Конспект урока Преломление света. Метаматериалы.

Разработка урока физики «Преломление света. Метаматериалы».
Класс: 9
Конспект урока (9 класс).
«Ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знания на деле».
(Аристотель)
Форма учебной работы: классно-урочная.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний
Место проведения: кабинет физики
Цели урока:
Обучающие
ознакомиться с явлением преломления света
изучить закон преломления света
познакомиться с явлением полного внутреннего отражения света,
уметь объяснять явление полного отражения света,
уметь решать стандартные и нестандартные задачи на закон преломления и явления полного отражения света.
Развивающие
осознание мотивации познавательной деятельности;
формулирование версий, их анализ.
развитие навыков работы с компьютерными моделями курса
развитие навыков решения расчетных задач, практических заданий
Воспитательные
развитие коммуникативных умений при обсуждении заданий.
Оборудование:
Приборы и материалы для лабораторной работы по оптике «L- микро»;
Стакан высокий вместимостью 50 мл, пластина стеклянная (призма) с косыми гранями, пробирка, карандаш.
Чашка с водой, на дне которой монета; тонкий стеклянный стакан.
Пробирка с глицерином, стеклянная палочка.
Карточки с индивидуальным заданием.
Компьютер, проектор, ТСО, экран, магнитная доска.
Видеофильмы по демонстрации преломления света ( http://school-collection.edu.ru/).
Демонстрация: Преломление света плоскопараллельной пластиной и призмой, полное внутреннее отражение.
Ход урока.
I. Организационная часть (3 мин).
Учитель № 1: Здравствуйте. Садитесь. Сегодня у нас обычный урок, но с довольно необычными формами работы. Вместе со мной урок будет вести еще один учитель физики (представление учителей). Улыбнитесь гостю, поздоровайтесь кивком головы.
Учитель № 2. Часто в природе наблюдаются очень интересные зрелищные явления, связанные со свойствами света. Это «миражи», «северное сияние», «гало», «радуга», «солнечные столбы и кресты», «пояс Венеры» или простая «радуга» (Показ слайдов). Как же они возникают? Возможность видеть несветящиеся предметы связана с тем обстоятельством, что всякое тело частично отражает, а частично пропускает или поглощает падающий на него свет.
Сегодня на уроке нам предстоит рассмотреть удивительное свойство света - явление преломления и его практическое применение.
II. Повторение пройденного материала (3 мин).
Учитель № 1: Но прежде мы вспомним законы распространения света в однородной прозрачной среде и отражения света, которые мы изучали на предыдущих уроках на основе видеоролика: «Законы отражения света».
III. Актуализация знаний (10 мин).
Учитель № 2: Ребята, вам нравится проводить опыты? Итак, выполните простые опыты:
На середину дна пустого стакана поставьте карандаш вертикально и посмотрите на него так, чтобы его нижний конец, край стакана и глаз расположились на одной линии. Не меняя положения глаз, наливайте воду в стакан. Почему по мере повышения уровня воды в стакане видимая часть дна заметно увеличивается, а карандаш и дно кажутся приподнятыми?
Расположите карандаш наклонно в стакане с водой и посмотрите на него сверху, а затем сбоку. Почему при наблюдении сверху карандаш у поверхности воды кажется надломленным? Почему при наблюдении сбоку часть карандаша, расположенная в воде, кажется сдвинутой в сторону и увеличенной в диаметре?
Положим на дно пустого не прозрачного стакана монету или другой небольшой предмет. Подвинем стакан так, чтобы центр монеты, край стакана и глаз находились на одной прямой. Не меняя положения головы, будем наливать в стакан воду. По мере повышения уровня воды дно стакана с монетой как бы приподнимается. Монета, которая ранее была видна лишь частично, теперь будет видна полностью. Почему? (Выслушиваются ответы учащихся).
Все эти явления объясняется тем, что на границе двух сред свет меняет направление своего распространения по причине того, что скорость света в вакууме больше скорости света в среде. Часть световой энергии возвращается в первую среду, т.е. происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред, также меняя при этом, как правило, направление распространения. Это явление называется преломлением света. (Демонстрируется видеофильм о преломлении света).
