Пояснительная записка.
Данная программа предпрофильного курса составлена в соответствии с концепцией профильного обучения на старшей ступени общеобразовательной школы и имеет своей целью обеспечить возможность предпрофильной подготовки выпускников основной школы.
Учебный курс рассчитан на 12 часов (при необходимости количество часов можно варьировать) и предполагает приобретение учащимися представлений об основных законах и явлениях оптики, развитие интереса к изучению физики, способствует углублению знаний учащихся в разделе «Световые явления», знакомит с миром технических и физико-технический профессий.
Задачи курса:
- Выявление интересов и склонностей учащихся к изучению физики.
- Формирование мотивации для осознанного выбора естественно-научного профиля обучения.
- Формировать основы здорового образа жизни.
В программе курса затронуто много интересных вопросов, связанных с проявлением различных световых явлений в природе, которые остаются за пределами школьных учебников: исторические аспекты развития оптики, использование знаний о природе света в технических устройствах, особенности восприятия света живыми организмами, механизм зрения человека, способы сохранения здорового зрения.
Программа курса включает следующие разделы:
- Законы поведения света и его природа.
- Световые явления в природе.
- Свет в жизни растений, животных и человека.
- Достижения и перспективы использования световой энергии Солнца человеком.
Содержание курса.
1. Законы поведения света и его природа.
Развитие представлений о свете. История открытия законов геометрической оптики. Волновые свойства света. Корпускулярные свойства света.
2. Световые явления в природе.
Свет и цвет. Дисперсия света. Голубой цвет неба. Цвет заходящего солнца. Радуга. Мираж. Гало. Радужная окраска мыльных пузырей.
3. Свет в жизни растений, животных и человека.
Фотопроцессы в природе. Фотосинтез. Строение глаза животных и человека. Цветовое зрение. Зрительные иллюзии. Мимикрия. Дефекты зрения и их коррекция. Инерционность зрения. Гигиена зрения.
4. Достижения и перспективы использования световой энергии Солнца человеком.
Солнечные батареи. Солнечные двигатели. Осветительные приборы будущего. Свет как экологический фактор.
Урок-вернисаж :
Миражи - необычные оптические явления в природе.
Достаточно поддаться иллюзии,
что бы почувствовать реальные последствия.
Станислав Ежи Лец.
Цель урока: рассмотреть оптическое явление - мираж в увлекательной для учащихся форме, продолжить формирование устойчивого интереса учащихся к изучению физики и обучению по соответствующему профилю на старшей ступени.
Ход урока
Учитель:
С незапамятных времен живет в человеке неистребимая потребность «вскрыть таинства природы». На сегодняшнем уроке мы продолжаем «раскрывать тайны» природных оптических явлений.
(Учитель читает отрывок из французской сказки «Принцесса Дангобер»)
«…Матросы взобрались на реи, а капитан взял подзорную трубу и увидел замок, висящий на золотых цепях между небом и землей».
Вопрос учащимся:
Какое явление природы описано в этом отрывке?
Правильный ответ: мираж.
Учитель:
Слово «мираж» французского происхождения и имеет два значения: отражение и обманчивое явление.
Подобно сказке, мираж восхищает людей, влечет к себе и бесследно исчезает, когда к нему пробуют приблизиться.
Миражи довольно часто описываются в художественной литературе, например, в сказке В. Гауффа «Маленький Мук»:
«…Бодро шагал он целый день, ведь отправился то он искать счастья. Заметив блестящий на солнце черепок, он подбирал его, должно быть, в надежде на то, что тот превратится в алмаз. Завидев вдали купол мечети, сияющий точно зарево, увидев озеро, сверкающее, словно зеркало, он радостно спешил туда, ибо думал, что попал в волшебную страну. Но увы! Те миражи исчезали вблизи, а усталость или голодное бурчанье в животе тотчас напоминали ему, что он все еще в стране мертвых…»
Вопрос учащимся:
Приходилось ли вам когда-нибудь наблюдать явление миража?
(Учащиеся рассказывают свои впечатления—чаще всего наблюдаются миражи в виде луж на дороге жарким летним днем.)
Учитель:
Как рождается мираж? Мираж—изображение реально существующих на земле предметов, часто увеличенное и сильно искаженное.
Рассмотрим виды миражей:
| ВИДЫ МИРАЖЕЙ | ||
| НИЖНИЙ | ВЕРХНИЙ | СЛОЖНЫЙ |
- Нижний мираж часто называют озерным.
Возникает он над сильно разогретой поверхностью,
наблюдается в пустынях и знойных степях. Воздух
около земли сильно нагрет и плотность его меньше,
чем у более холодного, выше лежащего воздуха.
Отражение в этом случае аналогично отражению в
воде. Роль зеркала играет сам воздух. Луч вблизи
земли искривляется так, что его траектория
обращена выпуклостью вниз.
Рисунок 1 - Верхние миражи возникают над сильно охлажденной поверхностью, например, над холодной водой. Они наблюдаются в северных широтах. В случаях верхнего миража световые лучи изгибаются так: их траектория обращена выпуклостью вверх, следовательно, наблюдатель может видеть объекты, скрытые за горизонтом, причем видеть их вверху, как бы висящими над линией горизонта.
- Сложные миражи или фата-моргана, возникают, когда одновременно есть условия для появления нижнего и верхнего миража. Например, над теплым морем. Сложные миражи имеют вид призрачных дворцов и замков, лугов и садов, при этом вся картина быстро исчезает и сменяется другой.
