Урок - проект по теме Путешествие по шкале электромагнитных волн (11 класс)

Ф-11 ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ (22час)

УРОК - УЧЕБНЫЙ ПРОЕКТ ПО ФИЗИКЕ «ПУТЕШЕСТВИЕ ПО ШКАЛЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ»

« Кругом нас, в нас самих, всюду и везде, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь,

идут излучения разной длины волны… Лик Земли ими меняется, ими в

значительной мере лепится».

В.И.Вернадский

Учебный предмет (дисциплины, близкие к теме): физика - тема "ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ", интеграция с биологией, химией, астрономией.

Возраст учащихся: 17 - 1 8 класс.

Тип проекта: ролевой, поисковый. На уроке используются современные образовательные технологии, а именно, технология сотрудничества и проблемного обучения, технология блочной подачи информации, информационно-коммуникационные технологии

Цель проекта: формирование компетентности в сфере самостоятельной познавательной деятельности:

• навыков самостоятельной работы с большими объемами информации,

• умений увидеть проблему и наметить пути ее решения,

• навыков работы в группе.

Основополагающий вопрос: Великие открытия - путь к прогрессу или движение в никуда?

Продукты проекта: семь презентаций, выполненных в программе Power Point (работы связаны гиперссылками с общей презентацией, сделанной учителем).

Дидактическая цель урока: обобщение знаний учащихся по теме "Шкала электромагнитных волн"

Задачи:

1. Обучающие

• Обобщить знания учащихся по теме "Шкала электромагнитных волн".

• Выявить общие закономерности всех диапазонов электромагнитного излучения.

• Выяснить причину различия свойств электромагнитного излучения различных диапазонов.

2. Развивающие

• Продолжить формирование умений самостоятельно работать с информацией.

• Продолжить формирование умений работать с учебными мини - проектами.

3. Воспитательные

• Показать роль различных видов излучений в жизни человека.

• Показать влияние различных видов излучений на человека.

• Продолжить формирование познавательного интереса через содержание изучаемого материала.

• Продолжить формирование умений работать самостоятельно.

Структура урока и методика его проведения.

На уроке используются современные образовательные технологии, а именно, технология учебного проектирования, технология сотрудничества и проблемного обучения, информационно-коммуникационные технологии.

За 3 недели до начала урока класс разбивается на 6 групп (по 3- 4 человека), состав которых определяется по желанию учащихся. Участники всех групп получают одинаковое задание - изучить физические одного из диапазонов электромагнитного излучения. Результаты исследований должны быть представлены на уроке в виде таблицы-отчета по единой схеме:

Вид диапазона

(Кем и когда открыт)

Диапазон длин волн (частот)

Источники (естественные, искусственные)

Особенности возбуждения

Свойства

Применение

Радиоволны

Инфракрасное излучение

Видимое излучение

Ультрафиолетовое излучение

Рентгеновское излучение

Гамма- излучение

Временная диаграмма урока: урок проводится в течение 2 часов (80 минут).

№ этапа

Содержание этапа урока

Время (мин.)

1.

Актуализация проблемы урока учителем

5

2.

Защита проекта группой и дополнения по её выступлению

60

3.

Закономерности(сходства и различия) диапазонов электромагнитного излучения

8

4.

Заключительное слово учителя

5

5.

Рефлексия урока

2

Ход урока.

Перед началом урока ребята рассаживаются в классе за парты по группам. Урок начинает учитель, который в очень кратком вступлении актуализирует проблему, рассматриваемую на уроке. Затем группы начинают защиту своих проектов, используя подготовленный ими материал и наглядность, отвечают на вопросы экспертов или представителей других групп, Учащиеся класса могут сделать дополнения и уточнения по отдельным структурным элементам таблицы. Команды оценивают выступления групп по определенной схеме оценивания защиты учебных проектов. В процессе выступления групп учащиеся дополняют свои таблицы «Шкала электромагнитного излучения». После завершения обсуждения всех выступлений, учитель подводит итог по проблеме урока. У каждого учащего по итогам урока должна остаться таблица примерно следующего содержания.

