Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВА РОБОТА

з методики навчання фізики

на тему: «Методика вивчення поширення, відбивання та заломлення світла в основній школі»

Чернігів - 2014



ВСТУП

Вивчення світлових явищ має велике пізнавальне, політехнічне і виховне значення. Весь оточуючий нас світ ми сприймаємо і пізнаємо насамперед завдяки світлу і нашим зоровим відчуттям. На законах оптики заснована оптична і освітлювальна техніка. Знання елементів оптики необхідно учням для вивчення інших загальноосвітніх предметів

У центрі розгляду світлових явищ дві основні проблеми: як поширюється світло від джерела в однорідному середовищі і як веде воно себе на межі двох середовищ. При цьому в навчальному матеріалі теми можна виділити три головні частини: прямолінійність поширення світла, закони відбиття, явище заломлення світла. Весь інший програмний матеріал відноситься до наслідків цих положень.

Програма з фізики для середньої школи містить достатній обсяг знань з оптики. До неї входять також деякі питання фізичної оптики - інтерференція і дифракція світла, фотоефект, хімічна дія світла і різні їх застосування (автоматика і фотографія), випромінювання і поглинання світла атомами та ін. Таким чином, в оптиці обсяг відомостей у програмі достатній. Проте значного вдосконалення потребує методика її викладення, в тому числі геометричної її частини (променевої оптики). Необхідно формувати правильне розуміння учнями співвідношення між хвильовою і геометричною оптикою, роз'яснити межі застосовності останньої.

Об'єктом дослідження є процес вивчення світлових явищ в основній школі. світло відбивання заломлення оптика

Предметом дослідження є методика вивчення поширення, відбивання та заломлення світла в основній школі.

Мета курсової роботи: розглянути існуючі методики навчання учнів основної школи поширення, відбивання та заломлення світла.

Перший розділ курсової роботи присвячений теоретичним основам дослідження. В ньому розглянуті означення світлового променя, закони прямолінійного поширення, заломлення та відбивання, розсіяне і дзеркальне відбивання.

Другий розділ присвячений саме методиці вивчення учнями цих питань. Розглядається на що саме треба звернути увагу при вивчені теми та які досліди доречно ставити, щоб пояснити явище.



РОЗДІЛ Й. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ З ДОСЛІДЖУВАНОЇ ТЕМИ

1.1 Закон прямолінійного поширення світла

Поміж явищ природи, що вивчає фізика, існують світлові явища. Оптикою звуть частину фізики, що вивчає світлові явища, а самі явища -- оптичними. Оптика вивчає природу світла, його випромінювання, розповсюдження, поглинання, а також змоги його застосування у техніці, науці, побуті.

Світло від джерела необов'язково розповсюджується у неоднакові сторони. Від ліхтариків, прожекторів, автомобільних фар, різноманітних світильників воно розповсюджується у певному напрямі.

Світловим пучком звуть світло, що розповсюджується у певному напрямку, а напрям, у якому розповсюджується світло - світловим променем.

Світловий промінь - це лінія, що вказує напрямок поширення світлового пучка.

Коли зустрічаються фрази на зразок «промінь світла падає», «заломлення променя» тощо, слід мати на увазі, що йдеться про пучок світла, напрям якого заданий цим променем.

Закон прямолінійного поширення світла, встановлений ще у давнину. Про нього понад 2500 років тому писав давньогрецький учений Евклід. До речі, у геометрії поняття променя та прямої лінії виникли на основі явлень про світлові промені.

Закон прямолінійного поширення світла: у прозорому однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно.

Прямолінійністю поширення світла можна пояснити той факт, що будь-яке непрозоре тіло, освітлене джерелом світла, відкидає тінь. Якщо джерело світла відносно предмета є точковим. То тінь від предмета буде чіткою. У цьому випадку говорять про повну тінь.

Повна тінь - це та область простору, в яку не потрапляє світло від джерела світла.

Якщо тіло освітлене кількома точковими джерелами світла або протяжним джерелом, то на екрані утворюється тінь із нечіткими контурами. У такому випадку створюється не тільки повна тінь, а ще й півтінь.

