Урок з фізики: "Цікава оптика: спостерігаємо дифракцію світла"

Про матеріал

Дана розробка може бути використана вчителем під час проведення лабораторної роботи або демонстрації в ході вивчення відповідної теми.

Перегляд файлу

 

 

 

Урок з фізики для 11 класу на тему:

 

«Цікава оптика: спостерігаємо дифракцію світла»

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

Підготувала:

вчитель фізики

ЗЗСО №45

Подільського району м. Києва

Сергійчук Вікторія Валеріївна

 

 


Київ - 2019

 

 

 

Тема уроку:

  "Цікава оптика: спостерігаємо

 дифракцію світла"

 

Тип уроку: удосконалення знань, формування практичних навичок та вмінь.

Вид роботи: груповий.

Пояснювальна записка до уроку: наразі дана тема розглядається в 11-му класі при вивченні розділу фізики: "Хвильова і квантова оптика". У програмі даний урок позиціонується як «Лабораторна робота №4» і є 6-тим уроком від початку вивчення теми, коли виникає необхідність удосконалити та закріпити теоретичні знання учнів про різноманітні, світлові явища природи.

За новою програмою з фізики (Наказ № 1539  від  24.11.2017 р., авторський колектив під керівництвом Ляшенка О.І.), котра вступила в дію з 2018/2019 навчального року даний урок розглядається в 11-му класі у Розділі 2: «Коливання та хвилі». Розглянуті в ході заняття оптичні явища, у програмі, визначено як рекомендовані демонстрації під час вивчення курсу фізики у старшій школі.

Усі наведені в розробці завдання уроку є варіативними. Вчитель може самостійно обрати, в залежності від ступеню опанування учнями матеріалу теми та матеріальної бази кабінету, які запропоновані досліди доцільно відтворити під час уроку.

Мета: ознайомити учнів з різними способами дослідження дифракції світла; навчити визначати й аналізувати умови, за яких спостерігаються ці явища;  продовжити формувати  уявлення про світло. Розкрити причинно-наслідкові зв’язки при спостереженні оптичних явищ у природі та в лабораторних умовах, з метою пояснення проведених експериментів (на основі розвитку уявлень і знань про світло, зв’язку електричного та магнітного полів, тощо). Продовжувати формувати інтерес до історії розвитку фізики як фундаментальної науки. Розвивати реалістичну «Я-концепцію» в учнів, їхній світогляд.

За програмою рівня стандарту зміст уроку буде спрямовано на розвиток в учнів наступних компетентностей.

 

№п/п

Назва

Уміння, ставлення учнів та навчальні ресурси:

 

Ключові компетентності:

1.

Математична

- застосовування математичних методів для опису й дослідження фізичних явищ, процесів; розв’язування фізичних задач, опрацювання та оцінювання результатів експерименту.

2.

Природнича

- вміння пояснювати природні явища і технологічні процеси;

- використання знань з фізики для вирішення завдань, пов'язаних із реальними об'єктами природи і техніки;

- здатність, за допомогою фізичних методів самостійно чи в групі досліджувати природу;

- оцінка значення фізики та технологій для формування цілісної наукової картини світу, сталого розвитку.

Навчальні ресурси: електронні презентації, конструкторські завдання, віртуальні цифрові лабораторії.

3.

Інформаційно-цифрова

- уміння використовувати сучасні пристрої для опрацювання, збереження, передачі та представлення інформації;

- використання сучасних цифрових технологій і пристроїв для вивчення фізичних явищ, для обробки результатів експериментів, моделювання фізичних явищ і процесів;

- ціннісні орієнтири у володінні навичками роботи з інформацією, сучасною цифровою технікою.

4.

Ініціативність і підприємливість

- уміння застосовувати фізичні знання для генерування ідей та ініціатив щодо проектної, конструкторської та винахідницької діяльності, для вирішення життєвих проблем, пов’язаних із матеріальними й енергетичними ресурсами;

- оцінювати можливість застосування набутих знань з фізики в майбутній професійній діяльності, для ефективного вирішення повсякденних проблем;

- оцінювати власні здібності щодо вибору майбутньої професії, пов’язаною з фізикою чи технікою;

- економно й ефективно використовувати сучасну техніку, матеріальні ресурси;

- ціннісне ставлення до фізичних знань, результатів власної праці та праці інших людей.

5.

Обізнаність і самовираження

- використання знань з фізики під час реалізації власних творчих ідей;

- усвідомлення гармонійної взаємодії людини і природи.

 

Предметні компетентності:

(суть розкривається в наскрізних змістових лініях)

1) уміння планувати, підготувати, спостерігати експеримент;

2) уміння вимірювати фізичні величини та обробляти результати експерименту;

3)уміння інтерпретувати результати експерименту.

