Конспект уроку 9 клас "Побудова зображень у збиральній лінзі. Формула тонкої лінзи"

Клас 9

Тема: Побудова зображень у збиральній лінзі. Формула тонкої лінзи

Мета:: розширити та поглибити знання учнів про явище заломлення світла та використання цього явища в оптичних системах; вивести формулу тонкої лінзи;

формування умінь та навичок побудови геометричних зображень предметів у збиральній лінзі;

формування активної роботи  в групах, розподіл  ролей, приймати  рішення, які сприятимуть розв’язанню завдання; ефективність співпраці  в команді .

Очікувані результати: учні повинні розуміти принципи побудови зображень, яке дають збиральні лінзи, з використанням «зручних» променів; називати характеристики цих зображень; засвоїти формулу тонкої лінзи ; отримати задоволення від роботи в групах.

Тип уроку : комбінований.

Обладнання: презентація, фотоапарат, збиральна лінза, розсіювальна лінза, проекційний апарат, лупа, листи самооцінювання.

Хід уроку

І. Організаційний момент

Доброго дня! Прошу сідати.

Епіграфом до нашого уроку є слова англійського вченого широкого профілю Томаса Юнга «Кожна людина може зробити те, що може зробити інша".

  (Слайд 1)

Ви будете працювати в групах, щоб отримати підтримку та  допомогу друзів.

ІІ. Перевірка домашнього завдання. Актуалізація опорних знань

На попередньому уроці ми вивчали  тему «Лінзи. Оптична сила лінзи».

 У вас на столах лежать листки самооцінювання, де ви будете оцінювати свої знання. Рівень засвоєння  теоретичного матеріалу перевіримо за допомогою вправи:

 Вправа «Незакінчене речення» ( Слайди 2, 3, 4)

1.Прозоре тіло, обмежене з двох сторін сферичними поверхнями,     називають…(лінзою)

2. Лінзи за формою поділяються на …(опуклі та вгнуті)

3. Точку лінзи, яка розташована на головній оптичній осі та через яку промінь світла проходить, не змінюючи свого напрямку, називають…(оптичним  центром)

4. Відстань від оптичного центру лінзи до фокусу називають…(фокусною відстанню)

5. Фокусна відстань лінзи позначається літерою … (F)

6. Оптична сила  лінзи позначається літерою …(D)

7. Діоптрія –одиниця вимірювання…(оптичної сили)

8. Формула, яка встановлює зв'язок між оптичною силою та фокусною відстанню лінзи,…().

Тепер звірте свої відповіді та поставте оцінку в листок самооцінювання за перше завдання ( правильна відповідь 1 бал)   

ІІ. Мотивація навчальної  діяльності

1 За допомогою лінзи можна отримати  різні за видом зображення. (Слайд 5)

Завдяки лінзам можна побачити бактерії, вдалося створити мініатюрну Конституцію України, у вушку голки розмістити караван верблюдів, роздивитися деталі рельєфу поверхонь планет.

Щоб  пояснити це з точки зору «Оптики», відкрийте зошити, запишіть число та тему уроку «Побудова зображень у збиральній  лінзі. Формула тонкої лінзи».

( Слайд 6, 7)

Ви повинні:

• засвоїти принципи побудови зображень в лінзах, використовуючи так звані «зручні» промені;
• навчитися характеризувати отримані зображення ;
• записати формулу тонкої лінзи.

ІV.  Засвоєння нового матеріалу

1. Пояснення вчителя           

Вчитель.  Зупинимося  на  питанні «Зручні» промені для побудови зображень у збиральній лінзі. ( Слайди 8, 9, 10)

1) промінь, який пройшов через оптичний центр, не заломлюється;

2) промінь, який паралельний головній оптичній осі лінзи, - після заломлення в лінзі  йде через фокус F.
3) промінь, який проходить через фокус F, - після заломлення в лінзі  йде паралельно головній оптичній осі лінзи.

 (пояснення вчителя  з демонстрацією на дошці).

Будь-який предмет можна уявити як сукупність точок. Кожна точка предмета світиться власним або відбитим світлом, випромінює або відбиває промені у всіх напрямках.

Для успішної побудови зображень предметів необхідно навчитися будувати зображення точок. Для збиральної лінзи розрізняють три особливі положення точок.  Розглянемо їх.

1. Побудуйте збиральну лінзу, її оптичний центр та головну оптичну вісь (перпендиулярно до лінзи).

2.  Позначте фокуси лінзи F (наприклад 3 клітинки).

Побудуємо зображення точки, розміщеної поза головною оптичною віссю збиральної лінзи. ( Слайд 11)

а) Точка розташована за фокальною площиною збиральної лінзи. 

Що таке фокальна площина? ( Фокальна площина -  це площина, яка проходить через фокус, перпендикулярна до головної оптичної осі і паралельна площині лінзи);  (площина, утворена всіма фокусами оптичної системи).

План побудови зображення точки А:

1. Проводимо (червоний) промінь паралельний до головної оптичної осі до перетину з лінзою.

2. Після заломлення через лінзу він пройде через фокус (точку F на головній оптичній осі лінзи), що розташований з іншого боку.

3. Проведемо промінь, що не заломлюється (синій).

4. Зображенням точки А буде точка А1, що знаходиться на перетині заломленої частини червоного променя та синього променя.

Зображення: дійсне.

б) Точка розташована між оптичним центром збиральної лінзи та фокальною площиною. ( Слайд 12)

1. Проводимо (червоний) промінь паралельний до головної оптичної осі до перетину з лінзою.

