Программа курса предназначена для углубления знаний и развития познавательного интереса к физике при изучении световых явлений. Программа адресована учащимся 9 класса общеобразовательной школы
Скачать 188.67 Kb.
|
| ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ПРИРОДЕ Иванова Т.П., учитель физики МОУ «СОШ № 8» г. Саратова, Заслуженный учитель РФ. Пояснительная записка. Программа курса предназначена для углубления знаний и развития познавательного интереса к физике при изучении световых явлений. Программа адресована учащимся 9 класса общеобразовательной школы. Содержание курса согласовано с основной учебной программой. Оно опирается на те физические законы и явления, которые рассматриваются на уроках, в то же время развивает содержание базового курса 8 класса «Световые явления». На изучение оптических явлений в 8 классе по программе Е.М. Гутник и А.В. Перышкина отводится 11 часов. Раздел является очень познавательным и интересным для учащихся. Однако выделенного времени не достаточно для глубокого осмысления значения оптических законов в жизни человека и формирования устойчивых навыков решения задач геометрической оптики. Программа «Оптические явления в природе» позволяет преодолеть указанную проблему. Цель курса – обеспечение более полного понимания разнообразных оптических явлений, их важнейшей роли в жизни человека. Задачи курса: - пробудить интерес учащихся к изучению истории науки; - продолжить формирование навыков экспериментальной работы; - научить решению нестандартных задач геометрической оптики; - убедить учащихся в том, что самые загадочные оптические явления природы можно объяснить, опираясь на известные законы физики. Содержание курса выстроено в соответствии с учётом возможности реализации программы в школьном кабинете физики. Структура содержания отражает логику познания от простого к сложному. Предусмотрены разноуровневые задания по подготовке образовательного продукта. По каждой теме программы предлагается проведение демонстрационного эксперимента, лабораторных опытов и решение задач на построение хода лучей в различных оптических системах. Подобраны занимательные и поучительные опыты на простых приборах и моделях, которые позволяют проводить небольшие исследования, знакомят с интересными оптическими явлениями и позволяют приобретать навык экспериментальной работы. В процессе обучения учащиеся приобретают следующие умения: - проводить и анализировать наблюдения; - строить модели, планировать и проводить эксперимент; - выполнять построение хода лучей в различных системах; - использовать дополнительную литературу по теме курса. Курс рассчитан на 12 часов: 58% учебного времени выделяется на практические и лабораторные занятия. Экспериментальные задания выполняются в группах. Оценке подлежат конспекты, составленные по рекомендуемой литературе, модели оптических систем, участие в дискуссии и обсуждении проведённой работы, рефераты и презентации по истории открытий, участие в конференции во время предметной недели физики в школе. Оптические явления в природе. Введение в оптику. История современных представлений об основных законах, явлениях и понятиях оптики. Распространение света и форма тени от различных объектов. Камера обскура. Глаз наутилуса. Явления, связанные с отражением света. Предмет и его отражение. Принцип Ферма. Оптические эффекты при отражении света от двух отражающих поверхностей. Многократные отражения в толстой пластинке. Изображение предмета в системе плоских зеркал. Калейдоскоп. Параболические зеркала. Изображения и оптические обманы. Явления, связанные с преломлением света. Показатель преломления. Закон Снелиуса. Прохождение света из стекла (или воды) в воздух, из стекла в воду. Обратимость лучей. Преломление света в призмах и системах призм. Линзы. Действительные и мнимые изображения, образуемые линзами. Формула тонкой линзы. Полное внутреннее отражение. Оборотные призмы, призмы прямого зрения. Зрение рыбы. «Чёрное зеркало». Световоды, волоконная оптика. Распространение света в оптически неоднородной среде. Алмазный блеск. Маячные линзы Френеля. Миражи. Образование нимбов, гало, паргелии. Глаз и зрение. Эволюция глаза. Механизм зрения. Видение двумя глазами. Недостатки зрения. Зрительные иллюзии. Ход лучей в системе линз. Очки. Лупа. Фотоаппарат. Телескоп. Микроскоп. Зрительные трубы. Демонстрации.
