Конспект по физике на тему"Линзы.Построение изображений,даваемых линзой".

Урок физики : учебник С. В. Громова « Физика. 9 кл.

 

Тема:  « Линзы. Построение изображений, даваемых линзой».

Цели урока:

1.     Образовательная:

- продолжить изучение явления преломления света на примере

     линз;

-изучить основные характеристики линз и формулы  для  их

     вычисления;

-научить обучающихся  строить на чертеже изображения с

     помощью линз;

- исследовать,  как меняются размеры и характер изображения в

     зависимости от расстояния от предмета до линзы.

2.     Воспитательная:

- воспитание познавательной активности учащихся;

     - воспитание интереса к предмету;

     -  воспитание этики работы в группах.

 3. Развивающая:

- развитие умений формулировать выводы по изученному

      материалу, анализировать результаты своих исследований;

-  развитие логического мышления, памяти, интеллекта;

- развитие грамотной устной речи, умения четко выражать свои

     мысли;

- развитие навыков практической работы с физическим

     оборудованием, работы с компьютером.

 

 

Оборудование  к уроку: компьютеры; экран; мультимедийный проектор; презентация к уроку, выполненная в программе Power Point; ППС « Открытая физика 1.1» ООО « Физикон », 2001 г. раздел « Оптика: тонкая линза»; мультимедийное   учебное  пособие  «Физика. Основная школа 7 -9 кл. »  ч. I.;  учебник С. В. Громова « Физика. 9 кл.

 Набор  демонстрационный «Геометрическая оптика », оптический диск,  на столах учащихся  наборы лабораторные « Геометрическая оптика», учебник, тетрадь, линейка, инструкционные карты по проведению  экспериментов.

 Оформление доски и класса:

1.     Тема урока. Дата.

2.     Компьютер, экран, мультимедийный проектор для показа

     презентации.

3. В кабинете парты расставлены для работы в группах (по 3 учащихся в каждой группе).

Демонстрации:

1.     Выпуклые и вогнутые линзы.

2.     Прохождение света сквозь собирающую линзу.

3.     Прохождение света сквозь рассеивающую линзу.

4.     Получение изображений с помощью линз.

5.     Компьютерная презентация к уроку.

 

                                    Ход урока.

 

I.                  Организационный момент:

           Начать урок мне хочется словами М.В Ломоносова:

Пою перед тобой в восторге похвалу

Не камням дорогим, ни злату, а СТЕКЛУ

Сегодня мы попытаемся найти подтверждение этим эмоциональным словам нашего соотечественника, и исследуем преломляющие свойства линз и их построение.

Озвучивание темы урока, объяснение ученикам целей и задач урока.      (слайды 1 - 2-3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Формирование групп и раздача рабочего материала. Группы формируются по желанию учащихся.

II. Активизация мыслительной деятельности.

Для активизации мыслительной деятельности использую повторение ранее изученного материала в виде фронтального опроса   ( слайд  4)

(слайд 5).

 

 

 

 

 

III.           Изучение нового материала.

(История.)

Первое упоминание о линзах можно найти в древнегреческой пьесе Аристофана «Облака» (424 г. до н. э.), где с помощью выпуклого стекла и солнечного света добывали огонь.

Известно, что римский император Нерон часто смотрел гладиаторские бои
через отшлифованный изумруд. Предполагается, что он использовал оптическую линзу из изумруда для коррекции зрения.

Отражение и преломление света используют для того, чтобы изменять направление лучей, или, как говорят, управлять световыми пучками и получать оптические изображения.

Вопрос. Попробуйте вспомнить, действие  каких приборов и устройств  основано на этом?

Ответ. Прожектор, лупа, микроскоп, перископ, телескоп, фотоаппарат и др. (слайд 6)

 

  Главной частью большинства оптических приборов, в том числе и перечисленных вами, является  ЛИНЗА. .      ( слайд 7 )

 (Из истории.)

Первое упоминание о линзах можно найти в древнегреческой пьесе Аристофана «Облака» (424 г. до н. э.), где с помощью выпуклого стекла и солнечного света добывали огонь.

Известно, что римский император Нерон часто смотрел гладиаторские бои
через отшлифованный изумруд. Предполагается, что он использовал оптическую линзу из изумруда для коррекции зрения.

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 Линзой ( от лат.  lens – чечевица) называется прозрачное

( обычно стеклянное) тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями.  

 

Прямая, проходящая через центры С₁ и С₂ сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называется главной оптической осью линзы. Точку О на этой оси, находящуюся в центре линзы, называют оптическим центром линзы.

