4.5《光的色散》教学设计
一、教学目标
（一）知识与技能
1．通过观察自然和生活中的一些现象，了解光的色散现象，知道太阳光是由多种色光组成的。
2．知道色光的三原色，色光按不同比例混合可以形成丰富的色彩。
3．初步了解太阳光谱和看不见的光，初步认识红外线和紫外线及其作用。
（二）过程与方法
1．通过实验了解太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成的。
2．探究色光的混合，获得有关知识，体验探究的过程和方法。
3．通过收集、交流关于红外线、紫外线的资料，获得处理信息的方法。
（三）情感态度和价值观
1．通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的喜悦，乐于参加物理学习活动。
2．初步认识科学技术对社会发展和自然环境及人类生活的影响，初步建立可持续发展的意识，有保护人类生存环境的意识。
二、教学重难点
光学是有用的，表现在它的知识渗透在社会生活的各个方面：光可以分解也可以合成，体现了唯物辩证法的思想；光学知识与电子技术相结合诞生了彩色电视机；光学知识与颜料混合的知识相结合展现出七彩的世界。本节教材尽量多地安排学生动手操作的实验活动，让学生亲身观察、体验，获得最直接、最生动的实验事实资料，感悟实验方法对物理学习的重要性，让学生在多种形式的学习活动中成长。
教学重点：光的色散现象、光的三原色。
教学难点：光的色散演示实验、光的三原色的混合实验演示。
三、教学策略
学生在日常生活中见到过各种颜色，而对彩虹类的现象见之不多，对其成因较难理解。通过小组实验、讨论、交流，知道有复色光与单色光的区别，并尝试解释彩虹形成的原因，体会三原色组合应用，了解看不见的光。看不见的光，其内容抽象，在理解方面难度较大，找准切入点是关键。本课采用先从生活入手，抓住生活中常见的现象，从而让学生探究其特征和原因，进而再回到生活中寻找实际应用。在探究过程中，让学生领略到光学的巨大魅力，感悟自然现象的多样性和自然规律之间和谐完美的统一，培养他们理性的逻辑思维能力和辩证的判断能力。
四、教学资源准备
多媒体课件，发出紫色光的激光灯，三棱镜，白纸，手电筒，红色、绿色和蓝色塑料片，平面镜，水空气清洗剂等。
五、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课（5分钟）
播放有关彩虹的图片。问：你见过“雨后彩虹”吗？关于彩虹请大家提出你最感兴趣的问题？
老师：彩虹是大自然的杰作，其实大家也可以制造彩虹，下面的这些方法请大家选择一个进行实验。
方案一：用一块三棱镜对着太阳光，用白纸在另一侧作光屏，可以观察到白纸上出现几种颜色的光。
方案二：在盘子里装上水，盘边斜放一个平面镜，使太阳光照射在平面镜上，并通过平面镜反射到白色墙壁上，观察墙壁上反射光的颜色。
方案三：使用浇花的喷壶，或用灌装的空气清洗剂对着太阳光将水喷成雾状。就会在水雾中看到一道美丽的人造彩虹。
方案四：将一杯清水放在被阳光照射的窗台上，再把一张白纸铺在杯子下面，慢慢调整水杯与白纸的位置，使阳光能透过水杯照射到白纸上。这时就会发现在白纸上出现了彩色的光带（如图1）。
图1
学生：可能的发现或提出的问题：彩虹是七色的，很美，它是怎样形成的？彩虹为什么总是在雨后出现？彩虹为什么会消失？等等。
[来源:学科网ZXXK]
学生进行实验，描述出现的现象。
以魔术的手法，让学生亲自体验神奇的现象，激发学习兴趣，引出物理问题，体现从生活到物理的课程理念。
新课教学（30分钟）
一、光的色散
17世纪以前，人们一直认为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使太阳光发生了色散，这才解开了光的颜色之谜。
牛顿是怎样让太阳光色散的呢？
教师演示：让一束太阳光照射到三棱镜上，另一边用白纸承接，引导学生认真观察，太阳光通过三棱镜后发生了什么？将白纸再放在三棱镜前方，能看到彩色光带吗？
在黑板上画示意图，播放色散图片。
结论：
让一束太阳光照射到三棱镜上，会被分解成各种颜色的光，如果用一个白色的光屏来承接，在白色光屏上就形成了一条彩色的光带，颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
我们把白光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种颜色的现象叫做光的色散。色散现象表明太阳光（或白光）是由多种颜色的混合而成的。
教师指出：白光进入棱镜后，由于三棱镜对各种色光折射程度不同，各种色光的传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，将颜色按一定顺序排列形成彩色光带。
思考：根据光路可逆原理，被分解出来的七种色光如果逆着原来出射的方向入射到三棱镜，将会出现什么现象呢？
雨后的彩虹就是由色散现象引起的。雨后，天空有很多小水滴，水滴相当于三棱镜，太阳光经水滴后也会发生色散，所以我们在刚下过雨后有太阳出来时会看到彩虹。如果时间久了，小水滴蒸发了，相当于三棱镜没了，便看不到彩虹了。
前面实验中，喷雾、喷空气清洗剂能形成彩虹，道理与此相似。
学生交流并回答：太阳光通过三棱镜后，白纸上就出现了一条彩色的光带。将白纸再放在三棱镜前方，只能看到白光，不能看到彩色光带。
学生交流并回答：七种色光如果逆着原来出射的方向入射到三棱镜，会复合成白光。