IV. Объяснение нового материала (10 мин).
Учитель № 1: Запишите в тетрадях число и тему урока «Законы преломления света». Хорошим помощником для вас будет опорный конспект, который лежит у вас на столах. В ходе урока делайте в тетрадях дополнения к опорному конспекту (Приложение № 2).
Посмотрим демонстрационные опыты по отклонению лучика фонарика при прохождении через плоскопараллельную пластину, стеклянную призму и через кюветку с водой. (На доске с приборами L –микро проводятся опыты по преломлению света).
15240518160Закон преломления света определяет взаимное расположение падающего луча АВ (рис.), преломленного DB и перпендикуляра СЕ к поверхности раздела сред, восставленного в точке падения. Угол называется углом падения, а угол — углом преломления.
Что вы можете сказать о лучах падающих и преломленных? (Учащиеся приводят свои рассуждения)
Закон преломления света был установлен опытным путём в XVII веке. Он звучит так: падающий луч, луч преломлённый и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред:
Sin αSin β=n21.
Убедиться в справедливости закона преломления можно экспериментально, измеряя углы падения и преломления и вычисляя отношение их синусов при различных углах падения.
Отношение синуса угла падения к углу преломления называют относительным показателем преломления. Этот показатель постоянен для двух данных сред.
n21 = n2/n1, где n1= c/v1 – абсолютный показатель преломления первой среды, показывает во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в первой среде; n2 = c/v2 - абсолютный показатель преломления второй среды, показывает во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света во второй среде.
n1Sin α = n2Sin β
Второй закон преломления, записанная таким образов
называют законом преломления Снеллиуса.
В сборнике задач найдите таблицу «Показатель преломления веществ». Обратите внимание, что стекло, алмаз имеют больший показатель преломления, чем вода. Как вы думаете почему? Твердые тела имеют более плотную кристаллическую решетку, свету труднее пройти через неё, поэтому вещества имеют больший показатель преломления.
Вещество, имеющее больший показатель преломления n1, называется оптически более плотной средой, если n1> n2. Вещество, имеющее меньший показатель преломления n1, называется оптически менее плотной средой, если n1 < n2.
40443151049020А теперь все проведем еще один опыт: воткнем булавку в плоский пробковый кружок и положим его булавкой вниз на поверхность воды в миске. Что вы наблюдаете? Как бы вы не наклоняли голову вы булавку не увидите, хотя казалось бы она достаточно длинная чтобы пробка не заслоняла её. Почему же лучи света не доходят от булавки до ваших глаз?
Эти лучи претерпевают «полное внутреннее отражение».
(Далее учитель показывает демонстрационные опыты с приборами «L –микро» по преломлению света стеклянной призмой и полное внутреннее отражение).
С увеличение угла падения угол преломления тоже растет при переходе луча из более плотной в менее плотную среду. При каком-то угле падения α0 угол преломления будет β=900. При угле α > α0 наблюдается полное внутреннее отражение. Такой угол α0 называют предельным углом полного внутреннего отражения.
Явление полного отражения легко наблюдать на простом опыте.
Нальём в стакан воду и поднимем его несколько выше уровня глаз. Поверхность воды при рассматривании её снизу сквозь стенку кажется блестящей, словно посеребрённой вследствие полного отражения света.
V. Закрепление материала урока (10 мин). Решение задач. (HYPERLINK "Приложен%20№%203%20Задачи%20на%20закрепление.doc"Приложеие № 3)
Учитель № 2: Ребята, у вас на парте вместе с опорным конспектом есть перечень задач на закрепление изученного материала. Из этих задач мы берем на решение 2 задачи: № 2(простая) и № 8 (повышенной сложности). А дома вы решайте аналогичные задачи под номерами 1 и 5. (Задачи решаются с подробными комментариями учителя).
VI. Физкультминутка (2 мин). Учитель № 1: Итак, вы убедились в том, что «оптика» - очень интересный раздел физики. Мы сейчас прервемся на несколько минут на физкультминутку, а потом вы узнаете еще много интересного из области «фантастики»
VII. Практическое применение полученных знаний (10 мин).
Учитель № 1. Эпиграфом к нашему уроку мы подобрали слова Аристотеля «Ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знания на деле». Я думаю, что правильное выполнение лабораторной работы является доказательством этих слов.
