Интегрированный урок по физике в 11-м классе по теме "Различные действия света" (физика + химия + биология)

Разделы: Физика

Класс, количество часов

11-й класс, 2 академических часа

Тип урока

Конференция
Цели.
Учебная		 познакомить с различными действиями света (фото- и хемилюминесценция, флуоресценция, фосфоресценция, фотохимические реакции: диссоциация молекул бромистого серебра, взаимодействие на свету водорода и хлора, синтез озона, фотолиз воды и фотосинтез в земных растениях) и их практическим применением (люминесцентный анализ, лампы дневного света, фотография, биологическое значение фотосинтеза);
познакомить с фотохимической теорией зрения;
показать связь этих явлений с физическими законами.
Методологическая Показать взаимосвязь физических, химических и биологических процессов в природе; способствовать формированию единой естественнонаучной картины мира.
Развивающая Развивать умение анализировать наблюдаемые явления, формулировать выводы из наблюдений, применять полученные теоретические знания на практике.
Оборудование ФОС, светофильтры, наборы по люминесценции и фосфоресценции;
светочувствительная бумага, силуэты из черной бумаги или из фольги;
мультимедийный проигрыватель
Литература для учителя Методика преподавания физики в средней школе. Электродинамика нестационарных явлений.
Под ред. Пинского А.А.
Ландсберг, “Элементарная физика”, ч.III, “Фотолюминесценция. Фотохимические действия света. Фотография. Фотохимическая теория зрения. Длительность зрительного ощущения”
“Биология”, Н.Грин, У.Стаут, Д.Тейлор, “Мир”, 1993
Литература для учащихся Пинский. А.А., “Физика-11”, §§ 60, 61
Шабловский В., “Нескучный учебник. Физика”, Тригон, 1997,
Билимович С.Ф. “Световые явления вокруг нас”
Богданов К.Ю. “Физик в гостях у биолога”
Ильченко В.Р. “Перекрестки физики, химии и биологии”
Губерман “Третий триумвират” (бионика)

Эпиграф:

“…наше достоинство – не в овладении пространством, а в умении разумно мыслить. С помощью пространства и времени Вселенная охватывает и поглощает меня, а вот с помощью мысли я охватываю Вселенную. Постараемся же мыслить достойно: в этом основа нравственности”.
Блез Паскаль, “Мысли”, 1669 г.

Этап урока Содержание Время
мин
Оргмомент

Постановка целей и задач урока

 На сегодняшнем уроке мы еще раз убедимся в ценности человеческого знания о законах природы, познакомимся с еще одним примером того, как знание служит во благо человеку и природе.
Любая физическая теория может считаться истинной, если она способна объяснить охватываемые ею физические явления, предсказать еще неизвестные науке факты и, если она находит свое применение для практических нужд человека.
На прошлых уроках мы рассматривали квантовую теорию свет и уже применили ее к объяснению фотоэффекта и познакомились с одним из ее практических применений в фотоэлементах. Сегодня мы рассмотрим ряд световых явлений, которые объясним с помощью квантовой теории. Рассматривая эти процессы, мы убедимся в том, что квантовая теория является научным инструментом не только физика, но и биолога и химика.
Итак, цель нашего урока – рассмотреть световые явления, связывающие физику, химию и биологию и объяснить их с помощью квантовой теории света.		 3
Объяснение и запись д/з Пинский А.А. §§ 60, 61; №61.1, 61.2 – письменно (вспомнить и применить фундаментальный закон природы – закон сохранения энергии) 1
Краткий инструктаж по технике безопасности На уроке мы будем наблюдать физические и химические явления, работать с реактивами. Напомним несколько правил техники безопасности при такой работе.
при контакте с реактивом, участки тела или одежды, на которые попал реактив, сначала смойте водой, а затем протрите нейтрализующим веществом.
Нельзя наклоняться над емкостью с реактивами.
Нельзя пробовать вещества на вкус.		 1
Актуализация знаний

Цель: повторение теоретического материала по теме “Кванты света”
Форма: беседа по вопросам
  1. В чем суть квантовой гипотезы Альберта Эйнштейна о природе света?
  2. Какое явление полностью описывается квантовой теорией света?
  3. Как проявляется всеобщий закон сохранения энергии в явлении фотоэффекта? (Уравнение Эйнштейна)
  4. Сформулируйте в общей форме закон сохранения и превращения энергии. Приведите известные вам примеры его выполнения.
 5–7
Изучение нового материала
Формы: практическая работы в парах, беседа, выступления учащихся.		 1. Фотохимические реакции (химическое действие света)

