Один и тот же урок по одним и тем же учебникам каждый учитель проводит по-своему. Поэтому даже самую лучшую разработку урока каждый учитель переделывает под себя, что-то меняет, что-то добавляет, что-то убирает. В этой работе я представляю иллюстративно-анимационный материал – конструктор, для изучения раздела физики «Световые волны». В презентации представлены анимационные модели дисперсии света, интерференции, дифракции. Много готовых слайдов, иллюстрирующих природу световых явлений: миражей, радуги, гало, преломления в воде и т.д.
Представленная разработка включает в себя информационное обеспечение темы «Световые волны»:
- Слайд 3 История развития представлений о свете.
- Слайды 4-5 Иллюстрации к изучению явления дисперсии света.
- Слайды 6, 7, 13 Поляризации света
- Слайды 8-12 Природа зрения
- Слайды 14-17 Отражение света
- Слайды 18-31, 35,36 Преломление света
- Слайды 33-34 Закрепление по теме: «Отражение и преломление света»
- Слайды 37-40 Интерференция света.
- Слайды 41-44 Дифракция света
- Слайды 45-46 Закрепление по теме: «Интерференция и дифракция света»
Как пример использования информационного обеспечения на уроке физики в 11-м классе прилагается разработка вводного урока по оптике «Этот удивительный свет!» Компьютер и проектор на этом уроке являются ещё и устройствами, для проведения демонстраций: жидкокристаллической монитор используется для демонстрации свойств поляроида, луч проектора – для получения дисперсионного спектра, экран – для демонстрации свойств светофильтра.
Ключевые слова: свет, электромагнитная волна, спектр, дисперсия, цвет, поляризация, поляроид, дальтонизм, светофильтр.
Оборудование: компьютер, мультимедиа-проектор, интерактивная доска, два поляроида, светофильтры, стеклянная призма, солнцезащитные очки, пара антибликовых очков.
Тип урока: комбинированный урок.
Цели урока:
- Образовательные: сформировать понятия о свете, дисперсии света, поляризации света; добиться усвоения представления о различии естественного и поляризованного света, о получении белого света.
- Развивающие: развитие логического мышления путём систематизации фактов, развитие наблюдательности, умения объяснять результаты экспериментов, формирование мировоззрения, развитие познавательной активности.
- Воспитательные: развитие коммуникационных компетенций, умений: формулировать мысли, слушать других, работать в коллективе, помогать друг другу.
Методы обучения: эвристическая беседа.
Формы обучения: фронтальная, групповая.
ХОД УРОКА
У моих учеников есть любимые задачи, это задачи про инспектора Варнике. Решение этих задач требует умения наблюдать, сопоставлять увиденное и услышанное, логически мыслить, поэтому эти задачи вызывают живой интерес учащихся. Обычно такие задачи предваряют изучение новой темы, настраивают на изучение нового материала.
Слайд 1
В данной задаче мальчик не мог увидеть пасхальное яйцо, так как оно лежит за высоким бордюром, а мальчик слишком мал. Мы видим только те предметы, при отражении от которых, свет попадает в наши глаза. Свет же распространяется прямолинейно, и обогнуть бордюр не может. Этот закон прямолинейного распространения света был известен ещё в Древней Греции. Древние греки знали и закон отражения света, изучали преломление света. Мы пойдём дальше, и познакомимся с такими явлениями, о которых древние греки и не подозревали. Тема урока «Этот удивительный свет!» Что же такое свет?
Слайд 2
Ответ на этот вопрос пытались найти ещё в Древней Греции.
Слайд 3
Первое представление о свете появилось в 300 до
нашей эры. Знаменитый греческий математик Евклид
считал, что свет – это лучи, испускаемые глазом,
«как пальцы, ощупывающие предмет». Долгое время,
не смотря на то, что открывались новые законы
оптики, исследовались новые свойства света,
сколько-нибудь наглядных представлений о свете
не возникало. Почти в одно и то же время
появляется две теории света: корпускулярная и
волновая. Согласно первой свет – это поток
частиц – корпускул. Попадая в глаз, частицы
производят ощущение света. Наиболее крупные
корпускулы порождают красный свет, наименее
крупные – фиолетовый. Основателем
корпускулярной теории был знаменитый уже в то
время физик Исаак Ньютон. Основоположником
волновой теории света был голландский физик
Христиан Гюйгенс. Согласно его теории свет – это
волны, распространяющиеся в особой среде –
мировом эфире. Благодаря авторитету Ньютона
корпускулярная теория получила широкое
распространение среди физиков, а волновая теория
была почти на столетие забыта. В начале 19 века
Томас Юнг открыл интерференцию света, ввёл в
оптику понятие длины волны. Огюстен Френель
открыл и изучил дифракцию света. К середине 19
века утвердилась стройная теория света, как
волнового процесса распространяющегося в
гипотетической среде – мировом эфире. После того
как англичанин Максвелл создал электромагнитную
теорию света, а немецкий физик Герц обнаружил
электромагнитные волны и показал, что они имеют
такие же свойства, как свет, все сомнения исчезли:
свет– это электромагнитная волна. Но в конце 19
века Герцем было открыто новое явление,
получившее название фотоэффект. Объяснить
явление фотоэффекта удалось гению 20 века
Альберту Эйнштейну с позиции корпускулярной
теории. Таким образом, в начале 20 века накопились
факты, утверждающие с одной стороны, что свет
распространяется как электромагнитная вона, с
другой – что свет излучается и поглощается, как
частица. Анализируя создавшуюся ситуацию учёные
пришли к выводу, что свет проявляет
корпускулярно – волновой дуализм, и чем-то похож
на легендарного древнегреческого кентавра
(получеловек – полуконь), являясь
полуволной-получастицей. Позже выяснилось, что
весь микромир населён такими же кентавриками. И
протоны, и электроны и все остальные частицы
микромира проявляют волновые свойства.