Лабораторные и практические работы.
Творческие работы учащихся.
Учебно-тематический план.
Литература, рекомендуемая для учащихся.
Литература, использованная при подготовке программы.
Материал к уроку №2 по теме: «Свет и тень». Очень часто мы замечаем, что если на пути лучей света оказывается какой-то непрозрачный предмет, то за ним образуется тень (рис.1, а). Это одно из многочисленных наблюдений, показывающих, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно. Поэтому при всевозможных геометрических, геодезических, астрономических и физических измерениях и построениях луч света в однородной среде принимают за прямую линию. Если источник света не точечный, а протяженный, то наряду с полной тенью образуется полутень (рис 1, б). Происхождение ее понятно из рисунка. Однако в случае даже точечного источника света при внимательном рассмотрении границы тени можно заметить, что она несколько размыта: вблизи нее видны светлые и темные полосы. Это явление объясняется дифракцией света, о чем будет подробно рассказано в старших классах. Изображение Солнца. О Солнце!… Там, где тень От лип густа и ароматна, Кидаешь ты такие пятна, Что жалко мне ступать по ним! (Э. Ростан) В тени деревьев видны беспорядочно расположенные на земле светлые пятна различной величины, но одинаковой эллиптической формы. Р  ис. 1. Тень (а) и полутень (б) Их образуют солнечные лучи, проникающие через просветы в листьях деревьев (рис. 2). Эти светлые пятна и есть изображение Солнца. Р  ис. 2. В тени деревьев видны изображения Солнца в виде эллипсов Как же объяснить эллиптическую форму изображения Солнца? Направим луч света на лист бумаги, располагая его перпендикулярно к падающему лучу; мы увидим круглое пятно. Поднимаем лист выше – пятно становится меньше. Отсюда следует, что пучок лучей, образующих такое пятно, имеет форму конуса. Наклоним лист бумаги – пятно принимает форму эллипса. Н  о почему же на земле получается изображение Солнца, а не отверстия? Рассмотрим, рисунок 3. Рис. 3. Получение уменьшенного изображения предмета На нем показаны ширма с маленьким отверстием CD, предмет АВ и его изображение А1В1 на экране. Мы видим, что лучи, выходящие из какой-либо точки предмета (например, А) и проходящие через отверстие С, дают на экране изображение этой точки в виде пятна (А1), размеры которого тем меньше, чем меньше отверстие и чем дальше точка (А) от него. Такие пятна получаются от всех точек предмета. Они дают изображение предмета АВ, которое тем менее размыто по краям, чем меньше отверстие и дальше предмет. Форма изображения при этом очень мало зависит от формы отверстия С. Если же источник света находится близко от отверстия, на экране получается светлое очертание отверстий, тем более отчетливое, чем меньше размеры источника света. В  темной комнате или темном ящике (камера обскура), в одной из стенок которых (в ставне окна) проделано малое отверстие, можно отчетливо видеть не только Солнце, но и освещенные Солнцем ландшафты с движущимися в них предметами (рис. 4). Для получения четких изображений необходимо только подобрать величину отверстия. Рис. 4. Получение уменьшенного изображения освещенного предмета в темной камере Получение изображений в темной камере, видимо, было известно уже давно. Польский писатель Б. Прус в своем произведении «Фараон», написанном на основании изучения большого количества древнеегипетских документов, рассказывает о том, как жрецы в темной палатке показывали фараону картину битвы, происходящей на освещенном солнцем плато. Повелитель египтян и не подозревал, что все виденное им не божественное знамение, а очень простое физической явление. Тень.Наряду со светлыми пятнами в тени полезно пронаблюдать форму тени от различных предметов в лучах Солнца, Луны и других источников света. Обратите внимание на вашу собственную тень на земле. Тень ног резко очерчена, тень головы расплывчата. Поместите руку близко перед листом бумаги, вы увидите отчетливую тень. Отодвиньте руку от бумаги. Полная тень каждого пальца становится все уже, в то время как полутени увеличиваются, пока не сольются друг с другом. Все это происходит потому, что Солнце и другие источники света не являются точечными источниками. Посмотрите на тень бабочки. Она круглая. Это теневое изображение Солнца. Объясняет это явление рисунок 5.  