Півтінь - це область простору, освітлена деякими з кількох наявних точкових джерел світла або частиною протяжного джерела.

Утворення повної тіні й півтіні в космічних масштабах ми спостерігаємо під час місячного та сонячного затемнень. У тих місцях Землі, на які впала повна тінь Місяця, спостерігається повне сонячне затемнення, у місцях півтіні - часткове затемнення Сонця.

1.2 Закони відбивання світла

Відомо, що світло в однорідному прозорому середовищі поширюється прямолінійно. Якщо ж на шляху поширення світла розташоване будь-яке тіло, то світло частково відбивається від нього за певними законами. Деякі відбиті промені потрапляють у наші очі, і ми бачимо це тіло.

Для встановлення законів відбивання світла скористаємося спеціальним приладом - оптичною шайбою. Спочатку закріпимо дзеркало в центрі оптичної шайби. Потім спрямуємо на дзеркало вузький пучок світла від освітлювача так, щоб він давав на поверхні шайби світлу смужку. Ми побачимо, що відбитий пучок також дасть на поверхні шайби світлу смужки.

Задамо напрямок пучка світла, який падає променем CO. Цей промінь називають падаючим променем. Промінь OK, який задає напрямок пучка світла, що відбивається, називають відбитим променем.

Із точки О падіння променя поставимо перпендикуляр ОВ до поверхні дзеркала, на яку падає світло. Перпендикуляр ОВ, падаючий промінь СО та відбитий промінь ОК лежать у площині поверхні шайби.

Кут б, утворений падаючим променем СО і перпендикуляром ОВ, називають кутом падіння.

Кут в, утворений відбитим променем ОК і перпендикуляром ОВ, називають кутом відбивання.

Якщо виміряти кут б і кут в, то можна переконатися, що ці кути є рівними. Пересунувши джерело світла краєм диска, змінимо кут падіння світлового пучка. Відповідно зміниться й кут відбивання.

Пересуваючи джерело світла далі і вимірюючи час від часу кути падіння й відбивання світла, переконуємося: вони щоразу є рівними.

Отже, ми встановили закони відбивання світла:

Перший закон: промінь падаючий, промінь відбитий і перпендикуляр до поверхні відбивання, поставлений з точки падіння променя, лежать в одній площині.

Другий закон: кут падіння світла дорівнює куту відбивання.

Закони відбивання світла ще в III ст. до нашої ери встановив Евклід. За допомогою дзеркала на оптичній шайбі можна продемонструвати також оборотність світлових променів. Якщо падаючий промінь, спрямувати шляхом відбитого променя, то відбитий промінь піде шляхом падаючого.

1.3 Плоске дзеркало. Дзеркальне і розсіяне відбивання світла

Розглянемо, як утворюються зображення в плоскому дзеркалі. Нехай із точкового джерела світла S на поверхню плоского дзеркала падає розбіжний пучок світла. Із множини променів, що падають, виділимо промені SO,SA,SB.

Користуючись законами відбивання світла, побудуємо відбиті промені OO₁,BB_1, AA₁ . Ці промені підуть розбіжним пучком. Якщо продовжити їх у протилежному напрямку, за дзеркало, усі вони перетнуться в одній точці - S_1, що розташована за дзеркалом.

Нам буде здаватися, що ці промені виходять із точки S₁, хоча в дійсності ніякого джерела світла в точці S₁ не існує. Тому точку S₁ називають уявним зображенням точки S. Плоске дзеркало завжди дає уявне зображення.

Проведемо дослід, за допомогою якого з'ясуємо, як розташовані предмет і його зображення відносно дзеркала. Нехай у ролі дзеркала буде плоске скло, закріплене вертикально.

З одного боку скла встановимо палаючу свічку(у склі з'явиться її зображення), а з другого - точно таку саму, але не запалену. Пересуваючи незапалену свічку, знайдемо таке її розташування, що ця свічка, якщо дивитися на неї крізь скло, здаватиметься палаючою. У цьому випадку незапалена свічка виявиться в місці, де спостерігається зображення в склі запаленої свічки.

