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

Про матеріал
Даний матеріал може бути використаний вчителем під час підготовки до уроку або ж проведення короткочасної лабораторної роботи з дослідженням явища інтерференції світла.
Перегляд файлу

 

 

 

Урок з фізики для 11 класу на тему:

 

«Цікава оптика: спостерігаємо інтерференцію світла»

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

Підготувала:

вчитель фізики

ЗЗСО №45

Подільського району м. Києва

Сергійчук Вікторія Валеріївна

 

 


Київ - 2019

 

Тема уроку:

  "Цікава оптика: спостерігаємо

 інтерференцію 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 інтерференції світла; навчити визначати й аналізувати умови, за яких спостерігаються це явище;  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):

скляні пластини, кільця Ньютона, дротяна рамка на підставці, мильна вода, екран, кольорові олівці, шматочки шовкових тканин або капрону, джерела світла (свічка, лампа розжарювання, лампа з прямою ниткою розжарення) 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=_kf7guE1AMw

Явище інтерференції 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 відповідних явищ 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?

 

Постановка навчальної проблеми.

Слово вчителя.

"Отже, зараз спробуємо проспостерігати дане оптичне явище в лабораторних умовах, а також пояснити механізм його 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.

У разі недостатньої кількості приладів, варто побудувати роботу наступним чином:

  1. в межах кабінету розташувати групи парт і поставити на них необхідні комплекти, попередньо, ще раз наголосивши, на правила з БЖД під час виконання експериментальних завдань;
  2. усі команди отримують індивідуальні завдання зі спостереженням інтерференції світла; на виконання досліджень учням відводиться по 15 хв;
  3. 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 інтерференції світла

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

Обладнання: дві скляні пластини, дротяна рамка на підставці, мильна вода, екран, кольорові олівці, кільця Ньютона, комп’ютерна  підтримка уроку, електронна презентація, проектор, підручник з фізики (В. Сиротюк, В. Баштовий, §33). Інтерактивна лабораторія PHET:

https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave-interference_uk.html

Стисла теорія: інтерференція світла належить до явищ, дослідження  яких відіграло істотну роль у розвитку вчення про природу світла. Завдяки цьому явищу Д. Араго і О. Френель підтвердили не тільки хвильову теорію світла, а й довели, що світлові хвилі поперечні.

       Інтерференція – це додавання у просторі двох (або кількох) хвиль, при якому  відбувається постійний у часі розподіл амплітуд результуючих коливань у різних точках простору.

      Стійку інтерференційну картину можна створити за наявності когерентних джерел світла (таких, що мають однакову частоту, а фази їх коливань повинні збігатися або розрізнятися на деяку сталу (незалежну від часу) величину).

 

О1 і О2 – когерентні джерела світла;

d1 і d2 - шляхи поширення хвиль від джерел;

d – різниця ходу хвиль;

lвідстань між джерелами;

М – будь-яка точка середовища, де відбувається накладання світлових хвиль.

    Умова максимуму: амплітуда коливань середовища в даній точці буде максимальною, якщо різниця ходу двох хвиль, що збуджують коливання в цій точці, дорівнює цілому числу довжин хвиль.

де k=0,1,2, …

      Умова мінімуму: амплітуда коливань середовища в даній точці буде мінімальною, якщо різниця ходу двох хвиль, що збуджують коливання в цій точці, дорівнює непарному числу півхвиль.

.

      Внаслідок інтерференції енергія перерозподіляється у просторі.

Хід експерименту

Завдання

  1. Дослідити інтерференцію світла у двох скляних пластинках.
  2. Спостерігати кільця Ньютона.
  3. Дослідити інтерференцію світла у мильному розчині.

Гіпотеза досягнення результату

 На простих дослідах можна легко показати учням як можна самостійно відтворити явище інтерференції.

Запитання класу в ході експерименту

1. Що ви спостерігаєте під час дослідів ?

2. Яким чином інтерферує світло?

3. Як змінюється інтерференційна картина у мильному розчині? Від чого це залежить?

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

Орієнтовані дії дитини

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

 

 

Картка із завданнями для груп учнів

Картка

 

"Спостереження інтерференції світла"

Інструктаж з БЖД під час проведення експериментальних завдань

Мета: спостерігати інтерференцію світла у склі, мильному розчині, через шматочки тканин; пояснити явище.

Необхідні матеріали

Хід роботи

1. Дві скляні пластини.

2. Дротяна рамка на підставці.

3. Мильна вода.

4. Екран.

5. Кольорові олівці.

6. Шматочки щовкових тканин або капрон.

7. Кільця Ньютона.

Альтернатива:

Інтерактивна лабораторія PHET.

https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave-interference_uk.html -

дослідження явища інтерференції.

 

І. Дослідити інтерференцію світла у двох скляних пластинках та за допомогою кілець Ньютона.

  1. Скласти разом дві скляні пластинки і стиснути пальцями (або обережно закріпити у тримачі).
  2. У відбитому світлі на темному фоні спостерігати кольорові.
  3. Звернути увагу на те, що в місцях дотику пластинок виникають кільцеподібної форми смуги. Замалювати кольоровими олівцями у зошити інтерференційну картину.
  4. Змінивши ступінь стискання пластин, розглянути зміну форми й розміщення смуг. Занотувати результат спостереження у зошит.
  5. Розглянути інтерференційну картину за допомогою кілець Ньютона. Намалювати у зошити спостережувану картину.

 

ІІ. Виявити інтерференцію у мильних плівках.

  1. Створити мильну плівку у дротяній рамці, або видути мильну бульку і прикріпити її на підставку (баночку).
  2. Спрямувавши на мильну плівку світло, спостерігати виникнення в ній інтерференційних горизонтальних смуг (або кільцеподібних смуг у бульбашці).
  3. Зробити у зошиті малюнок.

 

 

 

Приклади спостережуваних явищ:

І.

ІІ.

Спостереження:

  1. Як пояснити райдужні смуги, що спостерігаються у склі (тонкому шарі гасу, розлитому на поверхні води)?

  1. Що необхідно для утворення стійкої інтерференційної картини?

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 інтерференції 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.)
Додано
16 липня 2019
Переглядів
2090
Оцінка розробки
Відгуки відсутні
Безкоштовний сертифікат
про публікацію авторської розробки
Щоб отримати, додайте розробку

Додати розробку