中三科學｜光的反射與折射：平面鏡、折射率與凸透鏡成像

2026-11-12

中三學生第一次要用公式計光，最怕把「入射角」量錯位置、把虛像當成實像。這一節用一面鏡、一塊玻璃、一個透鏡，把三條規則講到可以照做。

本堂目標　45 分鐘後，學生能在圖上標出法線與入射角、用 i = r 算出反射角、用 n = sin i / sin r 求折射率、用 1/f = 1/u + 1/v 算出像距並判斷實像或虛像；同時能講出平面鏡的像與物距鏡相等、全反射只在由密到疏時發生。

01　先備知識（開課前 3 分鐘快檢）

以下任何一項未過關，本堂就會卡住，先補該項：

技能	快檢題	過關標準
角度量法	入射角是光線與法線的夾角，還是與鏡面的夾角？	多數答「與鏡面」，要即場改成與法線
單位與比例	30 cm 的物距，像距是多少？	答得出「一樣 30 cm」但講不出為甚麼
分數運算	1/15 − 1/30 等於幾多？	計成 1/15，要先通分母

02　課堂流程（45）

時間	環節	導師做什麼	學生做什麼
0-4 分鐘	一面鏡的直覺	把雷射筆或電筒照向平面鏡，問「光去邊？」再畫出入射線與反射線	口頭描述光的路徑
4-14 分鐘	反射定律與法線	先畫法線（垂直鏡面的虛線），再標 i 與 r，用 35° 示範 i = r，強調法線不是鏡面	在圖上標出 i、r 並算出 35°
14-24 分鐘	平面鏡成像	示範物距 30 cm 得像距 30 cm，講明像是虛像、左右相反、與物同大；再問物與像相距多少（60 cm）	畫出像的位置並算出 2d
24-34 分鐘	折射與折射率	光由空氣入玻璃：i = 45°、r = 30°，代 n = sin i / sin r 得 1.414；再講由密到疏會偏離法線、臨界角 45°	代公式算出 n 並講出光線偏折方向
34-41 分鐘	凸透鏡成像五步	寫出 1/f = 1/u + 1/v，用 f = 15、u = 30 得 v = 30（放大率 1）；再用 u = 20 得 v = 60（放大 3 倍）	獨立完成一題並講出實像或虛像
41-45 分鐘	離場檢查	抽三題口頭快問：入射角在哪、像距幾多、n 怎樣算	口頭作答並自我修正

03　講解腳本（照著說就可以）

第一幕：第 4-14 分鐘｜反射定律

白板上畫一面水平鏡，先畫一條垂直虛線標明「法線」。逐次把入射線畫在左邊，用量角器量出與法線的夾角寫成 i，再把反射線畫在右邊量出 r。連做三次（20°、35°、50°），每次都大聲講「i 等於 r」。之後故意畫一條貼近鏡面的線，問學生「這條線的入射角是大還是小？」——貼近鏡面代表與法線夾角接近 90°，學生常在這裡把角度量錯。收尾用一句口訣：「先畫法線，再量角度，兩邊一樣。」

學生能在未提示下先畫法線，並正確標出 i 與 r，三次都得出 i = r

第二幕：第 14-24 分鐘｜平面鏡成像

在白板左邊畫一支箭（物），右邊對稱位置畫虛線箭（像）。用尺量出物距 30 cm，再量像距 30 cm，讓學生自己讀出兩個數字相等。講三個性質：虛像（光線沒有真正在鏡後相交）、與物同大、左右相反。然後問「物與像相距多少？」示範用 30 + 30 = 60 cm，並提醒：題目問「相距」時，學生常只答像距。最後把鏡子向前移 10 cm，問像會怎樣——像與物的距離變 2 × 20 = 40 cm。

學生能畫出對稱的虛像位置，並在鏡子移動後重新算出物像距離

第三幕：第 24-34 分鐘｜折射率與全反射

用長方玻璃磚壓在紙上，把入射線延長畫出原方向（虛線），再畫實際折射線，讓學生看見光線「轉向法線」。抄下 i = 45°、r = 30°，逐步代：sin 45° = 0.707、sin 30° = 0.500、n = 1.414。再講兩個推論：光由玻璃出空氣會偏離法線；入射角大到某個值就不再出去（全反射），臨界角 sin C = 1/n，這塊玻璃是 45°。示範把入射角畫成 50°，問「光去邊」，答案是留在玻璃內反射。