Схематично зобразимо на папері місце розташування скла (пряма MN), запаленої та незапаленої свічок: S - запалена свічка, S₁- незапалена свічка (точка S₁ у нашому випадку показує також місце розташування зображення запаленої свічки). Якщо тепер сполучити точки S і S₁ та провести необхідні вимірювання, то переконаємося, що пряма MN є перпендикулярною до відрізка SS₁, а довжина відрізка SO дорівнює довжині відрізка S₁O.

Завдяки описаному досліду можна встановити загальні характеристики зображень у плоских дзеркалах:

1) плоске дзеркало дає уявне зображення предмета;

2) зображення предмета в плоскому дзеркалі дорівнює за розміром самому предмету й розташоване на тій самій відстані від дзеркала, що й предмет;

3) пряма, яка сполучає точку на предметі з відповідною її точкою на зображенні предмета в дзеркалі, є перпендикуляром до поверхні дзеркала.

Увечері коли горить світло, ми можемо бачити своє зображення у віконному склі. Але зображення зникає, якщо зсунути штори: дивлячись на тканину, ми свого зображення не побачимо. То чим у цьому випадку відрізняється штора від скла і чому в ній не можна побачити свого зображення?

Відповідь на це запитання пов'язана щонайменше з двома фізичними явищами. Перше з них - відбивання світла. Щоб з'явилося зображення, світло має відбитися від поверхні дзеркально. Після дзеркального відбивання світла, що надходить від точкового джерела S, продовження відбитих променів зберуться в одній точці S₁ , яка і буде зображенням точки S. Такий вид відбивання можливий не від усіх поверхонь, а тільки від дуже гладеньких. Така поверхня відбивання називається дзеркальною.

Якщо світло відбивається від нерівної, шорсткої поверхні, то таке відбивання називання розсіяним. У цьому випадку відбиті промені ніколи не зійдуться в одній точці й ніколи не зійдуться в одній точці їх продовження. Таким чином, у такій поверхні не можна отримати зображення.

Друге фізичне явище, що впливає на можливість бачити зображення предметів за допомогою будь-яких фізичних тіл, - це поглинання світла. Виявляється, світло може не тільки відбиватися від фізичних тіл, але й поглинатися ними. Найкращий відбивач світла - дзеркало, воно відбиває 90% світла, що падає на нього. А от чорна поверхня поглинає практично все світло.

1.4 Закон заломлення світла

Зміну напрямку поширення світла в разі його проходження через межу поділу двох середовищ називають заломленням світла.

Першу згадку про заломлення світла можна знайти в працях давньогрецького філософа Аристотеля, який ставив собі питання: чому палиця у воді здається переламаною? То чому ж світло, переходячи з одного середовища в інше, змінює свій напрямок?

Ми знаємо, що світло у вакуумі поширюється хоч і з величезною, проте скінченною швидкістю - близько 300 000км/с. У будь-якому іншому середовищі швидкість світла є меншою, ніж у вакуумі. Саме зміна швидкості світла в разі переходу з одного прозорого середовища в інше є причиною заломлення світла.

Прийнято говорити про оптичну густину середовища: чим менша швидкість поширення світла в середовищі, тим більшою є оптична густина середовища.

Чим більше відрізняються оптичні густини двох середовищ, тим більше заломлюється світло на межі їх поділу. Іншими словами, чим більше змінюється швидкість світла на межі поділу двох середовищ, тим сильніше воно заломлюється.

Розглянемо явище заломлення світла докладніше. Для цього знову скористаємося оптичною шайбою. Установивши в центрі диска скляний пів циліндр, спрямуємо на нього вузький пучок світла. Частина пучка відіб'ється від поверхні пів циліндра, а частина пройде крізь неї, змінивши свій напрямок (заломиться).

На схемі праворуч промінь SO задає напрямок падаючого пучка світла, промінь OK - напрямок відбитого пучка, промінь OB - напрямок заломленого пучка; MN- перпендикуляр, поставлений у точці падіння променя SO. Усі зазначені промені лежать в одній площині - у площині поверхні диска.

Кут утворений заломленим променем і перпендикуляром до межі поділу двох середовищ, поставленим у точці падіння променя, називається кутом заломлення.