      Существует два вида линз: а) выпуклые   и  б) вогнутые.

     (  слайд  8-9 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 (  объяснение учителя сопровождается показом линз из демонстрационного набора «Геометрическая оптика»;  учащиеся на своих столах рассматривают, трогают линзы  из лабораторного набора  «Геометрическая оптика» )

Вопрос. Потрогайте на ощупь и определите, чем же отличаются выпуклая и вогнутая линзы друг от друга?

Ответ. У выпуклой линзы середина толще, чем края, а у вогнутой середина тоньше, чем края.

  Выпуклые линзы бывают: двояковыпуклыми, плосковыпуклыми,

вогнутовыпуклыми.

  Вогнутые линзы могут быть: двояковогнутыми, плосковогнутыми, выпукловогнутыми. 

В школьном курсе физики мы изучаем так называемые тонкие линзы.  Линза, толщина которой много меньше радиуса кривизны ее поверхностей, называется тонкой линзой.

    Ход лучей света в выпуклых и вогнутых линзах различен.

     

 Выпуклые линзы преобразуют пучок параллельных световых лучей в сходящийся; поэтому иначе их называют собирающими.

 

 

 

 Просмотр видео о собирающей линзе.

 

Вогнутые линзы создают при этом расходящийся пучок света; поэтому их называют  рассеивающими.   

 

 

 

 

 

 

 Далее объяснение  сопровождаю  показом демонстраций: пучок света направляется на двояковыпуклую линзу и наблюдается собирающее действие такой линзы: каждый луч из падающего на линзу пучка света после преломления ею отклоняется от своего первоначального направления, приближаясь к главной оптической оси. Очень важно здесь обратить внимание учащихся на то, что указанное отклонение лучей собирающей линзой имеет место всегда при любом угле падения луча на линзу.

 

 

 

Аналогичным образом демонстрируется действие рассеивающей линзы.

 

 

 

  Продемонстрировав опыты, естественным образом подвожу учащихся  к понятиям фокуса и фокусного расстояния линзы.

Вопрос. Что же мы видим, направив на выпуклую линзу пучок лучей, параллельных оптической оси линзы?

 Ответ.   Направив на выпуклую линзу пучок лучей, параллельных оптической оси линзы, мы видим, что после преломления в линзе эти лучи пересекают оптическую ось в одной точке.

 Обозначим эту точку   - F. Эта точка называется фокусом линзы. 

 ( слайд  10 )

 

 

 

 

 

Пустив пучок лучей, параллельных главной оптической оси, на вогнутую линзу, заметно, что лучи из линзы выходят расходящимся пучком. Если же такой расходящийся пучок лучей попадает в глаза, то наблюдателю кажется, что лучи выходят из точки  F. Эта точка находится на оптической оси  с той же стороны, с какой падает свет на линзу  и называется мнимым фокусом вогнутой линзы.

У каждой линзы два фокуса – по одному с каждой стороны линзы. Если слева и справа от линзы одна и та же среда, то оба эти фокуса располагаются на одинаковых расстояниях от линзы.

    У собирающей линзы  главный фокус  -  действительный, а  у рассеивающей  -  мнимый.     

     Расстояние от линзы до ее фокуса называется фокусным расстоянием линзы  и обозначается той же самой  буквой, что и    фокус -  F.

  Фокусное расстояние  линзы зависит от степени кривизны ее поверхностей. Линза с более выпуклыми поверхностями  преломляет лучи сильнее, чем линза с менее выпуклыми поверхностями, и поэтому обладает меньшим фокусным расстоянием, следовательно, дает большее увеличение.   

   Кроме фокусного расстояния линзы характеризуются еще и величиной, обратной фокусному расстоянию, которая называется оптической силой линзы и обозначается буквой D.   ( слайд 12  )

                                         D = 1/ F

     

 

 

 

 

За единицу оптической силы линзы принята диоптрия ( дптр )- метр в минус первой степени ( м ^-1).

1 диоптрия – это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1м.

  Чем меньше фокусное расстояние  линзы, тем больше ее оптическая сила, т.е. тем сильнее линза преломляет световые лучи.

  У собирающих и рассеивающих линз оптические силы отличаются знаком. Поскольку у собирающих линз главный фокус – действительный, их фокусное расстояние и оптическую силу принято считать положительными (  F>0, D>0 ).  Рассеивающие же линзы обладают мнимым фокусом, поэтому их фокусное расстояние и оптическая сила считаются отрицательными ( F<0, D<0 ).

