Основные законы и явления Геометрической оптики с использованием мультимедийных средств

План-конспект урока

"Основные законы и явления Геометрической оптики" с использованием мультимедийных средств

Класс: 8

Мало знать - надо уметь применять!

Р.Декарт

Цель урока: формирование физического мышления, получение новых знаний, совершенствование практического применения знаний и развитие интереса к предмету физики к физическим явлениям в области оптики.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: приборы по геометрической оптике, оптоволокно, компьютер, видеопроектор, экран,

СD-диск "Физика. Библиотека наглядных пособий" ("1С: Образование 3.0"),

мультимедийные презентации « Радуга и геометрическая оптика»;

«От солнечного зайчика до геометрической оптики»;

«Линзы. Виды линз»;

«Законы оптики и Волоконная оптика»;

«В мире миражей и как они связаны с оптикой»;

« Игра света»; (Приложение №1)

.

Ход урока

Учитель: Сегодня на уроке нам предстоит рассмотреть удивительное свойство света - явления и законы Геометрической оптики. Но прежде мы вспомним основные понятия геометрической оптики и её законы с помощью видеоролика и презентаций.

Введение.

Учение о свете является одним из важных в современной физике. Геометрическая отптика-теоретическая основа оптотехники, теории оптических приближений и ряда других дисциплин. Основные понятия геометрической оптики необходимы каждому, независимо от избранной специальности. На основных законах геометрической оптики можно построить математическую теорию распространения света. Область явлений, изучаемых оптикой обширна. Оптические явления тесно связаны с явлениями, изучаемыми в других разделах физики, а оптические методы исследования относятся к наиболее тонким и точным.

Но несмотря на огромное значение оптики и ее технических приложений, содержание этого раздела физики в средней школе не отражает в должной мере ее успехи. Программа по физике для средней школы содержит достаточный объем знаний по оптике, но в значительном усовершенствовании нуждается методика ее изложения, в том числе и геометрической оптики. В связи с этим целью данной работы явилось усовершенствование методики преподавания геометрической оптики в 8 и 11 классах средней школы и разработки уроков по данной теме.

Методические разработки уроков направлены на формирование и развитие основных понятий геометрической оптики у учащихся 8-х классов, а также на закрепление и расширение знаний по данной теме у учащихся 11-х классов. Школьники отличаются друг от друга по психолого-педагогическим показателям, таким как: интересы, склонности, скорость усвоения знаний, скорость запоминания и т. д. Возникает проблема дифференцированного подхода к учащимся. В данной работе для решения этой проблемы используется разработка урока с дифференцированным разноуровневым обучением в 11-м классе, на котором учащиеся повторяют основные понятия геометрической оптики.

Разработка урока по геометрической оптике с использованием компьютера в 11-м классе даст учащимся возможность научиться применять компьютерную графику при решении физических задач. Развитию и расширению понятий геометрической оптики способствуют различные формы внеклассной работы, например, такие как факультативное занятие и конкурсный вечер, методические материалы для проведения которых представлены в данной

работе. Методика применения средств компьютерной графики в

построении урока по физике в 11 классе средней школы. В условиях компьютеризации обучения решение задач на ЭВМ позволяет обеспечить необходимую учащимися индивидуальную помощь, кроме того, повысить эффективность решения задач можно за счет активизации зрительного представления выполняемых действий. На экране графического дисплея можно моделировать ход луча в оптической системе, где луч претерпевает различные отражения и преломления при переходе из одной среды в другую. Для решения таких задач надо каждый раз задавать уравнение границы раздела между средами и уравнение луча. Решая уравнения совместно, можно получить точку пересечения, найти угол падения; пользуясь законом отражения или преломления, найти угол, под которым из точки пересечения луч пойдет дальше, вычертить на экране все эти линии.

На данном уроке учащимся дается готовая программа и предоставляется возможность исследовать ход лучей в различных ситуациях, задавая различные начальные условия: положение границы раздела, начальную точку, угол наклона луча к горизонтали, показатель преломления.

С использованием компьютера больше индивидуализируется обучение на уроках физики, упрощается процесс подготовки учителя к уроку. Используя обучающие программы, учитель

может нагляднее представить изучаемый материал, показать модели физических

экспериментов, недоступных в реальных условиях. Для организации учебного

процесса с применением компьютера можно использовать:

- готовые программы (обучающие и демонстрационные) с целью демонстрации, обучения,

тестирования;

- готовые компьютерные лабораторные комплексы для проведения экспериментов, демонстраций, лабораторных работ (например, компьютерная карта "ФизЛаб" с функциями осциллографа, генератора сигналов переменного тока и самописца, лабораторный многоцелевой измерительный комплекс "L-микро" и др.)

- материалы Интернета.

Кроме того, можно проводить самостоятельные исследования с использованием аналого-цифровых преобразователей и компьютера

Методическая разработка факультативного занятия на тему "Оптические иллюзии".

