МПК Магнитопорошковый метод. Удк 372. 8 53 16 ббк 74. 262. 22 С серия Классический курс основана в 2007 году
 Скачать 6.65 Mb.
|
|
Урок 2. Принцип Гюйгенса. Закон отражения света Задачи урока повторить и обобщить ранее изученные представления геометрической оптики рассмотреть принцип Гюйгенса как приём для объяснения закона отражения света продолжить формирование умений выделять оптические явления и описывать их. План урока Этапы урока Время, мин Приёмы и методы Повторение. Понятие о геометрической оптике Изучение нового материала принцип Гюйгенса и его использование Отработка знаний. Подведение итогов. Домашнее задание 20—25 Фронтальный опрос. Работа с таблицей Рассказ учителя. Беседа. Записи в тетрадях. Работа с учебником Решение задач. Ответы на вопросы. Обобщение. Во-первых, с помощью таблицы повторяют описание метода Рёмера для определения скорости света как важнейшей характеристики света. Во-вторых, повторяют и обобщают представления геометрической оптики как теории света. Систематизация материала входе беседы отражается в таблице Вопросы для обсуждения что такое свет Какие теории света мы рассматривали На основе какой теории изучает свет геометрическая оптика Всегда ли для описания световых явлений можно использовать понятия и законы геометрической оптики Каков критерий применимости геометрической оптики 133 134 II. По одной из теорий свет — волновой процесс. Если это так, то изученные ранее законы отражения и преломления должны быть объяснены на основе волновой теории света. Впервые такую задачу решил выдающийся голландский физик X. Гюйгенс. В 1678 гон сформулировал общий для всех волн принцип каждая точка среды, до которой доходит фронт волны, сама становится источником вторичных волн. По учебнику (§ 45) рассматривают, как согласно принципу Гюйгенса образуется фронт волны в следующий момент времени после этого выполняют рисунок 7.4 учебника. В заключение учитель может зачитать цитату о прямолинейном распространении света из работы Гюйгенса Трактат о свете (Хрестоматия, с. 153). III. При закреплении изученного материала следует выполнить несколько заданий на явление отражения света. Приведите примеры явления отражения света. Подумайте, как экспериментально доказать расходимость светового пучка. На одном берегу реки находится столб с фонарём, на другом стоит человек. Подумайте, можно ли найти точку, от которой отражается луч фонаря, попадающий в глаз человека. Ответьте, как с помощью карманного зеркальца увидеть полное изображение дерева, здания, автомобиля. Почему при удалении зеркала человек видит в нём меньшее количество предметов Для объяснения эксперимента выполните построение изображения. Экспериментально исследуйте, при каком расположении двух плоских зеркал можно увидеть свой профиль. Ответьте, почему в кинотеатрах в качестве экрана не используют плоское зеркало. Всегда ли при наблюдении предмета и его изображения в плоском зеркале их размеры одинаковы. Экспериментально исследуйте, влияет ли распространение одного пучка света на другой. Экспериментально исследуйте, можно ли настольную лампу моделировать точечным источником света. Домашнее задание § 45, 46* (1, 4); упр. нас индивидуально П, № 706, Урок 3. Закон преломления света. Полное отражение Задачи урока изучить явление преломления света ввести понятия о показателе преломления и полном отражении изучить законы преломления. Ход урока У доски один из школьников рассказывает о явлении отражения света по заранее известному плану определение явления, демонстрация явления, описание явления. Для письменного ответа двум-трём школьникам предлагают задачи. На плоское зеркало падает луч света под углом 25 °. Как изменится угол между падающими отражённым лучами, если угол падения увеличится до 40 °? Когда падающий и отражённый лучи будут перпендикулярны друг другу 2. Постройте изображение стрелки в вертикально расположенном зеркале для случая, когда стрелка находится ниже зеркала. Для фронтального повторения используют вопросы не противоречит ли прямолинейное распространение света волновым представлениям он м Где на практике используются законы отражения света Выполняются ли законы отражения при отражении света от вогнутого зеркала Вначале урока повторяют определение явления преломления света. Каковы законы этого явления — основной вопрос при изучении нового материала. Учитель демонстрирует явление преломления с помощью прибора по геометрической оптике. Обсуждают вопросы как доказать, что луч падающий, луч преломлённый и перпендикуляр, восставленный из точки падения, лежат водной плоскости Как изменяется