Рис. 5. Тени от проволоки в наклонно падающих лучах Солнца: а) четкая; б) нечеткая тень. Возьмите лист бумаги и поместите его горизонтально так, чтобы на нем образовалась тень от вертикальной проволочной сетки (например, от проволочного забора). Удаляйте бумагу от сетки. На некотором расстоянии вы увидите, что тени горизонтальных проволок исчезли, в то время как вертикальные тени остались. Как же объяснить это явление? Представим себе проволоку разделенной на большое количество участков. Каждый участок в лучах, падающих наклонно, дает на экране тень в виде эллипса. Вертикальная проволока дает эллипсы, расположенные так, как показано на рисунке 5а. Они перекрывают друг друга и дают сплошную линию. Эллипсы же, образованные участками горизонтальной проволочки, располагаются так, как показано на рисунке 5б, они расплываются. Поздней осенью, когда деревья уже сбросили свою листву, можно часто видеть тени от двух параллельных ветвей наложенными одна на другую. Ветвь, расположенная ближе к нам, дает четкую тень, дальняя – более широкую, расплывчатую (полутень). Удивляет здесь то, что при наложении этих теней посредине более темной из них мы видим светлую полосу, так что тень выглядит двойной. Причиной является наложение полутеней.  Рис. 6. Возникновение двойных теней. Для объяснения этого явления начертим сечения двух ветвей (рис. 6): одной – диаметром 1 см, другой – 0,5 см, расположив их центры на расстоянии 3 см друг от друга. На расстоянии 5 см от центра сечения толстой ветви расположим изображение протяжного источника света шириной 2 см и проведем от краев источника света прямые (лучи). На экране, отстоящем от центра тонкой ветви на расстоянии 10 см, обнаружим области полной тени (ВС, В’С’), полутени (АВ, A’B’) и отсутствия ее (СС’). Материал к уроку №3 по теме: «Явления, связанные с отражением света».Цель: обеспечить понимание того, что происходит при образовании изображений зеркалами и другими отражающими поверхностями и почему это происходит. Задачи:
«Почему лучи, исходящие из наших глаз, отражаются от зеркал и почему они отражаются под тем же углом?» – формулировка этой закономерности принадлежит Герону Александрийскому (I-II вв.). У него же есть другое интересное замечание: «Скажу, что из всех лучей, падающих из данной точки и отражающихся в данную точку, минимальны те, которые от плоских и сферических зеркал отражаются под равными углами». В этих словах заключена идея, которая получила дальнейшее развитие и имя – «Принцип Ферма». Он был сформулирован примерно в 1662 г. и гласил, что свет распространяется между двумя точками по пути, для прохождения которого требуется, по сравнению с другими путями, минимальное время. Этот принцип играет большую роль в оптике. Из него вытекают основные законы геометрической оптики – закон отражения и закон преломления, а также обратимость хода луча. Простые рассуждения позволяют получить закон отражения из принципа Ферма. Пусть свет падает из т. А, отражается от поверхности NN и попадает в т. В. Сделаем вспомогательное построение зеркального изображения т. А (точка А’). Длина пути от А к В должна равняться пути от А’ к В – прямая А’В, пересекающая плоскость NN в точке О.  Участок пути ОВ – общий для АОВ и А’ОВ. Значит, свет от точки А должен прийти в т. О, для которой угол падения равен углу отражения света. Эту особенность луча света идти скорейшим путем Я.И.Перельман назвал «расчетливой поспешностью». Покажем, что из всех возможных путей от А к В с попутным достижением зеркала NN, путь АОВ – самый скорый. Для этого сравним путь луча АОВ с каким-нибудь другим, например, с АСВ. Убедимся в равенстве треугольников АОЕ и DОЕ (прямоугольные, у них общий катет ЕО, углы ЕАО и ЕDО равны, т.