Методична розробка уроку на тему: «Шкала електромагнітних випромінювань. Електромагнітні хвилі в природі і техніці»

Управління освіти і науки

Чернігівської обласної державної  адміністрації

Чернігівський професійний будівельний ліцей

 

 

 

 

 

 Методична розробка уроку фізики на тему:

«Шкала електромагнітних випромінювань. Електромагнітні хвилі в природі і техніці»

 

 

 

 

Підготувала і провела Івашута С.М.

 

Тема уроку: Шкала електромагнітних випромінювань. Електромагнітні хвилі в природі і техніці.

Мета уроку:

Навчальна: ознайомити учнів  з шкалою електромагнітних коливань, розкрити суть властивостей електромагнітних хвиль різних діапазонів, ознайомитись з методами одержання та реєстрації електромагнітних хвиль та з’ясувати де використовуються електромагнітні хвилі в природі і техніці.

Розвиваюча: розвивати інтерес до фізики шляхом створення ситуації успіху, вміння спостерігати, узагальнювати, робити висновки, сприяти розвитку комунікативних навичок

Виховна:  виховувати допитливість, любов до предмета, привчати до відповідальності, самостійності.

Методична мета уроку:  Використання методів активного навчання на уроках фізики з метою розвитку  пізнавальної діяльності учнів

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу (із застосуванням методу шести капелюхів Едварда де Боно)

Обладнання:  екран, ноутбук, мультимедійний проектор, мультимедійна презентація, стенд «Шкала електромагнітних випромінювань», опорний конспект, шість капелюхів.

 

 

 

 

 

 

План уроку

І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань :

• Вправа «Ключ»

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

ІV. Вивчення нового матеріалу.

• Низькочастотні коливання
• Радіохвилі
• Інфрачервоне випромінювання
• Видиме світло
• Ультрафіолетове проміння
• Рентгенівське випромінювання
• Гама-промені.

V. Закріплення вивченого матеріалу

• Вправа «Давайте подумаємо»
• Складання сенкану
• Перегляд відеофрагментів

VІ. Підведення підсумків уроку.

VІІ. Домашнє завдання.

 

 

 

 

 

Хід уроку

І. Організаційний момент.

Слово вчителя: Доброго дня, шановні учні! Сідайте, будь ласка. Ви звернули увагу, що сьогодні до нас на урок завітало багато гостей. Але почувайте себе зручно, комфортно і без хвилювань.  Ви молодці і у нас з вами все вийде на відмінно.

Під час уроку мені хотілося б побачити у вас те, що часом буває непомітним:

* сміливість – у скромних;

* комунікабельність – у мовчазних;

* рішучість – у невпевнених;

* але  жагу до знань хотіла б побачити у кожному з вас.

ІІ. Актуалізація опорних знань :

Тож давайте виконаємо вправу і з’ясуємо що поведе нас вперед .

Вправа «Ключ»

 

 

 

 

 

1. Коливання, які з часом зникають називаються … затухаючими

2. Явище накладання двох хвиль в просторі, внаслідок чого в одних місцях  утворюється максимум  а в інших мінімум випромінювання (інтерференція)

3. Найбільше відхилення від положення рівноваги (амплітуда)

4. Пристрій, в якому отримують електромагнітні коливання (Контур)

5. Одна з частин коливального контуру (Конденсатор)

6. Процес  поширення коливань у просторі (хвиля)

 

       Сьогодні наша учнівська дошка прикрашена кольорами весни у вигляді різнокольорових капелюшків. Саме вони слугуватимуть нам помічниками на уроці.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Переповнений світ цей дивами,
про які і не чули колись.

Ваблять сяйвом блакитні екрани,

кораблі піднімаються ввись.

 Ось в ефірі бринить голос рації,

 а по радіо знов новий хіт.

 Величезний потік інформації –

 ніби в простір безмежний політ.

Вертоліти, авто, суперлайнери,

електрички, мопеди, трамвай...

Дисководи, дискети і драйвери...

Що сподобалось, те й обирай!

 Все людина створила руками,

 ти уважно навкруг подивись:

 переповнений світ цей дивами,

 про які і не чули колись.

        Сучасний світ, що оточує людину наповнений найрізноманітнішої технікою. Комп'ютери та мобільні телефони, телевізори стали нашими найближчими незамінними помічниками і навіть замінюють нам спілкування з друзями .. Численні дослідження показують наші помічники в той же час відбирають у нас найцінніше - наше здоров'я. Ваші батьки часто замислюються, що завдає більше шкоди мікрохвильова піч чи мобільний  телефон? На це запитання ми дамо відповідь пізніше.