направление распространения луча при переходе из одной среды в другую Изменяется ли плотность потока излучения при переходе света из одной среды в другую? Можно ли объяснить преломление луча света на границе раздела двух сред на основе волновой теории Для решения этой проблемы школьники самостоятельно выполняют построение, используя принцип Гюйгенса (§ 45 учебника. Один из школьников может выполнить построение на доске возможен рассказ о выполняемых действиях с места. Далее школьники наблюдают преломление света на примере карандаша в стакане с водой. Затем учитель рассказывает о показателе преломления, даёт определение полного отражения света, используя рисунок и демонстрацию явления. Школьники выполняют экспериментальные задания. Почему при наблюдении снизу поверхность воды в стакане кажется зеркальной Используя разные лучи света, постройте модель наблюдаемого явления. Пронаблюдайте, как меняется вид пробирки, опущенной вводу, при наливании вне воды? Индивидуально предлагается вопрос почему по мере наливания воды в стакан на его дне становится видна монета Примечание. Монета опущена на дно так, что наблюдатель не видите из-за стенки стакана решение оформляют в виде рисунка При подведении итогов используют вопросы какие световые явления наблюдаются на границе раздела двух сред Каковы законы этих явлений Каково значение законов отражения и преломления света в жизни и производственной деятельности человека? Домашнее задание § 47, 48; упр. нас (ЕГЭ). Индивидуально вопросы почему по другую сторону костра (газовой горелки) мы видим колеблющиеся предметы Если плотно прижать белый лист бумаги к листу с текстом и смотреть на свет, то буквы хорошо видны. Почему же их невидно, если белая бумага отодвинута от текста на небольшое расстояние? Урок 4. Лабораторная работа «Измерение показателя преломления стекла» Работу проводят по инструкции учебника. Дополнительный вопрос как и почему меняется изображение букв текста книги при рассмотрении их через косые грани плоскопараллельной пластинки? Домашнее задание § 49* (1); упр. нас индивидуально П, № 713, 714, Урок 5*. Решение задач Задачи урока продолжить формирование практических и интеллектуальных умений развивать интерес к предмету путём проведения занимательных опытов, решения экспериментальных задач. Решение задач является одним из основных средств формирования практических и интеллектуальных умений при изучении геометрической оптики. Формы организации работы самые разнообразные. Например, некоторые задачи (П, № 705, 726) можно решать как экспериментальные. Школьники получают индивидуальные задания, готовят эксперименты, выступают с сообщениями на уроке. Приведём несколько новых или редко встречающихся задач. Древнегреческий астроном и физик Птолемей не открыл закона преломления, хотя экспериментально получал, например, следующие результаты углы падения были равны 10, 20, 30, 40, 50 °; углы преломления оказывались 8, 15,5, 22,5, 28, 35 °. Достаточно ли было точности измерений для формулировки закона Почему учёный не смог этого сделать. Какой стороной следует положить на текст матированное стекло (одна поверхность гладкая, другая шероховатая, чтобы текст можно было прочесть. Экспериментально определите фокусное расстояние рассеивающей линзы. Оборудование линзы № 1, 3 из набора линз для лабораторных работ, экран Э, линейка, фильмоскоп в качестве источника параллельного пучка света. Указания к решению измеряется фокусное расстояние системы двух линз 1 ирис, затем собирающей линзы 2; по результатам измерений рассчитывается искомое фокусное расстояние 137 4. Определите оптическое устройство чёрного ящика, который меняет направление лучей так, как показано на рисунке 94, а, б 5. Волоконный световод изготовлен из флинта ( n =1,75), а его оболочка — из крона ( n =1,52). Под каким наибольшим углом рис. 95) могут входить в световод лучи, чтобы они не вышли наружу через оболочку? Домашнее задание § 49* (2, 3); упр. нас индивидуально упр. нас (ЕГЭ). Урок 6. Линза. Построение изображения в тонкой линзе Задачи урока изучить виды линз, ввести понятие тонкой линзы как модели ввести основные характеристики линзы — оптический центр, главная оптическая ось, фокус, оптическая сила сформировать умение строить ход лучей в линзах. План урока Этапы урока Время, мин Приёмы и методы Повторение домашнего задания Изучение нового материала виды линз, ход лучей в линзе и построение изображений Отработка знаний. Подведение итогов. Домашнее задание 20—25 10—15 Решение задач Рассказ учителя. Демонстрации. Беседа. Рисунки на доске и записи в тетрадях Работа