к. равны соответственно углам 1 и 2). Значит, путь АОВ мы можем заменить путем DОВ, а путь АСВ путем DСВ. Сравнивая между собой длины DОВ и DСВ, видим, что прямая DОВ короче ломанной DСВ. Отсюда путь АОВ короче АСВ, что и требовалось доказать. Где бы ни находилась точка С путь АОВ всегда будет короче пути АСВ. Значит, свет действительно избирает самый скорый путь из всех возможных между источником, зеркалом и глазом. Знание кратчайшего пути в случаях, подобных рассмотренному, поможет в практической жизни. Представьте, например, что человек из своего дома на берегу реки заметил, что стог сена на лугу поодаль загорелся. Захватив ведро, он бежит к реке и, зачерпнув воды, спешит к стогу. Допустим, что с полным ведром он бежит так же быстро, как и с пустым. По какому пути он должен бежать, чтобы добраться до стога как можно быстрее?  Легко сообразить: бегущий должен подражать лучу света, т.е. направиться к берегу так, чтобы угол 1 был равен углу 2. Путь окажется кратчайшим. Повторим построение мнимого изображения предмета в плоском зеркале и вспомним, что каждая точка изображения находится на продолжении перпендикуляра, опущенного из соответствующей точки предмета, и находится на таком же расстоянии от плоскости зеркала, как и изображаемая ею точка предмета. Предмет и его изображение в точности подобны и равны друг другу. Н  етрудно проверить результаты этого построения, проделав следующий опыт. Небольшое зеркало укрепляется перпендикулярно к плоскости стола. Перед зеркалом ставится предмет, высота которого несколько превышает высоту зеркала. Совершенно такой же предмет ставится за зеркалом и передвигается до тех пор, пока его верхняя часть (видимая поверхность зеркала) не будет казаться продолжением изображения, откуда бы мы ни смотрели. Это значит, что предмет за зеркалом совместится с мнимым изображением предмета, находящимся впереди зеркала. Измерения показывают, что положения заднего предмета и мнимого изображения согласуются с предыдущим построением. Полезные упражнения. №1  Обязательно ли в точке расхождения лучей 1, 2 и 3 должна находиться точка самого предмета или эти лучи могут идти от зеркала? Зададим положение зеркала. Проведите луч, который по закону отражения должен отразиться в виде луча 1, затем проделайте то же с лучами 2 и 3. №2  Человек стоит в точке М чуть левее левого края плоского зеркала АВ. Может ли он видеть себя в этом зеркале? Сможет ли он увидеть предметы 1,2 и 3? О  твет: Себя он не увидит. Не увидит он и предмета 3, т.к. из 3 до М нельзя провести ни одного луча, подчиняющегося закону отражения. Предметы 1 и 2 он увидит благодаря лучам, показанным на рис. №3 Определите положение изображения точки О в плоском зеркале АВ. Увидит ли это изображение человек, находящийся в точке М? Куда сместится изображение при перемещении человека из М в N? Ответ: Увидит, т.к. свет может проходить от О через P к М. Вопрос о смещении изображения является «ловушкой», т.к. положение О’ определяется исключительно положением точки О и зеркала. Точка О’ не сместится. Многочисленные интересные оптические эффекты получаются при наложении изображений, возникающих при отражении света от двух отражающих поверхностей. Рассмотрим следующий пример. Два плоских зеркала расположены под углом 450 друг к другу. Сколько изображений получается от светящейся точки, находящейся между ними? В  ычертить ход лучей и построить все изображения практически невозможно, поскольку чертеж получается очень громоздким. Однако, для решения можно ограничиться схематическим построением, учитывая, что мнимое изображение даваемое одним зеркалом, можно считать предметом для второго. Всего в таких зеркалах получается семь изображений. Точка А0 и все ее изображения расположены по кругу радиуса ОА0 с центром в точке пересечения зеркал О. В этом можно убедиться, доказав равенство ОА0 = ОА1 = … = ОАn. На основании проведенных построений формулу для числа изображений предмета, помещенного между зеркалами, можно записать так: n = (3600 \ α) - 1 Для α=450 эта формула дает: n = (3600 \ 450 ) -1 = 7 При α=1800 когда зеркала развернуты, n=1. Если α=0 (зеркала параллельны друг другу), изображений получается бесконечно много: n=бесконечности. В качестве домашних упражнений предлагается учащимся выполнить построения изображений светящейся точки в двух зеркалах, расположенных под углами 