План-конспект урока по физике "Дисперсия"

Тема урока: Дисперсия света.

Цели и задачи урока:

Обучающая: в результате экспериментального исследования изучить явление дисперсии света;

Развивающая: развитие понятийного, логического мышления; совершенствование опыта понимания и оценки предложенных проблемных ситуаций;

Воспитательная: обучение совместному поиску истины, развитие коммуникативных навыков.

Тип урока: комбинированный урок

Методы обучения:

по степени активности учащихся:    частично-поисковый, проблемно-эвристический, исследовательский

по источникам:   словесные, наглядные, практические, информационно-поисковый

самостоятельной работы:        практические, исследовательские

контроля:   фронтальный устный, практические.               

План урока.

1. Исаак Ньютон и его вклад в оптику.
2. Исследования Ньютона по дисперсии света. Спектр.
3. Сложная структура белого света.
4. От чего зависит показатель преломления вещества.
5. Понятие дисперсии света.
6. Цвет тела.
7. Радуга.
8. Закрепление изученного (проведение фронтального и групповых экспериментов).

Начало урока. Организационный момент.

Учитель  «Добрый день!  Тема сегодняшнего? На экране появляется стихотворение:

Стою и радуюсь: 
Радуга, радуга! 
Полоса - к полоске, 
Линия - к линии: 
Желтая, зеленая, красная, синяя…

Мне сказали, будто это – 
Все из солнечного света. 
Если вместе их смешать, 
Будет просто свет опять.

Почему же у нас на Земле, возможно, такое замечательное  и красивое явление как радуга?

Ответ на этот вопрос  науке и нам с вами помог дать известный английский учёный Исаак Ньютон.

Сообщение темы урока, знакомство с целями и задачами урока.

Актуализация знаний .

В своём трактате по оптике Ньютон писал: « Моё намерение – не объяснять свойства света гипотезами, но изложить и доказать их рассуждениями и опытами»   («Оптика» 1704 г.)

Давайте попробуем, следуя описаниям исторических опытов Ньютона по дисперсии света, воспроизвести некоторые из них и исследовать от чего же зависит преломляемость световых лучей, т. е. от чего зависит показатель преломления вещества, через которое распространяется свет?

На прошлом уроке мы проводили экспериментальное измерение этой величины для стекла. Перед нами также стояла задача выяснить зависит ли показатель преломления  n от угла падения луча? Что мы выяснили в ходе этого лабораторного исследования?

Студенты дают ответ, соответствующий выводу  в этом исследовании о том, что показатель преломления вещества не зависит от угла падения.

Введение материала с учетом закономерностей процесса познания.

Проведение демонстрационных экспериментов по изучению дисперсии света.

Перед проведением опыта  по разложению белого света с помощью треугольной призмы в спектр на экран выводится схема опыта, и даются пояснения об условиях проведения опыта.

Ньютон пропускал солнечный свет в тёмную комнату через маленькое круглое отверстие в шторе, собирал лучи в узкий пучок двояковыпуклой линзой, а за линзой ставил стеклянную призму тонким концом вниз. Белый свет, падая на призму, преломлялся, за призмой на противоположной стене комнаты возникала «радуга» из разных цветов света  «спектр» (лат. spectrum) – видение.

Вопрос учителя:: «Как вы думаете, почему узкий пучок белого света, пройдя через призму, дал на экране  цветную полосу – радужное изображение?»

Вывод:  «Белый свет – сложный. Проходя через призму, он разлагается на цветные составляющие, а не окрашивается призмой».

Вопрос учителя: «С чем связано именно такое расположение цветов в спектре?»

Ответ: «Цветные лучи преломляются по-разному».

Мы приходим к выводу о том, что преломляемость лучей зависит от их цвета.

Значит, призма не окрашивает белый свет в разные цвета, а позволяет увидеть составляющие сложного белого света.

Ньютон выделил в дисперсионном спектре семь основных цветов, следуя многовековой традиции (кроме того, число семь всегда считалось божественным семь дней недели, за которые был создан мир, семь чудес света и т. д.)

Как запомнить порядок расположения цветных составляющих в спектре?

На экране появляется изображения спектра, где против каждого цвета стоит слово известной поговорки «Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан».

Вывод зависимости скорости света в веществе или показателя преломления от частоты света.

Итак, мы выяснили, что цветные составляющие преломляются по-разному, т. е. разным цветам соответствует разный показатель преломления.

А чему равен абсолютный показатель преломления?

Записывается кем-то из студентов на доске формула. Из неё вытекает зависимость показателя преломления от скорости распространения света в веществе.

