Метод проектов на уроке физики

Разделы: Физика

Цель: Обобщение , систематизация и углубление знаний учащихся по теме: "Электромагнитное поле. Электромагнитная волна ".

Задачи:

  • обучающая - закрепление знаний по теме: электромагнитное поле, электромагнитная волна, радиосвязь, физические основы радиосвязи, применение радиоволн.
  • воспитывающая - воспитание информационной культуры, толерантности при работе в группе, осознанного отношения к своему здоровью как социальной и личностной ценности, воспитание патриотических чувств;
  • развивающая - развитие интеллектуальной деятельности, критичности и креативности мышления, рефлексии и коммуникативной компетентности учащихся, развитие умения самостоятельно и мотивированно организовывать свою познавательную деятельность.

Методическая цель:

  • отработка приёмов использования возможностей мультимедийных презентаций для проведения уроков обобщения и систематизации знаний учащихся по физике;
  • использование метода проектов как одну из форм подготовки к ЕГЭ.

Техническое обеспечение: компьютер, мультимедийный проектор, тематические тесты ЕГЭ-2008 г. по теме: " Электродинамика", опоры по темам.

Дидактическое обеспечение: учебник "Физика-11 класс" по ред. А.А.Пинского, "История физики" под ред Кудрявцева, "Фундаментальные опыты по физике" под ред.С.Л.Вольштейна и Н.Н.Иванова и др., Интернет-ресурсы.

Структура урока.

I Организационная часть: сообщение цели и темы урока.

II Теоретическая часть: защита проектов по темам:

  1. "Электромагнитное поле. Электромагнитная волна".
  2. "Изобретение радио в России ".
  3. "Принципы радиосвязи ".
  4. "Телевидение".
  5. "Электромагнитное излучение ".
  6. "Радиолокация".

III Практическая часть: работа с тематическими тестами по темам (при наличии кабинета информатики возможна работа с ЦОРами по данной теме).

IV Рефлексия: самооценка своей деятельности на уроке учащимися.

V Информация о домашнем задании.

"Я русский человек, и все свои знания, весь свой труд, все свои достижения имею право отдать только своей Родине:И если не современники, то, может быть, потомки наши поймут, сколь велика моя преданность Родине и как счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи."
А.С.Попов.

Основополагающий вопрос: что такое "Беспроволочная телеграфия" и каково её значение?

Актуальность: слово учителя

"Беспроволочная телеграфия" (так первоначально именовалась радиосвязь) явилась одним из величайших изобретений в истории науки и техники. В современной жизни мы привыкли ежедневно пользоваться телевизором, радио, сотовым телефоном. Эти устройства являются приёмниками электромагнитных волн, с помощью которых мы получаем информацию из телецентра, от радиостанции - смотрим телепередачу, слушаем музыку, беседуем с приятелями. Передача информации с помощью электромагнитных волн называется радиосвязью. Изобретение радио, а затем телевидение - это яркий пример превращения науки в непосредственную производительную силу.

Предмет исследования: физика.

Объект исследования: Тема "Электромагнитное поле. Электромагнитная волна"

Гипотеза: Знание данной темы научат понимать процессы происходящие в таких устройствах, как , радио, телевизор, радиолокация

Мотивация: перед вами листочки на которых каждый поставит оценку за теоретическую часть:

- слово оратора;

- качество презентации.

I Теоретическая часть.

  • 1 Проект: "Электромагнитное поле. Электромагнитная волна".
  • 2 Проект: "Изобретение радио в России ".
  • 3 Проект: "Принципы радиосвязи ".
  • 4 Проект: "Телевидение".
  • 5 Проект: "Электромагнитное излучение ". .
  • 6 Проект: "Радиолокация".

Связь - всегда святое дело, а в бою ещё важней.

Маршал войск связи И.Т.Пересыпкин

1 группа: Проект по теме:  "Электромагнитное поле. Электромагнитная волна".

Аннотация к проекту. Изобретение радио было не случайностью. Оно явилось итогом многочисленных исследований и открытий. Основываясь на представлениях Г.Х.Эрстеда, А.М.Ампера и М.Фарадея о магнитном поле и развивая их, английский физик Дж. Максвелл разработал теорию электромагнитного поля и предсказал существование электромагнитных волн. В 1887 году немецкий физик Г. Герц экспериментально подтвердил правильность теоретических выводов Максвелла, впервые получил электромагнитные волны и исследовал их свойства. Опыты Герца открыли перед человечеством возможность применения радиоволн для осуществления связи. Он ввёл в колебательный контур искровой промежуток, на который подавалось переменное напряжение со вторичной обмотки индукционной катушки. Когда разность потенциалов между обкладками конденсатора становилась достаточно большой, в искровом промежутке возникала искра, замыкающая контур накоротко. В это время в нём совершалась серия электромагнитных колебаний. При исчезновении искры контур размыкался, колебания прекращались, индукционная катушка вновь заряжала конденсатор и т.д. В дальнейшем, чтобы увеличить частоту колебаний и тем самым повысить интенсивность электромагнитного излучения, Герц уменьшил ёмкость конденсатора и индуктивность катушки контура, раздвинув пластины конденсатора и заменив катушку прямолинейным проводником.