Название фата-моргана сложные миражи получили благодаря легенде, согласно которой коварная фея Моргана любила охотиться за человеческими душами, подстерегать в пути караваны. Усталые путники устремлялись к миражам, созданным феей, и погибали, сбиваясь с пути.
Учитель:
Сейчас, ребята, мы «посетим» выставку фотографа Михаэля Энглера, который увлекается охотой за миражами.
Присмотритесь как следует и попробуйте отличить реальность от иллюзии.
(Фотоэкспозиция размещена на стенах кабинета; экскурсоводами выступают два старшеклассника. Возможна демонстрация экспозиции с помощью мультимедийного оборудования).
1-ый снимок: «ВИСЯЧИЙ ОСТРОВ».
Фото сделано в районе островов Халлиген (северная Германия).
В тот летний день воздух над морем сильно нагрелся. Свет, проходя через толщу горячего воздуха, нагрелся и создал иллюзию. Если бы не мираж, то границы острова выходили бы за пределы снимка. Однако нижняя часть острова скрыта миражом. Вместо нее мы видим перевернутое отражение неба и кусочек суши.
2-ой снимок: «МОРЕ, КОТОРОГО НЕТ».
Как приятно прогуляться по пляжу, и было бы неплохо подойти к тому красно-белому маяку и двум домикам по соседству, чтобы рассмотреть их поближе. Но вот беда—маяк отделён от пляжа морем, и добраться туда пешком не получится. ТАК? НИЧЕГО ПОДОБНОГО! На самом деле никакой воды между песчаным пляжем и маяком нет—только песок, хорошенько разогретый солнцем. Всё дело в том, что подогреваемый раскалённым песком воздух заставляет лучи света двигаться по необычной траектории. В общем, то, что нам кажется водой, - это всего лишь отражение неба в горячем воздухе.
3-ий снимок: «ВНИМАНИЕ—НЛО».
Больше никто не посмеет отрицать существование инопланетных пришельцев.
Это фото—лучшее доказательство правоты тех, кто верит в НЛО. Прекрасный снимок «ЛЕТАЮЩЕЙ ТАРЕЛКИ», не правда ли? Однако эта таинственная тень с неясными очертаниями, что поднимается над пустыней—не корабль пришельцев. Это всего лишь вид горы, искажённый следующими друг за другом слоями воздуха - РАСКАЛЁННЫМ, ГОРЯЧИМ, ТЁПЛЫМ и, наконец, ХОЛОДНЫМ. Отклоняющиеся от привычного направления лучи света заставляют нас поверить в то, что перед нами НЛО на фоне неба. А ведь нижняя часть «ЛЕТАЮЩЕЙ ТАРЕЛКИ» - это всего лишь перевёрнутое изображение вершины горы.
4-ый снимок: «ФАЛЬШИВОЕ КОРАБЛЕКРУШЕНИЕ».
Что это? Три человека тщетно пытаются помочь попавшему в беду кораблю, пока тот медленно погружается в воду? Нет, это всего лишь иллюзия. Корабль не тонет, а спокойно себе плывёт в устье реки Эльбы, той, что несёт свои воды в Северное море. А эти трое на самом деле находятся в сотнях метров от судна. Они стоят на «ваттах» - древних песчаных наносах на берегу. Песчаная равнина, что расположена между фотографом и рекой, подогревает нижние слои воздуха, а тот срабатывает, как зеркало. Перевёрнутое изображение верхней части корабля накладывается на реальную картинку, и нам кажется, будто мачта и рубка «тонущего» корабля отражаются в воде.
5-ый снимок: «ЗАГАДОЧНЫЙ ГОРОД».
Можно ли на самом деле встретить в этой пустынной местности вот такое скопление странных зданий, да ещё и в окружении воды? Нет, конечно. Если на город посмотреть вблизи, окажется, что это всего лишь оазис на краю солёного озера Эль-Джерид. Настоящая мешанина из слоёв горячего и холодного воздуха породила сразу несколько миражей. Во-первых, оазис оказался окружённым со всех сторон синим небом. Во-вторых, горячий воздух так исказил очертания пальм и прочей растительности, что они превратились в стены и башни таинственной крепости. Скольких путников за многие века обманывало это видение!
6-ой снимок: «КАРАВАН-ПРИЗРАК».
Растянувшаяся на километры пустыня—идеальное место для охоты за миражами. Видны расплывающиеся нечёткие силуэты людей и верблюдов, которые бредут куда-то по дну высохшего озера Эль-Джерид, протянувшегося на 200 километров. То здесь, то там на поверхность выступают соляные плашки. Раскалённые солнцем, они сильно подогревают воздух у самой земли. Эта разница температур в слоях воздуха, как известно, и порождает мираж. Поэтому перед нами возникает картина огромного каравана, движущегося по воде и отражающегося в ней. Возможно, именно такие миражи породили в старину легенды о гигантских чудовищах.
(Учитель предлагает ученикам поделиться впечатлениями от выставки).
Домашнее задание: найти дополнительный материал о миражах.
Литература.
- Делуи Эммануэль. Как мираж нас обманывает? // Журнал «Юный эрудит» №8(24), август 2004 г. С.4-11.
- Митрофанов А. Несколько слов о мираже.- Квант, 1995, №6.
- Перельман Я. И. Знаете ли вы физику? - М.: Наука, 1992.
- Проклова В.Ю. Оптические явления в природе. // Физика (Первое сентября). 2005г. №2 С.16-19.