Вопрос по наблюдению продемонстрированного ранее опыта: «Какой из цветовых пучков преломился меньше всего?

Ответ: «Красный»

Вопрос: «А какой из цветовых пучков преломился больше всего?»

 Ответ: «Фиолетовый».

Далее записывается на доске соотношение для показателей преломления для всех цветов спектра: самым наименьшим в этом неравенстве записан показатель преломления для красного цвета, а самым большим записан показатель преломления фиолетового цвета.

 Вопрос учителя: «Какой же из цветов имеет наибольшую скорость       распространения в веществе?»

Ответ: «Красный»

Вопрос: «Какой из цветов имеет самую маленькую скорость распространения в веществе?»

 Ответ: «Фиолетовый»)

На доске записывается соотношение для скоростей распространения в веществе всех составляющих спектра.

Но каждому цвету соответствует определённая частота колебаний в световой волне. И наше восприятие цвета зависит от длины световой волны, а, следовательно, от частоты колебаний в ней. И тогда, исследуя написанное неравенство, мы можем ответить на стоящий перед нами вопрос: от чего зависит показатель преломления света в веществе?

Ответ: «Показатель преломления зависит не столько от цвета света, сколько от его частоты (или длины волны).

После формулировки этой зависимости на экран выводится слайд с записью этого вывода и записью функциональной зависимости показателя преломления от длины волны и частоты.

Вот теперь мы подошли к возможности сформулировать ответ на вопрос стоящий перед нами как основная цель урока, в чём заключается явление дисперсии?

Идёт обсуждение возможного формулирования.

После обсуждения на экран выводится определение явления дисперсии.

Дисперсия (лат. «рассеяние») – зависимость скорости света в веществе (показателя преломления) от частоты колебания (или длины волны).

Далее ставится демонстрационный опыт по соединению монохроматических цветных лучей в единый белый луч с помощью зеркальной установки и опыты с  оптическими фильтрами. Эти опыты позволяют задать следующий проблемный вопрос: «Каким является белый свет простым (монохроматическим) или сложным (немонохроматическим)?

Студенты, анализируя продемонстрированные опыты, приходят к выводу, который был получен в исследованиях и самим Ньютоном.

Также можно доказать положение о немонохроматичности (сложности) белого света, состоящего из простых (монохроматических) цветов с помощью модели «круга Ньютона».

Следующий этап урока  должен быть направлен на решение ещё одной проблемы, поставленной перед учащимися: почему нас окружает такой красочный, цветной мир?

После небольшой дискуссии студенты приходят к выводу, что  возможно,  так как все предметы мы видим в отражённом свете, немонохроматический,  белый свет падает на предметы и мы видим их цветными, потому что они при этом хорошо отражают составляющую с частотой воспринимаемую нашими глазами.

Красные тюльпаны – красные, так как они хорошо отражают составляющую  белого света с частотой, соответствующей и воспринимаемой нашими глазами как красный цвет и задерживают все остальные составляющие.

Следующий этап урока должен дать возможность понять учащимся проявление изучаемого явления в природе в виде радуги.

Вопрос учителя: «Как вы думаете, что такое радуга?»

Студенты  предлагают свои варианты ответа, после правильного или близкого к правильному ответа на экран выводится определение этого явления.

Вопрос учителя: «В каком же случае мы наблюдаем радугу?»

Далее на экран выводится схема возможности наблюдения радуги, и учитель делает сообщение по выдвинутой проблеме.

Завершающим этапом урока являются экспериментальные задания учащимся.

Весь класс проводит фронтальное наблюдение дисперсионного спектра, используя стеклянные призмы.

Класс делится на группы, оборудование для экспериментов находится уже на партах и текст заданий предоставлен. После проведённых исследований проводится их обсуждение: студенты выступают с рассказом о содержании заданий и их результатах, делают выводы по проведённым исследованиям.

Задания группам экспериментаторов.

1.      Какими будут казаться красные буквы, если их рассматривать через зелёное стекло?

2.      На тетради написано красным карандашом «отлично» и зелёным – «хорошо»,

                    имеются два стекла – зелёное и красное, через какое стекло надо смотреть, чтобы увидеть слово «отлично»?

3.      Наблюдатель рассматривает сквозь стеклянную призму чёрную черту на белой бумаге, Что он увидит? (спектральную полосу)

4.      Узкая фиолетовая полоска продолжена красной. Что можно увидеть, глядя на полоски сквозь призму? ( Обе полоски окажутся смещёнными, причём фиолетовая смещена больше красной.)

5.      Почему мы видим доску чёрной, а потолок – белым?

Далее подводится итог урока, объявляются оценки, и даётся домашнее задание.