Оголошення теми та мети уроку.

Епіграф уроку: Техніка сьогодення – це фізика в різних її застосуваннях.

                                                                                                        (автор невідомий)

ІV. Вивчення нового матеріалу

        Викладач. Що ж давайте уявно одягнемо перший капелюх білого кольору, який закодований під назвою – «інформація».

     Для наочного уявлення про різноманітність електромагнітних випромінювань складено шкалу.  Її поділено на умовні діапазони: низькочастотні хвилі, радіохвилі, інфрачервоне випромінювання, видиме світло, ультрафіолетове, рентгенівське та гамма-випромінення.

Всі діапазони шкали електромагнітних випромінювань мають загальні властивості:

•   Фізична природа всіх випромінювань однакова
•   Всі випромінювання поширюються у вакуумі з однаковою швидкістю, що дорівнює 3 * 10⁸ м / с
•    Всі випромінювання виявляють загальні хвильові властивості (відбивання, заломлення, інтерференцію, дифракцію, поляризацію)

Розглянемо шкалу електромагнітних випромінювань докладніше.

•    Низькочастотні коливання

Низькочастотне випромінювання виникає в результаті роботи різних електротехнічних пристроїв, які живляться змінним струмом низької частоти. Довжина таких хвиль знаходиться в межах від 100000 км до 10 км. Але через свою низьку частоту воно має малу енергію, тому поки не знайшло широкого застосування для передачі енергетичних потоків та інформації на значні відстані.

• Радіохвилі

Учень 1. Радіовипромінюванням називають електромагнітні хвилі з довжиною в діапазоні від 0,1 мм до 10 км. Частота радіохвиль:  3∙10⁴ - 3∙10¹² Гц

Весь радіодіапазон електромагнітних хвиль розподіля­ється на: довгі, середні, короткі, ультракороткі.

Першим, кому вдалося створити і детектувати електромагнітнітні хвилі, став Г. Герц  (1987 р.).  А 7 травня 1895 року О. Попов продемонстрував дію першого радіоприймача.

Отримати радіохвилі можна за допомогою генераторів на електронних лампах чи транзисторах.

Життя сучасного суспільства неможливе без постійного обміну інформацією. Радіо, телебачення, радіолокатори та стільниковий зв'язок відіграють у цьому неабияку роль.

Властивості радіовипромінювання:                  

огинають землю;

•       поглинаються;
•       відбиваються;
•       поширюються прямолінійно.

Застосовують радіохвилі у:

• радіозв’язку;
• телебаченні; (Борис Грабовський - творець електронної системи передачі на відстань рухомого зображення)
• радіолокація;
• стільниковий зв'язок.

      Викладач.  Одним з використань радіохвиль є використання їх в мікрохвильовій печі. Термін «мікрохвилі» не зовсім вдалий, оскільки це електромагнітні хвилі довжи­ною від 1мм до 1 м.  Тобто префікс мікро- не відповідає довжині хвиль. Більш коректним є термін «надви­сокочастотне (НВЧ)» випромінювання. Як вона працює?

        Робота мікрохвильовій печі заснована на принципі роботи потужного магнетрона, який здатний перетворювати звичайну електроенергію в надчастотне електричне поле. Мікрохвилі особливим чином впливають на молекули води , що містяться в їжі, а ті в свою чергу швидко коливаються і виробляють нагрівання продукту.

      Мікрохвилі дуже швидко впливають на їжу зі всіх сторін, відбиваючись від металевих стінок корпусу. Енергія, що потрапила в продукти при розігріванні перетворюється в теплову енергію. Таким чином, готова страва не може містити ніяких залишкових частинок, це суперечило всім законам фізики.  Тобто ніякої шкоди здоров’ю НВЧ – піч не несе.  Якщо дверцята відкриті – магнетрон не працює, також він не може синтезувати надчастоти при вимкненому приладі. Поки мікрохвильова піч працює, людина надійно захищена від шкідливого її впливу за допомогою герметичного металевого корпусу і захисної сітки, розташованої на дверцятах. Але…

     Але користь мікрохвильовії печі і її безпеку використання досягається тільки в тому випадку, якщо прилад повністю справний і не має пошкоджень. Якщо на приладі є які-небудь порушення цілісності, вони можуть приводити до виходу мікрохвиль назовні. І така мікрохвильова піч дійсно небезпечна для свого власника. Тому багато виробників не рекомендують стояти біля торця приладу, коли він включений. Особливо це стосується вагітних жінок і маленьких дітей.