с учебником. Решение задач Запись на доске Рис. Рис. Рис. 95 138 I. У доски повторяют решение одной из домашних задач. Индивидуально один из школьников решает экспериментальную задачу Экспериментально определите показатель преломления воды. Оборудование кристаллизатор с водой, линейка, иголки, транспортир. На рисунке 96 показан ход луча в точке 1 — преломление на границе воздух—вода, в точке 2 — преломление на границе вода—воздух. Примечание для школьника. Задача решается методом, который использовался в лабораторной работе. В качестве подсказки может быть дан рисунок или его часть Последовательность рассмотрения материала может быть следующей Демонстрируют линзу и определяют её как прозрачное тело, ограниченное сферической и другой поверхностями. Выделяют виды линз (рис. 7.30, 7.31 учебника, показывают различные стеклянные и наливные линзы. Сразу же говорят о собирающих и рассеивающих линзах Вводят понятие о тонкой линзе как модели реальных линз подчёркивают на основе текста учебника, что условием выбора модели является возможность пренебрежения толщиной линзы по сравнению с расстоянием от предмета до линзы (аналогия с материальной точкой. Уместно выполнить рисунки 97, 98. Далее на одном рисунке рис. 99) традиционно определяют оптический центр О, главную АОВ и побочную MON оптические оси, фокальную плоскость F 1 , главный F 1 и побочный F 1 фокусы, фокусное расстояние OF 2 , оптическую силу Одно изображение объекта (стрелки) строят на доске ив тетрадях, другие поясняют по рисункам (рис. 100). Выделяют Рис. Рис. Рис. Рис. 99 удобные лучи. Для случая, изображённого на рисунке 100, а, определяют лупу как двояковыпуклую собирающую линзу, дающую увеличенное прямое мнимое изображение. Вопросы для организации беседы какие изображения (см. рис. 100) являются мнимыми Как выдумаете (выскажите гипотезы, чем различаются изображения точки А в тонкой и реальной линзах Далее на уроке коллективно и индивидуально решают задачи. Упр. нас. Индивидуально 1) упр. нас) экспериментально определите, можно лис помощью части лупы получить изображение Домашнее задание § 50; упр. нас (Урок 7. Формула тонкой линзы. Решение задач На уроке вводят количественные характеристики хода лучей в линзе и формулу тонкой линзы, справедливость этой закономерности доказывают при решении задач. Прежде всего рекомендуем рассмотреть примеры решения задач учебника, затем решить задачи П, № 735, 736, 738, 741, Домашнее задание § 51; упр. нас (ЕГЭ); упр. нас, Рис. 100 Урок 8. Лабораторная работа Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы» Учебная деятельность организуется по инструкции учебника. Примеры контрольных вопросов каковы причины погрешностей в определении оптической силы линзы Можно ли указанным методом измерить оптическую силу рассеивающей линзы? Урок 9*. Решение задач. Самостоятельная работа На уроке учащиеся самостоятельно решают типичные задачи по геометрической оптике, в заключение проводится тест на 15—20 мин. В тест лучше всего включить качественные задачи, задачи-рисунки, вопросы. Приведём примеры вопросов моделью какого объекта является световой луч Каковы границы применимости геометрической оптики Какие из перечисленных явлений описываются законами геометрической оптики Существуют ли в природе точечные источники света В каких случаях нельзя использовать модель тонкой линзы для описания прохождения света через линзу? Домашнее задание упр. нас (ЕГЭ); индивидуально — П, № 749, Глава VIII. СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ Во второй половине XIX в. Дж. Максвелл доказал, что свет частный случай электромагнитных волн. Естественно, что свет обладает всеми свойствами волн, которые экспериментально наблюдаются. С новыми свойствами света связано много новых физических явлений. В целом волновая оптика существенно расширила представления о свете. Самые трудные для изучения явления — интерференция и дифракция — рассматриваются в курсе дважды сначала на примере механических волна затем световых. Для подчёрки- вания распространённости волн в природе и единства их свойств и средств описания) целесообразно повторно рассмотреть интерференцию и дифракцию электромагнитных волн (глава VI, урок Урок 1. Дисперсия света. Поглощение света Задачи урока изучить распространение световых волн в веществе на примере дисперсии и поглощения света продолжить формирование научного мировоззрения школьников План урока Этапы урока Время, мин Приёмы и методы Изучение нового материала определение, показ и объяснение дисперсии, поглощение света и цвета окружающих тел Самостоятельная работа по