点： 三棱镜分解太阳光的实验操作及原理分析 学情 分析 在知识储备方面，学生可能对白光由多种色光组成的认知较为薄弱，容易受生活经验影响，认为白光是单一色光，且对红外线、紫外线等不可见光缺乏感性认识难以理解其特性与应用。此外，部分学生在分析光的折射与色散的关系时，可能混淆光的偏折程度与色光种类的对应关系，需要通过实验现象强化直观认知。从学习能力上看，学生已能完成简单的实验观察和数据记录，但在归纳总结科学规律、解释复杂现象时仍需教师引导。例如，在探究三镜分光实验时，可能仅关注彩色光带的表象，而忽略不同色光折射角度不同这一本质原因。同时，他们对物理知识在生活中的应用案例如红外夜视仪、紫外线消毒有较高的兴趣，但缺乏主动将知识与实际问题结合的意识，需要通过情境创设激发应用能力。 教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等 教学过程 教师活动 设计意图 新 课 导 入 “同学们，雨过天晴时，天空中有时会出现一道绚丽的彩虹桥。你们有没有想过，这道‘七彩天梯’是如何形成的呢？古人认为它是女娲补天时留下的七彩石，而现代物理告诉我们，它其实是光的魔法！今天，我们就一起揭开彩虹背后的物理奥秘！” 彩虹现象导入：激发学生对光的色散现象的直观兴趣 新 知 讲 授 一、光的色散 1.探究光的色散 17世纪以前，人们认为太阳发出的白光是最单纯的颜色，直到1666年，英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜分解了太阳光，揭开了太阳光的颜色之谜。 让一束太阳光照射到三棱镜上，这束光通过三棱镜后会产生什么现象? 让太阳光射到三棱镜上，从棱镜另一侧的白纸屏上 可以看到一条彩色的光带。在白纸屏上形成的彩色光带的颜色是按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列的。 牛顿的三棱镜实验：让太阳光穿过一条狭缝，射到三棱镜上，从棱镜另一侧的白纸屏上可以看到一条彩色的光带，彩色光带中的颜色是按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列的，从而发现了光的色散现象。 太阳光是白光。太阳光通过三棱镜后被分解成各种颜色的光。这种现象叫作光的色散。白光是由多种色光混合而成的。 单色光和复色光 我们把不能再分解的光叫做单色光，比如太阳光(白光);由单色光混合而成的光叫做复色光，比如红光和紫光。 2.太阳光的可见光谱： 三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光，它们按照一定的顺序排列，形成太阳光的可见光谱，如图所示。 在盛有水的脸盆里斜着放一面镜子，然后，试着用镜子把太阳光反射到纸上。不断地调整镜子的角度，在某一个角度上可以观察到彩色的光。这是因为光在水中的折射能把太阳光分解成七种颜色的光，再通过镜子反射出去的缘故。 3.色光的三原色 人们发现，红、绿、蓝三种色光混合能够产生各种色彩，因此把红、绿、蓝三种色光叫作光的三原色。 彩色电视机就是用红色、绿色、蓝色来产生各种各样的颜色。图1.4-23显示的是放大后的彩色电视机屏幕图像。随着每种色光亮度的变化，电视机便产生各种颜色的光。 植物叶的颜色 植物的叶看上去大多是绿色的，这是因为植物叶中含有的叶绿素对绿光反射能力强，所以我们看到的植物叶大多呈绿色。但有些植物到了秋天，叶的颜色会发生变化，由绿色变成黄色或红色。原来，植物叶里除了含有叶绿素以外，还含有橙黄色的胡萝卜素和黄色的叶黄素。到了秋天，叶绿素受气温下降等因素的影响而分解，而胡萝卜素和叶黄素则比较稳定，终于在秋天“重见天日”了。 课堂例题 1666年，牛顿将太阳光射到三棱镜上，从棱镜另一侧的白纸屏上可以看到一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成的彩色光带，下列说法不正确的是（　　） A．①太阳光是复色光，②和③是单色光 B．②→③顺序依次是从红光到紫光 C．单色平行光照射同一个凸透镜红光焦距比紫光短 D．这个现象产生的原理是光的色散 解：ABD、太阳光经过三棱镜后会发生光的色散现象，光屏上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，这表明太阳光是复色光，故①太阳光是复色光，②和③是单色光，②→③顺序依次是从红光到紫光，故ABD正确； C、由于红光被偏折的程度小，紫光被偏折的程度大，当红光和紫光分别平行射向相同的凸透镜时，红光的会聚点，也就是红光的焦点距离透镜远，而紫光的焦点离透镜较近，故C错误。 故选：C。 二、看不见的光 1.红外线 我们可以用遥控器来调节电视机播放的节目。当按下遥控器的按键时，遥控器发出一种人们看不见的光——红外线(infra-redrays)。 （1）定义：在可见光谱的红端以外存在着一种人眼看不见的光，叫 作红外线。 （2）来源：太阳的热主要是通过红外线的形式辐射到地球上的。自然界的所有物体都在不停地向外辐射红外线。物体的温度越 高，辐射的红外线就越强。 (3)特点及应用 ①热效应强：加热物体，如取暖、烘烤；红外线探测器、红外线照相 机、红外线夜视仪等。 ②穿透云雾的能力强：遥感勘测，如寻找水源、监测森林火灾、军事用途。 ③某些动物(如响尾蛇)是靠红外线来捕食的响尾蛇在眼和鼻之间有热的灵敏感受器，可用来测定周围动物的准确位置而捕获猎物 2.紫外线 把人民币放在验钞机上，我们会看到人民币上有在日光下看不见的文字。这是因为人民币上有用荧光物质印的字，验钞机会发出一种人眼看不见的光——紫外线，紫外线能使荧光物质发光，从而使我们看到它。 ( 1 ) 定 义：在可见光谱的紫端以外存在着一种人眼看不见的光，叫作紫外线。 ( 2 ) 来 源：自然界中的紫外线主要来源于太阳。 (3)特点及应用 ①荧光效用：使荧光物质发光，从而使我们看到它，如用紫外线验钞 。 ②生理作用：医用紫外线灯灭菌、帮助人体合成维生素 D。 ③化学作用：紫外线摄影。 牛顿三棱镜实验：通过实验展示白光分解为七色光的物理过程 色光三原色原理：揭示红绿蓝组合产生各种色彩的科学基础 红外线生活应用：通过遥控器和热成像仪展示红外线的日常应用 紫外线特性与影响：用验钞机和灭菌案例说明紫外线的双重特性 课 堂 练 习 【典例1】 仔细观察光的色散实验，图中的光路示意图正确的是（　　） 解：白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由上至下依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小。故屏上端为红光，屏下端是紫光。 故选：A。 【典例2】以下是某科技兴趣小组同学设计的寻找“有色影子”的活动方案。用一种色光照射站在背景板前的人，会在背景板上形成影子，在影子上叠加另一种色光，能形成“有色影子”，符合要求的方案是（　　） A．方案① B．方案② C．方案③ D．方案④ 解：无论照射光源是何种颜色，背景板上都会留下一个黑色的人影，这是由于光被人挡住，在后面留下的阴影；如果背景板是白色，白色反射所有的色光，此时无论叠加光源是何种颜色，都会在影子上叠加该叠加光源的颜色，能形成“有色影子”，由表可知，方案③正确； 若背景板不是白色，当叠加光源的颜色与背景板的颜色相同时，也能形成“有色影子”，由表可知，方案①②④错误。 故选：C。 【典例3】在白光照射下，小乐看见图卡中蓝色、红色、绿色、白色部分的面积分别为8cm2，4cm2，2cm2、2cm2，如图所示。若小乐用某种光照射图卡，看见其黑色部分的面积为10cm2，则该种光最可能是（　　） A．蓝光 B．红光 C．绿光 D．白光 解：在白光照射下，小乐看见图卡中蓝色、红色、绿色、白色部分的面积分别为8cm2，4cm2，2cm2、2cm2，总面积为16cm2，若小乐用某种光照射图卡，看见其黑色部分的面积为10cm2，有颜色部分的面积为6cm2；因白色部分反射所有色光为2cm2，剩下4cm2的反射光只能是红色部分反射的，因此该种光最可能是红光。 故选：B。 【典例4】一位潜水爱好者在约20米的海洋里，他的手指不小心被一条小海鳗咬伤流血。此时，他看到流出的血液不是红色的，而是绿色的。科学家发现，人的血液反射的大部分是红光，有少量绿光。太阳光进入海水不同深度后剩余的色光变化如图所示。请根据以上信息并结合所学知识对潜水者在海底看到绿色的血液作出解释。 答：由图可知，在20米深的海洋中只能透过靛蓝绿，当靛蓝绿光照在红色的血液上时，靛光和蓝光被血液吸收，只反射绿光，所以看到的是绿色的血液。 课 堂 小 结 一、光的色散 太阳光的色散 太阳光通过三棱镜可分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，这一现象称为光的色散。 单色光与复色光 单色光：由单一波长（频率）的光组成，如红光、蓝光等。 复色光：由多种波长的光混合而成，如白光。 光的三原色 光的三原色为红、绿、蓝。通过这三种色光的不同比例混合，可以生成其他颜色的光（如黄光=红+绿，白光=红+绿+蓝）。 二、看不见的光 1. 红外线 特性：不可见，具有显著的热效应（如物体吸收红外线后升温）。 来源：太阳辐射、所有物体（温度越高，辐射越强）。 应用：遥控器、红外线探测器、夜视仪、红外制导导弹等。 2. 紫外线 特性：不可见，能使荧光物质发光（如验钞机原理），并具有杀菌作用。 来源：主要来自太阳辐射，臭氧层可吸收大部分紫外线。 应用：消毒灭菌（如医院紫外线灯）、促进人体健康（如促进维生素D合成）。 板 书 设 计 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 1 学科网（北京）股份有限公司 $