                 Ще одним дивом сучасного світу є мобільний телефон, принцип дії якого ґрунтується на використанні радіохвиль. В мобільному телефоні використовуються ті самі частоти хвиль що і в НВЧ- печі. Різниця полягає в тому , що в НВЧ-печі ці хвилі екрановані, тобто захищені металевим корпусом, чого не скажеш про мобільний телефон.

Тож уявно одягнемо чорні капелюхи і дізнаємось, що закодував у собі цей капелюх під назвою «застереження».

Яку шкоду наносить телефон людині дивимось відео ролик.

                 Давайте  уявно одягнемо ще один капелюшок жовтого кольору,  який закодований під назвою «логічний позитив».

           Дуже часто радіохвилі порівнюються з так званою ≪радіацією≫. Однак, таке порівняння помилкове, оскільки радіохвилі належать до спектру неіонізуючого випромінювання і можуть викликати нагрівання тканин, а ≪радіація≫, радіоактивне випромінювання, належить до спектру іонізуючого випромінювання, яке спричиняє структурні зміни в тканинах та може завдавати суттєвої шкоди здоров’ю людини.

• Інфрачервоне випромінювання

Учень 2. Інфрачервоними променями називають хвилі, довжина яких лежить в діапазоні: 0,1 мм-770 нм. Частота: 3∙10¹² - 3∙10¹⁴ Гц

Джерелами інфрачер­воних хвиль є Сонце, зірки, планети, будь-яке тіло, температура якого вища за температуру навколишнього середовища.

Приймачами інфрачервоного випромінювання є термометри, фоторезистори, фотоелементи та ін.

Властивості:

•       проходить крізь картон, чорний папір, тонкий шар ебоніту, асфальт, атмосферу Землі,
•       сильно поглинається водяною парою.

Застосування інфрачервоного випромінювання:

• фотографування земних об'єктів у тумані й темряві;
• прогрівання тканин живого організму;
• сушіння деревини, пофарбованих поверхонь, підігрівання матеріалів;
• встановлення охоронної сигналізації у приміщеннях;
• у сфері медицини, геодезії, криміналістики;
• у військовій справі (прилади нічного бачення тощо).

• Видиме світло

Викладач. Видиме випромінювання – частина електромагнітних хвиль, які сприймаються оком. Оскільки колір світлового пучка визначається частотою коливань, то так зване біле світло складається з набору електромагнітних хвиль різних частот, які постійно переходять одна в одну.

Довжина хвиль видимого випромінювання лежить в межах: 770-380 нм, а частота – 4∙10¹⁴ - 8∙10¹⁴ Гц.

Властивості:

•             відбивається;
•             заломлюється;
•             діє на око.

• Ультрафіолетове проміння

Учень 3. Випромінювання, що виявляється безпосередньо за фіолетовою частиною видимого спектра, називається ультрафіолетовим.

Довжина хвилі: 380-5 нм, частота: 8∙10¹⁴ - 6∙10¹⁶ Гц

Джерела: сонце, зорі; світло електричної дуги;газорозрядних ламп.

Приймачі: фотоелементи, фотодіоди, іонізаційні камери, лічильники фотонів, фотопомножувачі.

Властивості:

• викликає люмінесценцію;
• викликає фотоефект;
• спричиняє фотохімічні реакції;
• справляє бактерицидну дію;
• впливає на центральну нервову систему;
• спричиняють утворення захисного пігменту – засмаги (вітамін В2);
• руйнують сітківку ока.

Застосування:

• в люмінесцентних лампах;
• люмінесцентному аналізі та дефектоскопії;
• у промисловій електроніці й автоматиці;
• у текстильному виробництві;
• відіграє важливу роль у фізіології тварин і рослин;
• для стерилізації повітря в промислових приміщеннях;
• у медицині.

• Рентгенівське випромінювання

Учень 4. Рентгенівське випромінювання виникає під час гальмування електронів, які прискорюються сильним електричним полем.

Запатентував відкриття невидимого випромінювання Рентген 8 листопада 1895 року, яке було назване   Х- променями. У 1901 році Рентгену була присуджена перша в історії Нобелівська премія з фізики.

Джерелом рентгенівського випромінювання виявився анод вакуумної трубки.

       Властивості:

• висока проникаюча й іонізуюча здатність;
• не відхиляється електричним і магнітним полями;
• викликає люмінесценцію;
• справляє фотохімічну дію;
• справляє досить сильну біологічну дію на організм у цілому;
• поширення, відбивання, заломлення, інтерференція та дифракція

Застосування:

• флюорографія;
• рентгенівський аналіз;
• кристалографія.