После объяснения на данном этапе урока предлагаю учащимся с целью закрепления  просмотреть фрагмент урока «Типы и свойства линз»  из мультимедийного   учебного  пособия  «Физика. Основная школа 7 -9 кл. »  ч. I.

      IV.Физминутка

 

Ох, как спины вы согнули!

 В пол носы свои уткнули!

 А теперь все встали дружно:

 Поразмяться всем нам нужно!

Влево, вправо повернитесь

И руками потрясите!

Грудью глубоко вздохните,

Свои плечи распрямите!

В потолок все посмотрите

И ещё раз повторите.

Вот размялись мы как лихо!

А теперь все сели тихо.

 

 

Далее организую  краткий фронтальный эксперимент, в процессе которого учащимся предлагаю  с помощью имеющегося на их столах лабораторного оборудования « Геометрическая оптика», линейки и инструкционных карт  измерить опытным путем фокусное расстояние и оптическую силу  собирающей

 ( двояковыпуклой) линзы.

( инструкционные листы для учащихся –  прил. 1)

     После проведенного учащимися фронтального эксперимента для дальнейшего изучения нового материала и проверки глубины усвоения новых знаний необходимо  произвести обобщение   и закрепление в виде  быстрого опроса по карточкам с вопросами.

  ( прил. 2 )

       С помощью линз можно не только собирать или рассеивать световые лучи, но и получать различные изображения предмета.

  Вопрос.  Как же получаются изображения?    

Мы знаем, что любой (видимый) объект представляет собой совокупность светящихся своим или отраженным светом точек. От этих точек исходят расходящиеся пучки лучей, которые после преломления в линзе либо сами, либо своими продолжениями снова сходятся в определенных точках; их совокупность и образует изображение данного предмета.

    Именно благодаря способности получать различные изображения  линзы широко используются на практике. Так, в киноаппаратах линзы способны давать увеличенное в сотни раз изображение маленького кинокадра, а в фотоаппарате такие же линзы дают уменьшенное изображение фотографируемого предмета, умещающееся внутри аппарата на обычной фотопленке.

  Вопрос. Как же получаются столь различные изображения? От чего может зависеть характер изображения?

Ответ. Вероятнее всего, характер получаемого изображения зависит от взаимного расположения предмета и линзы.

Далее предлагаю учащимся проверить истину предположения с помощью постановки демонстрационного эксперимента, выполнения построений и проведения компьютерного эксперимента.

         Изучение данного вопроса целесообразно продолжить постановкой демонстрационного эксперимента, получая изображения светящейся точки при ее смещении относительно главной оптической оси. Для этого вначале светящуюся точку необходимо перемещать из "бесконечности " вдоль главной оптической оси по направлению к центру собирающей линзы и показать учащимся как при этом изменяется положение изображения, в каких случаях оно получается действительным, а в каких – мнимым.

 Затем демонстрируется, куда смещается изображение, если светящаяся точка располагается выше или ниже  главной оптической оси.

   Аналогично демонстрирую  опыты по получению изображения светящейся точки  с помощью рассеивающей линзы.

       После этого учащиеся  рассаживаются по заранее  сформированным по интересам учащихся  группам ( 2 группы  ). Каждой группе определяется  ряд заданий  и отводится определенное время для их выполнения.  (  прил. 3 )

     По окончании работы командир каждой группы выступает с  отчетом о работе, проведенной его группой, выводами,  к которым ребята пришли в процессе выполнения работы.

      Далее производим обобщение выводов, сделанных ребятами, в один общий.  

 

I. Для собирающей линзы :

Итак, характер получаемого с помощью линзы изображения предмета зависит от взаимного расположения предмета и линзы.

      d -  расстояние предмета до линзы;

      F -  фокусное расстояние  линзы.

     а) если  предмет находится между линзой и ее фокусом  (d < F),

         линза дает изображение предмета увеличенное, прямое,   

         мнимое, расположенное по ту же сторону от линзы, что и

         предмет.

     б) если  предмет находится между фокусом линзы и ее двойным

         фокусом  (F<d<2F), то линза дает увеличенное,             

         перевернутое, действительное изображение предмета,

         расположенное по другую сторону от линзы за двойным

         фокусным расстоянием.

     в) если предмет находится  за двойным фокусным расстоянием

         линзы   (d>2F), то линза дает уменьшенное, перевернутое,

        действительное изображение, расположенное по другую

        сторону от линзы между ее фокусом и двойным фокусом.

