Тема: "Лінзи. Побудова зображень, одержаних за допомогою лінз. Кут зору. Оптичні прилади для їх застосування".

Всеукраїнський конкурс на кращий план-конспект уроків природничих дисциплініз елементами медіаграмотності для 1-11 класів закладів загальної середньої освіти.

 

 

 

 

 

 

 

                              УРОК ФІЗИКИ В 11 КЛАСІ

 

 

Тема.  Лінзи. Побудова зображень, одержаних за допомогою лінз. Кут зору. Оптичні прилади для їх застосування.

 

 

 

 

 

                                              Підготувала

вчитель фізики та інформатики

вищої категорії, старший вчитель

Петрівської ЗОШ І-ІІІ ст.№2

смт. Петрівка,

Іванівського району,

Одеської області.

Шатога Т.Б.

 

   

                                  УРОК ФІЗИКИ В 11 КЛАСІ

18.02.2019 року

Урок 62

Тема.  Лінзи. Побудова зображень, одержаних за допомогою лінз. Кут зору. Оптичні прилади для їх застосування.

Мета:  узагальнити знання учнів про лінзи та їх фізичні властивості; сформулювати їхні практичні уміння щодо застосування про властивості лінз для подання зображень графічним методом.

           Розвивати спостережливість, уміння виявити причини фізичних явищ, розвиток в учнів комунікативних якостей та навичок  міжособистісного спілкування.

 Формувати інтерес до навчального предмета фізики та  вміння науково  пояснювати фізичні явища.             

Виховувати любов до предмету.

 Демонстрації: різні типи лінз; закони геометричної оптики; хід зручних променів у збиральній та розсіювальній лінзах; український фізик-винахідник Олександр Смакула; оптичні прилади та їх застосування.

          Використання комп'ютера для тестування та побудови зображень у збиральній лінзі, розв'язування задач.

 Тип уроку: Комбінований урок.

План уроку.

 І. Організаційна частина уроку. Пояснення мети та форми проведення 

               уроку.

          ІІ. Актуалізація знань учнів.

          ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

 ІV. Перевірка знань.

 V. Робота на комп'ютерах.

 VІ. Підготовка до ЗНО.

          VII. Домашнє завдання.

Хід уроку.

           І. Організаційна частина уроку. Пояснення мети та форми проведення 

               уроку.

                - Учні поділені на чотири групи. Кожна група має картку плану виконання завдань("літературна хвилинка", "теорія", "графічна задача","експеримент", "розрахункова задача", "робота на ПК").

ІІ. Актуалізація опорних знань.

1).БЛІЦ-ОПИТУВАННЯ

Бліц-турнір

• Світло – це … (поперечна електромагнітна хвиля)
• Розклад призмою білого світла на кольори  відбувається в результаті:
  • Дисперсії;
  • Інтерференції;
  • Дифракції;
  • Поляризації.
• На білому фоні намальовано зелений квадрат. Спостерігач дивиться через червоне скло. При цьому він побачить:
  • Чорний квадрат на зеленому фоні;
  • Синій квадрат на зеленому фоні;
  • Червоний квадрат на чорному фоні;
  • Чорний квадрат на червоному фоні.
• З якою фізичною характеристикою світлових хвиль пов’язана відмінність у кольорі? (різниця в довжині хвилі або частоті – світловим пучкам різного кольору відповідають хвилі різної довжини – Томас Юнг)

 

2) ЛІТЕРАТУРНА ХВИЛИНКА

Робота в групах. (узагальнення вивченого матеріалу) Учням роздаються уривки віршів відомих авторів і учням необхідно прочитавши вірша відповісти на поставлене запитання.

 

І група

Леся Українка « Тиша морська»

З тихим плескотом на берег

Рине хвилечка перлиста;

Править хтось малим човенцем, -

В’ється стежечка злотиста

  Які оптичні явища тут описані?

(Перлистою «хвилечка»  здається внаслiдок вiдбивання сонячних променів на нерiвнiй поверхні морської води пiд різними кутами).

 ІІ група

 Леся Українка «У човні»

 Глянь, як хвилі від срібла блищаться!

  Глянь, як небо синіє в горі!

 Вабить хвиля на море податься,

 Кличе промінь ясної зорі.

  Чому небо синє?

(Заломлення різних за кольором свiтлових пpоменів відбувається в атмосфері Землі по-різному (явище дисперсii). В найбiльшій мipi розсiюються пpoмeнi синьо-голубої частини спектра. Тому в ясну сонячну погоду небо голубе)

 ІІІ група

Іван Франко

 Сипле, сипле, сипле, сипле сніг.

 З неба сірої безодні

 Міріадами летять

 Ті метелики холодні.

   Чому сніг білий?

(Снiг бiлий тому, що складається з дрiбненьких крижинок. А всяка подрiбнена прозора речовина (наприклад, розтовчене скло або лід) стає непрозорою і білою. Це явище повного внутрiшнього вiдбиття. Результат спос­терiгаеється такий же, як i при розсiяному вiдбиваннi, при якому поверхня предметiв здається бiлою.).