Викладач. В цьому ж напрямі й до нього працювали багато вчених, у тому числі й Іван Пулюй – упродовж 14 років. Займаючись газорозрядними процесами в катодній трубці, Пулюй винайшов так звану "лампу Пулюя", яка випускала невідоме проміння. За допомогою барієво-платиново-ціаністого екрана він зробив ці промені видимими, і почав робити різні знімки (зараз вони називаються рентгенограмами), що вирізнялися особливою чіткістю ще за 15 років до відкриття Х-променів. Навіть Ейнштейн признавав першість відкриття рентгенівських променів за І.Пулюєм.

А зараз уявно одягнемо червоний капелюх,  під яким зашифровані слова «почуття, емоції ». Я хочу щоб ви трошки посміхнулись і розповім вам курйозний випадок, який стався з В. Рентгеном.

Трохи гумору.

Якось відомий вчений В.Рентген дістав  листа. Невідомий просив вислати кілька рентгенівських променів і пояснити, як ними користуватися. Виявилося, що у нього у грудній клітці застрягла револьверна куля, але приїхати до Рентгена автор листа не може за браком часу. Учений відповів:

«На жаль, ікс-променів у мене зараз не має. До того ж пересилати їх досить складна штука. Зробимо простіше: пришліть мені вашу грудну клітку.».

• Гама-промені.

Учень 5. γ-випромінювання - короткохвильове електромагнітне випромінювання, що виникає при розпаді радіоактивних ядер, переході ядер із збудженого стану в основний, взаємодії швидких заряджених часток з речовиною, анігіляції електронно-позитронних пар тощо.

Довжина хвилі: 10^-11 - 3∙10^-15 м. Частота: 2∙10¹⁸ - 3∙10³⁰ Гц.

Вперше γ-випромінювання дослідив А. Беккерель у 1896 р.

Властивості γ-променів дуже подібні на властивості рентгенівських променів, але мають:

•       більшу іонізуючу здатність;
•       більшу проникливість;
•       більшу частоту коливань;
•       більшу небезпеку для живих організмів.

Застосування:

•       у медицині,
•       на виробництві (γ -дефектоскопія).

          V. Закріплення вивченого матеріалу

Вправа «Давайте подумаємо»

1.Не так давно датська фірма "Лего" стала додавати в свою продукцію сульфат барію, який добре помітний в рентгенівських променях. Для чого? (Щоб при рентгенівському дослідженні виявити іграшку, що проковтнула малюком)

2. Як використовують ультрафіолет для визначення якості продуктів? (Деякі продукти під дією ультрафіолетових променів люмінесцують в затемненому приміщенні різним кольором)

Найменування продукту	Колір продукту при опромінені		Характеристика непридатного продукту.
	Придатний	Непридатний
М'ясо	Темно-червоний	Яскраво рожеві точки	М'ясо заражене личинками глистів
Пшеничне зерно	Зелений	Жовтий	Постраждало від вогкості
Мука пшенична	Синюватий	Фіолетовий	З присутністю ріжків
Курячі яйця	Червоний	Блідо жовтий	Зберігались не менше двох тижнів
Цибулина в розрізі	Фіолетовий	Жовтувато-білий	Заражена сирою гниллю
Картоплина в розрізі	Яскраво жовтий або сірувато-коричневий	Плями  чорного кольору	Сильна ступінь ураження фітофторою
Риба	Зеленувато-синє свічення	Жовтогарячі ділянки або червоні плями	Явно зіпсований продукт

Складання сенкану

        Одягнувши капелюх  зеленого кольору, ми разом із вами полинемо у світ креативності та творчості.

Хвиля

Електромагнітна, звукова

Відбивається, заломлюється, діє на організм людини

Має широкі межі застосування

Потік.

Перегляд відеофрагментів

VІ. Підведення підсумків уроку:

Кінець уроку спонукає нас одягти останній капелюшок – синього кольору, який закодований під назвою «Підсумок»

VІІ. Домашнє завдання.

І завершуючи урок, хочу сказати вам такі слова-побажання:

Є поміж нас багаті й бідні,

Кому що треба, доля не пита.

Та є дві речі, всім нам так потрібні:

У світі – мир, а в душах – доброта.

Ходіть до щирих друзів в гості,

Образи грішникам простіть.

Позбудьтесь заздрості і злості!

Любіть любов! Життя любіть!

Усім присутнім зичу гарного сонячного дня. Дякую за увагу! До побачення!