2.1.3 Урок - педагогическая мастерская по теме "Линзы. Оптическаясила линзы "

Цели обучения: усвоение предметного содержания темы:

- на уровне представления: перечислить основные понятия: двояковыпуклая и двояковогнутая линзы, плосковыпуклая и плосковогнутая линзы, главная оптическая ось линзы, тонкая линза, оптический центр линзы, собирающая и рассеивающая линзы, главный фокус линзы, фокальная плоскость, фокус, фокусное расстояние, оптическая сила линзы;

- на уровне понимания: что представляют собой очки и как они корректируют зрение;

- на уровне применения: использовать теоретические знания для построения изображений в линзах, уметь характеризовать полученные изображения, уметь решать качественные задачи, уметь связывать знания по этой теме с ранее пройденным материалом;

- на уровне творчества: подготовить рефераты об истории изобретения линз и их применения, выделять существенное, уметь импровизировать при ответах на вопросы, отстаивать свое мнение.

Цели личного развития: создать условия для развития устной речи учащихся, мышления, памяти, для формирования ответственности, усидчивости, самостоятельности, инициативности, самоконтроля.

Назначение метода

Создание благоприятной атмосферы, актуализация знаний, обобщение знаний и т. д.

Для проведения урока в форме педагогической мастерской необходимо наличие у каждой группы учеников следующего оборудования: собирающая и рассеивающая линзы на подставках, источник тока, лампочка на подставке, ключ, соединительные провода, экран, линейка. (Работа при выполнении опытов проводится в затемненном кабинете.)

Индукция. Мастер просит выполнить задание №1.

Задание 1. Изучите список ключевых слов новой темы (двояковыпуклая и двояковогнутая линзы, плосковыпуклая и плосковогнутая линзы, главная оптическая ось линзы, тонкая линза, оптический центр линзы, собирающая и рассеивающая линзы, главный фокус линзы, фокальная плоскость, фокус, фокусное расстояние, оптическая сила линзы) и индивидуально заполните колонки следующей таблицы:

Знаю

Не знаю

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

Социоконструкция. Ребята сравнивают свои записи друг с другом. Обмениваются результатами в группах. Мастер просит на доске оформить одну отчётную таблицу, совместно полученную в группе. При этом слева понятия пишутся в столбик белым мелом, а справа – красным.

Социализация. Представители групп комментируют свои работы.

Слово мастера. Следует объяснить, для чего делалось всё выше перечисленное: при изложении нового материала важно опираться на уже имеющиеся у учащихся знания. На некоторые вопросы невозможно ответить в пределах одного урока, но интересно то, что вы, ребята, ещё только приступили к изучению новой темы, но уже проявили знания о многих понятиях.

Совместная постановка цели урока:

- перенести неизвестные понятия справа налево;

- выяснить, а верны ли наши определения о тех понятий, которые мы уже знаем.

Индукция. Мастер дает основные сведения о линзах. Далее он говорит, что свойства линз изменять направление прохождения лучей можно подтвердить экспериментально. Он предлагает учащимся самоопределиться, какие группы учащихся будут выяснять свойства собирающих, а какие – рассеивающих линз. Первые придумывают и поясняют опыт прохождения параллельного пучка света в собирающей линзе, вторые – в рассеивающей линзе, третьи изображают на рисунке ход лучей в собирающей линзе, отмечают характерные для этой линзы точки, четвертые – изображают ход лучей для рассеивающей линзы.

Самоопределение учащихся: Распределение учеников класса по парам, в которых они будут заниматься придумыванием эксперимента или теоретическим осмыслением опыта (на основе хода лучей в призме построить ход лучей в собирающей и рассеивающей линзах). Выполнение заданий в парах.

Социализация. Объединение учеников в четвёрки экспериментаторов. Обмен идеями, разработками, поиск компромисса, подготовка групповых отчётов. Демонстрация докладчиками от групп своих разработок на доске. (Вызываются по одному экспериментатору и теоретику, представители от других групп приглашаются при наличии альтернативных вариантов.)