1

"Екологічна безпека та сталий розвиток"

-    використовувати знання, отриманні на уроках фізики, для вирішення проблем довкілля;

2

"Громадянська відповідальність"

-  працювати в команді, приймати виважені рішення, що сприятимуть вирішенню науково-технологічних, економічних, соціальних чи інших проблем сучасного суспільства.

3

"Здоров’я і безпека"

  •         дотримуватися правил безпеки життєдіяльності під час виконання навчальних експериментів, у надзвичайних ситуаціях природного чи техногенного характеру;
  •         оцінювати позитивний потенціал та ризики використання надбань фізики, техніки і технологій для добробуту людини і безпеки суспільства та довкілля.

4

"Підприємливість та фінансова грамотність"

-  застосовувати фізичні знання для генерування ідей та ініціатив щодо проектної, конструкторської й винахідницької діяльності.

 

Обладнання:

  • прилади (на базі кабінету фізики):

екран, кольорові олівці, шматочки шовкових тканин або капрону, джерела світла (свічка, лампа розжарювання, лампа з прямою ниткою розжарення), кольорові світлофільтри, електродвигун, кольоровий диск, оптичний диск, екран з щілиною, дифракційна гратка, лезо, шматочок картону; підручник з фізики для 11 класу.

  • ІКТ:

комп’ютерна підтримка уроку: екран, проектор, електронна презентація, віртуальні досліди, ППЗ "Віртуальна фізична лабораторія Фізика 10-11"; мобільні пристрої з доступом до мережі Інтернет; програма для зчитування QR-коду (наприклад, «Сканер QR або штрих коду», QR Code Reader, та інші), VirtuLab, Інтерактивна лабораторія PHET, анімації та симуляції «Фізика в школі» (https://www.vascak.cz/physicsanimations.php?l=ua).

Учні можуть в ході досліду робити фотознімки спостережуваних явищ, а потім оформити результати своєї роботи за допомогою базових програмних редакторів. І, для звітування, відправити вчителю опрацьовані файли на електронну пошту.

 

Структура уроку:

Зміст уроку

Час, хв

Прийоми і методи

І. Організаційний етап. Актуалізація опорних знань. Постановка навчальної проблеми.

5

Інструктаж з БЖД. Фронтальна бесіда; демонстрація.

II. Організація вивчення матеріалу:

  • теоретичний блок;
  • спостереження й аналіз явищ.

30

Пояснення вчителя, бесіда; демонстрація дослідів (виконання експериментальних завдань); спостереження й аналіз, виділення головного; записи у зошитах.

III. Закріплення нового матеріалу. Рефлексія.

5

Відповіді на контрольні запитання. Розв'язування якісних задач.  Бесіда.

IV. Домашнє завдання. Підведення підсумків уроку.

5

Коментар учителя; записи в зошитах та в щоденниках.

 

Хід уроку:

І. Організаційний етап.

Привітання. Перевірка присутності учнів.

Інструктаж з БЖД під час проведення лабораторної роботи.

 

Актуалізація опорних знань.

Необхідно актуалізувати знання, одержані учнями на попередніх уроках фізики, а саме: "Розвиток уявлень про природу світла", "Світло як електромагнітна хвиля", "Інтерференція і дифракція світлових хвиль".

Дуже важливо, щоб перед проведенням даної лабораторної роботи учні прийшли на урок теоретично підготовленими. Окрім читання відповідних параграфів підручника та заучування означень, записаних у зошитах, необхідно дати старшокласникам (як один з варіантів підготовки до роботи) домашнє завдання – ознайомитися з відеопосиланнями у мережі Інтернет на конкретні теми. Посилання на відеофайли можна роздати учням у вигляді QR-коду, з доступом до необхідної інформації.

 

https://www.youtube.com/watch?v=vMdn-s6OelQ

Явище дифракції світла.

https://www.youtube.com/watch?v=P7HbG-iDi8s

 

Спостереження інтерференції та дифракції світла.

 

Слово вчителя.

"Вивчаючи на попередніх заняттях оптичні явища, ви дізналися про умови їх перебігу у природі. Сьогодні ж ми з вами спробуємо дослідити способи відтворення відповідного явища на практиці".

Фронтальна бесіда з демонстрацією електронної презентації.

Питання класу

Пригадаємо

(декілька питань на розсуд вчителя):

  • Що таке світло? Яка його швидкість у вакуумі?
  • Які геометричні закони світла ви знаєте?
  • Що таке граничний кут повного відбивання?
  • Які теорії світла вам відомі?
  • Котрі вчені вперше довели хвильову теорію світла?
  • Якими є світлові хвилі?
  • Перелічіть оптичні явища природи, які були пояснені на основі хвильових уявлень про світло?
  • Де можна спостерігати ці явища?
  • У чому полягає відмінність у явищах інтерференції і дифракції світла? Чим вони схожі?