Наконец, он осуществил так называемый открытый колебательный (вибратор Герца) - прямолинейный проводник с искровым промежутком посередине, обладающий очень малыми ёмкостью и индуктивностью. (В дальнейшем любой проводник, излучающий или принимающий электромагнитные волны, стали называть антенной).

Заслуги Герца:

  • получил электромагнитные волны длиной волны 0,6 -10 м;
  • исследовал свойства ЭМВ;
  • доказал, что ЭМВ поперечная;
  • определил скорость ЭМВ.

Презентация проекта: "Электромагнитное поле. Электромагнитная волна".

2 группа: Проект по теме: "Изобретение радио в России".

Аннотация к проекту. В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн преподаватель офицерских минных курсов в Кронштадте Александр Степанович Попов. 7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге он продемонстрировал действие своего прибора, явившегося, по сути, первым в мире радиоприёмником. День 7 мая в нашей стране отмечается как День радио. Но не думайте, что первые передачи звучали так же, как в настоящее время. Фактически был изобретён только радиотелеграф. Вот текст первой радиограммы: с помощью азбуки Морзе (т.е. длинных и коротких электромагнитных сигналов) Попов передал всего два слова: " Генрих Герц", - в честь великого экспериментатора. Крупной заслугой Попова является изобретение антенны, увеличивающей дальность приёма. Вторая особенность приёмника Попова связана со способом регистрации волн. Для этой цели он применил не провод с искровым промежутком, а специальный прибор -когерер (от латинского- сцепляю). Затем он включил в цепь приёмника электрозвонок, молоточек которого, сигнализировал о приходе волны, а во- вторых, восстанавливал чувствительность когерера, встряхивая его. В дальнейшем Попов применил в приёмнике обыкновенный телеграфный аппарат.

Заслуга А.С.Попова:

  • 7 мая 1895 г.- грозоотметчик;
  • 1896 г. 250 м. "Генрих Герц";
  • 1897 г. 640 м. крейсеры " Россия" и " Африка";
  • 1990 г. 50 м., о-ва Гогланд и Котка, " Генерал-адмирал Апраксин"
  • А.С.Попов был горячим патриотом своей Родины.

Презентация проекта "Изобретение радио в России ".

3 группа: Проект по теме: "Принципы радиосвязи".

Аннотация к проекту: Радиосвязь - это передача информации с помощью электромагнитных волн на расстояние. Вариантами радиосвязи являются радиовещание (передача речи и музыки) и телевидение (передача изображения ). Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 г. генератора незатухающих электромагнитных колебаний. Стала возможной надёжная и высококачественная радиотелефонная связь - передача музыки и речи с помощью электромагнитных волн.

Чтобы передать по радио речь или музыку, необходимо прежде всего превратить с помощью микрофона звуковые колебания в электромагнитные, т.е. в переменный ток, частота которого соответствует частоте передаваемого звука (20 Гц - 20 кГц). Но электромагнитные волны низкой частоты быстро затухают, поэтому необходимо использовать высокочастотные колебания, которые могут распространяться на большие расстояния. Для получения таких колебаний используется генератор высокой частоты - от нескольких сотен тысяч герц до сотен тысяч мегагерц. Накладывая низкочастотный сигнал на высокочастотный, мы получаем высокочастотный модулированный сигнал, который интенсивно излучается антенной и несёт информацию.

Рассмотрим структурные схемы радиопередатчика и радиоприёмника.

Презентация проекта: "Принципы радиосвязи".

4 группа Проект по теме:: "Телевидение".

Аннотация к проекту: Телевидение является, пожалуй, наиболее важным и перспективным средством связи. Схема телевещания в основном совпадает со схемой радиосвязи. Однако здесь модулируется не только звуковой сигнал, но и сигнал изображения, получаемый с помощью специальных телевизионных электронно - лучевых трубок. Для передачи используются УК- волны (длина волны от 6м до 30 см.).

В 1907г. преподаватель Петербургского технологического института Борис Львович Розинг запатентовал аппарат для передачи изображения на расстояние, а в 1911 г. на аппаратуре, созданной в мастерской института , впервые в мире передал, принял и воспроизвёл изображение. Он был первым специалистом, получившим официальное признание как основоположник электронного телевидения, впервые применивший электронно-лучевую трубку- прототип кинескопа. Среди студентов ,помогавших Розингу, был Владимир Козьмич Зворыкин, окончивший Технологический институт в 1912 году и связавший свою жизнь с исследованиями в области передачи изображения на расстояние. Политическая ситуация, сложившаяся в 1917 году, вынудила его, молодого офицера царской армии, сына преуспевающего буржуа, покинуть Россию и, спасая свою жизнь, эмигрировать - сначала в Европу, а затем в Америку. Тем самым американская наука получила ценный подарок- талант и энергию, потраченные на развитие новой ветви радиотехники, начавшей своё победоносное шествие в США и распространившейся по всему миру.