通过白纸放在三棱镜前后实验现象的对比，更容易让学生理解色散现象说明的问题。
可逆原理进一步得到巩固和运用。
从生活走向物理，用物理知识来解释生活中的现象，从而将生活和物理紧密地联系起来。
二、色光的混合
用手中的放大镜，观察彩色电视画面上的各色光条，可以发现，电视屏幕上显现出的丰富多彩的颜色，都是由红、绿、蓝三色光条合成的。（此实验可以安排课前学生在家中完成）
人们发现，红、绿、蓝三色光混合能产生各种色彩，因此把红、绿、蓝三种色光叫做色光的三原色。
学生实验：分别用不同颜色的透明胶片挡在两只手电筒前面，观察它们射出的光在白墙或白纸上重叠部分的颜色。
设计表格，并将你的发现记录在表格中。
红光
绿光
蓝光
红光
红光
绿光
绿光
蓝光
蓝光
结论：把红、绿、蓝三种色光混合能产生各种色彩。因此把红、绿、蓝三种色光叫做色光的三原色。
彩色电视机的制成原理。电视屏幕上显现出的画面，有丰富多彩的颜色，都是由红、绿、蓝三种色光合成的。
学生进行实验。
学生进行实验，不必死记三原色光合成的结果。
让学生在探究中去认识几种单色光合成的效果，在实验中获得感性认识。
[来源:Zxxk.Com]
通过电视画面颜色的合成知识，体现物理知识的应用价值，增强学生学习兴趣。
三、看不见的光
1．光谱
三棱镜可以把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种不同颜色的光，把它们按这个顺序排列起来，就是光谱。
太阳光能使物体发热。在光的色散实验中，我们知道太阳光可以分解为各种色光。猜猜哪种色光的发热本领大？用温度计测一测，注意以下几点效果会明显：
（1）温度计的玻璃泡涂黑，因为黑色物体吸收各种光，温度升高明显。
（2）温度计离三棱镜近一些。
（3）根据玻璃泡在光屏上的影子确定所在位置。
问：不同区域温度计示数有什么变化情况？有什么不同？这些现象说明了什么道理？
人眼能感觉到特定频率范围内的光，即人眼能看到的光，称为可见光，人眼无法看见的光称为不可见光。
讲述：英国天文学家赫歇尔在1800年研究光谱中各种色光的热效应时，把温度计移到光谱的红光区域的外侧，结果温度上升得很快，说明那里有看不见的射线射到温度计上，于是发现了红外线。
德国化学家里特1801年在光谱的紫光区域外侧放置了一张照相底片，结果底片感光了，于是紫外线被找了出来。
2．红外线的特点和应用
学生阅读教材，了解红外线的特点和主要应用有哪些。
一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高的物体，辐射的红外线越强，利用这个特点的应用：人体生病时，局部皮肤的温度异常，如果在照相机里装上对红外线敏感的胶片，给皮肤拍照并与健康人的照片对比，有助于对疾病做出诊断。[来源:学科网]
夜间人的体温比野外草木、岩石的温度高，人体辐射的红外线比它们强，人们根据这个原理制成了红外线夜视仪，可以用在步枪的瞄准器上。
一切物体都在不停地辐射红外线，其实也在不停地吸收红外线，吸收红外线后物体温度会上升，按照这个原理制成了红外线烘烤炉。
红外线还可用来进行遥控。如电视机遥控器的前端有一个发光二极管，按下不同的键时，可以发出不同的红外线，来实现电视机的遥控。
问题：把遥控器对准电视周围墙壁按按钮，有时也可以控制电视，说明什么？
3．紫外线的特点及应用
演示：红光外侧存在红外线，那么紫光外侧是否存在紫外线呢？（老师将用荧光笔写有“紫外线”字样的纸条展示给学生看）。你看见了什么？（一张白色的纸条）（将纸条放在色散实验的紫光外侧）你又看到了什么呢？还是一张白纸吗？（看见了纸上写的字是“紫外线”）。
原来紫外线能使荧光物质发光，钞票或商标的某些位置用荧光物质印上标记，在紫外线的照射下则会发出可见光，这是一种有效的防伪措施。
在医院有很多病菌，可是如果用消毒水来消毒，它成本高，又比较难闻。紫外线有化学作用，能杀死微生物，所以医院和食品店常用紫外线消毒。太阳光是天然紫外线的重要来源，衣服、被子经常在阳光下晾晒可以灭菌消毒。
适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D，促进身体对钙的吸收，对骨骼的生长和身体健康有好处，紫外线有生理作用。但过量的紫外线照射对人体有害。
教师指出：地球的周围包围着厚厚的大气层，阳光中的紫外线大部分被大气层上部的臭氧层吸收，不能到达地面，这才使地球上的生物得以生存。
近年来，臭氧层正在受到空调、冰箱里面放出的氟利昂等物质的破坏，臭氧层出现“空洞”。为了保护臭氧层，保护我们的家园，同学们有什么好的建议？
学生回答：红光外侧温度升高最明显，紫光外侧温度升高最不明显。这说明红光外侧可能还有某种具有热效应的看不见的光。
学生阅读并回答：红外线主要是热作用强。主要应用有：红外照相、红外线夜视仪、遥控器等。
学生交流回答：红外线也可以发生反射。
[来源:Z_xx_k.Com]
停止生产氟利昂，研制出氟利昂的替代品，少用空调。
对学生进行科学史教育，了解科学家的智慧和研究的方法。
了解红外线的特点及其在生活中主要应用，体现物理是有用的。
[来源:学科网ZXXK]
了解紫外线的特点及其在生活中主要应用，体现物理知识的应用价值。
通过学习，让学生意识到保护臭氧层的重要性，并用实际行动来保护环境。
课堂小结（5分钟）
通过这节课你学到了什么？学生回答或与同学们进行交流，老师恰当总结。
梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。
培养学生总结归纳的能力。同时也可以帮助学生记忆。