Название диапазона

Интервал

длин волн (частот)

Источники

Особенности возбуждения

Свойства

Применение

Радиоволны

СДВ: более 10 км

ДВ: 10 км - 1 км

СВ: 1 км - 100 м

КВ: 100 м - 10 м

УКВ: 10 м - 1 мм

Е: Атмосферные (грозы) и магнитосферные явления.

И:вибратор Герца, к/к, ламповый генератор

1.Переменный ток (движениие электронов в переменных ЭП и МП)

2. Изменение направления спина валентного электрона, скорости вращения молекул вещества

Не видимо

Дифракция

Поглощение

Преломление

Отражение

Тепловое

Все виды связи

навигация

телевидение

радиолокация

радиовещание

МК -печи

менее 30 кГц

30 кГц - 300 кГц

300 кГц - 3 МГц

3 МГц - 30 МГц

30 МГц - 300 ГГц

ИК -излучение

1800 г. -У.Гершель (Англия)

1 мм - 780 нм ;

Любое нагретое тело (T>T _окр)

Е: Солнце, звезды, планеты

И: костер, свеча, лампа накаливания, нагревательные приборы, человеческое тело

Колебание и вращение молекул вещества

Не видимо

Отражение от металлов(медь, серебро, алюминий) - 98%

Поглощение -Проникающая способность (черное стекло, бумага)

Рассеивание

Дисперсия

Тепловое

Биологическое

Медицина: диагностика заболеваний

Сушка овощей, фруктов, окрашенных поверхностей

Обогрев (камины, сауны)

Фотография:

Военное дело: приборы ночного видения, тепловые локаторы, самонаводящиеся снаряды,

Подлинность денежных купюр!

Билогическое: ↑б/х процессы на полимеры (белок, крахмал, липиды)

300 ГГц - 429 ТГц

ВИ

780-380 нм ;

Е: Солнце, молния, Северное сияние, светлячки…..

И; разрядная трубка, лампа накаливания, пламя свечи , костра…

Колебание электронов на внешней орбите

Изменение состояния электронов в атомах

ВИДИМО!

Дифракция

Интерференция

Отражение

Преломление

Поляризация

Дисперсия

Химичнеское (фотосинтез, фотография, зрение)

Наблюдении за окружающим миром преимущественно путем отражения .

Фотография

Спектральный анализ

Оптическая локация

Волоконная оптика

Голография

Интерферометры

429 ТГц - 750 ТГц

УФИ

1801 г. - Волластон В. (Германия)

380 - 10 нм

Е: Солнце, звезды, туманности

И: нагретые тела T>3000К

ЛАМПЫ: Ртутно-кварцевые , люминисцентные, светодиоды

Углеродная дуга

Лазеры

Изменение состояния электронов в атомах на более глубоких орбитах (переходы в M,N,O - слоях)

Не видимо

Дифракция

Сильное поглощение атмосферой

Биологическое

Ионизирующее

Химическое

Люминесценция

Обеззараживание (воды, воздуха, поверхностей -ДНК -бактерии)

Ловля насекомых

Стерилизация(операционные блоки, фармпром., )Загар естественный и искусственный (солярий) - иммунитет, профилактика заболеваний шахтеров, полимеризация пластмасс

Криминалитика (подлинность картин, купюр)

Анализ минералов

7,5·10¹⁴ Гц - 3·10¹⁶ Гц

РИ (Х-лучи)

10 нм - 5 пм

Е: Солнце, небесные источники, космическое излучение ( на Земле в результате радиораспадов, космического излучения)

И: рентгеновские трубки, ускорители

Атомные процессы при воздействии ускоренных заряженных частиц - переход электронов в атомах в K.L - слоях)

Не видимо

Дифракция

Поглощение

Проникающая способность

Ионизация

Люминесценция

Биологическое

Биологическое: мутации, лучевая болезнь ожоги, злокачественные опухоли - ионизация!)