Презентация проекта: "Телевидение".

Телевидение - это не только телевещание. Телевизионные камеры устанавливают на космических кораблях, луноходах и марсоходах. С их помощью на Землю передаются изображения поверхности планет и их спутников. Телевидение находит всё более широкое применение и в народном хозяйстве. Например, при помощи телекамер диспетчер со своего рабочего места может видеть разные участки цеха, железнодорожного узла, морского порта, речного причала, вестибюлей и эскалаторов метро, магазина. Телевизионные установки являются единственным средством наблюдения за состоянием подземных хранилищ и скважен. Соединение телефона с телевидением дало новое средство связи - видеотелефон. Для осуществления сотовой мобильной связи и телевизионного вещания необходима радиорелейная связь, которая осуществляется с помощью дети- и сантиметровых волн, распространяющихся в пределах прямой видимости. Поэтому линии связи состоят из цепочки приёмно - передающих радиостанций, находящихся на расстоянии 40-50 км. друг от друга и имеющих мачты высотой 70-100 м. Техника передачи сигналов по линии похожа на передачу эстафеты: каждый ретранслятор, приняв сигнал, усиливают его и посылает следующему ретранслятору.

Для космической радиосвязи используются ретрансляционные спутники связи, которые запускаются на орбиты, имеющие форму сильно вытянутых эллипсов. Такие спутники связи позволяют осуществлять телевизионное вещание на самые отдаленные регионы нашей страны и планеты и обеспечивать телефонную связь с ними.

Слайды: "Космическая связь".

5 группа: Проект по теме: "Электромагнитное излучение".

Аннотация к проекту : Мы знаем, что длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 103 м (радиоволны) до 10 -8см. (рентгеновские лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не менее именно при изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с необычными свойствами. Шкала (спектр) электромагнитных излучений - это диапазон электромагнитных волн, расположенных в порядке увеличения частоты и уменьшения длины волны. Принципиального различия между ними нет, т. к. - это электромагнитные волны, порождаемые ускоренно движущимися заряженными частицами.

Обнаруживаются электромагнитные волны в конечном счёте по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300000 км\с. Границы между отдельными областями шкалы излучений весьма

условны. Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и тд) и методам регистрации. По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям.

Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и гамма- излучения ) поглощаются слабо. Коэффициент отражения электромагнитных волн также зависит от длины волны. Но главное различие между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.

Презентация проекта: "Электромагнитное излучение"

6 группа: Проект по теме: "Радиолокация"

Аннотация к проекту: Лето 1897 год. В Финском заливе идут очередные испытания беспроволочного телеграфа. Изобретатель радио А. Попов уезжает в Нижней Новгород и доверяет опыты своему помощнику П.Рыбкину. Транспорт " Европа" и крейсер " Азия", оснащенные передающей и приёмной аппаратурой, маневрировали по заливу, а в это время операторы поддерживали непрерывную радиосвязь связь кораблей. Неожиданно крейсер " Лейтенант Ильин" прошел между кораблями. В тот же миг сигналы в приёмнике пропали. Это " затенение" сразу же заметил Рыбкин. Он многократно повторил опыт и позднее обсудил столь необычное явление с Поповым. В результате они высказали очень интересную мысль для радионавигации: " Применение источника электромагнитных волн на маяках в добавление к световому или звуковому сигналам может сделать видимыми маяки в тумане и в бурную погоду: прибор, обнаруживающий электрическую волну звонком, может предупредить о близости маяка ". Это не вызвало сенсации т.к. 10 годами раньше подобное наблюдалось в лаборатории. Г.Герц экспериментально доказал, что электромагнитные волны отражаются от металлических экранов. В те времена физики стремились к одному - передать сообщения по беспроволочному телеграфу как можно дальше, и в погоне за " рекордом" они не задерживали своё внимание на каких-то побочных эффектах. Естественной мерой дальности издавна считался Атлантический океан. Потому - то предприимчивый Маркони решился на трансатлантический эксперимент радиосвязи. Передатчик установили в английском городе Польдо на полуострове Корнуэлл, а приёмник - в заброшенном двухэтажном домике на окраине городка Сент- Джонс, что на острове Ньюфаундлен. 12.12.1901 года была осуществлена передача сигнала через океан.

В результате изысканий физики в современной техники подошли к радиолокации - когда высокочувствительные приёмники улавливают и усиливают отражённый сигнал и тем самым получают информацию о том, где находится тот предмет, от которого отразилась волна.

Приложение.

Презентация проекта: "Радиолокация".

Практическая часть.

Работа с тематическими тестами по теме "Электромагнитное поле. Электромагнитные волны.(на бумажном носителе).

Второй вариант - на электронном носителе.

III Рефлексия - самооценка своей деятельности учащимися.

IV Итоги занятия

V Информация о домашнем задании.