 IV група

 Тарас  Шевченко

 Сонце заходить, гори чорніють,

 Пташечка тихне, поле німіє...

                     Чому ввечері всі предмети поступово втрачають своє забарвлення і стають чорними?

(Людське око бачить предмети завдяки тому, що світлові промені, відбившись від них, потрапляють до нас в очі, при заході сонця швидко зменшується освітленість навколишніх предметів, а значить і кількість променистої енергії, що потрапляє в наші органи зору).

3) ДОСЛІД З ДЕМОНСТРАЦІЄЮ ЗАКОНІВ ГЕОМЕТРИЧНОЇ ОПТИКИ, та уривок використанням комп^,ютерної програми  11клас). На основі досліду та демонстрації комп^,ютерної програми сформулювати закони геометричної оптики, які були вивчені раніше:

• закон відбивання світла;
• закон заломлення світла.

          -    хід променів  у сферичному дзеркалі

(зробити схематичний малюнок)

 

Заповнити КАРТКУ-ПЛАН завдання №1, №2

 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

1). Лінзи. Два види лінз. Демонстрація лінз. Слайд 8-14

          

 

             

Лінзою називають прозоре тіло, обмежене з обох боків сферичними поверхнями.

Розрізняють такі види лінз, як показано на малюнках: а) - двовипукла, б) - плоско-опукла, в) - двоввігнута, г) - плоско-ввігнута, д) - опукло-ввігнута, а на малюнку е) показані умовні позначення для збиральної та розсіючої лінз.

Якщо товщина лінзи в найтовщому місці дуже мала у порівнянні із радіусами викривлення її поверхонь і відстанню предмета до її поверхні, то таку лінзу називають тонкою.

Якщо паралельний пучок променів, що падають на поверхню лінзи, лінза збирає в одній точці, то її називають збиральною, а цю точку фокусом. Якщо ж паралельний пучок променів, який падає на лінзу, лінза розсіює, то її називають розсіювальною. 

Збиральна та розсіювальна лінзи та їх фокуси

Після проходження такої лінзи паралельні промені рівномірно розходяться так, що їх продовження перетинаються в уявній точці - фокусі.

У збиральній лінзі фокус є дійсним, а в розсіювальній - уявним.

Промені, що проходять через центр лінзи не заломлюються. Центр лінзи називають оптичним центром (див. малюнок).

Проведемо лінію через оптичний центр лінзи та перпендикуляно до її площини. Цю лінію називають головною оптичною віссю. В збиральній лінзі промені, що паралельні головній оптичній вісі заломлюються і проходять через фокуси. В розсіюючій лінзі промені, що паралельні головній оптичні вісі заломлюються, а їх продовження проходять через фокус лінзи.

Аналогічна картина спостерігається при оберненому напрямі світлових променів. В збиральній лінзі промені, що пройшли через її фокус після заломлення будуть паралельні головній оптичній осі. В розсіюючій лінзі промені, що спрямовані на фокус (той фокус, що з іншого боку лінзи) після заломлення будуть паралельні головній оптичній осі.

Будь-яка інша пряма, яка проходить через центр лінзи не перпендикулярно її площині назвивається побічною віссю.

В збиральній лінзі промені паралельні побічній вісі перетинаються в точці, що має назву побічний фокус. В розсіюючій лінзі в побічному фокусі перетинаються продовження променів.

         Оскільки є багато можливих напрямів побічних оптичних вісей, то і відповідних побічних фокусів теж буде багато. Усі разом ці точки побічних фокусів створюють фокальні площини - дві площини, паралельні головній площині з обох боків лінзи, які проходять через фокуси. 

Відстань від фокуса до оптичного центра називають фокусною відстанню лінзи F. 

Фокусна відстань збиральної лінзи є додатною, а розсіювальної - від'ємною.  

Величину, обернену до фокусної відстані, називають оптичною силою лінзи

D = 1/F . 

 У системі СІ оптичну силу лінзи вимірюють в діоптріях:

[D] = 1/м = 1 дптр. 

Оптична сила лінзи дорівнює одній діоптрії, якщо її фокусна відстань дорівнює одному метру.

Головна цінність лінзи полягає в тому, що за її допомогою можна отримати зображення предметів, які можуть світитись самі чи світяться відбитим світлом. 

Якщо d - відстань від предмета до лінзи, то f - відстань від лінзи до зображення на екрані, F - фокусна відстань, то розміщення предмета і його зображення можна визначити за формулою тонкої лінзи:

 

Користуючись формулою слід враховувати правило знаків:

1) якщо лінза розсіювальна, то величину F беруть зі знаком "-". 
2) якщо лінза дає уявне зображення, то і f також беруть з "-". 
3) якщо предмет уявний (наприклад, в системі лінз), то і d беруть зі знаком "-".

Якщо h - висота предмета, а H - висота зображення, то можна знайти збільшення лінзи: 

Якщо оптична система складається із декількох (D₁, D₂, …, D_n) лінз, розміщених близько одна до одної, то справедливою є така формула: 

D_{системи} = D₁ + D₂ + D₃ + … + D_n

 

2. Перегляд відео "Олександ Смакула-фізик-винахідник

 

3. Доповідь учнів "Кут зору". Особливості кольорових лінз для захисних окулярів.