600, 900, 1200. Убедиться в справедливости ответа, полученного построением, выполнив опыт со свечой и двумя плоскими зеркалами при заданных углах. К следующему занятию рассмотреть задний велосипедный «фонарь» и по возможности принести его на урок. М  атериал к уроку № 7 (практикум) Цель: формирование навыков исследовательской и экспериментальной работы. Задачи: - научить учащихся оценивать результаты наблюдений; - познакомить с интересными и красивыми явлениями; - подготовить учащихся к объяснению явления миража. Опыт № 1. Как с помощью стеклянной трубки оценить показатель преломления жидкости. Оборудование: сосуд с водой, стеклянная трубка внутренним диаметром 4-8 мм и длиной 25 см. Инструкция. Верхнее отверстие трубки закройте пальцем, погрузите нижний конец ее в сосуд с водой и, глядя через поверхность воды, наклоняйте трубку. Вы увидите, что находящийся под водой участок трубки становится блестящим. Приоткройте на мгновение верхнее отверстие трубки и немного впустите в нее воду.  Часть трубки с водой будет выглядеть прозрачной, а часть с воздухом – блестящей. Чтобы измерить показатель преломления воды, смотрите перпендикулярно поверхности воды в сосуде, трубку с закрытым верхним отверстием обоприте о дно и край сосуда и сдвигайте ее по дну из положения 1 в положение 2 до тех пор, пока не будет наблюдаться полное отражение света.  В этом случае угол АСВ между трубкой и дном сосуда равен предельному углу полного отражения при переходе света из воды в воздух, так как это углы со взаимно перпендикулярными сторонами. Поэтому sin iпр =АВ/ВС, а поскольку sin iпр = 1/n, то n = АС/АВ. Итак, чтобы оценить показатель преломления жидкости, достаточно измерить высоту сосуда АВ и длину отрезка трубки АС между краем и дном сосуда. Невысокая точность измерения обусловлена в первую очередь невозможностью выдержать нужное направление наблюдения за трубкой. Опыт №2. «Черное зеркало». Оборудование: металлическая пластинка с закопченной поверхностью, сосуд с водой. Инструкция. Опустите пластинку вертикально в стакан с водой и, глядя на ее закопченную поверхность сбоку стакана, поворачивайте пластинку вокруг вертикальной оси. При определенном угле между поверхностью пластинки и направлением наблюдения вы заметите, что ее черная поверхность блестит, как зеркало! Если сбоку от стакана рядом с ним вы поставите какой-нибудь предмет или поместите его в воду внутрь стакана, то сможете наблюдать отражение предмета в «черном зеркале». Вы вновь встретились с полным отражением света? Но на границе каких сред оно происходит? На границе вода-копоть? Если это так, то можно определить показатель преломления копоти – непрозрачного вещества! Подумайте, как это можно сделать. Выньте из воды пластинку и рассмотрите ее. Вода не смачивает копоть – вот в чем разгадка секрета. Убедитесь в этом, капнув на слой копоти немного воды: капля примет характерную форму сплюснутой сферы и скатится с пластинки, если она расположена не совсем горизонтально. О  пыт № 3. Распространение света в оптически неоднородной среде. Оборудование: прозрачная кювета, прокипяченная вода, раствор соли (1л – 350 г поваренной соли), лазерная указка, раствор хвойного концентрата. Инструкция. В кювету залейте подкрашенную хвойным концентратом воду. На конец воронки наденьте резиновый шланг и пережмите его пальцами. Залейте в воронку подкрашенный раствор соли. Затем погрузите шланг в воду и направьте его выходное отверстие на стенку кюветы возле ее дна. Постепенно ослабляйте зажим шланга. Раствор соли станет растекаться по дну кюветы и вытеснять воду вверх. Вновь пережмите шланг и осторожным, но быстрым движением удалите его из жидкостей. Установите осветитель, направьте луч на боковую стенку кюветы так, чтобы он падал на границу раздела жидкостей снизу. Если жидкости окрашены одинаково и залиты в кювету аккуратно, то граница раздела между ними получится четкой. В этом случае в темноте вы увидите зеленый пучок света, который испытывает полное внутреннее отражение, если падает на границу под углом, больше предельного. Наблюдайте за лучом через час. Исследуйте явление, пуская луч под разными