Урок по геометрической оптике с разноуровневым обучением учащихся

Урок по геометрической оптике с разноуровневым обучением учащихся

Учитель физики

МАОУ СОШ №35 г.Тамбова Бучнева Н.В.

Цели урока:
1. образовательные:	повторение материала, углубление и расширение знаний по теме, демонстрация практического применения геометрической оптики.
2. воспитательные:	разъяснение ранее данной темы в развитии современной техники;
3. развивающие:	развитие мышления, речи, навыка выступления перед аудиторией.
Тип урока:	урок повторения и обобщения знаний
Основные методы обучения: проблемный частично-поисковый
Оборудование к уроку:
1. приборы для демонстрации опытов:
плоское зеркало, бумага с квадратом свеча, рассеивающая и собирающая линзы, экран, спички две одинаковые шарообразные колбы с равными количествами спирта и воды, источник света, экран стакан с монетой, стакан с водой
2. тесты
выставка работ учащихся таблицы, приборы: телескоп, микроскоп, фотоаппарат, зрительная труба, очки, глаз, проекторный аппарат, лупа карточки презентации учащихся мультимедийный проектор
Межпредметные связи		математика, история, астрономия, литература, биология

Структура урока.

1. Организационный момент – мотивация деятельности (разъяснение целей).

2. Повторение пройденного:

этап I – разминка

этап II – углубление в тему:

рассмотрение практических применений законов геометрической оптики и творческих практических работ

этап III – контроль знаний – самостоятельная работа (тестовая)

1. Подведение итогов урока.

1. Домашнее задание.

Расширенный план урока

Сегодня у нас повторительно-обобщающий урок по теме «Геометрическая оптика». Цель этого урока – повторить изученный материал, углубить и расширить знания по теме, показать практическое применение геометрической оптики. Более 90% информации об окружающем мире человек получает с помощью зрения. Поэтому неудивительно, что еще в эпоху античности под оптикой понимали науку о зрении. Именно таков точный смысл слова «Оптика». И хотя теперь смысл данного термина много шире и глубже, эпиграфом к уроку могут служить слова Эйнштейна: «Радость видеть и понимать, есть самый прекрасный дар природы». Урок будет состоять из нескольких этапов, каждый из которых имеет определенную задачу: этап I – повторение основных положений геометрической оптики, этап II – практическое применение законов геометрической оптики, этап III – закрепление и применение знаний по теме, выполнение самостоятельной работы. Итак, что лежит в основе геометрической оптики?

3 закона распространения света:

1. закон прямолинейного распространения света;

2. закон отражения,

3. закон преломления

Сформулируйте каждый из этих законов.

1. Закон прямолинейного распространения света говорит о том, что свет в прозрачной однородной среде распространяется прямолинейно.

2. Закон отражения: угол падения всегда равен углу отражения. Луч падающий, отраженный и перпендикулярный в точке падения луча лежат в одной плоскости.

3. Закон преломления: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред. Луч падающий, преломленный и перпендикулярный в точке падения луча лежат в одной плоскости.

Эти законы получены экспериментально. Но два последних закона можно получит на основе принципа Гюйгенса.

В чем состоит данный принцип?

Каждая точка среды, до которой дошло возмущение, является источником вторичных волн.

Вывод закона отражения и преломления света на листочках.

«Законы поведения» световых лучей необходимо знать для построения изображений предметов, даваемых оптическими системами – линзами, призмами, зеркалами.

Что представляет собой линза?

Линза – твердое прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями.

Какие существуют зеркала?

Плоские и сферические

Какие стандартные лучи используют для построения изображений?

1. луч, идущий через центр не преломляется,

2. луч, идущий параллельно главной оптической основе, после преломления (отражения) идет через фокус,

3. луч, идущий через фокус, после преломления (отражения) идет параллельно главной оптической основе.

Задания: пользуясь правилами построения:

1. на листочках начертить изображение предмета и вывести формулу тонкой линзы;

2. на доске построить изображение предлагаемого предмета и ответит на дополнительный вопрос, предложенный на карточке.

На доске, разделенной на 4 части, заготовлены чертежи:

В А С F F	A B C F F
А О F В	р=400 n=1,5

На столе лежат 4 карточки с вопросами:

1. Как изменится фокусное расстояние линзы, если температура ее повысится?

Фокусное расстояние увеличится от увеличения радиусов кривизны и от уменьшения показателя преломления

1. Существует легенда, что при защите Сиракуз от нападения римлян Архимед поджигал римские корабли солнечными лучами, наводя их на корабли при помощи зеркала. Впоследствии в Сиракузах был поставлен памятник, изображающий Архимеда с зеркалом, направленным в сторону моря. Зеркало это сделано в виде сегмента с радиусом кривизны меньше 1 м. Могло ли такое зеркало служить Архимеду для поджигания кораблей?

Таким зеркалом можно было бы поджечь что-нибудь лишь на расстоянии примерно 50 см, т.к. главный фокус зеркала находится на расстоянии равном кривизны.

1. Почему растения не поливают в жаркий солнечный день?

Капли воды, оставшиеся на листьях, после поливки будут играть роль маленьких линз, которые могут фокусировать солнечные лучи и листья могут получить ожоги.

1. Почему хрусталик рыбьего глаза имеет почти сферическую форму?

Относительный показатель хрусталика рыбьего глаза, находящегося в воде невелик. Поэтому увеличение оптической силы хрусталика достигается большей кривизной его поверхности.

