Зеркала: плоские и сферические. Урок физики в 11 классе

Школа: СШ № 34 ____________ Мухамбетова Ж.Б
Зам. директора по научно-методической работе
Дата: 24.11.2016 ФИО учителя: Азимова Ш.Ф.
Класс: 11 АКоличество присутствующих:
отсутствующих:
Тема урока:
Зеркала: плоские и сферические. Ход лучей в этих зеркалах
Цели урока Различать виды зеркал, уметь строить график хода лучей в этих зеркалах
Языковые
цели Плоские и сферические зеркала, ход лучей, действительное и мнимое, прямое и обратное
Привитие ценностей
Обучение всю жизнь;
Ответственность;
Здоровье
Навыки использования ИКТ перейти от объяснительно-иллюстрированного способа обучения к деятельностному, при котором ребенок становится активным субъектом учебной деятельности.
Предварительные знания
Законы отражения и преломления
Ход урока
Временное планирование Планируемые мероприятия
0-5 мин
5-10 мин
10-20 мин
20-30 мин
30-40 мин
40-45 мин Организационный момент, определение целей урока
Актуализация знаний учащихся (1)
Изучение нового материала (2) плоское зеркало, ход лучей в плоском зеркале
Изучение нового материала (3) сферические зеркала, ход лучей в сферических зеркалах
Закрепление (4) решение задач
Подведение итогов, домашнее задание
Дополнительная информация
Дифференциация
Оценка - как Вы планируете проверить знания учащихся? Межучебные связиПроверка соблюдения правил охраны здоровья и безопасностиИКТ связиСвязи значений
Самостоятельное изучение темы, работа по карточкам Наблюдение, подсчет количества проявлений активности на уроке
Работа в парах и группах и обсуждение их работы с другими учащимися и преподавателем развивают уважение к мнению окружающих способность общаться надлежащим образом со сверстниками и со взрослыми.
Актуализация знаний учащихся
Геометрическая оптика это
Основные законы геометрической оптики
Закон отражения
Закон преломления
Показатель преломления среды
Истинная и кажущаяся глубина
Изучение нового материала
Плоское зеркало и ход лучей в плоском зеркале
Плоское зеркало — это плоская поверхность, зеркально отражающая свет. Построение изображения в зеркалах основывается на законах прямолинейного распространения и отражения света.
С зеркалом мы сталкиваемся очень часто. Даже оконное стекло или поверхность воды пруда тоже вполне могут служить плоскими зеркалами.Рассмотрим изображения, получающиеся при этом.
     
Пусть свет источника S падает на зеркало. Отразившись от него, лучи SA и SB пойдут так, как показано на чертеже синими стрелками. Если глаз расположить в точке С, то наблюдатель увидит, что источник света находится позади зеркала, в точке S'. Заметим, что из построения видно: отрезки OS и OS' равны, а отрезок SS' перпендикулярен плоскости зеркала.
Итак, изображения предметов в плоском зеркале являются мнимыми, так как кажутся расположенными там, где свет отсутствует. Кроме того, изображения находятся позади зеркала на таком же расстоянии от него, как и сами предметы, и равны им по размерам. Эти выводы мы получили геометрическим построением, теперь проверим их опытом.
     
Положим на стол линейку, поверх неё поставим стекло. Оно будет служить полупрозрачным зеркалом. Поместив перед ним свечу, мы увидим её отражение. Оно будет казаться расположенным позади стекла. Однако, заглянув за стекло, мы не увидим изображения. То есть изображение в плоском зеркале является мнимым.
Чтобы убедиться в правильности второго вывода, измерим линейкой расстояния от стекла до свечи и от стекла до изображения, а также размеры свечи и её изображения. Они окажутся попарно равными. Следовательно, опыт подтверждает и второй вывод. Примечание: вместо зеркала мы использовали стекло, чтобы одновременно видеть изображение свечи и деления линейки.
Примером плоского зеркала может служить ...
Отрезками SA и SB показано, что ...
После отражения от зеркала границы пучка света расположатся ...
Пучок с такими границами можно увидеть, ...
Несмотря на кажущуюся неправдоподобность, ...
Почему мы уверены, что отрезки OS и OS` равны?
Несмотря на то, что отрезок SS` не проходит через зеркало, он ...
Мнимыми мы называем такие изображения, которые ...
Охарактеризуйте мнимые изображения, которые всегда наблюдаются в плоском зеркале.
В опыте с линейкой и свечой, стекло ...
Как опыт подтверждает мнимый характер изображения свечи?
Зачем во второй части опыта нам нужна линейка?
Почему вместо обычного зеркала мы использовали стекло?
Сферическое зеркало и ход лучей в сферическом зеркале
Сферическим зеркалом называют зеркально отражающую поверхность, имеющую форму сферического сегмента. Центр сферы, из которой вырезан сегмент, называют оптическим центром зеркала. Вершину сферического сегмента называют полюсом. Прямая, проходящая через оптический центр и полюс зеркала, называется главной оптической осью сферического зеркала. Главная оптическая ось выделена из всех других прямых, проходящих через оптический центр, только тем, что она является осью симметрии зеркала.
Сферические зеркала бывают вогнутыми и выпуклыми. Если на вогнутое сферическое зеркало падает пучок лучей, параллельный главной оптической оси, то после отражения от зеркала лучи пересекутся в точке, которая называется главным фокусом F зеркала. Расстояние от фокуса до полюса зеркала называют фокусным расстоянием и обозначают той же буквой F. У вогнутого сферического зеркала главный фокус действительный. Он расположен посередине между центром и полюсом зеркала
рис 1
Рис 1 Отражение параллельного пучка лучей от вогнутого сферического зеркала. Точки O – оптический центр, P – полюс, F – главный фокус зеркала; OP – главная оптическая ось, R – радиус кривизны зеркала
Следует иметь в виду, что отраженные лучи пересекаются приблизительно в одной точке только в том случае, если падающий параллельный пучок был достаточно узким (так называемый параксиальный пучок).
Главный фокус выпуклого зеркала является мнимым. Если на выпуклое зеркало падает пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после отражения в фокусе пересекутся не сами лучи, а их продолжения (рис 3.2.3).

