光的色散课程教案.doc

^` 2.4光的色散 教案 一、教学任务分析 从教材编排看，本节内容是光学最后一节，既是光的反射、折射等知识的应用，也是光的传播规律的进一步深入。其中光的色散这一知识点既是光的折射的延续，也是揭开光和物体的颜色之谜的基础。 通过调查发现，本年级近一半的同学已在课外提前学过本节相关内容。虽然有如上所述的基础，但其中大多数同学对物理规律的理解深度并不够，更不能很好的应用知识解决问题。 因此本节课将以实验为载体，用问题做引导，在教师创造的认知冲突和实验情景中，调动学生的思维积极性，使他们主动参与学习过程，获得知识和技能。 二、教学目标 （1）知识与技能 I. 知道光的色散现象及产生原因； II. 知道红、绿、蓝光是三原色光； III. 知道物体颜色的产生原因。 （2）过程与方法 经历观察各种色散现象得出结论的过程，感受观察与实验是物理研究的基本方法。 （3）情感、态度与价值观 通过了解科学家探究光的色散的物理学史，体会科学知识形成过程的艰辛，养成尊重客观、实事求是的科学态度。 三、教学重点和难点 重点：光的色散现象； 难点：理解色散原因。 教学资源 实验装置的改进： 左侧为原装置，右侧为改进后装置 改进： ①在水中滴加硝酸银后，光路清晰可见（如下图） ②尺寸大，透过棱镜可观察的范围大 2、实验装置 （1）学生实验 学生实验1：放大镜、手机 学生实验2:光的三原色合成器 学生组织：2人一组 （2）演示实验 演示实验1:红色筷子、红绿筷子、三棱镜、摄像头 演示实验2:平行光源、三棱镜 演示实验3:红、绿激光、三棱镜 四、教学设计思路 根据新的课程理念，本节课以多个实验为载体，在问题设置引导下，不断地给学生创造认知冲突，提高学生思维积极性，培养学生思维的系统性和缜密性。 实验创造认知冲突——“筷子断开实验” 知识储备：学生根据光的折射规律已知：透过棱镜会观察到筷子断成两截，但是棱镜中的这一段不会断开。 实际现象：教师把筷子涂上颜色，再请学生用三棱镜观察远处的两根筷子。学生发现棱镜中“红色筷子”没有断开，但是“红绿筷子”却断开了。 实验现象完全出乎学生意料，引发学生认知冲突。学生惊讶之余，必然会思考这到底是什么原因引起，不只是起到激发兴趣的作用，更重要的是调动学生的思维积极性，从而引出课题。 实验创新突破难点——“红绿激光的折射实验” 实验操作：将红、绿激光以完全相同的方向入射到三棱镜，为了看清光路，教师在棱镜中滴加硝酸银，使得水中的光路可见；在空气中释放喷雾，使得空气中的光路可见。 实验现象：学生发现经过三棱镜后红绿激光的传播路径不同了，绿色激光向上偏折的更显著。 问题设置：“若将七种颜色的光混合后入射到三棱镜，会发生什么现象？” 在问题的引导下，学生能比较轻松地意识到不同颜色的光会散开，并且白光发生色散的原因就是不同色光在棱镜中的折射程度不同引起的，从而轻松突破本节课的重点和难点。 教学流程 1、教学流程图 2、教学流程图说明 情景I：演示实验。通过演示实验1：利用三棱镜观察“红绿筷子的断开”，引起认知冲突，提高思维积极性，引入课题。 情景II：演示实验。通过演示实验2：“人造彩虹”，观察白光通过三棱镜后产生的色散现象，提出问题：彩虹是怎样形成的？ 情景III：演示实验。通过演示实验3：“红绿激光的折射”，展现以相同方向入射的红、绿光在三棱镜中的传播路径，学生观察现象并得出得出白光组成及色散原因。 活动I：学生实验。通过学生实验1:“用放大镜观察手机屏幕的颜色”，得出RGB是三原色光。 活动II：学生实验。通过学生实验2：“观察三原色光的合成”，用三原色合成器改变三色光强度，可以得到不同的颜色。 活动III：实例分析。利用几个实例讨论物体颜色产生原因。 活动IV：应用。通过对情景I中实例：“红绿筷子断开”的揭秘，感受色散现象的美妙。 板书设计 七、教学过程 （一）引入新课 情景 I：演示分别透过三棱镜观察“红色筷子”和“红绿筷子”，发现棱镜中的“红色筷子”仍然完好，但是“红绿筷子”却断成两截。引起认知冲突，提高思维积极性，引入课题。 （二）新课 一、光的色散 1、色散原因 情景II：教师演示人造彩虹：观察白光通过三棱镜后产生的色散现象。提出问题：彩虹是怎样形成的？该问题对学生有难度，教师设计情景III启发学生思考。 如果学生回答“由于折射形成”，教师进一步提问“折射是光由一种介质进入另一种介质时发生偏折的现象，是光的传播路径的改变。颜色是怎么产生的？”于是，教师演示情景III：“红绿激光折射实验”。 情景III：分别将红、绿光以完全相同的方向通过三棱镜，发现红绿激光经过三棱镜后的传播路径不同。提出问题：“若将七种颜色的光混合后入射到三棱镜，会发生什么现象？”。通过观察现象，学生能轻松得出结论：棱镜对红光、绿光的折射程度不同，进而得出白光的色散是由于玻璃对各种颜色光的折射程度不同造成的，得出色散原因。 白光的组成 介绍色散实验的物理学史，让学生体会科学知识形成过程的艰辛，养成尊重客观、实事求是的科学态度，得出白光的组成。 讨论自然界彩虹的形成原因，讨论如何消除各种镜头的色差。 单色光、复色光 介绍单色光和复色光的定义。 4、 三原色光 （1）光的三原色：红、绿、蓝 活动I：学生用玻璃棒观察亮着的手机屏幕，发现手机不同部位都是由红绿蓝三种颜色混合成。 以不同比例混合红绿蓝可得到多种不同的颜色 活动II：学生利用光的三原色合成器改变红绿蓝光的强度，观察到红绿蓝以不同的比例混合可得到不同的颜色。 二、物体的颜色 （1）透明物体的颜色由透射光的颜色决定；不透明物体的颜色由反射光的颜色决定。 活动III:（1）讨论实例“一个爱研究的园艺家想：植物叶子多数呈现绿色，可能是植物喜爱绿色的缘故，于是他将温室的房顶和四周都安上绿色玻璃，只让阳光中和叶子颜色相同的绿光照射植物，他认为这样必将使植物生长更快，产量更高，他的做法会成功吗？”（2）讨论视频《女神的新衣》中演员利用投影改变衣服颜色的现象。 （2）白色物体反射所有颜色的光；黑色物体吸收所有颜色的光。 （三）应用 活动IV：解释引入情景红绿筷子为什么会在颜色相接处断开？感受色散现象的美妙。对知识进行应用的同时，又梳理了本节课的内容。 作业 思考： ①近视镜是凹透镜，为什么带眼镜的同学没有看到色散现象？ ②不透明物体的颜色由反射光的颜色决定，为什么肥皂泡的颜色随观察角度变化呢？ ③光的三原色是红、绿、蓝色，为什么颜料的三原色是品红、青、黄？ 教学详案 引入 问：大家还记得这个实验吗？透过三棱镜会看到筷子断成两截，但是棱镜中的这一段不会再断开 问：现在我把两根筷子涂上颜色，一根红色，另一根一半红色一半绿色，然后再透过棱镜观察筷子，（棱镜在讲台上，涂上颜色的筷子在教室后面，我用摄像头转播给大家看。摄像头对着三棱镜，所以它拍到的应该只是棱镜中的这一段筷子） 师：我们先看红色筷子，红色筷子和我们之前观察的现象相同，棱镜中没有断开。咱们再看另一根（请。。。把电脑屏幕上的纸拿走），红绿筷子断开了，而且断在颜色相交的地方，为什么会出现这样的现象？ 问：想知道是什么原因引起的吗？让我们一起学习今天的新课——《光的色散》。 色散现象 色散原因 问：打开光源，看到白光；将棱镜放入，观察墙上出现了彩色光带。 师：我们把光经过三棱镜后颜色散开的现象叫做色散现象。（一、色散现象） 问：色散现象出现的原因是什么呢？请大家观察一个实验，从实验中能得到什么启发？ 问：我将红绿两束激光以相同的方向入射到三棱镜（喷雾），两束激光经过棱镜后传播路径有什么共同点？有什么不同点？（喷雾） （实验后，学生回答：向上偏折；绿光向上偏折更加明显） 师：这就说明光发生了折射，而且不同颜色的光在介质中的折射程度不同。（板书：光路图） 问：现在同学们思考刚才的彩色光带说明了我们的光源有什么特点？彩色光带是什么原因形成的？ （首先光源中有红黄绿蓝等颜色；然后经过棱镜的折射，不同颜色的光折射程度不同形成） 师：色散的原因是由于棱镜的介质对各色光的折射程度不同造成。（板书：一、色散现象 1、色散原因：由于棱镜的介质对各色光的折射程度不同造成） 白光的组成 问：刚才的彩色光带中不仅有红、黄、绿、蓝 问：有些颜色混在一起难分辨，如果将光屏放远，拉长距离便可将其分开。 