學生能代公式算出 n，並解釋為甚麼由密到疏時入射角過大就沒有折射線

第四幕：第 34-45 分鐘｜透鏡成像與收束

寫出薄透鏡公式 1/f = 1/u + 1/v，先做 f = 15、u = 30：1/v = 1/15 − 1/30 = 1/30，v = 30 cm，放大率 v/u = 1。再做 u = 20 得 v = 60、放大 3 倍，提醒學生：u 愈接近 f，v 愈大。最後示範 u = 10（小於 f）時 1/v = 1/10 − 1/10 = 0 → 改用 1/v = 1/f − 1/u 得負值 −30 cm，代表虛像、與物同側、放大 3 倍。收束時講清五步：寫已知、統一單位、代公式、判正負、答實像或虛像。

學生能按五步完成一題透鏡計算，並講出負像距代表甚麼

04　必教題型與步驟

題型	例子	步驟	答案
反射角計算	入射線與鏡面夾 55°，求反射角	① 先畫法線 ② 入射角 = 90° − 55° = 35° ③ 反射角 = 35° ④ 答時講明是與法線的夾角	入射角 35°、反射角 35°
平面鏡成像距離	物距鏡 45 cm，物與像相距多少？	① 像距 = 物距 = 45 cm ② 相距 = 45 + 45 ③ 單位寫 cm	相距 90 cm（像在鏡後 45 cm）
折射率計算	光由空氣入某液體，i = 60°、r = 25°，求 n	① n = sin i / sin r ② 0.866 / 0.423 ③ 取三位有效數字	n ≈ 2.05
凸透鏡成像	f = 10 cm、u = 15 cm，求像距與放大率	① 1/v = 1/10 − 1/15 = 1/30 ② v = 30 cm ③ 放大率 30/15 = 2 ④ 實像、倒立	v = 30 cm、放大 2 倍、實像倒立

合理性檢查（一定要教）：合理性三查：① 反射角一定等於入射角，答案大過 90° 即錯；② 折射率一定大於 1，因為光在真空最快；③ 凸透鏡物距大於焦距時像距為正（實像），物距小於焦距時像距為負（虛像），算出負數不要當成錯。

05　獨立練習三題

題目	答案	想觀察什麼
入射線與鏡面夾 70°，求入射角與反射角	入射角 20°、反射角 20°	是否記得先減 90°
物距 25 cm，鏡向物移近 5 cm 後物與像相距多少？	新物距 20 cm，相距 40 cm	有否把移動量算兩次
f = 8 cm、u = 24 cm，求像距與放大率	v = 12 cm、放大 0.5 倍、實像倒立	通分母時有沒有把 1/8 寫成 8

06　學生常見錯誤與糾正句

錯誤	學生通常這樣寫	導師這樣說
入射角量錯位置	把光線與鏡面的夾角當成入射角	「入射角係同法線量，唔係同鏡面量；你量 55°，其實入射角係 35°，反射角就跟住錯。」
虛像當實像	平面鏡說「光在鏡後相交成像」	「鏡後面冇光，光係反射入你眼；所以叫虛像，唔可以放屏去接。」
折射率倒轉	寫成 n = sin r / sin i 得 0.707	「光由空氣入玻璃會變慢，n 一定大過 1；你得 0.707，即係上下倒轉咗。」
透鏡公式符號亂	u = 10、f = 15 照計得 v = 30 cm 就寫「實像」	「u 細過 f，v 會係負數，即係虛像、同側、放大；負號唔可以掉。」

07　家課建議（直接指到練習卷題號）

中學科學備課指引總覽　同科其餘章節；先做本章獨立練習三題，再核對題型步驟
同科：中二電與電路　光學之後接電學，先重溫電流與電壓的量法
同科：中三力與簡單機械　同樣是公式課，可對照五步計算的寫法

08　離場檢查（最後 5 分鐘）

題目	答案	判定
入射角是與哪條線量的？	法線（垂直鏡面的虛線）	答「鏡面」就重畫一次法線
物距 30 cm，物與像相距多少？	60 cm（像距 30 cm 在鏡後）	只答 30 cm 就重講 2d
n = sin i / sin r 為何一定大於 1？	光由空氣入其他介質變慢，入射角大於折射角	講不出就重做一次玻璃磚示範

09　導師常問

要學生背公式嗎？

要，但先要他們講得出每個符號代表甚麼。u 是物距、v 是像距、f 是焦距，符號搞不清，背了也代錯。

沒有實驗器材怎樣教？

一支雷射筆加一塊鏡已經夠；沒有的話用白板畫圖加量角器，重點是每次都由法線開始量。

負像距要教到幾深？

教到「負號代表虛像、同側」就夠，中三不需要放大率正負號的完整約定。

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