Урок физики с компьютерной поддержкой «Шкала электромагнитных излучений»

Ключевые слова: инфракрасное излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, шкала электромагнитных волн.

Оборудование: компьютер, мультимедиа-проектор, интерактивная доска, кварцевая лампа, листок с люминесцентной надписью, стеклянная пластина, модель рентгеновской трубки.

Тип урока: комбинированный урок.

Цели урока:

• образовательные: продолжить формирование понятия электромагнитной волны, сформировать представление об инфракрасном, ультрафиолетовом и рентгеновском излучении; добиться усвоения свойств излучений, систематизировать знания об электромагнитных волнах.
• развивающие: формировать умения анализировать свойства и явления на основе знаний, совершенствовать умение наблюдать, объяснять результаты экспериментов, делать выводы, применять полученные знания в технике и для объяснения явлений.
• воспитательные: развивать коммуникационные компетенции, содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира, видеть красоту в построении логических связей; формировать уважение к истории науки; развивать умение говорить и слушать других.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный

1. Повторение

Мы продолжаем изучение электромагнитных волн. На предыдущих уроках мы познакомились с историей открытия этих волн, рассмотрели свойства электромагнитных волн, очень подробно изучили такие электромагнитные волны, как свет и радиоволны. Повторим некоторые вопросы, которые пригодятся нам сегодня на уроке. (слайд №2)

• Электромагнитные волны это...
• Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме...
• Длина волны это...
• Радиоволны это...
• Свет это...

2. Объяснение нового материала

Учитель: Мы с вами изучили два вида электромагнитных волн: радиоволны и свет. Если разместить эти волны на шкале электромагнитных волн в порядке уменьшения длины волны, то увидим, что между этими видами волн, а так же за светом образовалась пустота. Как известно, природа не терпит пустоты, поэтому, сегодня на уроке мы выясним, есть ли в природе другие виды электромагнитных волн, как они были обнаружены и какими свойствами обладают.

(слайд №3) В 1800 году английский учёный Уильям Гершель, разложив солнечный свет в спектр, решил выяснить, какие из радужных цветов спектра сильнее нагревают тела. Двигая термостолбик от фиолетового к красному концу спектра, он обнаружил повышение температуры. А когда термостолбик оказался за красным концом спектра, температура ещё больше возросла. Какой вывод можно сделать из этого опыта?

Ученики: В природе существуют электромагнитные волны невидимые глазом, нагревающие тела, а так как лежат за красной областью спектра, то длиннее красных.

Учитель: Открытые Гершелем волны назвали инфракрасными. Длины волн инфракрасного излучения лежат в диапазоне от между радиоволнами и светом. Инфракрасное волны излучают все тела. Чем выше температура тела, тем интенсивнее оно излучает в инфракрасном диапазоне. Главное свойство инфракрасных волн - нагревание окружающих тел. Поэтому инфракрасные волны называют часто тепловыми. Кроме того, эти волны отражаются металлами, сильно поглощаются атмосферой и водяными парами.

Как вы думаете, где нашли применение инфракрасные волны? (После ответа учащихся, переходим к гиперссылке на слайд №19)

(слайд №4) Через год после работ Гершеля другой английский учёный Уильям Волластон и немецкий учёный Иоганн Риттер независимо друг от друга решили проверить, какие из радужных цветов спектра сильнее засвечивают фотопластинку. Для этого они сфотографировали спектр и обнаружили, что в красной области фотопластинка не засветилась, в фиолетовой засветилась довольно сильно, но сильнее всего она засветилась за фиолетовой областью спектра. О чём говорит результат этого опыта?

Ученики: В природе существуют электромагнитные волны невидимые глазом, засвечивающие фотопластинку, а так как излучение находится за фиолетовой областью спектра, то длина волны этого излучения короче фиолетового.

Учитель: Электромагнитные волны, обладающие этими свойствами, назвали ультрафиолетовыми. Длины волн ультрафиолетового излучения лежат в диапазоне от Источником таких волн могут является Солнце, сварочная дуга, кварцевая лампа и тела нагретые до 3000^oС.

Проведём опыт. Направим излучение кварцевой лампы на чистый лист бумаги. (На листе появляется надпись, нанесённая люминесцентными красками.) Возникающее холодное свечение называется люминесценцией. На пути ультрафиолетового излучения ставим стеклянную пластину, свечение исчезает. Делаем вывод и подводим итоги о свойствах ультрафиолетового излучения.

