自制“物體的顏色”教學演示儀

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，進而從實驗現(xiàn)象深入分析形成“黑色”的本質(zhì)原因.

關鍵詞：物體的顏色；自制教具；創(chuàng)新實驗

作者簡介：韓沁君（1994-），女，四川省蒼溪縣，四川師范大學物理與電子工程學院研究生，研究方向：學科教學論（物理）.

1 教學背景

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

調(diào)查結果讓人震驚，仔細一想又覺得情有可原.以教育科學出版社的初中物理教材為例，“物體的顏色”只是《走進彩色世界》一節(jié)中的一個知識點，實驗教學除了提供濾光片、色光混合演示儀，沒有專門演示物體顏色的實驗器材.加之其他前概念或“顏料混合”、“色光混合”等知識的干擾，學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，筆者設計、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板材料構成的長方體空心箱，具體長、寬、高參數(shù)見表1.外部的下方開了一個孔，孔外安裝了一個可以固定濾光片的裝置.演示儀內(nèi)部有一個由開關、電源、三個燈泡構成的簡單并聯(lián)電路，電路圖如圖2.三個燈泡分別可發(fā)出紅光、綠光、藍光，當三燈均開啟，則發(fā)出白光.

3 實驗演示

3.1 不透明物體的顏色

（1）實驗原理

不透明物體只能反射與自身顏色相同的色光.

（2）實驗過程

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、藍色水彩筆均呈黑色，如圖4.

同理，開啟綠燈、藍燈時的具體實驗現(xiàn)象見表2.

（3）結論分析：

教學時，結合表2所示的表格，引導學生分析實驗現(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結論，還需重點分析，不透明物體之所以“變黑”，是因為沒有色光進入人眼，而不是單色光的混合.

3.2 透明物體的顏色

（1）實驗原理

透明物體只能透過與本身顏色相同的色光.

（2）實驗過程

為了方便學生觀察，教學時不妨將演示儀倒置，使濾光片在儀器的上方.開啟白光.分別放置紅色、綠色、藍色濾光片時，儀器內(nèi)的燈光分別呈紅色、綠色、藍色.為方便實驗對比，實驗時可將濾光片插入一半，如圖5.

開啟紅光，放置紅色濾光片時，觀察到紅色.放置綠色、藍色濾光片時，觀察到黑色，如圖6.

再分別開啟綠光、藍光，具體實驗現(xiàn)象見表3.

（3）實驗分析：

教學時，結合實驗現(xiàn)象，引導學生分析其中的原因.由于白光是復合光，即使放置不同顏色的濾光片，開啟白光后都有相應的單色光透過，所以人眼能觀察到相應的顏色.而開啟不同單色燈光時，只有濾光片與色光顏色相同時，單色光通過，人眼能觀察到相應顏色.當濾光片與單色光顏色不同時，單色光不能透過，沒有光進入人眼，進而觀察到黑色.此時，再次強調(diào)形成“黑色”的本質(zhì)原因.

4 儀器優(yōu)勢

（1）物簡價廉

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

（2）現(xiàn)象明顯

演示儀的可視性好，現(xiàn)象明顯，能帶給學生視覺上的沖擊.為了更好地結合實驗現(xiàn)象進行分析，教師不妨在教學前拍攝一組實驗現(xiàn)象的圖片來輔助教學.

（3）化繁為簡

演示儀將透明物體與不透明物體的實驗分開，化繁為簡，有助于學生全面地理解物體的顏色.通過演示實驗的多次強調(diào)，還有助于學生深刻地認識物體“變黑”的本質(zhì)原因.

（4）一物多用

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

5 結束語

“物體的顏色”演示儀的實驗材料和制作原理都很簡單，現(xiàn)象也很明顯，有助于學生深入理解物體的顏色相關知識.但由于筆者教學經(jīng)驗有限，演示儀仍存在一些不足.主要是當綠光和藍光兩兩組合進行實驗時，顏色不是完全地變黑，實驗現(xiàn)象有一些偏差.物理教學以實驗為基礎，以實驗為內(nèi)容[2].筆者會繼續(xù)改進，以期設計更為完善的“物體的顏色”演示儀.

參考文獻：

[1]唐軍毅，趙光平.“物體顏色”探究性教學設計研究[J].物理教師，2012（2）：26-27.

[2]張長寶.將物理實驗進行到底——“不透明物體的顏色”教學探索[J].新課程（下），2012（11）：175.

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