Урок "Властивості та застосування електромагнітних хвиль"

11 КЛАС

Тема уроку: Властивості та застосування електромагнітних хвиль.

Мета уроку: Узагальнити та систематизувати знання учнів про електромагнітні хвилі та їх застосування; розширити здібності учнів та їх інтерес до розв’язку задач.

Формувати зацікавленість у результатах спільної роботи; сформувати знання про практичне застосування електромагнітних хвиль.

Виховувати в учнів інтерес до фізики; формувати науковий світогляд; виховувати почуття працелюбності та наполегливості.

Тип уроку: урок узагальнення та систематизації знань.

Обладнання: таблиці «Радіолокація», «Поширення радіохвиль. Радіозв’язок», «О.С.Попов. Винайдення радіо», «Шкала електромагнітних хвиль».

Хід уроку

І. Організаційний момент.

ІІ. Узагальнення учнями історичних фактів, пов’язаних з вивченням електромагнітних хвиль.

       Звернемо свою увагу до історії та згадаємо великий внесок вчених,

прізвища яких подано на дошці. Вам потрібно назвати їх відкриття.

Д. Максвелл - передбачив існування електромагнітних хвиль та їх

                         властивості;

Г.Герц – перейшов від закритого коливального контура до відкритого;

О.С.Попов – винайшов радіо і здійснив радіозв’язок;

Ернест Резерфорд – досліджував поширення електромагнітних хвиль;

Дж. Томсон – англійський фізик, вивів формулу для періоду вільних                             електромагнітних коливань;

Марконі італійський інженер та Браун – нагороджені Нобелівською премією за роботи по створенню безпровідного телеграфу;

Майкл Фарадей – відкрив явище електромагнітної індукції.

ІІІ.  Гра «Живий комп’ютер»

 Назвати фізичні величини, що характеризують електромагнітні хвилі та

дати  їм відповідні характеристики.

λ, Т,ν, υ,L,C,ω,R

Т=2π

ν ==

ІV. Властивості електромагнітних хвиль.

1. Поглинання електромагнітних хвиль.
2. Відбивання електромагнітних хвиль.
3. Заломлення електромагнітних хвиль.
4. Поперечність електромагнітних хвиль.
5. Поширення електромагнітних хвиль.
6. Явище інтерференції і дифракції електромагнітних хвиль.
7. Світло – це електромагнітна хвиля.
8. Дисперсія хвиль.
9. Поляризація хвиль.

V. Застосування електромагнітних хвиль.

  Доповіді (реферати) учнів на теми:

1. Радіолокація.

2. Відкриття радіо О.С.Поповим.

3. Види антен та їх застосування.

VІ. Розв’язування задач (робота учнів біля дошки по картках).

1. Значення напруги, виражене в вольтах, задано рівнянням U=120соs40πt, де t виражене в секундах. Чому дорівнює напруга, період і частота?

Дано:  

U=120соs40πt ω=        U=U_мсоsωt;  U_мах= 120 В;  ω=40π

ν - ?; Т - ? 

 Т=            Т==0,05с

 ν=              ν== 20 Гц

  Відповідь: Т=0,05с; ν=20 Гц.

2. Індуктивність котушки коливального контура 5·10^-4 Гн. Потрібно настроїти цей контур на частоту 1 МГц. Яка повинна бути ємність конденсатора в цьому контурі?

Дано:

L=5·10^-4 Гн    ν= С=

ν=10⁶ Гц

 ν²= С=5·10^-11 Ф

С - ?

Відповідь: С=5·10^-11 Ф.

3. Визначити період і частоту радіопередатчика, який працює на хвилі 30 м.

Дано: ν= ν==10 МГц

λ=30 м

С=3·10⁸ м/с  Т= Т==10^-7 с

Т-? ν-?

Відповідь: Т=10^-7 с; ν=10⁷ Гц.

4. Діапазон яких радіохвиль може приймати радіоприймач, якщо ємність конденсатора його коливального контура може змінюватись від 30 до         300 пФ, а індуктивність котушки – від 40 до 100 мкГн?

Дано: СІ За формулою Томсона  Т=2π , а частота

С₁=30 пФ 0,3·10^-10 Ф 

С₂=300 пФ 3·10^-10 Ф ν=, значить

L₁=40 мкГн 0,4·10^-4 Гн

L₂=100 мкГн   10^-4 Гн

 ν₁=,  ν₂₌

ν₁-? ν₂-?

ν₁=4,6·10⁶ Гц

ν₂=9,2·10⁵ Гц

Відповідь: від ν₁=4,6·10⁶ Гц  до ν₂=9,2·10⁵ Гц.

5. На якій відстані від дифракційної гратки  треба поставити екран, щоб відстань між невідхиленим зображенням та спектром четвертого порядку дорівнювала 50 мм для світла з довжиною хвилі 500 нм? Постійна дифракційної гратки 0,02 мм. 

Дано:                СІ: 

k=4                d sin φ=kλ;      sin φ=

l=50мм 5·10^-2 м        sin φ можна знайти з     АВС, в якому сторона ВС 

λ=500 нм 5·10^-7 м        є частиною екрана, який розташований на відстані

d=0.02мм 2·10^-5 м x= від дифракційної гратки; в точці В                 

      x-?                                     спостерігається  невідхилене зображення, в точці 

С – зображення спектру четвертого порядку:    sin φ==.