II. Для рассеивающей линзы :

Рассматривая и сравнивая  изображения предмета, даваемые рассеивающей линзой, можно сделать вывод, что линза не дает действительных изображений, т. к. лучи, прошедшие сквозь нее,

расходятся: при всех положениях предмета (d<F; F<d<2F; d>2F )

линза дает уменьшенное, прямое, мнимое изображение, находящееся по ту же сторону от линзы, что и предмет.

Изменяя   расстояние  от предмета до линзы,   меняется лишь высота изображения.

   

V.Закрепление изученного материала

- С целью закрепления и более глубокого усвоения материала в конце урока  предлагаю решить ряд задач по изученной теме. Каждой группе предлагаю карточку  с задачей и листы для ее выполнения. ( прил. 4  )

По окончании работы листы собираю для проверки  и выставления  оценок.

 

VI.Подведение итогов урока 

 

 

VII. Рефлексия и выставление оценок.

VIII.Домашнее задание:

1.  § 34, 35 ;

            индивидуальные задания по теме « Оптические  приборы»: фотоаппарат, проекционный аппарат, лупа, микроскоп, телескоп, перископ.

     Постройте изображение предмета, даваемое рассеивающей линзой, если…

предмет находится за двойным фокусным расстоянием линзы;

предмет находится на двойном фокусном расстоянии;

предмет находится между точками F и  2F;

предмет помещен в фокус линзы;

предмет находится между линзой и ее фокусом.

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

План-конспект урока по теме

«Линзы. Построение изображений, даваемых линзами»

 

11 класс

Цели урока:

1.     ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ : изучить действия собирающей и рассеивающей линз, ознакомить учащихся с экспериментальным получением изображений при помощи линз, научить строить ход лучей в линзах, производить анализ изображений , определять фокусное расстояние линзы,

2.     ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ: воспитание аккуратности и последовательности, чувства товарищества, гордости за свою страну, ответственности за свое здоровье.

3.     РАЗВИВАЮЩИЕ: показать учащимся, каким образом исследование оптических явлений способствовало развитию умений управлять ходом световых лучей и конструированию различных оптических приборов, выявить особенности строения глаза человека и его зрения, дать представление о глазе как об оптической системе, развивать устную речь учащихся и любознательность.

 

Методы: фронтальный опрос, демонстрационный эксперимент, фронтальный эксперимент, выпуск физических газет, организация выставки фотоаппаратов, защита докладов.

 

Оборудование: комплект оборудования  по геометрической оптике демонстрационный, комплект для лабораторной работы (1 на парту), газеты «фотография» и «глаз», выставка  фотоаппаратов, макет человеческого глаза , стенд «оптические приборы», микроскоп, бинокль, плакат «глаз», плакаты с высказываниями ученых.

 

Этапы урока 

1.     орг. момент. мотивация учащихся, постановка учебной проблемы.

2.     фронтальный опрос с иллюстрацией явлений на демонстрационной установке.

3.     проведение фронтального эксперимента (получение изображений в собирающей линзе) и построение изображений на доске и в бланке отчета.

4.     доклад «оптическая система глаза»

5.     сохранение здоровья глаз.

6.     историческая справка «фотоаппарат»

7.     экскурсия по выставке фотоаппаратов.

8.     подведение итогов, домашнее задание.

 

Ход урока:

 

1.     Организация начала урока.   Вступительное слово учителя:

Начать урок мне хочется словами МВ Ломоносова:

Пою перед тобой в восторге похвалу

Не камням дорогим, ни злату, но СТЕКЛУ

 

Сегодня мы попытаемся найти подтверждение этим эмоциональным словам нашего соотечественника, и исследуем преломляющие свойства линз и их применение в оптических системах.

 

2.     Фронтальный опрос (по карточкам, розданным до урока).     

·        Дайте определение линзы

·        Назовите виды линз

·        Дайте определение тонкой линзы

·        Главная оптическая ось линзы

·        Ход луча через ГОО

·        Оптический центр линзы

·        Ход луча через оптический центр

·        Дайте определение точки фокуса

·        Дайте характеристику фокусов собирающей и рассеивающей линз

·        фокальная плоскость

·        Фокусное расстояние линзы

·        Определение фокусного расстояния собирающей линзы.

 

Инструктаж по охране труда при проведении фронтального эксперимента (работа с электрической цепью под напряжением 4В).

 

3. Фронтальный эксперимент: определить F1, F2 и записать в бланк отчета.

Проведение фронтального эксперимента – получение изображений в собирающей линзе и занесение результатов в бланк отчета:

(все этапы иллюстрируются на демонстрационной установке учителем)

Бланк отчета по теме «Линзы. построение изображений в линзах»

 

 

1) Определите фокусное расстояние предложенных линз Л1, Л2:

F1=……………..; F2=……………

После проведения серии экспериментов сделайте вывод о том, как меняется расстояние до изображения при изменении расстояния от линзы до предмета.