 Кут зору

Що таке кут зору й для чого потрібно його збільшувати

Розмір зображення h предмета на сітківці визначається кутом, зору — кутом з вершиною в оптичному центрі ока, утвореним променями, напрямленими на крайні точки предмета:

де d — відстань від предмета до оптичного центра ока (див. рис. 42.2); Н — розмір предмета. Зі збільшенням кута зору розмір зображення на сітківці збільшується, тому збільшується кількість світлочутливих клітин сітківки, задіяних у створенні зображення, а відповідно, й обсяг зорової інформації про предмет. Короткозора людина, розглядаючи предмет, наближає його до ока, збільшуючи кут зору, тому вона може розрізнити дрібні деталі навіть краще, ніж людина з нормальним зором. Далекозорій людині важко розрізняти дрібні деталі предмета, оскільки вона повинна віддаляти його від ока, а це зумовлює зменшення кута зору.

 

        4. Хід зручних променів:

1. Промінь, який упав на лінзу паралельно головній оптичній осі, заломившись пройде через фокус.

 2. Промінь, який упав на лінзу через фокус, заломившись пройде паралельно головній оптичній осі.

 3. Промінь, який пройшов через оптичний центр, не заломлюється.

4. Промінь, який падає на лінзу паралельно побічній осі, після заломлення перетнеться з нею в фокальній площині.

 

5. Відео "Оптичні прилади". "Небезпека Пожеж"

 

ФІЗХВИЛИНКА

ІV. ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬ.( інтерактивні вправи)

 

1. Тестування на сайті    https://learningapps.org/view2037144

V. РОБОТА НА КОМП'ЮТЕРАХ.

 

1). Робота в групах

- Графічна задача

1. Дослідження  ходу пучків світла крізь збиральну лінзу.
2. https://www.geogebra.org/m/wxFU67Cq#material/WJukr3rY

 

Побудова зображення у збиральній лінзі. Самостійна робота.

1. Якщо предмет розміщений на відстані d = 2F, то його зображення буде дорівнювати за висотою предмету, буде перевернутим і дійсним, знаходитиметься в точці 2F по інший бік від лінзи.

2. Якщо предмет знаходиться на відстані d > 2F, зображення буде зменшеним, перевернутим, дійсним, знаходитиметься в точці між 2F i F на іншому боці від лінзи.

3. Якщо предмет знаходиться між 2F i F, зображення буде перевернутим, збільшеним, дійсним, знаходитиметься за 2F по інший бік від лінзи.

4. Якщо предмет знаходиться на відстані d = F, промені виходитимуть з лінзи паралельно до променя, що проходить через оптичний центр, і зображення не буде.

5. Якщо предмет знаходиться між фокусом F i оптичним центром лінзи, зображення буде прямим, уявним, збільшеним і знаходиметься по той же бік від лінзи, що і предмет.

2) ЕКСПЕРИМЕНТ

І група. Як за допомогою лінійки у сонячний день визначити висоту телеграфного стовпа? ОБЛАДНАННЯ: лінійка

ІІ група.

Як за допомогою лінійки у сонячний день визначити висоту телеграфного стовпа?  ОБЛАДНАННЯ: лінійка

ІІІ група. Дослідіть, як зміниться зображення, отримане на екрані за допомогою збиральної лінзи, якщо закрити верхню її частину?

ОБЛАДНАННЯ: Збиральна  лінза , екран, свічка.

IVгрупа. Дослідіть, чи можливо за допомогою збиральної лінзи утворити уявне зображення. ОБЛАДНАННЯ: Збиральна  лінза , екран, свічка.

3)РОЗРАХУНКОВА ЗАДАЧА

І група. Кут між падаючим і відбитим променем становить 80º. Чому дорівнює кут падіння променя?

ІІ група. Визначте швидкість світла в алмазі.

(n алмазу =2,42)

ІІІ група. Дерево, освітлене сонячними променями, відкидає тінь завдовжки 25 м. Стійка футбольних воріт, висота якої 2,44 м, відкидає тінь завдовжки 2 м. Знайдіть висоту дерева.

IV група. Визначте швидкість світла у льоді.

(n льоду =1,31)

 

VІ. ПІДГОТОВКА ДО ЗНО.

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ.

 

Хід пучків крізь розсіювальну лінзу.   Конспект у зошиті. Побудувати зображення за допомогою лінзи у випадку 2F<d<3F.

 

VІІІ. ПІДСУМОК.

1. Чому опукла лінза називається збиральною?
2. Чому увігнута лінза називається розсіювальною?
3. Чому фокус розсіювальної лінзи називається уявним?

4. Де використовують лінзи?

 

Узагальнили знання про лінзи, дзеркала та їх фізичні властивості; сформулювали їхні практичні уміння щодо застосування про властивості лінз для подання зображень графічним методом. Зв’язок фізики з математикою, біологією, географією при вивченні теми, застосування – медицина (УЗД), промисловість, транспорт (дефектоскопія), дослідження (ехолот), будівництво.