Темы под названием "Оптические иллюзии" в традиционном школьном курсе физики нет. Но материал об оптических иллюзиях эмоционально привлекателен для учащихся и доступен. Лучше всего организовать по этой теме факультативный спецкурс. Предлагаю рассмотреть материал для одного занятия такого факультатива.

Тема занятия: "Понятие оптической иллюзии".

Это занятие можно разделить на две части. Первую посвятить введению понятия "оптическая иллюзия" и выяснению вопроса: кому и зачем нужно знать об оптических иллюзиях? При этом для успешного восприятия материала желательно сопровождать рассказ учителя репродукциями и фотографиями известных иллюзий разной природы

Что такое оптическая иллюзия? Оптической иллюзией называется несоответствующее действительности представление видимости явления или предмета вследствие особенностей строения нашего зрительного аппарата.

Кому нужно знать

об оптических иллюзиях? Представителям различных профессий: художникам,

скульпторам, архитекторам, военным, модельерам, и многим другим.

Почему возникаю оптические иллюзии? Зрительный аппарат человека - сложно устроенная система со вполне определенным пределом функциональных возможностей. В нее входит: глаза, нервные клетки, по которым сигнал передается от глаза к мозгу, и часть мозга,

отвечающая за зрительное восприятие. В связи с этим выделяют три основные

иллюзии:

1) глаза так воспринимают идущий от предмета свет, что в мозг приходит ошибочная информация;

2) при нарушении передачи информационных сигналов нервам происходит сбои, что приводит к ошибочному восприятию;

3) мозг не всегда правильно реагирует на сигналы, приходящие от глаз. (Вниманию учащихся можно предложить серию иллюзорных картинок, взятых из книг Я. И. Перельмана)

.

По происхождению

оптические иллюзии делятся на три вида:

- естественные, или созданные природой (например, мираж);

- искусственные, или придуманные человеком;

- смешанные, т. е. естественные иллюзии, воссозданные человеком (иллюзионные картинки).

Нужно отметить,

что оптические иллюзии рождаются не обязательно в результате игры света и тени, в их основе лежит хитроумная механическая конструкция.

Вторая часть

занятия может быть посвящена заслушиванию докладов учащихся на темы:

1) Примеры естественных оптических иллюзий.

2) Примеры искусственных оптических иллюзий.

3) Великие иллюзионисты прошлого.

4) Оптические иллюзии в технике и промышленности.

5) Оптические иллюзии в искусстве.

Далее занятие можно построить в виде занимательных демонстраций, в постановке которых принимают участие все желающие. Объяснение иллюзий не обязательно давать сразу после демонстрации. "Разоблачение" можно оставить на конец занятия, либо на начало следующего, чтобы у школьников было время на обдумывание. Рассмотрим две демонстрации. Демонстрация №1 - Возникновение цветового восприятия от мелькающего черно-белого раздражителя (диска Бенхэма). Так, на вращающемся диске с черно-белым рисунком при хорошем освещении и подходящей скорости вращения появляются цветные кольца. Для демонстрации "окрашивания"целому классу лучше показать теневую проекцию вращающегося диска с прорезями, соответствующими светлым участкам на диске с рисунком. Диск приводится во вращение микромотором, питаемого через

реостат от источника 4-12 В.

Демонстрация №2

- "Прозрачная книга". Ее можно показать в 8-м классе после изучения

закона отражения света в качества убедительного доказательства того, что

плоское зеркало способно изменять направление световых лучей.

Для демонстрации изготавливается равносторонний стеклянный ящик, в который по диагонали вставляется тонкое стекло. Установив сзади и сбоку ящика два одинаковых диапроектора, можно демонстрировать "просвечивание" диапроектора сквозь опускаемый в ящик предмет (например, книгу). "Прозрачность"предмета явление кажущееся и связано со впадением положения изображения бокового проектора, возникающего в диагональном стекле, с положением заднего. При размерах ящика 50х50 см и толщине стекла 1-2 мм оно не видно уже с расстояния 1,5 м, т.е. фактически с первой парты, что дает возможность преподнести демонстрацию как фокус

Ознакомившись на данном факультативном занятии с явлением оптической иллюзии, учащиеся постараются глубже понять его суть. Таким образом, факультатив углубляет и расширяет знания учащихся, не отвлекая их внимание от основного содержания учебной.

Можно также предложить учащимся конкурсный вечер на тему "Тайны световых лучей". В основу конкурсного вечера положен метод соревнования между коллективами учащихся.

Цель такого вечера - активизация познавательной деятельности школьника.

Оптика в средней школе - один из разделов с большим научным и воспитательным значением. Этому способствует разнообразие оптических явлений, их большое значение в жизни людей.

Для данного вечера по оптике "тайны" света учитель будет искать там, где,

используя программный материал, можно расширить знания учащихся. При этом можно опираться на наблюдения оптических явлений в природе и техники.