STEM-урок по теме «Оптика», 9 класс
Тема: Урок обобщения по теме «Оптика»
Цель урока: повторить и обобщить знания учащихся по изученной теме, показать взаимосвязь наблюдаемых физических явлений с окружающим миром.
Задачи:
Обучающие:
расширить представление учащихся о световых явлениях;
закрепить знания учащихся об основных понятиях геометрической оптики;
проверить уровень усвоения основных знаний и умений теме «Световые явления»;
проверить познавательную активность учащихся.
Развивающие:
развивать умения анализировать законы распространения, отражения и преломления света; построения изображений в плоском зеркале и изображений, даваемых линзами;
развивать самостоятельность учащихся, трудолюбие, навыки групповой работы;
развивать умения делать вывод о особенностях световых явлений.
Воспитывающие:
формирование естественнонаучного мировоззрения;
формирование интереса к предмету, теме «Световые явления»;
привить навыки коммуникативного общения;
воспитание культуры умственного труда;
Планируемые результаты:
- предметные УУД: ученик демонстрирует понимание смысла терминов: «световой луч», «преломление и отражение света», «линза», физического содержания построения изображения в линзах.
- метапредметные:
Познавательные УУД: ученик демонстрирует умение находить необходимую информацию, строить речевые высказывания, выполнять основные мыслительные операции анализа и сравнения.
Регулятивные УУД: ученик демонстрирует умение планировать свою работу с учетом конечного результата, стимулировать исследовательскую деятельность.
Коммуникативные УУД: ученик демонстрирует умение работать в парах, слушать партнера и вступать в диалог, участвовать в коллективном обсуждении проблемы.
Личностные УУД.: ученик демонстрирует интерес к новому учебному материалу; высказывает собственные суждения и дает им обоснования.
Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний, урок защиты проектов.
Методы обучения: словесный, наглядный, поисковый, метод проектов.
Формы работы учащихся: фронтальная, в парах, коллективная, индивидуальная.
Оборудование: компьютер, проектор.
Ход урока:
I. Организационный этап.
Заранее дети объединились в студии:
1. Историческая.
Задание: подготовить сообщения об исторических фактах открытия и исследования световых явлений.
2. Теоретическая
Задание: определение основных понятий, законов геометрической оптики и построение изображений.
3. Экспериментальная
Задание: изготовить оптические приборы по выбору и продемонстрировать их в действии.
4. Художественная
Задание: исследовать отражение световых явлений в литературе и искусстве.
5. Что? Где? Когда?
Задание: подготовить подборку интересных фактов по теме «Оптические явления».
II. Актуализация опорных знаний.
Сегодня мы проведем урок-защиту проектов по теме "Световые явления".
III. Основная часть урока
1. Технология «Микрофон»
Сообщения от историков.
История исследования света.
Древнегреческий философ Эмпедокл утверждал, что Афродита создала глаз из четырех элементов: огня, воздуха, земли и воды, при чем зажгла в глазу огонь, благодаря которому человек может видеть. Так возникла ошибочная теория эманации, в которой сомневался в своей «Оптике» Евклид, позже Лукреций. Во 2 ст. книгу под названием «Оптика» написал Птоломей. Он описал преломление света, однако придерживался того же взгляда, что человек видит благодаря исходящим из глаза лучам.
В «Книге об оптике» 1021 Альхазен развил теорию оптических явлений, постулировав, что освещенная поверхность излучает по всем направлениям, но в глаз попадает только один из таких лучей. Ему принадлежит изобретение камеры-обскуры. По его мнению, свет — это поток маленьких частиц, которые распространяются с конечной скоростью. Альхазен описал и пытался объяснить многочисленные оптические явления, такие как тени, затемнение, радугу, проводил эксперименты по разложению света на разные цвета, пробовал объяснить бинокулярное зрение, изменение видимых размеров Луны и Солнца вблизи горизонта. Благодаря этим исследованиям Альхазен считается отцом современной оптики.
Начиная с 17 в. научные споры о природе света шли между сторонниками волновой и корпускулярной теорий. Основателем волновой теории можно считать Рене Декарта, рассматривавшего свет как возмущение в мировой субстанции – пленуме. Корпускулярную теорию сформулировал Пьер Гассенди и поддержал Исаак Ньютон. Волновую теорию света разрабатывали Роберт Гук и Христиан Гюйгенс. По мнению Гюйгенса, световые волны распространяются в специальной среде — эфире.
В начале 19 в. опыты Томаса Янга с дифракцией дали сильнейшее свидетельство в пользу волновой теории. Было открыто, что свет является поперечными волнами и характеризуется поляризацией. Янг высказал предположение, что разные цвета соответствуют разным длинам волны. В 1817 году свою волновую теорию света изложил в мемуаре для Академии Наук Огюстен Жан Френнель. После создания теории электромагнетизму свет был идентифицирован, как электромагнитные волны.
Победа волновой теории пошатнулась в конце 19 в., когда опыт Майкельсона-Морли не обнаружил эфира. Волны нуждаются в среде, в которой они могли бы распространяться, однако тщательно спланированные эксперименты не подтвердили существование этой среды. Это привело к созданию Альбертом Эйнштейном общей теории относительности.
