Федорино С. И. Источники света. Прямолинейность распространения света. VIII класс

Федорино С. И. Источники света. Прямолинейность распространения света. VIII класс // Фiзiка: праблемы выкладання. – 2003. – № 6. – С. 41–48.

Форма проведения урока: педагогическая мастерская.

Цели урока:

• знание учащимися понятия об источниках света и их типах; знание общих принципов работы различных источников света; умение формулировать закон прямолинейного распространения света, знание условия его применимости и умение применять закон для объяснения оптических явлений: образования тени и полутени, затмений;

• наличие на уроке условий для развития умений учащихся слушать и слышать друг друга, анализировать результаты эксперимента, аргументировать свою и групповую точки зрения.

Методическое обеспечение урока: свеча, электрическая лампа накаливания, люминесцентная лампа, лазер, фосфоресцирующий экран, источник ультрафиолетового излучения; осветитель ОТП (2 шт.); карточки-задания (15 шт.); электрическая лампа на подставке 3,5 В (15 шт.), источник тока на 4 В (15 шт.), экран со щелью (15 шт.), колпачки цилиндрические (15 шт.), лист белой бумаги (15 шт.), карандаш, линейка, соединительные провода; глобус Земли, шарик на подставке.

Демонстрационные опыты

Опыт 1. В затемненном помещении пучок света от осветителя направляется на различные предметы.

Опыт 2. На пути распространения света помещают непрозрачный диск. На экране появляется четкое изображение тени. При использовании двух источников наблюдается область полутени.

Опыт 3. Глобус Земли освещается проекционным аппаратом. Белый шарик, имитирующий Луну, закрепленный на высокой тонкой стойке, перемещают вокруг глобуса.

Организация и ход урока

Данный урок — первый в теме. На нем решается задача не только усвоения основного материала (понятия об источниках света, видах источников света, световом луче, законе прямолинейного распространения света), но и мотивации учащихся на последующую познавательную деятельность.

Индукция. Мастер просит выполнить задание № 1: изучить список ключевых слов новой темы (свет, оптика, источник света, оптический прибор, корпускулярная теория света, фотолюминофоры, естественный источник света, тень, полутень, фотолюминесценция, искусственный источник света, лазер, точечный источник света, луч, дифракция, затмения) и индивидуально заполнить колонки следующей таблицы:

Самоконструкция (индивидуальная работа). Учащиеся заполняют таблицу, записывая известные понятия слева, неизвестные — справа. При этом отмечают для себя, что хотели бы выяснить. Каждый учащийся вспоминает или придумывает определения и характерные признаки перечисленных выше понятий и явлений.

Социоконструкция (работа в группах). Ребята сравнивают свои записи друг с другом. Обмениваются результатами в четверках. Мастер просит на рисовальном листе бумаги оформить одну отчетную таблицу, совместно полученную в группе. При этом слева понятия записываются в столбик красным фломастером, а черным фломастером — справа.

Социализация (афиширование). Оформленные листы вывешиваются на доске. Все ходят и изучают тексты. Представители групп комментируют свои работы.

Слово мастера. Мастер объясняет, зачем это делалось: при изложении новой темы важно опираться на уже имеющиеся у учеников знания. На многие из возникших вопросов невозможно ответить в пределах одного урока, а некоторые требуют дополнительных знаний из смежных предметов, которые ученики получат в старших классах. Есть ряд вопросов, на которые можно получить ответ, выполнив домашнее задание. Интересно то, что вы, ребята, еще только приступили к изучению новой темы, но уже проявили знания о многих понятиях.

Совместная постановка целей урока.

• Перенести неизвестные понятия справа налево.

• Выяснить, а верны ли наши определения тех понятий, которые мы уже знаем.