Зрівняємо між собою ці два рівняння і отримаємо:                                                           

        A                                                           

X

      B                                 C

                 L                      

=;                    x ==;

 x =.

Відповідь: x=0,5м.

VІІ. Марафон (додаток 1)

VІІІ. Підведення підсумків уроку.

ІХ. Домашнє завдання (додаток 2).

Д-1

1. Чому поняття хвилі – одне з основних понять у фізиці?

     (Тому що хвилі буквально оточують нас усюди.)

2. Чому завмирає чи взагалі припиняється радіоприйом в автомобілях, коли вони проїжджають тунелем чи під мостом?

     (Тому що в цих місцях електромагнітні хвилі частково відбиваються , а частково поглинаються.)

3. Чому вежі телецентрів будують дуже високими?

     (Тому що телебачення працює на ультракоротких хвилях (менших ніж   10 м), які не можуть огинати викривлення поверхні Землі.)

4. Чому рентгенівське випромінювання дуже шкідливе?

    (Тому що це випромінювання руйнує будь-яку живу клітку.)

5. Чому спектральний аналіз переважає хімічний аналіз?

     (Тому що цей аналіз має високу чутливість, швидкість, простоту визначення і потребує невеликої кількості досліджуваної речовини.)

6. Чому за допомогою спектрального аналізу вдалося відкрити багато нових хімічних елементів?

     (Тому що спектральний аналіз дає змогу у спектрі досліджуваного зразка виявити нові лінії, а це означає, що в зразку присутні домішки невідомих атомів.)

7. Чому в газорозрядних лампах, призначених для отримання ультрафіолетового випромінювання, балони роблять з кварцу, а не зі скла?

      (Тому що скло затримує ультрафіолетове випромінювання, а кварцове скло прозоре для нього.)

8. Чому в парниках ставлять звичайне скло?

    (Тому що ультрафіолетове випромінювання Сонця не потрібне рослинам, а інфрачервоне випромінювання легко проходить крізь звичайне скло.)

9. Чому інфрачервоне опромінення зерна знищує жучків-шкідників, жучки гинуть, а зерно – ні?

     (Тому що жучки чорного кольору і сильно поглинають інфрачервоне випромінення.)

10. Чому пофарбовані вироби краще сушити не в печах, а в інфрачервоних сушарках?

      (Тому що інфрачервоне випромінення має невелику проникну здатність і рівномірно прогріває виріб.)

11. Чому не слід дивитися на полум’я під час дугового зварювання?

      (Полум’я дуги є сильним джерелом ультрафіолетового випромінювання, а воно є дуже шкідливим для сітківки ока.)

12. Чому під час підводних робіт зварник – водолаз не користується захисними окулярами?

       (Тому що вода добре поглинає ультрафіолетове випромінення.)

13. Чому лікарі – рентгенологи під час роботи використовують і фартухи, і окуляри, у матеріали яких уведені солі свинцю?

      (Тому що свинець найкраще захищає організм від рентгенівського випромінювання.)

14. Чому сигнальні прапорці провідника залізничного транспорту жовтого,  а не білого кольору?

     (Тому що людське око найчутливіше до променів середньої частини спектра – жовто-зеленої.)

15. Чому на фотографіях, отриманих в інфрачервоних променях, чітко видно всі предмети до самого обрію?

       (Тому що інфрачервоні промені не розсіюються в повітрі.)

16. Чому небезпечне ультрафіолетове випромінювання?

       (Тому що воно руйнівно діє на живі клітини, шкіру і сітківку ока.)

17. Чому рентгенівські промені виявилися особливими порівняно зі всіма іншими відомими уже випромінюваннями?

       (Тому що ці електромагнітні хвилі мають дуже велику проникну здатність.)

18. Чому під час прийому радіопередачі на будь-яких частотах з наближенням грози виникають перешкоди?

     (Тому що блискавка є джерелом електромагнітної хвилі, яку приймає радіоприймач.)

Д-2

1. Перерахуйте всі вам відомі факти, що свідчать про світло як електромагнітну хвилю.
2. В чому полягає явище дисперсії світла? Дія якого приладу побудована на цьому явищі?
3. Назвіть характерні властивості явища дифракції світла. При яких умовах спостерігається це явище?
4. Чому крила бабки мають радужне забарвлення?
5. Чи можна здійснити радіозв’язок між двома підводними човнами, розташованими на глибині в океані?
6. Чи буде радіоприйом, коли антену встановити на горищі під залізним дахом?
7. Чому пальці, коли їх занурити у воду, здаються короткими?
8. Чим пояснити білий колір снігу, чорний колір сажі, зелений колір листя?
9. Чому із Землі небо здається блакитним, а з Місяця – чорним?
10. Яке явище ви спостерігаєте, коли подивитесь на нитку електричної лампи крізь пір’їну, капронову тканину?
11. Чому зображення на екрані телевізора іноді двоїться?
12. Наведіть приклади застосування властивостей електромагнітних хвиль на практиці.