С этого урока мы начнём изучать световые явления.
Сначала изучим волновые свойства света, а потом в
отдельной главе «квантовая физика» рассмотрим
свет, как частицу.
Что же представляет собой свет? Для ответа на
этот вопрос. Исаак Ньютон провёл следующий опыт:
(анимация опыта на слайде №4) взял стеклянную
треугольную призму, белый экран, пропустил через
призму луч света. Световой луч дважды преломился
и на экране возникла радужная полоса, которая
получила название СПЕКТР. Мы можем повторить
опыт Ньютона. Поставим на пути луча проектора
стеклянную треугольную призму, и на чёрном
квадрате экрана видим такую же радужную полоску.
Слайд 4
Анализируя результаты опыта, Ньютон пришёл к выводу, что белый свет состоит из множества лучей разного цвета. Ньютон выделил семь основных радужных цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, голубой и фиолетовый. Кто знает, как легко запомнить порядок расположения радужных цветов?
– Посмотрите на рисунок, одинаково ли преломляются лучи разного цвета? Зависимость преломления от цвета получила название ДИСПЕРСИИ света. Позже было выяснено, что каждому цвету соответствует своя длина волны. Таким образом, свет – это электромагнитная волна с длиной от 4 . 10–7 до 8 . 10–7 м. Самые длинные волны красного цвета, самые короткие – фиолетовые.
Слайд 5
Так как свет электромагнитная волна, то эта волна поперечная. В световой волне колебания напряжённости электрического и индукции магнитного поля происходят перпендикулярно направлению распространения волны.
Слайд 6
В естественном свете, испускаемом Солнцем, лампой накаливания, люминесцентной лампой присутствуют волны, напряженность электрического поля которых колеблется в различных плоскостях. Такой свет называется естественным.
Слайд 7
Если эти колебания происходят только в одном направлении, волна линейно-поляризована. Линейно-поляризованные волны можно получить при помощи ПОЛЯРОИДОВ – устройств, пропускающих колебания только одного направления. Поляроид представляет собой стеклянную пластину, покрытую прозрачной полимерной плёнкой с длинными молекулами, ориентированными в одном направлении.
Проведём опыт. Возьмём два поляроида,
наложим их друг на друга, и начнём разворачивать
один поляроид. Мы видим, что при одном положении
поляроидов свет проходит, а при повороте на 90
градусов свет полностью гасится.
Рассмотрите рисунок и попытайтесь объяснить
результаты опыта.
Слайд 13
Поляроидами являются стёкла антибликовых
очков.
Линейно-поляризованный свет даёт не только
поляроид. Его излучает также
жидкокристаллический монитор, кроме того,
поляризованным становится свет при отражении от
воды или стекла.
– Рассмотрите две фотографии лобового стекла
автомобиля. Какая фотография сделана через
антибликовые очки? Ответ обоснуйте.
– Как можно доказать, что свет, излучённый
жидкокристаллическим монитором, является
линейно – поляризованным?
Слайд 8
Мы уже выяснили, что свет это электромагнитная волна с длиной от . Все волны этого диапазона вызывают у нас ощущение белого цвета. Но белый цвет можно получить меньшим количеством цветов. Достаточно только трёх: красного, белого и синего. Эти три цвета называют основными. Дело в том, что у человека в центральной части сетчатки расположены цветочувствительные рецепторы — нервные клетки, которые называются колбочками. Каждый из трёх видов колбочек имеет свой тип цветочувствительного пигмента. Один тип пигмента чувствителен к красному цвету, другой — к зелёному, третий — к синему. Люди с нормальным цветным зрением имеют в колбочках все три пигмента (красный, зелёный и синий) в необходимом количестве. Если один из пигментов в сетчатке отсутствует, или активность одного из пигментов снижена, то человек видит мир иначе, таких людей называют дальтониками. По статистике 8% мужчин и 0,4% женщин являются дальтониками. И многие об этом даже не подозревают.
Слайд 9
– Как вы думаете, как видят мир дальтоники?
Для тех, кто хочет проверить, все ли он цвета видит, проведём небольшое тестирование.