Якщо тепер збільшити кут падіння, то ми побачимо, що збільшиться й кут заломлення. Зменшуючи кут падіння, ми помітимо зменшення кута заломлення.

Співвідношення значень кута падіння і кута заломлення у випадку переходу пучка світла з одного середовища в друге залежить від оптичної густини кожного із середовищ.

Закони заломлення світла:

1. Промінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, поставлений у точці падіння променя,лежать в одній площині.

2. Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для двох середовищ є сталою величиною:

.



РОЗДІЛ ЙЙ. МЕТОДИКА НАВЧАННЯ ТЕМ ГЕОМЕТРИЧНОЇ ОПТИКИ

2.1 Прямолінійне поширення світла

При вивченні даної теми весь час доводиться оперувати поняттям «промінь світла» («світловий промінь»). Строгих визначень цього відстороненого поняття в цьому місці шкільного курсу дати не можна, поняття променя як нормалі до фронту хвилі буде введено в XI класі при вивченні електромагнітних хвиль. У той же час в курсі VII класу необхідно довести до свідомості дітей, що поняття «світловий промінь» є ідеалізацією і що насправді мають справу зі світловими пучками (що сходяться, розходяться, паралельні). На перших же уроках з цієї теми необхідно демонструвати ці пучки за допомогою приладу по геометричній оптиці і на дошці показати графічне зображення променя і різних пучків світла.

Світловий промінь можна розглядати як геометричний образ, як вісь світлового пучка. При цьому треба попередити учнів, що не слід представляти промінь, наприклад, як дуже тонкий пучок світла і вважати, що, зменшуючи діаметр отвору випромінюваного приладу, ніби можна отримати геометричний промінь. (До цього питання обов'язково треба повернутися при вивченні явища дифракції світла й при демонстрації дифракційної картини на вузькій щілині.) У той же час необхідно, щоб з поняттям «промінь світла» школярі пов'язували уявлення про лінії, що вказує напрям поширення світлової енергії, а не просто абстрактний, суто геометричний образ. Домагаючись формування у свідомості учнів чіткого розуміння того, що зі світлом пов'язана особлива форма енергії, слід на першому ж уроці звернути їх увагу на різні дії світла: теплову, хімічну, біологічну і т. д. Підкреслюють, що у всіх випадках спостерігається перетворення енергії, яку несе світло, в інші види енергії.

Інші приклади ідеалізації в геометричній оптиці - поняття «світлова точка», «точкове джерело світла». Точка не має розмірів, у той час як будь-яке джерело світла має кінцеві розміри. Але якщо розміри джерела світла порівняно невеликі і він розташований досить далеко від приладу, що перетворює світловий пучок, то таке джерело можна вважати точковим.

При вивченні побудови зображення предмета в плоскому дзеркалі у учнів формуються поняття «уявне зображення точки (предмета)», а при вивченні лінз - «дійсне зображення точки (предмета)». Тут треба враховувати, що школярі до цього часу ще не знають ролі ока в утворенні зображень, а ця обставина досить істотна для неформального засвоєння названих понять. Питання про напрямок, у якому ми бачимо зображення, і про його місце взагалі важке для розуміння. «Уявне зображення» завжди одне з найбільш складних понять розділу «Оптика» навіть для учнів старших класів, його важко засвоїти, не простежуючи хід променів до сітківки ока.

Здатність органів зору живих істот бачити предмети тільки прямолінійно, коли від предмета світло безпосередньо потрапляє в наше око, відноситься до їх вродженої здатності, що склалася в процесі тривалого розвитку та пристосування до навколишнього середовища. Наприклад, дивлячись на плоске дзеркало, ми не дивимося на що відбивається предмет (що знаходиться перед дзеркалом), тому світло від предмета безпосередньо не потрапляє в око, а впливає на нього лише після відбиття від дзеркала. Так як відбите від дзеркала світло поширюється прямолінійно, то завдяки зоровій звички нам здається, ніби предмет ми бачимо, що перебуває на прямолінійному напрямку, а саме за дзеркалом, а не там, де він знаходиться в дійсності. Таким чином, коли мова йде про уявне зображення, то тут відіграє роль скоріше психолого-фізіологічний фактор, ніж фізичний. Фізично існує тільки дійсне зображення. Тому методично поняття «уявне зображення» ефективніше розглядати паралельно з поняттям «дійсне зображення» або після розгляду цього поняття, але показати при цьому принципову відмінність названих зображень.