介绍物理学史 师：这就是牛顿色散实验的高明之处，他已经意识到了只有拉长距离才能分解开不同折射角的光线。于是他阳光经过三棱镜后直接投射到距离棱镜6—7 米的墙上。这样，他就获得了展开的光谱。 师：白光是由红橙黄绿蓝靛紫组成。（板书：2、白光是由红橙黄绿蓝靛紫组成） 单色光 复色光 师：让其中一种色彩的光再经过三棱镜，发现它不能再发生色散，这七种色光叫做单色光。由几种单色光合成的光叫做复色光。白光是一种复色光。（板书：3、单色光 复色光） 讨论 师：彩虹为什么常在雨后转晴时出现？ 师：这时空气内尘埃少，充满了小水滴，阳光进入水滴时发生折射，在水滴背面被反射，离开水滴时再折射一次，发生色散现象，最后射向人们眼睛，人们便看到了彩虹。 师：刚刚学过的凸透镜是三棱镜的组合，白光入射到透镜时应该也会发生色散现象，不同颜色光的折射程度不同，对应焦距不同。但是我们在实验室并未观察到这样的现象，这是为什么？ 师：一、我们用的是薄透镜；二、我们实验中透镜成像的距离在几倍焦距范围内。 师：在拍照时，照片在颜色对比强烈的边缘上容易发生色差，这张照片中绿色树叶边缘便出现了紫色。为了消除色差，有些镜头会使用两块或更多块不同的镜片，使不同颜色光聚焦到一点。这幅图上便是加了一块凹透镜。 光的三原色 师：下面同学们做两个实验： 实验一： 师：请大家将手机调到白色的拨号界面，将玻璃棒放到屏幕上，透过玻璃棒你能观察到什么现象？ 实验二： 师：请大家改变红绿蓝光的强度，观察它们混合的中心有什么现象？ 师：你们观察到了什么现象？ （手机屏幕上有红绿蓝三种颜色条纹组成；红绿蓝可以混合出很多种颜色） 师：在光学中，我们把红、绿、蓝叫做三原色光。以不同的比例将它们混合，可以得出各种不同的颜色，我们的彩色电视机、手机屏幕、电脑屏幕都是用到了这一知识，改变红绿蓝的亮度比例，荧光屏上发出的光的颜色就不同。 （板书：二、三原色光：红、绿、蓝） 物体的颜色 师：（请大家思考）一个爱研究的园艺家想：植物叶子多数呈现绿色，可能是植物喜爱绿色，为了使植物更快的生长，他将温室的房顶和四周都安上绿色玻璃，他的做法会成功吗？ 师：（我们知道了光的颜色，那么不发光的物体颜色是怎样产生的？）（板书：三、物体的颜色） 师：透明物体的颜色是由它透过的色光颜色决定，所以红色玻璃只透过红光。不透明物体的颜色是由它反射的色光颜色决定，所以蓝色物体的表面吸收或者透射了其它颜色，只反射了蓝光，所以是蓝色。（板书：） 师：园艺家的做法会成功吗？应用了什么知识？（学生回答） （叶子呈现绿色，说明反射绿色，植物不喜欢绿色；绿色玻璃只透过绿光，所以不成功） 师：欣赏一个短片，看短片中包含了什么物理知识？（播放女神的新衣） （女演员利用投影，将白色裙子变成了很多套不同颜色的衣服：白色物体反射所有颜色的光） 师：大家看这（白色滤纸）是什么颜色？（白色） 这个（卫生纸）呢？（白色） 师：哪个才是真正的白色。生产商可以利用比色卡来做对照。物理学家可以利用白色物体反射所有颜色的光这一知识来检测，用到一个仪器——光谱仪：这是标准白板的反射光谱，横坐标的数字对应不同颜色的光，纵坐标表示物体对各种颜色光的反射强度。通过这张光谱我们可以看到：白色反射了所有颜色的光，并且各种颜色光被反射的强度相同。 师：这是滤纸和卫生纸的反射光谱，会看到卫生纸的颜色更接近标准白色。生产中应用这样的测量就会更加精准，包括怎样的颜色代表水果成熟等等。 师：2015年9月美国航空航天宇航局（NASA）公布了一条消息：火星上存在液态水！而这一结论强有力的证据就是利用光谱仪测出的火星上某地区的反射光谱，再将光谱和已知物质的光谱做对比，便得到火星上存在着含有的液态水，而且是含有盐的水！ 应用 解释红色筷子没有断开，“红绿筷子”为什么会断开？ 在没有其他光照的情况下,舞台追光灯发出的红光照在穿白色上衣,蓝色裙子的演员身上,观众看到她上衣呈什么颜色,裙子呈什么颜色？ 作业 思考： ①近视镜是凹透镜，为什么带眼镜的同学没有看到色散现象？ ②不透明物体的颜色由反射光的颜色决定，为什么。。。的颜色随观察角度变化呢？ ③光的三原色是红、绿、蓝色，为什么颜料的三原色是品红、青、黄？