Дефектоскопия

Диагностика и терапия (томография, рентген костей) малые дозы!

Р, астрономия (телескопы Чандра, ХММ-Ньютон)

Р.телевизионные ионоскопы (аэропорт) -просмотр ручной клади)

Рентгеноструктурный анализ (материаловедение, кристаллография, химия, биология)

3·10¹⁶ - 6·10¹⁹ Гц

Гамма - излучение

1900г.-Виллард П. (Франция)

менее 5 пм

Е: радиоактивные распады, ядерные превращения в микромире (электрон-позитрон)

И: циклотроны

Изменение состояния атомных ядер, ускорение свободных заряженных частиц

Не видимо

Дифракция

Поглощение

Проникающая способность

Ионизация

Люминесценция

Биологическое

Гамма-дефектоскопия, контроль изделий просвечиванием γ-лучами.

Консервирование пищевых продуктов.

Стерилизация медицинских материалов и оборудования.

Лучевая терапия.

Уровнемеры.

Гамма-каротаж в геологии.

Гамма-высотомер, измерение расстояния до поверхности при приземлении спускаемых космических аппаратов.

Гамма-стерилизация специй, зерна, рыбы, мяса и других продуктов для увеличения срока хранения^[3].

более 6·10¹⁹ Гц

Вывод;

ОБЩИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

СВОЙСТВА

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Распространение в пространстве с течением времени

Скорость электромагнитных волн в вакууме постоянна и равна приблизительно 300 000 км/с

Излучатель - ускоренно движущийся электрический заряд

Ускорение заряда (электрона)

Волны поперечны

Поляризация, степень поляризации

Все волны поглощаются веществом

Различные коэффициенты поглощения

Все волны на границе раздела двух сред частично отражаются, частично преломляются.

Законы отражения и преломления. Коэффициенты отражения для разных сред и разных волн.

Все электромагнитные излучения проявляют свойства волн: сложение в пространстве, огибание препятствий. Несколько волн одновременно могут существовать в одной области пространства

Принцип суперпозиции. Для когерентных источников правила определения максимумов. Принцип Гюйгенса-Френеля. Волны между собой не взаимодействуют

Сложные электромагнитные волны при взаимодействии с веществом раскладываются в спектр - дисперсия.

Зависимость показателя преломления среды от частоты волны. Скорость волны в веществе зависит от показателя преломления среды v = c/n

Волны разной интенсивности

Плотность потока излучения

РАЗЛИЧИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН РАЗНЫХ ДИАПАЗОНОВ:

Вся шкала электромагнитных волн является свидетельством того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами. Квантовые и волновые свойства в этом случае не исключают, а дополняют друг друга. Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко - при больших. И наоборот, квантовые свойства ярче проявляются при больших частотах и менее ярко - при малых. Чем меньше длина волны, тем ярче проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства. Все это служит подтверждением закона диалектики (переход количественных изменений в качественные ).

Таблица оценивания работы группы:

Класс ________

Рецензенты ___________________________________________

______________________________________________________

Тема проекта Излучение

Радиоволны

Инфракрасное излучение

Видимое

Излучение

Ультрафиолетовое излучение

Рентгеновское излучение

Ядерное

Излучение

Учитель

Итог

Критерий

Балл

Балл

Балл

Балл

Балл

Балл

Балл

Балл

1. Постановка цели, планирование путей ее достижения

2. Глубина раскрытия темы проекта

3. Разнообразие источников информации, целесообразность их использования

4. Анализ хода работы, выводы и перспективы

5. Личная заинтересованность автора, творческий подход к работе

6. Соответствие требованиям оформления письменной части

7. Качество проведения презентации»

8. Качество проектного продукта

Итого