углами, изменяя ширину светового пучка. П  опробуйте дать качественное объяснение явлению. Никакие фотографии и описания не заменят вам того впечатления, которое вы можете получить, наблюдая явление собственными глазами. В качестве домашнего эксперимента можно рекомендовать наблюдение полного отражения света с помощью стеклянной воронки. В большой сосуд с водой опустите коническую воронку, закрыв отверстие её трубки пальцем, и смотрите на стенку воронки сверху вертикально вниз. Вы увидите блестящую поверхность воронки. Если открыть отверстие трубки, то вода войдёт внутрь воронки, тогда воронка будет выглядеть прозрачной. Опыт очень прост. Но всегда ли он получается? Каковы должны быть размеры воронки, чтобы наблюдалось описанное явление? |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Пояснительная записка Программа адресована учащимся 6 класса общеобразовательной... Построение и содержание курса определяется его общеобразовательным значением, возрастными особенностями учащихся, а также наличием... |  | Пояснительная записка Кому адресована программа : рабочая программа... При составлении программы использовалась «Программа базового курса «Информатика и икт» для основной школы» (авторы: И. Г. Семакин,... |
| Программа элективного курса для учащихся 11-х классов по физике. Физика и астрономия Образовательная программа предназначена для 11 класса муниципальной средней общеобразовательной школы. Основная задача программы... | | Рабочая программа по физике для 9 класса (индивидуальное обучение) на 2012-2013 учебный год Подчеркнем, что ознакомление школьников с методами научного познания предполагается проводить при изучении всех разделов курса физики,... |
| Программа по физике для 9 класса Учитель Леденёв в и гбоу сош 1384 Подчеркнем, что ознакомление школьников с методами научного познания предполагается проводить при изучении всех разделов курса физики,... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: создание условий для развития критического мышления, познавательного интереса, продуктивной деятельности обучающихся... |
| Повышение познавательного интереса на уроках информатики при решении творческих задач Ки является повышение познавательного интереса. Ведь наличие познавательных интересов у школьников способствуют росту их активности... | | Элективный курс «Металлы и цивилизация» Крючкова Н. Н «Металлы и цивилизация» предназначена для учащихся 9 классов, носит межпредметный характер и способствует развитию познавательного... |
| Пояснительная записка Настоящая программа предназначена для изучения... Программа предназначена для изучения курса «Основы медицинских знаний» с основами анатомии, физиологии и гигиены в 9 классе средней... | | Программа развития муниципального образовательного учреждения Запрудненской... Запрудненской средней общеобразовательной школы №2 «Школа развития личности» разработана и принята в соответствии с Федеральной целевой... |
| Программа адресована обучающимся 2-4 класса общеобразовательной школы... Программа адресована обучающимся 2-4 класса общеобразовательной школы мкоу сош №19 изучающим курс «Немецкий язык» | | Программа элективного курса по физике «Океан света» Поэтому возникает необходимость углубления знаний учащихся по данному вопросу, приобретения учащимися конструкторских навыков |
| Смысловые группы наречий Я считаю, что процесс развития познавательного интереса учащихся, особенно старшеклассников, будет более эффективным, когда используется... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель: Создать условия для формирование учебно-познавательного интереса к новому способу действия через работу в группах при изучении... |
| Рабочая программа по физике (наименование учебного предмета, курса, дисциплины (модуля)) Для 11 Примерной программы для средней (полной) общеобразовательной школы по физике. М.: «Просвещение», 2010 г. И программы курса физики... | | Рабочая учебная программа по физике для 11 класса 2014-2015 учебный год Рабочая учебная программа по физике для 11 класса средней общеобразовательной школы составлена на основе федерального компонента... |
