自制“物體的顏色”教學(xué)演示儀

韓沁君+張雨秋+帥曉紅

摘 要：通過自制“物體的顏色”教學(xué)演示儀，可直觀地演示不同單色光照在透明物體與不透明物體上后物體顏色的變化，進(jìn)而從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象深入分析形成“黑色”的本質(zhì)原因.

關(guān)鍵詞：物體的顏色；自制教具；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

作者簡(jiǎn)介：韓沁君（1994-），女，四川省蒼溪縣，四川師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院研究生，研究方向：學(xué)科教學(xué)論（物理）.

1 教學(xué)背景

“為何紅光照在綠色不透明物體上后，物體看起來(lái)變成了黑色？”這一看似簡(jiǎn)單的八年級(jí)物理問題，實(shí)則對(duì)初中學(xué)生確是難點(diǎn).唐軍毅，趙光平以問卷的形式測(cè)試了190名高一學(xué)生，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：高達(dá)99%的學(xué)生不能正確解釋“為什么在紅光照射下，原來(lái)綠色的物體變成黑色”[1].

調(diào)查結(jié)果讓人震驚，仔細(xì)一想又覺得情有可原.以教育科學(xué)出版社的初中物理教材為例，“物體的顏色”只是《走進(jìn)彩色世界》一節(jié)中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)除了提供濾光片、色光混合演示儀，沒有專門演示物體顏色的實(shí)驗(yàn)器材.加之其他前概念或“顏料混合”、“色光混合”等知識(shí)的干擾，學(xué)生容易理解透明物體的顏色，卻不容易理解不透明物體的顏色以及物體“變黑”的本質(zhì)原因.緣于此，筆者設(shè)計(jì)、自制了“物體的顏色”演示儀.

2 儀器制作

“物體的顏色”演示儀的外觀正視圖如圖1所示，其主體為pvc板材料構(gòu)成的長(zhǎng)方體空心箱，具體長(zhǎng)、寬、高參數(shù)見表1.外部的下方開了一個(gè)孔，孔外安裝了一個(gè)可以固定濾光片的裝置.演示儀內(nèi)部有一個(gè)由開關(guān)、電源、三個(gè)燈泡構(gòu)成的簡(jiǎn)單并聯(lián)電路，電路圖如圖2.三個(gè)燈泡分別可發(fā)出紅光、綠光、藍(lán)光，當(dāng)三燈均開啟，則發(fā)出白光.

3 實(shí)驗(yàn)演示

3.1 不透明物體的顏色

（1）實(shí)驗(yàn)原理

不透明物體只能反射與自身顏色相同的色光.

（2）實(shí)驗(yàn)過程

將外殼為不同顏色的四支水彩筆放于演示儀中，開啟白光，四支水彩筆顏色為各自本身的顏色，如圖3.

開啟紅燈，紅色水彩筆呈紅色，綠色、藍(lán)色水彩筆均呈黑色，如圖4.

同理，開啟綠燈、藍(lán)燈時(shí)的具體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見表2.

（3）結(jié)論分析：

教學(xué)時(shí)，結(jié)合表2所示的表格，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不僅需得出不透明物體只能反射與自身顏色相同的色光等相關(guān)結(jié)論，還需重點(diǎn)分析，不透明物體之所以“變黑”，是因?yàn)闆]有色光進(jìn)入人眼，而不是單色光的混合.

3.2 透明物體的顏色

（1）實(shí)驗(yàn)原理

透明物體只能透過與本身顏色相同的色光.

（2）實(shí)驗(yàn)過程

為了方便學(xué)生觀察，教學(xué)時(shí)不妨將演示儀倒置，使濾光片在儀器的上方.開啟白光.分別放置紅色、綠色、藍(lán)色濾光片時(shí)，儀器內(nèi)的燈光分別呈紅色、綠色、藍(lán)色.為方便實(shí)驗(yàn)對(duì)比，實(shí)驗(yàn)時(shí)可將濾光片插入一半，如圖5.

開啟紅光，放置紅色濾光片時(shí)，觀察到紅色.放置綠色、藍(lán)色濾光片時(shí)，觀察到黑色，如圖6.

再分別開啟綠光、藍(lán)光，具體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見表3.

（3）實(shí)驗(yàn)分析：

教學(xué)時(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生分析其中的原因.由于白光是復(fù)合光，即使放置不同顏色的濾光片，開啟白光后都有相應(yīng)的單色光透過，所以人眼能觀察到相應(yīng)的顏色.而開啟不同單色燈光時(shí)，只有濾光片與色光顏色相同時(shí)，單色光通過，人眼能觀察到相應(yīng)顏色.當(dāng)濾光片與單色光顏色不同時(shí)，單色光不能透過，沒有光進(jìn)入人眼，進(jìn)而觀察到黑色.此時(shí)，再次強(qiáng)調(diào)形成“黑色”的本質(zhì)原因.

4 儀器優(yōu)勢(shì)

（1）物簡(jiǎn)價(jià)廉

演示儀的外殼由輕巧的pvc板材料制成，內(nèi)部為由三個(gè)燈泡構(gòu)成的并聯(lián)電路.制作簡(jiǎn)單，成本低廉.不僅便于教師的制作與攜帶，還利于學(xué)生課后的模仿制作.

（2）現(xiàn)象明顯

演示儀的可視性好，現(xiàn)象明顯，能帶給學(xué)生視覺上的沖擊.為了更好地結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，教師不妨在教學(xué)前拍攝一組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的圖片來(lái)輔助教學(xué).

（3）化繁為簡(jiǎn)

演示儀將透明物體與不透明物體的實(shí)驗(yàn)分開，化繁為簡(jiǎn)，有助于學(xué)生全面地理解物體的顏色.通過演示實(shí)驗(yàn)的多次強(qiáng)調(diào)，還有助于學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)物體“變黑”的本質(zhì)原因.

（4）一物多用

演示儀內(nèi)部的三個(gè)燈泡分別可以發(fā)出紅光、綠光、藍(lán)光.任意打開兩盞燈，可以演示色光的混合.三盞燈全部打開時(shí)，發(fā)出白光.由此，還可講解紅、綠、藍(lán)為色光三原色.

5 結(jié)束語(yǔ)

“物體的顏色”演示儀的實(shí)驗(yàn)材料和制作原理都很簡(jiǎn)單，現(xiàn)象也很明顯，有助于學(xué)生深入理解物體的顏色相關(guān)知識(shí).但由于筆者教學(xué)經(jīng)驗(yàn)有限，演示儀仍存在一些不足.主要是當(dāng)綠光和藍(lán)光兩兩組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，顏色不是完全地變黑，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有一些偏差.物理教學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以實(shí)驗(yàn)為內(nèi)容[2].筆者會(huì)繼續(xù)改進(jìn)，以期設(shè)計(jì)更為完善的“物體的顏色”演示儀.

參考文獻(xiàn)：

[1]唐軍毅，趙光平.“物體顏色”探究性教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].物理教師，2012（2）：26-27.

[2]張長(zhǎng)寶.將物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到底——“不透明物體的顏色”教學(xué)探索[J].新課程（下），2012（11）：175.

[3]吳祖仁.義務(wù)教育教科書（物理）八年級(jí)上冊(cè)[M].北京：教育科學(xué)出版社，2012：85-88.endprint