Определение – химические реакции синтеза и разложения, которые происходят только при световом воздействии.
1. Реакции разложения (диссоциации)

а) парная практическая работа: наблюдение диссоциации бромистого серебра под действием света.
Оборудование: ФОС, на столах – фотобумага в черном конверте, силуэты из фольги или черной бумаги (бумагу можно предварительно смочить проявителем, в этом случае – на столах ванны с проявителем).
б) фронтальная беседа по наблюдаемым явлениям:

– запись уравнения реакции:
– объясните реакцию с точки зрения сохранения энергии;
– дайте определение энергии диссоциации;

в) доклад: Применение реакции разложения молекул бромистого серебра в фотографии (Приложение 1)

г) доклад: Взаимодействие на свету водорода и хлора
(Приложение 2)

2. Реакции синтеза

а) синтез озона в верхних слоях атмосферы.

– запись реакции:
– почему эта реакция происходит только в верхних слоях атмосферы?

Доклад: Роль озона в биосфере Земли (Приложение 3)

б) выцветание красок.

Причина: окисление красок кислородом под действием УФ-света.

Применение: отбеливание холстов на солнцепеке.

в) реакция фотосинтеза в земных растениях.

Определение – синтез углеводов (крахмала и глюкозы) с потреблением углекислого газа из атмосферы и воды из почвы и с выделением чистого кислорода.

Запись реакции (один из возможных вариантов):

Частью процесса фотосинтеза является реакция фотолиза воды, в ходе которого образуется половина всего кислорода.

Доклад: Фотолиз воды (Приложение 4)
Еще одна важная часть фотосинтеза – запасание энергии внутри растений. Этот процесс также происходит под действием света.

Доклад: Фазы фотосинтеза (Приложение 5)
Доклад: Роль фотосинтеза в природе (Приложение 6)
Доклад: Закономерности фотохимических реакций (Приложение 7)

II. Фотохимическая теория зрения

Доклад: Фотохимическая теория зрения (Приложение 9)

III. Фотолюминесценция

  • Определение – свечение вещества, возникающее при облучении вещества видимым, рентгеновским и гамма-излучением;
  • светящееся вещество называется люминофор;
  • причины.

Попытайтесь объяснить причины фотолюминесценции на основе закона сохранения энергии (ЕквЕвозбужденного атомаЕсвечения)

  • Виды.

1. Флюоресценция (жидкости и газы),

Практическая работа: наблюдение флюоресценции.
Оборудование: УФО, набор флюоресцирующих жидкостей.
Задание: попытайтесь предсказать наиболее вероятный спектральный состав света, при котором наблюдается флюоресценция.
Практическая работа: наблюдение флюоресценции под действием света разного спектрального состава.
Оборудование: ФОС, призма прямого зрения, набор по флюоресценции.
Задание: сформулируйте вывод из наблюдений: какая часть видимого спектра вызывает наиболее интенсивное свечение жидкостей? Объясните вывод с точки зрения закона сохранения энергии и квантовой теории света.

2. Фосфоресценция (твердые тела),

Практическая работа: наблюдение фосфоресценции.
Оборудование: ФОС, круг с тремя секторами.
Практическая работа: наблюдение зависимости интенсивности свечения от длины волны падающего света.
Оборудование: ФОС, призма прямого зрения , экран, экран фосфоресцирующий.
Задание: сформулируйте вывод из наблюдений: какая часть видимого спектра вызывает наиболее интенсивное свечение? Объясните вывод с точки зрения закона сохранения энергии и квантовой теории света.

Задание: докажите правило Стокса на основе закона сохранения энергии и квантовой теории света

(доказательство: ,

где – энергия, затрачиваемая на неоптические процессы, например нагревание вещества люминофора

Применение

 1

3

 

 

4

 

 

 

3

3

 

 

2

 

 

2

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

5

5

3

7

 

1

 

 

 

3

 

 

1

3

 

3

 

3

 

 

1

 

3

 

3

 

 

7

 

 

 

 

 

2

3

3
Подведение итогов урока

Форма: беседа
  1. С какими физическими явлениями мы сегодня познакомились?
  2. Что общего у этих явлений? (Объясните смысл названия: фотохимические явления)
  3. На основе каких законов физики эти явления можно объяснить?
  4. Какие из известных вам явлений подчиняются закону сохранения энергии? Приведите примеры.
 7
Резерв времени Применяя закон сохранения энергии, решите следующие задачи. П. № 58.3, 58.4 10