Рисунок 3.2.3.
Отражение параллельного пучка лучей от выпуклого зеркала. F – мнимый фокус зеркала, O – оптический центр; OP – главная оптическая ось
Фокусным расстояниям сферических зеркал приписывается определенный знак: для вогнутого зеркала  для выпуклого  где R – радиус кривизны зеркала.
Изображение какой-либо точки A предмета в сферическом зеркале можно построить с помощью любой пары стандартных лучей:
луч AOC, проходящий через оптический центр зеркала; отраженный луч COA идет по той же прямой;
луч AFD, идущий через фокус зеркала; отраженный луч идет параллельно главной оптической оси;
луч AP, падающий на зеркало в его полюсе; отраженный луч симметричен с падающим относительно главной оптической оси.
луч AE, параллельный главной оптической оси; отраженный луч EFA1 проходит через фокус зеркала.
На рис 3.2.4 перечисленные выше стандартные лучи изображены для случая вогнутого зеркала. Все эти лучи проходят через точку A', которая является изображением точки A. Все остальные отраженные лучи также проходят через точку A'. Ход лучей, при котором все лучи, вышедшие из одной точки, собираются в другой точке, называется стигматическим. Отрезок A'B' является изображением предмета AB. Аналогичны построения для случая выпуклого зеркала.

Рисунок 3.2.4.
Построение изображения в вогнутом сферическом зеркале
Положение изображения и его размер можно также определить с помощью формулы сферического зеркала: 

Здесь d – расстояние от предмета до зеркала, f – расстояние от зеркала до изображения. Величины d и f подчиняются определенному правилу знаков:
d > 0 и f > 0 – для действительных предметов и изображений;
d < 0 и f < 0 – для мнимых предметов и изображений.
Для случая, изображенного на рис 3.2.4, имеем:
F > 0 (зеркало вогнутое); d = 3F > 0 (действительный предмет).
По формуле сферического зеркала получаем:  следовательно, изображение действительное.
Если бы на месте вогнутого зеркала стояло выпуклое зеркало с тем же по модулю фокусным расстоянием, мы получили бы следующий результат:
F < 0, d = –3F > 0,  – изображение мнимое.
Линейное увеличение сферического зеркала Γ определяется как отношение линейных размеров изображения h' и предмета h.
Величине h' удобно приписывать определенный знак в зависимости от того, является изображение прямым (h' > 0) или перевернутым (h' < 0). Величина h всегда считается положительной. При таком определении линейное увеличение сферического зеркала выражается формулой, которую можно легко получить из рис 3.2.4: 

В первом из рассмотренных выше примеров  – следовательно, изображение перевернутое, уменьшенное в 2 раза. Во втором примере  – изображение прямое, уменьшенное в 4 раза.
Решение зада
Задача 1
Человек приближается к зеркалу со скоростью 0,5 м/с. С какой скоростью он приближается к своему изображению?
Задача 2
Существует ли в зеркале ваше изображение, если вы сами не видите себя в зеркале? Если да, то как можно в этом убедиться?
Задача 3
На столе лежит зеркало. Как изменится изображение люстры в этом зеркале, если закрыть половину зеркала? Как изменится область, из которой можно увидеть изображение люстры?
Уровень 1
1.  Покажите на чертеже углы падения и отражения света, Сформулируйте закон отражения света.
2.  Чему равен угол падения луча на плоское зеркало, если угол между падающим лучом и отраженным равен 60°?
Уровень 2
1.  При каком угле падения угол между падающим лучом и отраженным равен 60°?
2.   Угол между падающим лучом и плоским зеркалом равен углу между падающим лучом и отраженным. Чему равен угол падения?
Уровень 3
1.  Почему окна домов днем всегда кажутся более темными, чем стены дома, даже если стены окрашены в темный цвет?
2.  Угол падения луча на плоское зеркало увеличили от 30° до 45°. Как изменится угол между падающим и отраженным лучом?
3.  Справедлив ли закон отражения света в случае падения света на лист бумаги?
Уровень 4
I. В утренние и предвечерние часы отражение Солнца в спокойной воде ослепительно яркое, а в полдень его можно рассмотреть, не жмурясь. Объясните это явление.
2.  Требуется осветить дно колодца, направив на него солнечные лучи. Как надо расположить плоское зеркало, если лучи Солнца падают к земной поверхности под углом 60°?
3.   Юный рыбак, сидя на берегу озера, видит на гладкой поверхности воды изображение утреннего Солнца. Куда переместится это изображение, если он будет наблюдать его стоя?