2. Після заломлення через лінзу він пройде через фокус (точку F на головній оптичній осі лінзи), що розташований з іншого боку.

3. Проведемо промінь, що не заломлюється (синій).

4. Та заломлена частина червоного променя і синій промінь не перетинаються, тому продовжимо їх пунктиром в іншому напрямку. Знайдемо точку перетину А1.

Зображення: уявне.

в) Побудова зображення точки, розміщеної на головній оптичній осі збиральної лінзи. ( Слайд 13)

План побудови зображення точки А:

1. Через точку А проведемо довільний промінь (червоний).

2. Для променя, що має довільний напрямок, визначимо відповідну точку фокусу. Для цього через головний фокус, що розташований з іншого боку лінзи, проведемо фокальну площину та синій промінь, який паралельний до червоного променя і проходить через оптичний центр лінзи (той, що не заломлюється).

3. На перетині променя, що не заломлюється (синього) та фокальної площини ставимо точку F1, через яку проводимо заломлену частину червоного променя.

4. Точка перетину заломленої частини червоного променя і головної оптичної осі А1 і є зображенням точки А.

Зображення: дійсне

Проміжний підсумок Отже, ми розглянули 3 найпростіші в побудові промені для збиральної лінзи.  Пригадаємо  їх ще раз: (Слайд 14)

2. Побудова зображення предмета в збиральній лінзі.

Учитель. Тепер розглянемо питання «Побудова зображення предмета, яке дає збиральна лінза».

Щоб побудувати зображення предмета в лінзі потрібно побудувати зображення кожної його точки. Якщо предмет позначено схематично напрямленим відрізком, то достатньо побудувати зображення крайніх точок, а потім їх сполучити, позначивши верх утвореного зображення

 Робота в групах

Завдання. Побудуйте зображення предмета, яке дає лінза. Дослідіть, як залежать  його розміри та вид від відстані між предметом і лінзою.

 У вас на столах листи з завданням. Зверніть увагу,  предмет зображений  у вигляді стрілки АВ.

Учні працюють самостійно в групах, а вчитель коригує та допомагає їм.

Вчитель. Групи завершують роботу. Прошу доповідача від групи «Фотографи» прикріпити результат дослідження (d>2F) на дошці та прокоментувати його.

Зображення дійсне, зменшене, обернене 

Прошу доповідача від групи «Кінооператори» прикріпити результат (F<d<2F) роботи на дошці.

 Зображення дійсне, збільшене, обернене 

Прошу доповідача від групи «Ювеліри» прикріпити результат роботи (d<F) на дошці.

Зображення уявне, збільшене, пряме

Проміжний підсумок 1. Ми з’ясували, які промені зручно використовувати для побудови зображення, одержуваного за допомогою лінзи.

2. Навчилися побудовою знаходити зображення предметів та характеризувати їх.  Розглянемо ще випадок, коли через предмет проходить головна оптична вісь і знаходиться предмет за подвійним фокусом. (Слайд 15)

Виникає питання:

Чи зміниться вигляд зображення, якщо предмет більший за лінзу або частина лінзи закрита непрозорим екраном?

Звичайно ж, ні. Адже від кожної точки предмета на лінзу падає безліч променів, і всі вони збираються у відповідній точці зображення. Закривання частини лінзи спричинить лише те, що кількість променів, які потраплять у кожну точку зображення, зменшиться. Зображення буде менш яскравим, проте ані його вигляд, ані місце розташування не зміняться. Саме тому, будуючи зображення, ми можемо використовувати всі зручні промені, навіть ті, які не проходять крізь лінзу.

Отже, збиральна лінза дає.. (Слайд 16)

 Формула тонкої лінзи

Для розрахунків положення предмета або його зображення в лінзах використовується формула тонкої лінзи. (Слайд 17)

Під час розв’язування задач слід мати на увазі: (Слайд 18)

Правило знаків:

- перед 1/F ставиться знак «+», якщо лінза збиральна, і «–», якщо лінза розсіювальна;

- перед 1/f ставиться знак «+», якщо зображення дійсне, і «–», якщо воно уявне;

- перед 1/d ставиться знак «+», якщо предмет дійсний (на лінзу падає розбіжний пучок променів), і «–», якщо предмет уявний (на лінзу падає збіжний пучок променів).

На завершення уроку ми з вами пограємо інтерактивну гру «Відкрий вікно»

V. Повідомлення домашнього завдання

Опрацювати § 15, письмово вправу 15(1,2);

Побудувати зображення предмета, коли d=F  та  d=2F

VІ. Підсумки уроку. Рефлексія

Отже, ми навчилися будувати зображення в лінзах, а також записали  формулу тонкої лінзи.

Оцінювання. Оцінки за урок отримають усі. Здайте, будь ласка, свої листи самооцінювання.

Дякую за урок! Оцініть, як ви зрозуміли тему, кольоровими листочками.

Зелений – відмінно, жовтий-добре, червоний-задовільно.

Прізвище та ім’я учня ----------------------------------------------------

Лист самооцінювання

Прізвище та ім’я учня ----------------------------------------------------

Лист самооцінювання

Прізвище та ім’я учня ----------------------------------------------------

Лист самооцінювання

Ювеліри

Побудуйте та охарактеризуйте зображення предмета АВ, яке дає збиральна лінза, якщо він розташований між фокусом  та оптичним центром лінзи.

Фотографи

Кінооператори

Ювеліри