Викладають це питання на основі енергетичних уявлень. На місці виникнення дійсного зображення відбувається насправді концентрація енергії світла, що може бути виявлено фотоелементом, термометром, фотопапером і ін. Уявне зображення можна отримати на екрані або світлочутливій плівці. Його називають уявним, буцімто тому, що реально в даному місці простору воно не існує (його немає). У тому місці, де знаходиться це уявне зображення, енергія світла не концентрується. Це добре ілюструє відомий досвід зі скляною пластиною, поставленої вертикально, і двома однаковими свічками, одна з яких запалена.

Розташувавши останню перед склом, ставлять за ним другу свічку, незасвічену, в такому місці, щоб при спостереженні крізь скло вона здавалася палаючої. Вимірюванням доводять, що свічки виявляються розташованими на рівних відстанях від дзеркала.

Вивчення теми «Світлові явища» починають з нагадування факту прямолінійного поширення світла, який вже відомий учням з курсу природознавства та життєвих спостережень, пов'язаних з цим явищем (форма світлового пучка в повітрі від прожектора, кишенькового ліхтарика, від автомобільних фар, пучки сонячного світла, що поширюються через щілини у запиленому повітрі затемненої кімнати, через розриви в щільної хмарності тощо). Незважаючи на таку велику кількість життєвих спостережень, на уроці обов'язково потрібно використовувати і експеримент.

Продемонструвавши тонкий пучок світла на приладі по геометричній оптиці, звертають увагу школярів на те, що подібні досліди і спостереження переконують у прямолінійному поширення світла в однорідному середовищі.

Корисно повідомити, що про прямолінійне поширення світла писав ще засновник геометрії Евкліда за 300 років до нашої ери і, ймовірно, поняття про пряму лінію виникло із уявлення про прямолінійне поширення світла в однорідному середовищі.

Необхідно розповісти і про практичне застосування цього явища для визначення відстаней до недоступних предметів (у геодезії, військовій справі, астрономії).

З метою закріплення матеріалу і набуття практичних умінь на цьому уроці школярам пропонують короткочасну лабораторну роботу - фронтальний експеримент з шпильками по «провішенню прямої лінії».

Один з наслідків прямолінійного поширення світла в однорідному середовищі, утворення тіні та півтіні і, зокрема, сонячне і місячне затемнення.

Причини затемнень вже з'ясовували в курсах природознавства та географії, тому, спираючись на попередні знання учнів, можна урізноманітнити методи роботи. На уроці, де розглядають дане питання, можна заслухати доповіді та повідомлення учнів, супроводжувані демонстрацією дослідів з теллурієм, таблиць, діапозитивів, кінофрагментів. Звертають увагу учнів на те, що з затемнень у минулі часи було пов'язано багато забобонів, але сучасна наука дозволяє з великою точністю передбачити час їх настання. Корисно запропонувати учням експериментальні завдання додому по дослідженню розміру тіні (у порівнянні з предметом) і за визначенням розміру предмета за його тіні.

2.2 Відбивання світла

Приступаючи до вивчення законів відбивання світла, доцільно насамперед показати явища відбиття і заломлення світла на межі двох прозорих середовищ саме так, як вони відбуваються в дійсності (тобто одночасно). При демонстрацій відповідних дослідів з оптичною шайбою або з прямокутною посудиною з водним розчином флюоресцина звертають увагу учнів на те, що при падінні пучка світла на границю розділу двох середовищ (в даному випадку повітря - скло або повітря-вода) пучок роздвоюється: одна його частина повертається в перше середовище (і це явище називають відбиванням світла), а інша проникає в друге середовище, змінивши свій напрямок (заломлення світла). Пояснення супроводжують малюнком, на якому вказують назву променів і кутів та їх літерні позначення, підкреслюють, що на малюнку кожен пучок світла представлений його центральним променем.