Разрыв. Изучение всеми учащимися в учебнике физического материала о линзах, работа с опорным конспектом. Наблюдение опытов по прохождению параллельного пучка света через собирающую и рассеивающую линзы на демонстрационном столе или (и) просмотр видео- или компьютерной анимации.

Панель. Обсуждение результатов работы в парах и четвёрках, с одной стороны, и образцов с другой стороны, из книги, демонстрации учителя, видеофильма.

Самоконструкция. Индивидуальная запись учащимися в тетрадях сущностных характеристик тонких линз.

Рефлексия. Фронтальное обсуждение работы на мастерской. Что мы делали? К какому результату пришли? Попробуем применить полученные результаты к построению изображений в собирающей и рассеивающей линзах.

Домашнее задание. Учащимся предлагается дома построить изображения для разных случаев расположения предмета по отношению к линзе (собирающей или рассеивающей) и охарактеризовать их. Используя опорный конспект и учебник, выучить основные определения.

Слово мастера на разных этапах урока:

Линза представляет собой прозрачное тело, ограниченное криволинейными или криволинейной и плоской поверхностями. Материалом для линз обычно служат оптическое или органическое стекло.

Существуют собирающие и рассеивающие линзы. В зависимости от формы поверхности

Каждая линза напоминает сочетание двух призм. Двояковыпуклая линза похожа на две призмы, сложенные своими основаниями, а двояковогнутая линза – на две призмы, сложенные вершинами.

Как меняет каждая из линз направление падающих на нее параллельных лучей после преломления?

Посмотрим на опыте.

Направим на двояковыпуклую или плосковыпуклую линзу параллельно главной оптической оси лучи света.

Прямая, проходящая через центры О₁О₂ сферических поверхностей, называется главной оптической осью линзы. Всякая линза имеет точку О, проходя через которую луч не меняет своего направления. Точка О называется оптическим центром линзы. Если линза имеет одинаковую кривизну сферических поверхностей, то точка О лежит на оптической оси в центре линзы.

После преломления в линзе лучи пересекают главную оптическую ось в одной точке F , т.е. двояковыпуклая линза собирает преломленные лучи, поэтому такая линза называется собирающей. Заменим двояковыпуклую линзу на двояковогнутую и повторим опыт.

Теперь лучи после линзы расходятся, а центральный луч, как и в первом случае, не испытывает преломления. Двояковогнутая линза делает параллельный пучок лучей, падающих на нее, расходящимися, т.е. рассеянным. Сама же линза называется рассеивающей.

Точка F, в которой пересекаются преломленные линзой лучи, падающие параллельно главной оптической оси, или их продолжения, называется главным фокусом линзы. Так как параллельные лучи можно пустить как с одной, так и с другой стороны линзы, то и главных фокусов у собирающей линзы два. Оба лежат на главной оптической оси.

А в какой точке собирает линза лучи, идущие под углом к главной оптической оси? Оказывается, это точка F₁ находится в плоскости Ф , проходящей через главный фокус перпендикулярно главной оптической оси. Эта плоскость называется фокальной плоскостью, а точка F₁ называется фокусом.

У собирающей линзы в фокусе пересекаются сами переломленные лучи, несущие энергию. У рассеивающей линзы в фокусе пересекаются продолжения преломленных лучей. Поэтому фокус у собирающей линзы действительный, а у рассеивающей – мнимый.

Расстояние от оптического центра до главного фокуса называется фокусным расстоянием. Его тоже принято обозначать буквой F.

Линза, имеющая более выпуклые поверхности, преломляет лучи сильнее.

Чтобы количественно оценить преломляющую способность линзы, вводят величину, обратную фокусному расстоянию, и называют ее оптической силой линзы D.

.

Оптическая сила измеряется в диоптриях (сокращенно ). Если , то

Главные выводы:

1. Линзы меняют направление падающих на них лучей после преломления, за исключением тех, которые проходят через оптический центр линзы.

2. Собирающая линза после преломления делает параллельный пучок лучей сходящимся, рассеивающая линза – расходящимся.

3. Лучи, идущие параллельно главной оптической оси, после преломления в собирающей линзе пересекаются в главном фокусе. В рассеивающей линзе в главном фокусе пересекаются продолжения преломленных лучей.