 

Постановка навчальної проблеми.

Слово вчителя.

"Отже, зараз спробуємо проспостерігати дифракцію в лабораторних умовах, а також пояснити механізм її утворення".

 

II. Організація вивчення матеріалу та реалізація змісту уроку. 

Пояснення щодо організації уроку

Робота в групах (в залежності від кількості присутніх учнів в класі, слід поділити їх на невеликі групи (по 4-6 осіб в кожній)).

Заздалегідь слід підготувати роздруківки із завданнями для кожної групи. Якщо приладів у кабінеті є вдосталь, то роздати по комплекту необхідних матеріалів для експерименту на кожний стіл. Якщо ж не вистачає необхідного обладнання, то учням пропонується переглянути віртуальні досліди за допомогою електронної презентації (підготовленої вчителем) і фізичних програм (накштал:  ППЗ "Віртуальна фізична лабораторія Фізика 10-11",  ППЗ "Бібліотека електронних наочностей Фізика 10-11", тощо). Або ж скористатися наведеними в картках посиланнями і переглянути їх зміст через Інтернет-мережу.

В ході виконання завдань учні в групах мають разом проаналізувати послідовність виконання завдань та зробити усні і письмові висновки зі спостережень.

Вчитель, у той же час, має слідкувати за дотриманням правил техніки безпеки під час проведення дослідів.

 

Орієнтовний план дій та опорний конспект для вчителя

 при підготовці експериментальних завдань уроку

 

Спостереження дифракції світла

Мета: показати учням на практиці способи відтворення явища дифракції світла в лабораторних умовах.

Обладнання: електрична лампа з прямою ниткою розжарення (свічка, лампа розжарювання), екран, кольорові олівці, оптичний диск, шматочки шовкових тканин або капрон, кольорові світлофільтри, екран з щілиною, дифракційна гратка, лезо, шматочок картону, комп’ютерна  підтримка уроку (ППЗ "Віртуальна фізична лабораторія Фізика 10-11"); підручник з фізики, електронна презентація, проектор, підручник з фізики (В. Сиротюк, В. Баштовий, §34).

Стисла теорія: італійський вчений Гримальді у середині XVІІ ст. дослідив, що в однорідному середовищі світло не завжди поширюється прямолінійно. Якщо на шляху пучка світла розташувати непрозоре тіло, розміри якого порівняні з довжиною світлової хвилі, то світло, огинаючи краї цього тіла, буде відхилятися від прямолінійного поширення.

       Дифракція – це огинання хвилею перешкод, або відхилення від прямолінійного поширення світла.

Принцип Гюйгенса-Френеля: кожна точка хвильової поверхні є джерелом вторинної хвилі; вторинні джерела світла, котрі розташовані на одній хвильовій поверхні, є когерентними; хвильова поверхня у будь-який момент часу є результатом інтерференції вторинних хвиль.

      Дифракційна решітка – це спектральний прилад, що використовують для розкладання світла у спектр і вимірювання довжини хвилі.

 

 

d – період дифракційної решітки, d=a+b;

– кут, під яким поширюється хвилі після дифракції;

довжина хвилі;

    Умова максимуму освітленості (взаємне посилення двох вторинних хвиль:

де k=0,1,2, …

      Положення максимумів світла не залежить від кількості щілин, а залежить тільки від довжини хвилі. Коли k=0 – максимум за напрямом =0 для всіх довжин хвиль.

Хід експерименту

Завдання

  1. Дослідити дифракцію світла через тканину.
  2. Дифракція від щілини.
  3. Спостерігати дифракцію через дифракційну гратку.

Гіпотеза досягнення результату

 На простих дослідах можна легко показати учням як можна самостійно відтворити явище дифракції світла та довести основні закономірності його утворення.

Запитання класу в ході експерименту

1. За яких умов дифракція хвиль проявляється досить чітко?

2. Чому за допомогою мікроскопа не можна побачити атом?

3. Що таке пляма Пуассона?

4. Де в побуті ви могли відтворити або спостерігати дане явище самостійно?

Орієнтовані дії дитини

      Експеримент проводиться як в  шкільних так і в домашніх умовах. Дитина, спостерігаючи за ходом досліду і, беручи безпосередню участь у ньому, зможе легко засвоїти теоретичні відомості, що стосуються спостережуваного явища.

 

Картки із завданнями для груп

Картка

 

"Спостереження дифракції світла"

Інструктаж з БЖД під час проведення експериментальних завдань

Мета: спостерігати дифракцію світла; пояснити явище.

Необхідні матеріали

Хід роботи

1. Електрична лампа з прямою ниткою (свічка, лампа розжарювання, тощо).