При вивченні законів відбивання світла зі школярами розбирають наступні питання: «В якій площині лежить відбитий промінь?», «В якому напрямі треба шукати відбитий промінь у цій площині?»,

«Як співвідносяться між собою кути падіння і відбиття?»- і на основі аналізу результатів експерименту з оптичною шайбою роблять висновок. Урок з вивчення законів відбивання можна побудувати і таким чином, що основний висновок (рівність кутів падіння і відбиття) учні отримують повністю самостійно, в процесі виконання лабораторного експерименту.

Після встановлення закону відбиття з'ясовують різницю дзеркального і розсіяного відбивання світла. Зробити це можна в процесі самостійної роботи з підручником. На початку уроку показують наступні демонстрації: направивши кілька паралельних пучків світла на плоске дзеркало, укріплене на оптичної шайби, з'ясовують, що вони залишаються паралельними і після відбиття. Далі в добре затемненому класі перед проекційним апаратом встановлюють плоске дзеркало так, щоб світло після відбивання потрапило на стелю або стіну класу. На стелі отримують різко окреслену світлу пляму. Інша частина стелі залишається зовсім темною, в класі не стає світліше, Звернувши на це увагу учнів, ставлять питання: «Відбивається світло від вати?» Замінивши дзеркало ватою, спостерігають, що значна частина стелі висвітлена і в класі стало світліше. Після цього учням пропонують розглянути малюнки, де показано, що паралельний світловий пучок відбивається від дзеркальної поверхні у вигляді паралельного пучка, також строго спрямованого, а шорстка поверхня відображає падаюче на неї світло у всі можливі напрямки. У процесі колективного обговорення з'ясовують різницю дзеркального і розсіяного відбивання і яке значення має розсіяне відбиття в нашому житті. Оточуючі нас предмети не самосвітні, а видно тому, що вони розсіюють світло, що йде від Сонця і штучних джерел світла.

При вивченні дзеркального відображення показують, що плоске дзеркало тільки змінює напрямок ходу променів світла, але не може перетворювати пучки світла. В цьому місці курсу фіксують увагу школярів саме на цьому, а плоскі дзеркала розглядають як пристосування, що служать для зміни напрямку пучка світла. Цей матеріал закріплюється системою вправ по конкретній зміні напрямку променя дзеркалом (паралельний пучок світла піднімають або опускають на яку-небудь задану висоту, змінюють горизонтальний напрямок пучка світла на вертикальне і т. д.). Показують, що зображення в плоскому дзеркалі знаходиться за дзеркалом на тій же відстані від нього, що й предмет.

2.3 Заломлення світла

Вивчення явища заломлення світла починають з повторення дослідів з одночасного відображення і переломлення світла на межі двох прозорих середовищ. Нагадують, який промінь називають падаючим, а який - заломлений, показують і позначають відповідні кути, повторюють закони відбивання. Потім експериментально з оптичною шайбою (заломлення світла при проходженні через скляний півциліндр) показують, що заломлений промінь лежить в тій же площині, що і падаючий промінь. Звертають увагу на те, що кут заломлення світла в склі так само змінюється при зміні кута падіння, зв'язок між цими кутами більш складний, ніж при відбиванні світла.

Використовуючи більш складну установку, на якій можна спостерігати заломлення світлового променя при переході з повітря у воду, так і з води в повітря, звертають увагу школярів на наступну закономірність: при переході світла з повітря у воду кут заломлення менше кута падіння. При переході світла з води в повітря кут заломлення більше кута падіння. Креслення на дошці допомагає зрозуміти спостережуване (KN - межа розділу повітря і води, АO - падаючий промінь, OВ - переломлений промінь у воді (він же падає на дзеркало, що лежить у воді), ВК - відбитий промінь від дзеркала (він падає на границю розділу води і повітря), КD- заломлений промінь при виході в повітря; б - кут падіння при переході з повітря у воду, г - кут заломлення, б₁ і г₁ - відповідно кути падіння і заломлення при переході променя з води в повітря.

Спостереження повторюють для середовищ повітря - скло на досліді з оптичною шайбою. Зробивши відповідні креслення і порівнявши для різних середовищ кути заломлення при рівних кутах падіння, вводять поняття про середовища оптично більш (менш) щільних. У цьому місці шкільного курсу, використовуючи ці ж установки, розповідають школярам і про оборотності світлових променів.

