中二科学｜光的反射、折射与色散备课指引（导师用）

中二科学｜光的反射、折射与色散备课指引（导师用）｜法线量角、临界角判断与彩虹原理

2026-11-06

学生个个都听过“光会折射”，但一到画图就用界面量角、把入水后的线画得离法线更远。问题不是不识定义，而系由第一堂开始就没有人规定：所有角都由法线量起。

本堂目标　学生能够：① 用法线讲出入射角等于反射角，并指出平面镜的像距等于物距；② 判断光由空气入水、由水入空气时折射线靠向还是离开法线，并算出 30 度入射角的折射角（约 19.5 度）；③ 讲出发生全反射的两个条件，并用临界角 41.8 度判断 45 度入射的光在玻璃内会不会全反射。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
量角	量一个角由哪里量起	由法线（垂直界面的虚线）量，不是由界面
直线传播	光在均匀介质怎样走	直线走，所以可以用光线表示
比较大小	1.50 与 1.33 哪个大	1.50 大，代表玻璃比水密光学密

02　课堂流程（60 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–8 分	一道打斜的光	把激光笔斜射向水杯，问光线在哪里转向	画出看到的三段路径
8–20 分	反射定律	画法线，逐格量出入射角与反射角，示范平面镜像距	自己画一次并标出两个角
20–32 分	折射方向	空气入水靠法线、水入空气离法线，用 30 度算出 19.5 度	讲出两个方向的规则并各画一图
32–44 分	临界角与全反射	由 n 等于 1.5 算临界角 41.8 度，判断 45 度会全反射	判断三个入射角会不会全反射
44–56 分	色散与彩虹	棱镜分出七色，讲紫光慢所以弯得多，红光弯得最少	排出三色的偏折次序并解释
56–60 分	离场检查	三题收回即批，错的标明跌在哪一幕	独立完成

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：所有角由法线量起

反射定律只有一句：入射角等于反射角，而两个角都是由法线量起。法线是垂直界面那条虚线，不是界面本身。
学生图画错，九成都是由界面量角：由界面量 30 度，实际入射角是 60 度，之后所有计算全错。所以第一件事不是讲公式，而是规定“先画法线，再标角”。
平面镜再加一条：像距等于物距。物件离镜 30 cm，像就在镜后 30 cm，两者相距 60 cm，不是 30 cm。

要学生复述：所有角都由法线量起，入射角等于反射角。

第二幕：折射：入密靠法线

光由空气入水或玻璃，是由光疏去光密，速度变慢，折射线靠向法线，所以折射角小于入射角；反过来由水入空气，折射线离开法线。
折射率 n 等于 sin i 除以 sin r。玻璃 n 等于 1.50：入射角 30 度，sin 30 等于 0.5，除以 1.50 得 0.333，对应折射角约 19.5 度。
顺手讲速度：玻璃内光速是 3 乘 10 的 8 次方除以 1.50，得 2.0 乘 10 的 8 次方米每秒。要学生明白“变慢”不是比喻。

要学生做：算出 40 度入射角在水中（n 等于 1.33）的折射角，答案约 28.9 度。

第三幕：临界角与色散

全反射要同时满足两个条件：光由光密去光疏，而且入射角大于临界角。玻璃的临界角由 sin c 等于 1 除以 1.50 得出，约 41.8 度。
所以 45 度入射的光在玻璃内一定全反射——潜望镜与光纤就是靠这条。要强调 30 度不会，因为 30 小于 41.8。
色散：白光在棱镜内分成七色，紫光折射率最大、走得最慢、弯得最多，红光最少。彩虹就是水滴内一次折射、一次内反射、再一次折射的结果。

要学生讲：为什么紫光比红光弯得多（折射率大、速度慢）。

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
反射作图题	物件离镜 30 cm，画出像的位置	先画法线，再照像距等于物距往镜后放	像在镜后 30 cm，物与像相距 60 cm
折射计算题	30 度入射空气入玻璃（n 等于 1.50）	sin i 除以 n 得 sin r，再取反正弦	折射角约 19.5 度，靠向法线
全反射判断题	玻璃内 45 度入射，会不会全反射	先算临界角，再比大小	会，因为 45 大于 41.8 度
色散排序题	红、绿、紫在棱镜中的偏折次序	折射率越大弯得越多	紫大于绿大于红

合理性检查（一定要教）：合理性检查：由空气入水，折射角一定小于入射角；入射角 0 度（沿法线）时光不转向，折射角也是 0 度；临界角只有“由密到疏”才有，由空气入玻璃永远不会全反射；反射角与入射角永远在同一侧的相反方向，两个角相加不是 90 度。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
镜中距离	物件离平面镜 25 cm，物与像相距多少	看学生有没有把 25 当答案
水中折射	40 度入射空气入水（n 等于 1.33）	看是否靠向法线，答案约 28.9 度
全反射判断	玻璃内三个入射角：30、41.8、45 度	看是否三个都与临界角比一次

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
由界面量角	在界面上标 30 度就当入射角	“所有角都由法线量。你由界面量 30 度，其实入射角是 60 度，之后全部要重算。”
折射方向讲反	“光入水会离开法线”	“入水是去更密的介质，变慢，所以要靠向法线。你看铅笔在水里好像断开，就是这个效果。”
以为任何情况都会全反射	“光由空气射入玻璃会全反射”	“全反射要先由密去疏。由空气入玻璃，无论几斜都只会折射。”
紫光弯得最少	“红色弯得最多，所以彩虹红色在最外”	“紫光折射率最大，弯得最多。彩虹红色在外是因为视角，不是因为它弯得多。”

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

中学物理章节索引　全科章节一览
备课指引总索引　其他科目的同类章节
本章重做　用 50 度入射角重算折射角与判断全反射

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
反射角由哪里量	由法线量	答“由界面”＝回到第一幕
空气入玻璃 30 度的折射角	约 19.5 度，靠向法线	答“大于 30 度”＝重讲第二幕
玻璃的临界角	约 41.8 度，45 度会全反射	答不出条件＝回到第三幕

09　导师常问

中二需要背折射率吗？

只需记玻璃 1.50、水 1.33 两个常用值，其余题目会给，重点是会用 sin i 除以 sin r。

没有激光笔怎样示范？

用装水玻璃杯加铅笔已足够看到折射；全反射用装水胶樽侧面看，一样明显。

色散与彩虹要计数吗？

不用计，但要讲得出紫光折射率最大、弯得最多，因为下一章光学仪器会再用。

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