2. Екран.

3. Кольорові олівці.

4. Кольорові світлофільтри.

5. Дифракційна решітка ()

6. Шматочки шовкових тканин або капрон.

7. Лезо та шматок картону (фольги, фотоплівки).

8. Тримач із щілиною.

 

І. Дослідити дифракцію світла через шматочки тканини.

  1. Встановити на демонстраційному столі електричну лампу (свічку, лампа розжарювання, тощо).
  2. Прикласти щільно до ока шматочок шовкової тканини (капрону) і спрямувати погляд на джерело світла (будьте обережними, щоб не пошкодити собі зір!).
  3. Замалювати у зошит свої спостереження.

 

ІІ. Спостерігати дифракцію світла через щілину.

 

  1. Обережно лезом зробити невелику прорізь у шматочку картону (або фотоплівки, фольги).
  2. Прикласти щільно до ока утворену щілину на картоні і спрямувати погляд на джерело світла (будьте обережними, щоб не пошкодити собі зір!).
  3. Описати явище. Замалювати кольоровими олівцями у зошит.
  4. Встановити у тримачі зі щілиною почергово отвори шириною від 0,1 до 0,3 мм. Зазначити, як при цьому зміниться дифракційна картина.

 

ІІІ. Спостерігати дифракцію світла через дифракційну гратку.

  1. Приставити до око дифракційну гратку ().
  2. Спрямувати погляд на джерело світла. Розглянути одержану дифракційну картину. Зробити малюнок у зошиті.
  3. Закрити нитку лампи світлофільтрами. Який вигляд при цьому матиме дифракційна картина?
  4. Спостерігати у відбитому світлі дифракційну картину на оптичному диску. Зробити малюнок або фотознімок.

 

Приклади спостережуваних явищ:

І.

 

 

 

                   Приклади спостережень явища дифракції від щілини

Приклади спостережень явища дифракції через гратку і через різні  світлофільтри

Приклади спостережень явища дифракції на оптичному диску та через дифракційну гратку

Спостереження:

  1. Що означає на дифракційній гратці напис ()?

             2) Що таке фронт хвилі?


             2) Як розташовані кольори в дифракційних картинах? Чи є деяка закономірність в цьому?


Зробіть загальний висновок:







 

 

III. Закріплення нового матеріалу. Рефлексія.

Звітування учнями результатів власних експериментів. Зачитування відповідей з карток.

Питання класу

  • Що нового ви дізналися під час уроку?
  • Які навички і уміння ви отримали під час уроку?
  • Які завдання були найцікавішими?
  • Які були труднощі? Як їх подолали?
  • Як можна відтворити явище дифракції світла?
  • Поміркуйте, де можна використати набуті вами знання у побуті?
  • Чи сподобався вам урок?

IV. Домашнє завдання.

      Сиротюк В.Д., Баштовий В.І. Фізика: підруч. для 11 кл. загальноосвітніх    навч. закладів: (рівень стандарту). – Харків: Сиция, 2011.  Повторити: §36.

     Підготувати повідомлення на тему: "Спостереження оптичних явищ в природі і техніці".

Підсумок уроку. Оцінювання учнів.

 

Література

  1. Сиротюк В.Д., Баштовий В.І. Фізика: підруч. для 11 кл. загальноосвітніх    навч. закладів: (рівень стандарту). – Харків: Сиция, 2011. – 304 ст.
  2. Кучерук І.М., Горбачук І.Т. Загальний курс фізики: У 3 т. Оптика. Квантова фізика.: Навч. посібник для студентів вищих технічних пед. Закладів освіти / За ред. І.М.  Кучерука. – К.: Техніка, 1999. – 520 ст.
  3. Засєкіна Т.М., Засєкін Д.О. Підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладів: (академічний рівень, профільний рівень). – Харків: Сиция, 2011. – 338 ст.

Програмні засоби навчання та Інтернет-ресурси

  1. ППЗ "Віртуальна фізична лабораторія Фізика 10-11".
  2. VirtuLab: http://www.virtulab.net/
  3. Інтерактивна лабораторія PHET: https://phet.colorado.edu/uk/simulations/category/new
  4. Анімації та симуляції «Фізика в школі» https://www.vascak.cz/physicsanimations.php?l=ua

youtube.com

 

 

 

1

 

docx
Пов’язані теми
Фізика, 11 клас, Розробки уроків
До підручника
Фізика (рівень стандарту) 11 клас (Сиротюк В.Д., Баштовий В.І.)
До уроку
§ 34. Дифракція світла
Додано
16 липня 2019
Переглядів
3663
Оцінка розробки
Відгуки відсутні
Безкоштовний сертифікат
про публікацію авторської розробки
Щоб отримати, додайте розробку

Додати розробку