轉轉調色盤

課程名稱 轉轉調色盤
科別 物理
作者資料
姓 名:吳柏菱
任職單位:台北市北投區明德國小自然科教師
修訂者 實驗組,李致翔、許兆芳、邱庭煒、陳春男
指導教授 郭中一教授、吳允中教授
授課對象 國小1~4年級
課程時間 2小時
教學目標
  • 1. 藉由操作、觀察和討論,認識:物體顏色的產生是因為光的反射或透射,並非固定不變。
  • 2. 藉由操作、觀察,認識:白光是由多種色光混合而成。
  • 3. 藉由實驗,覺察光的三原色是紅色、綠色和藍色;並且透過加法混色操作,可以混合出不同顏色的光。
課程簡介 藉由變換光線的操作活動與顏色猜謎遊戲,引導學生覺察光線對物體顏色變化的影響,認識白光是由多種色光混合而成,運用色與光變化的相關原理製作變色盤。
教學流程
第一節課
 
教學活動一:箱內暗藏『變色龍』?
1.準備3個暗箱,任選箱內相鄰的3面分別貼上1個單一顏色但造型不同的變色龍圖卡,圖卡對面則挖一個與手電筒尺寸符合的洞〈3箱要一樣〉。另準備3支會發出強烈白光的手電筒,分別包上不同顏色的透明玻璃紙。
2.將學生分成3組,每組發下1個暗箱、1支特定色光的手電筒。
3.關掉教室燈源,請各組學生用單色手電筒照射暗箱內指定的圖卡,然後由暗箱另2個洞口觀察圖卡顏色,並到黑板上做紀錄。〈三張圖卡,共進行3回合〉
4.請學生比較各組的觀察結果異同,推測各圖卡的顏色究竟為何?
5.請各組將暗箱展開,讓學生比對各組圖卡顏色,引發實際觀察發現與先備概念的衝突。
引導歸納:物體的顏色不是絕對,可能會受環境的光線種類而產生變化。先有光照射物體,物體才會呈現顏色。
教學活動二:水也會表演『變臉秀』?
1.準備二個分別內襯黑底和白底且有一面具活動掀蓋的紙箱,將兩個箱子白上黑下重疊固定,白底開口面向小朋友,黑底開口面向教師。重疊處挖一個比燒杯口徑略小的洞。
2.白箱子內洞口上方放置一個裝水燒杯〈另準備數種顏色的透明水溶液作替換〉。黑箱子內則固定一支白光手電筒,保持固定空隙,並透過中間的洞口照射水杯。
3.準備數個用鐵絲繞圈撐開的各色玻璃紙遮罩片,固定在手電筒和洞口之間,可隨意更換調整色光。
4.反覆蓋上白色箱子的掀蓋,變化色光,請小朋友猜猜看水的顏色會有什麼變化。
5.請學生根據觀察結果,推測水色究竟為何會改變?
6.教師將黑箱轉向小朋友,讓學生驗證推測是否正確。
7.改換另一杯有顏色的透明水溶液,重複上述步驟。
引導歸納:色光可穿透透明物體,使物體呈現的顏色發生改變。
引導比較:相同色光照射各種顏色的透明物體,會有不同的變色結果。
 
第二節課
 
教學活動三:白光原來並『不純』!
1.準備6支會發出強烈白光的手電筒,並在手電筒上罩上一留有細縫的黑色圓形紙板。另準備6個三稜鏡。
2.請學生用手電筒白光照射三稜鏡,在三稜鏡另一面用白紙當作光線投射的背景布幕,觀察白紙上有什麼現象產生。
引導歸納:白色的光穿透三稜鏡後會出現成紅橙黃綠藍紫的漸層彩虹色光。
3.將三稜鏡換成其他透明物質,例如透明水杯、透明原子筆外管、眼鏡片、透明彈珠,請學生同樣用手電筒白光照射,試試看是否同樣能找到彩虹光。
引導歸納:白光穿過透明物質,只要入射角度適當,都可以被分解出彩虹光。
引導歸納:白光是許多種色光重疊混合形成的。
4.重複步驟2,將白紙換成黑色紙板,在呈現單一色光的位置穿一個小洞,讓單一色光可以再穿透。然後在黑紙板後單一色光照射處再放置一個三稜鏡,觀察單一色光是否可以再被分解?
引導歸納:各單一色光才是純的光線,無法再被分解。
 引導推測:黑色是表示沒有光線照射與反射,所以黑色不是光混合而成。
5.引導學生驗證自己的歸納發現,將各單一色光手電筒的色光重疊,觀察白色螢幕上的色光變化。
 引導歸納:任兩種色光重疊會產生另一種顏色的色光,愈多色光重疊,色光會愈接近白光。
6.延伸活動,引導學生至館場內介紹光的三原色展示操作區,觀察三原色光重疊的色光變化情形。
引導歸納:色光三原色是紅光、藍光、綠光,任兩種色光重疊會產生另一種顏色的色光,三色光重疊,色光會接近白光。
 
第三節課
 
教學活動四:製作變色盤
綜合前兩節課的學習重點,製作變色盤。
1.      將任意四張色紙合併貼為一張方形三色紙
2.      將方形三色紙中央對準光碟片中心重合相黏
3.      以剪刀將方形三色紙沿著光碟片邊緣修剪成相符合之圓形
4.      將兩條細棉線一端固定於光碟片無色紙那面之正中央,另一頭穿過圓形三色紙中央而出(如實驗成品圖)
 變色盤
引導歸納;
1.      若換成不同顏色色紙,旋轉中所看到的複合顏色將會如何變化
2.      旋轉速度快慢是否會影響觀察的結果
3.      如何順暢拉扯棉線,使光碟片轉動順暢且不傾斜
顏料的三原色與光的三原色有何不同
所需材料或儀器
自製暗箱 1個/組          自製圖卡 1個/組
自製變色箱 1個/組      手電筒 1個/組
500cc燒杯 1個/組       12色水彩 1個/組
三稜鏡 1個/組              黑色硬卡紙 1個/組
白色硬卡 1個/組          各色玻璃紙 1個/組
光碟片 1片/人              各色色紙 數張/人
細綿繩 1條/人              膠帶 1卷/組
場地需求 實驗室(附窗簾遮罩可全暗的教室)
審定者 巫俊賢教授。
關鍵字 光、顏色、變色龍。
與教材的相關性
  • 216-1f.知道光可用「明暗」、「顏色」等來描述。
  • 216-4b.瞭解物體「顏色」的形成,是光選擇性反射的結果。
參考資料
  • 觀念物理Ⅳ聲學.光學
  • 不可思議的科學實驗室 物理篇