 

 

2) d<F

Характеристики изображения ________________________________________________

 

3) F<d<2F

Характеристики изображения_______________________________________________

 

4) d.>2F

Характеристики изображения__________________________________________________

 

5) Примеры использования полученных изображений:

 

Последний пункт в бланке отчета заполняется на основе информации  представленной в докладах.

 

4. Презентация доклада «ГЛАЗ – ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА»

 

Вступление учащихся

- строение глаза

- заболевания глаз

- гимнастика как профилактика заболеваний

 

М.В. Ломоносов:

По долговременном теченье  наших дней

Тупеет зрение ослабленных очей.

Тогда противен день, веселие досада!

Одно лишь нам СТЕКЛО в сей бедности отрада.

Оно способствуем  искусные руки

Подать нам зрение умеет чрез очки!

 

Сколько у человека чувств? Зрение, слух, вкус, обоняние, осязание, чувство равновесия – «внешние» чувства. Есть ещё и такие, что «слушают» организм изнутри. Мозг каждый миг получает разнообразную информацию о состоянии костей в суставах, напряжении мышц, натяжении сухожилий, о химическом составе крови. Античный философ Гераклит Эфесский заметил, что «глаза – более точные свидетели, чем уши». 90% всей информации люди получают через глаза.

Ничто так не отличает человека от животных, как очки. (Гарри У.Смитс)

Морковь, безусловно, очень полезна для глаз. Вы когда-нибудь видели зайца в очках?

Зрение – самое совершенное и самое восхитительное из всех наших чувств. Оно наполняет дух огромнейшим разнообразием идей, общается с его объектами на самом большом расстоянии и дольше всех остаётся в действии, не уставая и не пресыщаясь истинными наслаждениями, которые оно само получает. (Д. Аддисон)

Не очень огорчайтесь, если у вас ухудшилось зрение. Хотя вы не будете замечать много прекрасного, но зато и уродливое не будет теперь портить вам настроение. (Э. Севрус)

Масса нашего глаза всего 7–8 г, его диаметр – 2,5см. Он чётко различает предметы на расстоянии 60м. Кроме того, он может ночью разглядеть источник света, удалённый на 27км. Чтобы видеть чёткие очертания предмета, молодой человек должен находиться на расстоянии 15см от него. Ближе они расплываются. Это минимальное расстояние изменяется с возрастом: в 10 лет оно составляет 7см, в 20 лет – 15см, а в 50 лет – 40см. Такое увеличение связано со старческой дальнозоркостью. При хороших условиях видения и освещения глаз может различать до 10млн оттенков цвета. Восприятие окружающего мира – субъективно.

5. Презентация доклада «ФОТОАППАРАТ»

Как правильно рассматривать фотографии? (Группам выдаются фотографии – пейзажи, портреты и т.п.)

Информация: По устройству своему фотографическая камера – большой глаз. Фотоаппарат закрепляет на фотоплёнке, фотопластинке перспективный вид, который представился бы одному нашему глазу, помещённому на месте объектива. Отсюда следует, что если мы желаем получить от снимка такое же зрительное впечатление, как и от самой натуры, то должны рассматривать снимок только одним глазом и держать снимок на определённом расстоянии от глаза.

Для получения полного впечатления надо рассматривать снимок под тем же углом зрения, под каким объектив аппарата «видел» изображение, снимаемые предметы. Отсюда следует, что снимок надо приблизить к глазу на расстояние, которое во столько же раз меньше расстояния от предмета до объектива, во сколько раз изображение предмета меньше натуральной величины. Другими словами, надо держать снимок от глаза на расстоянии, которое приблизительно равно фокусному расстоянию объектива. Большинство любительских фотоаппаратов имеют фокусное расстояние 12–15 см. Таким образом, держа фотографию на расстоянии 12–15 см от глаза, вы увидите перед собой не плоскую, а рельефную картину, в которой передний план отделяется от заднего, почти как в стереоскопе.

6. Экскурсия по выставке фотоаппаратов.

7. Оптические системы (представлены на стенде):

-МИКРОСКОП

-ТЕЛЕСКОП, БИНОКЛЬ

8. Подведение итогов.

В заключение урока слова М.В.Ломоносова:

Далече до конца СТЕКЛУ достойных хвал,

На кои целый год едва бы мне достал.

Домашнее задание: (слайд 13)

выполнить построения в рассеивающих линзах (задания на карточках), §§63,64