Индукция. Одна из задач сегодняшнего урока — уяснить понятие источника света. Всем группам, как это следует из афиш, известно, что это такое. Для лучшего понимания я вам сейчас продемонстрирую имеющиеся в кабинете физики источники (демонстрирует горящую свечу, электрическую лампу накаливания, люминесцентную лампу, лазер, фосфоресцирующий экран, источник ультрафиолетового излучения). Солнце, огонь, молния, раскаленный кусок металла — примеры тепловых источников света, которые светятся потому, что имеют высокую температуру. Удивительными тепловыми источниками являются звезды — небесные тела огромного размера. Многие из них гораздо больше Солнца. Так как звезды находятся от нас очень далеко, то на небе они видны как светящиеся точки. О таких объектах говорят как о точечных источниках света.

Есть вещества, которые сами начинают светиться после освещения. Их называют люминесцирующими веществами. Вызвать люминесценцию иногда может механический удар. Яркая люминесценция возникает при облучении люминофоров потоком электронов, например, в кинескопах телевизоров. Если специально изготовленные стеклянные трубки, наполненные различными разреженными газами, подключить к источнику тока высокого напряжения, то в газах возникает электрический ток — разряд. Такие трубки называют газоразрядными. Цвет свечения в них зависит от природы газа и степени его разряжения.

Теперь сформулируйте свои определения понятий свет и источники света.

Самоконструкция (индивидуальная работа). Ребята придумывают определения.

Социоконструкция (работа в группах). Учащиеся сравнивают свои записи друг с другом. Обмениваются результатами в четверках. Приходят к согласованному мнению.

Социализация (афиширование). Несколько учеников в классе озвучивают сформулированные в группах определения.

Разрыв. Учитель дает точные определения понятий (вывешивает свою афишу): свет — это излучение, но та лишь его часть, которая воспринимается глазом; источники света — это тела, которыми создается световое (оптическое) излучение. Источники света мы видим потому, что создаваемое ими излучение попадает нам в глаза. Общим принципом, на котором основано действие всех источников света, является превращение какой-либо энергии в световую энергию.

Рефлексия: фронтальное обсуждение первого этапа работы на мастерской: что мы делали, к каким результатам пришли, что логично делать дальше? При рефлексии школьники используют следующие клише:

— «Я полагал (а), что …, но на самом деле …»

— «Мои представления о … пришлось несколько уточнить, так как …»

— «С тем, что написано в учебнике, нельзя согласиться, поскольку …»

— «Что касается …, то я здесь был прав, то есть …»

Индукция. Учащиеся получают и выполняют задания 2 и 3.

Задание 2

Поставьте лампу карманного фонаря и экран с вертикальной щелью на лист белой бумаги. Включите лампу и наблюдайте полоску света за экраном.

Отметьте карандашом на бумаге точку А около лампы, точку В напротив щели и точку С на луче света за экраном. Уберите экран и с помощью линейки проведите прямую АВ, соединяющую лампу и щель в экране. Затем проведите прямую ВС вдоль полоски света за экраном. Убедитесь, что прямая ВС является продолжением прямой АВ. Сделайте вывод.

Задание 3

Оставьте лампу карманного фонаря в точке А, а экран поместите в точку С. Между источником света и экраном поместите в точку В непрозрачный цилиндр. Включите лампу и наблюдайте распространение света за цилиндром. Сделайте вывод.

Переместите цилиндр вплотную к экрану и осветите его светом. Удаляя и приближая источник света к цилиндру, понаблюдайте за изменением изображения цилиндра на экране. Проанализируйте полученный результат.

Самоконструкция. Учащиеся по просьбе мастера записывают в тетради проблемы, вопросы, которые у них возникли в результате опытов, свои выводы.

Социализация. Уточнение в четверках возникших проблем и полученных выводов.

Афиширование. Мастер и класс выслушивают выводы, мастер записывает по одному из выводов в каждой группы на доске. Возможны следующие умозаключения.

• Свет распространяется по прямой линии.

• Яркость светового луча зависит от расстояния до источника.

• От расстояния до источника зависит расходимость луча.

• Экран является преградой для света.