Ультрафиолетовое излучение оказывает биологическое действие на живые организмы (гиперссылка на слайд №20). Ультрафиолетовые волны с длиной волны = 0,40-0,32 мкм оказывает целебное действие: укрепляют иммунную систему, способствуют образованию витамина D, стимулируют ряд важных жизненных функций в организме. Под действием ультрафиолетового излучения образуется меланин, коричневый пигмент – загар, защищающий от более жёстких и опасных ультрафиолетовых лучей. Эти волны с длиной волны 0,28 -0,32 мкм вызывают ожоги и покраснения кожи. Самые короткие ультрафиолетовые волны с длиной менее 0,28мкм опасны для живых организмов. Их используют в медицине для уничтожения болезнетворных бактерий, стерилизации помещений и инструментов. Ультрафиолетовое излучение поглощается атмосферой. Чем толще атмосферный слой, тем сильнее поглощаются особенно жёсткие ультрафиолетовые лучи. Давайте подведём итог, подумайте, где, кроме медицины, находит применение ультрафиолетовое излучение (гиперссылка на слайд №21)?

(слайд №5) Следующий вид излучений был открыт немецким физиком-экспериментатором Вильгельмом Конрадом Рентгеном в конце 1895 года при изучении катодных лучей, возникающих в газоразрядной трубке. Однажды, по окончании опыта, закрыв трубку чехлом из чёрного картона и выключив свет, Рентген обнаружил, что находящийся рядом с закрытой газоразрядной трубкой люминесцентный экран светится. Оказалось, что накрыв газоразрядную трубку чехлом, Рентген забыл отключить её от источника тока. Получается, что при работе газоразрядной трубки возникает излучение, проходящее через картон и вызывающее люминесценцию. Когда Рентген поместил руку между трубкой и люминесцентным экраном, то увидел тёмные тени костей в очертаниях самой руки. Рентген назвал эти лучи “X – лучами”, а мы их сейчас называем рентгеновскими. Рентген получил и первые рентгеновские снимки (гиперссылка на слайд №22). Перед вами первый рентгеновский снимок, приложенный к брошюре об открытии новых лучей. На фотографии изображена рука жены Рентгена Берты с кольцом на пальце. В верхнем правом углу нацарапана дата 22 декабря 1895 года. Этот снимок заложил начало рентгенодиагностики. Второй рентгеновский снимок человека в полный рост собран из отдельных снимков. Грудная клетка на этом снимке принадлежит четырнадцатилетнему подростку. Его передержали под рентгеновскими лучами, и подросток получил сильные ожоги. Этот случай показал, какими опасными могут быть рентгеновские лучи. На третьем снимке первая рентгеновская фотография человека в полный рост. Объясните, почему при проведении флюорографических исследований рентгенологи требуют снимать металлические предметы? (гиперссылка на слайд №5) Рентгеновские лучи создаются в рентгеновских трубках, при торможении быстрых электронов на аноде. (На модели рентгеновской трубки рассматриваем её устройство и принцип работы.) Исходя из сказанного, давайте уточним, какими свойствами обладают рентгеновские лучи? Где и для чего их применяют? (гиперссылка на слайд №23)

(слайд №6) На нашей шкале электромагнитных волн остались неизученными только самые короткие волны, подробнее мы их рассмотрим при изучении радиоактивности.

Итак, в природе существуют следующие виды электромагнитных волн: низкочастотное излучение, радиоволны, инфракрасное излучение, свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, -излучение. Они все представляют собой электромагнитные волны разной длины волны, и, несмотря на то, что излучаются разными источниками, все эти волны порождаются заряженными частицами и распространяются в вакууме со скоростью 300 000 км/с. Между излучениями нет чёткой границы. Чем короче длина волны, тем больше энергия и проникающая способность излучения. Начиная с ультрафиолетовых волн, излучения становятся опасными для живых организмов. При этом количественные различия в длинах волн приводят к их качественным различиям. Так, коротковолновые излучения проявляют не только волновые свойства, но и свойства частиц.

Для закрепления нового материала решаем качественные задачи:

• Инфракрасное излучение: слайды №7-11
• Ультрафиолетовое излучение: слайды №12, 13
• Рентгеновское излучение: слайд №14

Для проверки усвоения новой темы выполняем тестовое задание: слайды №15-17

3. Домашнее задание (слайд №18)

• Прочитайте параграфы 84-86
• Заполните таблицу:

• Дополнительная информация слайды: №24, 25
• Ответ к вопросу №3 на слайде №10: слайд №26
• Ответы к тестам: слайд №27

Список литературы

1. Дариус Д. Недоступное глазу / Д. Дариус. - М.: Мир, 1986. – 249 с.
2. Ильясова Т.В. Компьютерная поддержка урока физики / Т.В. Ильясова // Издательский дом 1 сентября. Физика. - 2008. - №17-24.
3. Кудрявцев П.С. Курс истории физики / П.С. Кудрявцев. - М.: Просвещение, 1982. – 448 с.
4. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. Базовый и профильный уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. - М.: Просвещение, 2010. – 399 с.
5. Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе / М.Е. Тульчинский. - М.: Просвещение, 1972. – 240 с.
6. Храмов Ю.А. Физики: Биографический справочник / Ю.А. Храмов. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. – 400 с.