Природа электромагнитных волн оказалась более сложной, чем распространение возмущений. Рассмотрение задачи о тепловом равновесии абсолютно черного тела со своим излучением привело к появлению идеи об излучении света порциями — световыми квантами, получившими название фотонов. Анализ явления фотоэффекта показал, что поглощение световой энергии тоже происходит квантами.
С развитием квантовой механики утвердилась идея Луи де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме, при котором свет имеет одновременно волновые свойства, этим объясняется его способность к дифракции и интерференции, а так же корпускулярные свойства, чем объясняется его поглощение и излучение квантами.
2. Упражнение «Окончи предложение»
• Первым исследовать световые явления начал…
• Изобретение камеры-обскуры принадлежит …
• Основателем волновой природы света является …
• Общую теорию относительности создал …
3. Демонстрация ментальных карт по теме.
Сообщения теоретиков.
4. Метод «Ромашка Блума».
Объяснить содержание и сущность оптического явления с точки зрения физики.
• восход или закат Солнца;
• радуга;
• костер;
• работа калейдоскопа;
• изображение в зеркале;
• собирательная линза;
• работа глаза.
5. Технология «Научная лаборатория»
Демонстрация оптических приборов, сделанных собственноручно.
Перископ
Камера Обскура
Образование тени
6. Игра-викторина «Эрудит»
Почему окружающий мир мы видим разноцветным?
Почему даже в чистой воде человек без маски плохо видит?
Каким должен быть угол падения, чтобы падающий и отраженный лучи составили между собой прямой угол?
Почему солнечным летним днем нельзя поливать цветы в саду?
Для чего одежду сталеваров изготавливают из блестящей ткани?
Коэффициент отражения зеркала равен примерно 70%, а снега – 85%. Почему же зеркало дает изображение предмета, а снег – нет?
Угол между падающим и отраженным лучом 20°. Под каким углом к поверхности зеркала падает свет?
Почему светит луна?
Почему летящий на большой высоте самолет не образует тени даже солнечного дня?
7. Художественные зарисовки.
Представляет художественная студия: Отражение световых явлений в литературе и искусстве.
В романе Г.Р.Хаггарда «Копи царя Соломона» есть следующие строчки: «…темнота неумолимо и величаво наплывала на лунные кратеры. Казалось, что огромный бледный шар приблизился к Земле и стал еще больше. Луна приобрела медный оттенок. Кольцо тени все больше и больше закрывало Луну – оно теперь уже затянуло более половины его кроваво-красного диска. А тень наползала все дальше и дальше, багряная мгла все сгущалась и мы уже почти не различали злых лиц вокруг нас…»
Почему Луна приобрела «медный оттенок»?
(Луна, как известно, светит отраженным светом; затемнение его наступает тогда, когда Земля закрывает Луну от Солнца. Из-за преломления в нижних слоях атмосферы солнечные лучи искривляются и попадают на Луну, будто огибая Землю, так что четкой геометрической тени Земли на Луне не получается. При этом белый солнечный свет теряет свои синие компоненты, так как они сильно рассеиваются атмосферой. В проходящем свете остаются желто-красные составляющие. Чем толще воздушный слой, через который проходят лучи, тем они интенсивнее «краснеют», придавая освещаемым объектам медный оттенок).
С описанием световых явлений довольно часто можно встретиться в разных литературных произведениях, сказках, легендах, художественных фильмах. Ярким примером является легенда «Как Архимед сжег корабли», стихи Шевченко, сказка «Королевство Кривых Зеркал» и другие произведения.
8. Студия «Что? Где? Когда?»
Знаете ли вы, что ….
- когда свет преломляется из-за ледяных кристаллов в перистых облаках, в небе создается феномен «огненная радуга». Явление это очень редкое, поскольку и ледяные кристаллы, и солнце должны встать точно по горизонтальной линии, чтобы произошло такое эффектное преломление.
- Когда солнце светит на альпиниста или другой объект сверху, тень проецируется на туман, создавая интересно увеличенную треугольную форму. Этот эффект сопровождается своеобразным ореолом вокруг объекта – цветными световыми кругами, которые появляются прямо напротив солнца, когда солнечный свет отражается облаком одинаковых капелек воды. Название этот природный феномен получил «Призрак Броккена.
- Ореолы – одни из наиболее известных и частых оптических явлений, возникают они под множеством образов. Наиболее часто встречается именно феномен солнечного ореола, вызванный преломлением света кристаллами льда в перистых облаках на большой высоте, а специфическая форма и ориентация кристаллов могут создать изменение в появлении ореола. При очень холодной погоде ореолы, сформированные кристаллами рядом с землей, отражают солнечный свет между ними, посылая его в нескольких направлениях сразу – этот эффект известен как “алмазная пыль”.
IV. Подведение итогов.
Упражнение «Магнит»
Ключевое слово: оптические явления.
Дописать слова-понятия, привлекаемые к ключевому, как магнитом.
Домашнее задание (по выбору):
Составить кроссворд «Оптические явления».
Создать облако слов «Оптические явления».
92
224 236 