• Размеры тени зависят от расстояния между предметом и источником света.

• Форма тени зависит от расположения предмета и источника света.

Панель, а затем разрыв: все выводы, высказанные вами верны, но я хочу обратить внимание только на один из них. Он является одним из четырех основных законов распространения света. Мастер предлагает свою афишу и показывает опыты.

Свет в однородной среде от источника распространяется прямолинейно и во все стороны. Линия, вдоль которой распространяется свет, называется световым лучом. Существует несколько опытных доказательств этого закона. Экран освещается осветителем. На пути распространения света помещают непрозрачный диск. На экране появляется четкое изображение тени. Область пространства, в которую не попадает свет от источника света, называется тенью. Опыт повторяется, но источник света сначала медленно приближают к непрозрачному диску, а затем – удаляют от него. Внимание учащихся обращают на размеры и форму тени. Размеры тени зависят от расстояния до источника света. При приближении источника света размеры тени возрастают. При увеличении расстояния между источником и предметом размеры тени уменьшаются до размеров предмета. Непрозрачный диск из предыдущего опыта освещается двумя рядом расположенными осветителями. На экране видна область, куда не попадает свет ни от одного из осветителей, и бледные тени диска. Частично освещенное пространство называют полутенью. Глобус Земли освещается проекционным аппаратом. Белый шарик, имитирующий Луну, на высокой тонкой стойке перемещают вокруг глобуса. Когда шарик находится между осветителем и глобусом, его тень падает на поверхность глобуса. В том месте Земли, куда попадает тень от Луны, наблюдается солнечное затмение. Когда шарик при перемещении вокруг глобуса входит в тень от глобуса, он перестает освещаться источником света. Если Луна при своем обращении вокруг Земли попадает в тень, отбрасываемую Землей, то наблюдается лунное затмение. При освещении глобуса Земли двумя осветителями видно, что шарик, имитирующий Луну, отбрасывает тень и полутень. Если люди на поверхности Земли находятся в области тени, то они наблюдают полное солнечное затмение, а при нахождении в области полутени – наблюдают частичное солнечное затмение.

Однако существует ограничение на прямолинейность распространения света. Показываю опыт: между источником света и экраном помещаю непрозрачный предмет. Приближаю предмет к источнику света. При этом на экране наблюдается тень с размытыми краями. Это явление называется дифракцией. О ней подробно вы узнаете в X классе, так как на данном этапе не хватает математического аппарата для описания этого физического явления.

Рефлексия: фронтальное обсуждение второго этапа работы на мастерской: что мы делали, к каким результатам пришли? Что изменилось в представлениях о природе света? Какие проблемы остались? Что бы хотели узнать на последующих уроках?

В качестве домашнего задания предлагается ответить на контрольные вопросы (с. 167 учебного пособия Л. А. Исаченковой и Ю. Д. Лещинского), а также подумать над объяснением следующего опыта (индукция на следующий урок): из высокого сосуда, наполненного водой, тонкой струйкой вытекает жидкость. Если с противоположной стороны сосуда осветить отверстие лазерной указкой, то свет выйдет не по прямой, а изогнувшись вдоль струйки воды. Для желающих — выполнить творческое задание:

• Напишите эссе о природе света.

• Напишите фантастическое сочинение «Мир без света».

• Снимите видеофильм о своих опытах по изучению прямолинейного распространения света.

• Чтобы получить изображение предмета при помощи малого отверстия, изготовьте прибор, называемый камера-обскура (темная комната). Для этого картонную или деревянную коробку обклейте черной бумагой, в середине одной из стенок проделайте маленькое отверстие диаметром 1—3 мм, а противоположную стенку замените матовым стеклом или матовой бумагой. Получите с помощью изготовленной камеры-обскуры изображение хорошо освещенного предмета.

* * *

При подготовке к уроку были использованы материалы книги: Запрудский Н. И. Технология педагогических мастерских: Учеб.-метод, пособие. — Мозырь, 2002.