Конспект уроку

Тема. Оптичні явища в природі. Джерела та приймачі світла. Світловий промінь. Прямолінійне поширення світла. Сонячне й місячне затемнення

Мета уроку: формування основних понять геометричної оптики; пояснення причин утворення тіні, сонячних і місячних затемнень.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання: електрична лампа, свічка, ліхтарик, лазерна указка, набір з геометричної оптики.

План уроку: 1. Оптичні явища в природі. Джерела та приймачі світла.

Світловий промінь, прямолінійне поширення світла.

Тінь, напівтінь. Сонячне й місячне затемнення.

Розв'язування задач.

ЗМІСТ УРОКУ

Вивчення нового матеріалу

1. Ми отримуємо інформацію про світ через свої органи почуттів. Близько 90 % цієї інформації - через зір. Спробуйте хоч на годину зав'язати собі очі, навіть перебуваючи у власній кімнаті! Ви відразу відчуєте незручність, зокрема те, якими обмеженими стали ваші можливості. Отже, ми маємо дбати про збереження свого зору та співчувати людям, які бачать погано або не бачать зовсім.

З давніх часів люди намагалися зрозуміти природу та властивості світла, механізм зору. Саме цими питаннями ми й займатимемося під час вивчення теми «Світлові явища». На нас чекає багато цікавого!

Що ж ми сьогодні знаємо про світло?

Узагальнюючи відповіді учнів, можна сказати: світло не є речовиною (з нього не можна «побудувати» фізичне тіло). Світло несе певну енергію: воно нагріває землю та повітря, енергію світла використовують сонячні батареї, від яких може працювати і калькулятор, і апаратура космічної станції. Енергія сонячного світла забезпечує і кругообіг води на Землі, і підтримання життя на нашій планеті.

Світло є одним з видів проміння, воно переносить енергію.

Сонячні сходи, веселка, гра світла у струмені води або в коштовному камінні, мінливість океану та неба -- все це обумовлене тими чи іншими світловими явищами.

Джерелами світла називають тіла, що випромінюють світло.

Які приклади джерел світла ви можете навести?

Демонстрація кількох джерел світла.

У будь-якому джерелі світла відбувається перетворення якогось виду енергії на енергію світла. Головним природним джерелом світла є Сонце. Причиною виникнення сонячного світла є висока температура поверхні Сонця (близько 6000 °С). Штучні джерела світла, які людство використовувало протягом століть, теж були тепловими: вони світилися через високу температуру (це вогнище, факел, гасова або газова лампа).

Теплові джерела світла світять через високу температуру.

Проте джерела світла можуть мати й кімнатну температуру: це світлячки, планктон, гнила деревина (природні джерела світла), газосвітні трубки, екрани телевізорів (штучні джерела світла).

Приймачі світла -- це тіла, в яких під дією світла відбуваються якісь зміни.

Приймачами світла є фотоплівка, листя дерев, органи зору будь-якої живої істоти.

2. Кожному з нас знайоме поняття «світловий промінь». Хто з вас може сказати, що бачив окремий світловий промінь? Учні наводять досить численні «приклади» (наприклад, «промінь» світла в темній кімнаті із запиленим повітрям).

Демонстрація вузького пучка світла.

Проте всі наведені приклади свідчать про спостереження пучків світла, а не променів.

Світловий промінь -- це лінія, вздовж якої розповсюджується світло.

Але ж лінія не має товщини, тобто будь-який видимий пучок світла містить безліч світлових променів. Те, що ми часто звемо променем, є насправді досить вузьким пучком світла.

В однорідному прозорому середовищі світлові промені прямолінійні.

Власне, в нашій уяві поняття про світловий промінь і пряму лінію тісно пов'язані. Ми зазвичай перевіряємо правильність виготовлення поверхні лінійки «за світловим променем».

3. Важливим прикладом прямолінійного поширення світла є утворення тіні. Уявіть, що є тільки одне точкове джерело світла (тобто таке джерело, що його розміри значно менші, ніж відстань до найближчих предметів).