А пока ребята готовятся у доски, мы ответим на вопросы, заинтересовавшие некоторых великих ученых, наблюдавших оптические явления и физиков-экспериментаторов нашего класса.

1. Бируни – среднеазиатского ученого энциклопедиста, родившегося в 973 г., интересовало следующее: «Если взять круглый, чистый и прозрачный стеклянный сосуд и наполнить его чистой водой, то им можно пользоваться для зажигания. Если же этот сосуд вместо чистой воды будет заполнен воздухом, то он не будет «ни зажигать, ни собирать лучи». Почему вода производит такое действие и почему бывает зажигание и собирание лучей только в случае ее присутствия?

При заполнении сосуда водой он превращается в линзу.

(Демонстрирует: колба с водой, пустая колба)

1. Ответьте на вопрос Ньютона: «Почему…поверхности стекла не отражают такого большого количества света, если стекло находится в воде, как тогда, когда оно находится в окружении воздуха?»

Так как часть отраженного света от стекла снова отражается от граничного слоя вода-воздух и возвращается в воду.

(Демонстрирует: стеклянная пластинка в воздухе, стеклянная пластинка в сосуде с водой).

1. М. Ломоносов в заметках по физике приводит наблюдения для последующего объяснения: «Толченое стекло не прозрачно. Мокрая бумага более прозрачна».

Дайте объяснение этим явлениям. На границах кусочков стекла происходят многократные отражения и преломления света, т.е. теряется большое количество энергии. Смоченная бумага менее шероховата и поэтому более прозрачна.

(Демонстрирует: толченое стекло, мокрая бумага).

1. Предметы, наблюдаемые через оконное стекло, иногда кажутся искривленными. Почему?

Оптическая плотность и толщина стекла в различных местах различны, это создает видимые смещения частей предметов.

(Демонстрирует: стеклянная пластина).

А теперь проверим работу учащихся у доски. Прокомментируйте свои построения и ответьте на качественные вопросы. Ответы.

Рассмотренные нами линзы, зеркала, призмы являются основной частью оптических приборов. Оптические приборы открыли человеку два полярных по масштабам мира – космический с его огромными протяженностями и микроскопический, населенный мельчайшими организмами.

Телевизионная передача, быстрая съемка рельефа местности , точное измерение расстояний возможны только благодаря использованию оптических приборов.

Наиболее распространены приборы, формирующие изображение. Это лупа, микроскоп, телескоп, фотоаппарат.

При подготовке к уроку вы разделились на 4 группы, каждой из которых было предложено выполнить практическое задание и подготовить теоретический отчет об истории создания, применении и открытиях, сделанных с помощью предложенного оптического прибора.

Заслушаем краткие отчеты каждой группы (на передвижном столике 4 ящика с оборудованием).

I группа:

Тема: «Зрительные трубы. Телескопы».

Так как одной из основных частей в телескопах и зрительных трубах является зеркало, то нам было предложено задание:

«Как нужно поставить плоское зеркало на нарисованный квадрат, чтобы получить изображения 3-х, 4-х, 5-и угольников? Составьте план действия и осуществите его».

Приборы:

плоское зеркало, бумага с квадратом

Это осуществляется, зная, что в плоском зеркале изображение симметричное предмету.

II группа:

Тема: «Глаз как оптическая система. Дефекты зрения. Очки».

Так как очки представляют собой собирающие и рассеивающие линзы, то нам было предложено задание:

«Отличить собирающую линзу от рассеивающей. Выдвиньте гипотезу и проверьте ее».

Приборы:

свеча, экран, спички, рассеивающая и собирающая линзы.

Отличие: рассеивающая линза не дает действительного изображения.

III группа:

Тема: «Микроскоп».

Основная часть микроскопа – линза. Нам было предложено:

«Определить, в какой колбе спирт, а в какой вода, пользуясь источником света и экраном».

Зная, что	nсп=1,36	nсп nв fсп fв
	nв =1,33

четкое перевернутое уменьшенное изображение удаленного предмета будет из спирта на меньшем расстоянии от него.

IV группа:

Тема: «Лупа. Фотоаппарат. Проекционный аппарат».

Нам нужно было объяснить, почему монета, находящаяся в кружке, как бы всплывает при доливании воды в кружку.

Вода в сосуде играет роль линзы (лупы), которая в данном случае дает мнимое увеличенное изображение.

Подробно обо всех перечисленных оптических приборах и их применении мы будем говорить на конференции, планируемой на следующих двух уроках (учащиеся представляют презентации).

А как вы научились вы применять свои знания по данной теме? Свои навыки вы покажете, выполнив самостоятельную работу (Приложение – используется мультимедийный проектор).

Удивительно, насколько велика роль оптики в развитии современной физики. Способствуя развитию разных направлений современной физики, оптика в то же время и сама переживает сегодня период бурного развития. Трудно даже перечислить все новейшие научно-технические направления, развивающиеся в настоящее время. Это и волновая оптика, и волоконная оптика, голография, радиооптика. О некоторых направлениях мы будем говорить на последующих уроках.

А закончить урок я хочу словами А.Ахматовой:

Молюсь оконному лучу –

Он бледен, тонок, прям…

Эти слова еще раз подчеркивают значимость данной темы.

Домашнее задание (написано на маленькой доске с обратной стороны): Повторить тему «Геометрическая оптика», решить задачи № 43.11, 43.13, подготовиться к конференции «Оптические приборы и их применение».

0