Слайд 10
Если вы видели не все цифры, не расстраивайтесь, даже среди художников были дальтоники, среди них и такие знаменитые, как Врубель и Репин.
Слайд 11
Всего семь цветов. А сколько оттенков создают они в окружающем нас мире! Попробуем разобраться, как возникает такой красочный мир, ведь большинство тел сами свет не излучают. Здесь важную роль играют два явления: отражение и поглощение. Если тело все волны радужного диапазона отражает, мы его видим белым. Если тело все волны поглощает, мы его видим чёрным. Красным будет тело, отражающее волны красного диапазона и поглощающее все остальные волны. Ну и в продолжение, мы видим лист зелёным т.к. …
С законом отражения подробно мы разберёмся на следующем уроке, а сейчас проведём небольшой эксперимент. Для эксперимента нам понадобятся два добровольца с хорошим зрением. (Двум учащимся выдаётся по светофильтру, одному – красный, другому – фиолетовый. Учащимся предлагается закрыть один глаз, а другим через светофильтр посмотреть на слайд.) Сколько квадратов вы видите? (Один утверждает, что три, другой, что четыре.) Как такое возможно?
Слайд 12
После обсуждения свойств светофильтра, класс разбивается на три группы, которым предлагается выполнить задания. Через 5 минут группы отчитываются о выполнении заданий.
Задание первой группе:
Изучите таблицу и ответьте на вопросы:
1) Вы собрались сделать ремонт в квартире. Какой
цвет будет оптимален для кухни, комнаты отдыха,
спальни? Ответ обоснуйте.
2) Какого цвета должна быть доска в кабинете?
| Спектральный цвет | Восприятие цвета |
| Красный | возбуждающий, согревающий, активный, энергичный, проникающий, тепловой, активизирует все функции организма; на короткое время увеличивает мускульное напряжение, повышает кровяное давление, ускоряет ритм дыхания. Большое количество красного цвета утомляет. |
| Оранжевый | тонизирующий; действует в том же направлении, что и красный, но слабее; укрепляет волю, освобождает от чувства подавленности; ускоряет пульсацию крови, улучшает пищеварение. |
| Жёлтый | тонизирующий, физиологически оптимальный, наименее утомляющий; стимулирует зрение и нервную деятельность, длительное созерцание желтого цвета может привести к немотивированному раздражению. |
| Зелёный | самый привычный для органа зрения – физиологически оптимальный. Зеленый цвет оказывает освежающее и одновременно успокаивающее действие на организм, уменьшает кровяное давление и расширяет капилляры; успокаивает и облегчает невралгии и мигрени; на продолжительное время повышает двигательно-мускульную работоспособность. |
| Голубой | успокаивающий; снижает мускульное напряжение и кровяное давление, успокаивает пульс и замедляет ритм дыхания, освежает, настраивает на терпение, снижает аппетит, успокаивает боль, обладает жаропонижающим антисептическим действием, помогает при бессоннице, нервных расстройствах. |
| Синий | успокаивающее действие переходит в угнетающее; способствует затормаживанию функций физиологических систем человека, способен снижать чувство голода. Длительное воздействие синего может вогнать в депрессию. |
| Фиолетовый | соединяет эффект красного и синего цветов; производит угнетающее действие на нервную систему. |
План квартиры
| кухня
|
спальня | |
| ванная
|
коридор | комната отдыха |
| туалет | ||
Задание второй группе (учащимся выдаётся 4 очков, двое из которых антибликовые).
Разыграйте сценку: Вы пришли в магазин покупать антибликовые очки. Продавец утверждает, что в её (его) отделе всё очки антибликовые. Как проверить, так ли это? Предложите несколько способов проверки.
Задание третьей группе:
Выполните задания и ответьте на вопросы:
1) Перед белым листом бумаги поставьте красный и фиолетовый светофильтры один за другим. Что получится на выходе? Ответ проверьте.
2) Светофор дает три сигнала – красный, желтый, зеленый, а лампа внутри него белая. Объясните с точки зрения оптики, как получаются разноцветные сигналы светофора.
| ОТЛИЧНО | УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО |
3) На белом листе написано красным цветом “отлично” и фиолетовым— “удовлетворительно”. Имеются два светофильтра – фиолетовый и красный. Через какой светофильтр надо смотреть, чтобы увидеть оценку “отлично”?
Домашнее задание: стр.155-157, §66 по учебнику Г.Я. Мякишева.
Список литературы
- Билимович Б.Ф.Световые явления вокруг нас: М.: Просвещение, 1986.176с.
- Болховитинов В.Н., Колтовой Б.И., Лаговский И.К. Твое свободное время. М.:Детская литература, 1975. 464с.
- Голубев А.В мире поляризованного света/ А.Голубев //Наука и жизнь, – 2008 г., №5 Беседы об основах наук.
- Ильясова Т.В. Компьютерная поддержка урока физики / Т.В. Ильясова // Издательский дом 1 сентября. Физика. – 2008. – №№ 17-24.
- Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений.М.: Просвещение, 2004. 336 с.