закреплению материала Подведение итогов урока Домашнее задание 8—10 4—5 Рассказ учителя. Демонстрация опытов. Беседа по вопросам Решение задач. Консультация учителя и взаимопомощь Обобщение изученного материала по вопросам Запись на доске. Что такое свет На этот вопрос постепенно учёные давали всё более точный ответ. В 1666 г. великий И. Ньютон провёл простой, но гениальный опыт. Натр хгранную призму он направил узкий световой пучок, на экране получилось световое пятно из семи цветов фиолетового, синего, голубого, зелёного, жёлтого, оранжевого и красного (рис. 7.48 учебника. Волна одного цвета получила название монохроматической. Основной вывод из экспериментов был такой белый свет как электромагнитная волна имеет сложное строение — состоит из семи монохроматических волн. Цветную картину на экране Ньютон назвал спектром. Ещё один вывод сам Ньютон сформулировал так Световые пучки, различающиеся по цвету, различаются по степени преломляемости». Явление разложения белого света на цвета, те. в спектр, получило название дисперсии. Какова же природа этого явления Очевидно, что разложение света в спектр происходит из-за действия вещества на свет. Вспомним, что показатель преломления п вещества определяется по формуле п = Если свет разных цветов преломляется по-разному, что следует из опытов, то, значит, скорости монохроматических волн в веществе различны. Таким образом, для каждой монохроматической волны есть свой показатель преломления. Чем же различаются монохроматические волны Они различаются частотой колебаний, следовательно, и длиной волны. Например, для красного цветам, для фиолетового l=7 · 10 –7 м. Итак, дисперсия света зависит от показателя преломления п вещества и от частоты n света. Что же происходит на границе раздела двух сред При переходе световой волны из воздуха в стекло скачкообразно изменяется её скорость, причём для волн разных частот по-разному. Одновременно также изменяется и длина каждой волны. Но частота колебаний в каждой из монохроматических волн остаётся постоянной. Разная скорость распространения монохроматических волн в веществе приводит к разному их преломлению на границе раздела двух сред (рис. 101). Пусть для примера на призму падает световой поток из волн красного и фиолетового цвета. Сначала фронт волн дойдёт до точки А, вторичные волны красного и фиолетового цвета будут распространяться с разной скоростью. За время t, которое потребуется свету, чтобы пройти расстояние СВ, фронт вторичных волн в призме уйдёт от точки А на разное расстояние (см. рис. 101). Естественно, огибающие вторичных волн будут разными ВА к и ВА ф . Соответственно и лучи волн разного цвета будут идти в разных направлениях. Это значит, что показатель преломления зависит от частоты света. Учитель кратко рассказывает об опыте Ньютона, показывает эксперимент (ДЭ-2, опыты 81, 82), обращает внимание школьников на рисунки учебника в классе с хорошо подготовленными учащимися рассматривает природу дисперсии — взаимодействие световой волны с частицами вещества. При распространении световых волн в веществе наблюдают ещё одно важное явление — поглощение света веществом. Его природа также заключается во взаимодействии световой волны с частицами вещества. Под действием световой волны, в которой напряжённость электрического поля изменяется периодически, электроны атомов или молекул начинают колебаться. Часть энергии колебаний излучается, часть превращается во внутреннюю энергию. Прозрачность тел зависит от степени поглощения световых волн, от избирательности в поглощении световых волн разной длины волны. Теоретический вывод можно иллюстрировать опытом со светофильтрами, опытами по предсказанию цвета разных тел при их освещении световыми волнами основных цветов Отработка знаний продолжается при решении задач, в том числе экспериментальных. Например, проводят эксперимент наблюдение спектра от узкого светового пучка (солнечного света через щель в шторах, света лампы через экран с щелью) через грань стеклянной призмы. Обсуждают вопросы какие волны больше всего преломляются при прохождении призмы Чем это объяснить За счёт чего происходит разложение белого света в спектр Изменяется ли длина волны и частота колебаний в световом излучении при переходе волны в среду (см. рис. 101)? Рис. 101 Изменяется ли длина волны фиолетового цвета при переходе из призмы в воздух (см. рис. Один из школьников заранее готовит решение задач и. Показатель преломления в стекле для красного света равен 1,6444, а для фиолетового — 1,6852. Определите разность углов преломления, если угол падения лучей 80 °. 144 |