На опорных конспектах есть описание лабораторной работы «Определение показателя преломления стекла». Выполним эту работу. (Приложение № 2)
Лабораторная работа . Изучение закона преломления.
Цель работы: экспериментально доказать неизменность отношения синусов углов падения
преломления света на границу двух сред при различных углах преломления.
Оборудование с L -микро: осветитель, диафрагма с одной щелью, полуцилиндр, планшет.
(Быстрая проверка результатов лабораторной работы производится Учителем № 2 в то время, когда Учитель № 1 начинает рассказ «В мире интересного»).
VIII. «В мире интересного». Дополнительный материал к уроку(5 мин).
Учитель №2. Представьте себе ситуацию: вас нет за партой, учитель злится, и вдруг у него на глазах вы неожиданно материализуетесь, словно из воздуха, и как ни в чем не бывало изображаете активную деятельность. Мечта! Фантастические истории о шапке-невидимке, а также о мгновенных перемещениях предметов и людей во времени, похоже, становятся явью. Физики-оптики сконструировали материалы, способные скрывать от человеческих глаз предметы, и даже есть разработки, которые позволят в будущем скрывать целые события. Наука достигла грани волшебства. Сказка становится явью: ученые создали плащ невидимости!(Далее рассказ о метаматериалах сопровождается показом слайдов с Презентации «HYPERLINK "Метаматериалы%20и%20нанотехнология.ppt"Метаматерниалы»).
IX. Домашнее задание. § 65, задачи № 1 и №5 , исследовательская работа (2 мин).
Учитель № 1. Мы рассмотрели преломление света на плоских границах. При этом размер изображения остается равным размеру предмета. На следующих уроках мы рассмотрим прохождение светового луча через линзы.
До этого урока дома проведите небольшую исследовательскую работу «Отражение и преломление вокруг нас». Задания для исследования находятся на парте. На следующем уроке проведем защиту ваших исследовательских работ (Учитель № 1 объясняет, как правильно организовать и оформлять дома исследовательскую работу).
X. Подведение итогов (2 мин).
Учитель №2: Ребята, все вы молодцы! Вы показали, что багаж знаний у вас достаточный, чтобы изучить новую тему. (Объявляются отметки за выполненную работу по решению задачи и лабораторной работы).
Учитель № 1. На сегодняшнем уроке мы познакомились с преломлением света, узнали, что такое показатель преломления, определили показатель преломления плоскопараллельной стеклянной пластины и узнали много интересного из области «Нанотехнология».
И давайте поблагодарим нашего гостя (Учителя № 2) за проведенный урок.
И свой урок я хочу закончить словами академика А.Н.Несмеянова:
«Тысячи неразгаданных тайн таит в себе наука, и без вас, без вашей молодости, смелости. Энтузиазма, они не будут разгаданы. Наука ждет вас друзья».
Спасибо за урок.
Результативность урока:
- широкое рассмотрение преломления света на границе раздела двух или нескольких сред позволяет обеспечить активную творческую деятельность учащихся с разным уровнем мышления;
- разнообразные задания позволяют увлечь работой школьников с различными наклонностями, а также развивают умение получать информацию из различных источников;
- использование готовых опорных конспектов позволяет:
научиться выделять главное в материале учебника;
систематизировать материал;
упрощают запоминание законов, выводов, анализа законов;
экономят 20-25% времени изучения нового материала;
исполняют роль справочника за весь период учебы.
- работа двух учителей предметников на одном уроке обеспечивает:
быстрый контроль выполнения домашней работы и самостоятельных работ по ходу урока;
быструю смену демонстрационных установок и использование ИКТ более наглядно, что позволяет использовать теоретический и экспериментальный методы обучения одновременно для достижения целей на каждом этапе урока.
Источники информации:
1.Энциклопедический словарь по физике.
2.Открытая физика 2.5 (ООО «Физикон»).
3. А. В. Перышкин. Физика: Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений/М.: Просвещение, 2010.- 236с.
4. Энциклопедия «Древо познания» - Наука и техника, т.5.
5. Библиотека электронных наглядных пособий «Кирилл и Мефодий». Физика-7–11, Минобрнауки РФ, ГУ РЦ ЭМТО, 2003.