Чи може світло від такого джерела потрапити у будь-яку точку? Як визначити, куди саме може потрапити світло? Учні досить легко визначають область тіні для випадку точкового джерела світла.

А що зміниться за наявності двох точкових джерел світла (див. рисунок)?

Учні в ході обговорення доходять висновку, що до області з горизонтальною штриховкою не можуть потрапити промені від джерела 1, до області з вертикальною штриховкою -- промені від джерела 2, а до області з подвійною штриховкою взагалі не потрапляє світло. Це область тіні, а інші дві області -- області півтіні.

Тінь -- область, куди не потрапляє світло.

Півтінь -- область, куди потрапляє світло лише від частини джерела (або джерел) світла.

Демонстрація тіні та півтіні за допомогою набору з геометричної оптики.

Розглядається також випадок великого джерела світла (наприклад, матової світної кулі, розташованої на невеликій відстані). Таке джерело можна подумки замінити великою кількістю точкових джерел світла. Треба пояснити, чому в цьому випадку перехід тінь -- півтінь не є різким.

Важливим випадком утворення тіні є сонячні та місячні затемнення. Ці явища можна пояснювати на основі наведених у підручнику ілюстрацій.

Розв'язування задач

Задача 1. Єдина в приміщенні лампа А розташована поряд з квадратною колоною (див. рисунок). Покажіть тінь, яку відкидає колона.

Задача 2. Чому в сонячний день вранці тіні довші, ніж опівдні? Зробіть рисунки до свого пояснення.

Задача 3. Чому предмети не відкидають тіні в похмурий день? Що можна вважати джерелом світла в такий день?

Задача 4. Під час проведення хірургічних операцій вмикають спеціальні великі світильники на стелі операційної. Чому звичайного освітлення в цих випадках замало?

Задача 5. Чи бувають на Місяці сонячні затемнення? Якщо так, то що в цей час спостерігається на Землі?



ВИСНОВОК

Курс фізики середньої школи потребує методичному перегляді у відповідності з сучасними фізичними поглядами. Це здійснюється двома шляхами паралельно.

По-перше, питання класичної фізики в шкільному курсі викладаються з урахуванням досягнень нової фізики, що забезпечує більш сучасну їх трактування і роз'яснення природи і механізмів багатьох фізичних явищ і процесів і явищ. При цьому ідеї нової фізики не стають придатком до існуючого курсу, а проходять через весь його виклад.

По-друге, шкільний курс оновлюється відомостями, здобутими наукою в нашому столітті. Ці два шляхи вдосконалення шкільного курсу фізики взаємопов'язані і принципово невіддільні одне від одного.

За останні роки багато питань курсу піддалися такому методичному перегляду. Проте менш інших це торкнулося розділу оптики в цілому. Тим часом роль фізичної оптики в сучасній фізиці величезна. Створення електродинаміки, електронної теорії , теорії відносності , квантової механіки та атомної фізики безпосередньо було пов'язане з вивченням оптичних явищ. Без перебільшення можна сказати, що фізична оптика нерозривно пов'язана з новою фізикою. Від створення нової методики вивчення оптики в школі багато в чому залежить підвищення рівня всього курсу фізики.



СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Методика преподавания физики в средней школе: Частные вопросы: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по физ.-мат. спец./С. В. Анофрикова, М. А. Бобкова, Л. А. Бордонская и др.; Под ред. С. Е. Каменецкого, Л. А. Ивановой,-- М.: Просвещение, 1987.-- 336 с

2. Горячкин Е.Н. Методика преподавания физики в семилетней школе. Том 1. Общие вопросы методики физики, - Москва: Учпедгиз, 1948.- 496 с.

3. Фізика. 7 клас: Підручник / Ф. Я. Божинова, М. М. Кірюхін, О. О. Кірюхіна. -Х.:Видавництво «Ранок», 2007.-192 с.

4. Л.И. Резников « физическая оптика в средней школе», М.1971.

http://fizika.net.ua/index.php?newsid=719

Л.И. Резников «методика преподавания физики в средней школе», М.1963.

Соколов И.И. «методика преподавания физики в средней школе»,Учпедгиз, 1959

Размещено на Allbest.ru

...