Разработка бинарного урока в 11 классе "Действие света"

Муниципальное образовательное учреждение «Учебно-методический центр».

Фестиваль  методического творчества

Бинарный урок в 11 классе по теме:

ДЕЙСТВИЯ СВЕТА

Авторы:

ЗУБОВА ЛЮБОВЬ ВАСИЛЬЕВНА, учитель химии Муниципального образовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа №2 г. Пугачёва Саратовской области»

САМОЙЛОВА ТАТЬЯНА ВАСИЛЬЕВНА, учитель физики Муниципального образовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа №2 г. Пугачёва Саратовской области»

г. Пугачёв

Цель урока: углубить, обобщить и систематизировать знания учащихся о световых квантах и действиях света на основе знаний учащихся, полученных на уроках физики, химии и биологии; продолжать развитие межпредметных связей; развивать мыслительную деятельность, навыки и умения: обобщать, составлять схемы, формулировать выводы по изученному материалу, применять изученные формулы и законы при решении задач, выполнять практические работы; способствовать расширению кругозора и мировоззрения учащихся; учить познавать закономерности в окружающей нас среде; воспитывать любознательность, составлять и использовать презентации.

Технические и программные средства обучения: персональные компьютеры, мультимедийный проектор, презентации учащихся.

Оборудование: демонстрации по фотосинтезу, фотографии, опыты с фотобумагой.

Ход урока:

Учитель физики. Свет в жизни человека играет огромную роль. Давайте на несколько секунд закроем глаза  представим себе “жизнь во тьме”. Посмотрите, как мрачно выглядит наша планета без света и совсем иные чувства вызывает восход Солнца – главного источника света на Земле. Эпиграфом к теме нашего урока “Действия света” мы взяли слова Пифагора “Сведение множества к единому – в этом первооснова красоты”.

С давних времён на нашей планете

Много легенд слагалось о свете,

Много тогда было в нём неподвластного,

Но свет всех манил загадкой прекрасною.

Вот первый вопрос: что ж такое свет?

Много учёных искали ответ,

Много открытий они совершили,

Давайте посмотрим, что они нам открыли?

Учитель физики. Что ж такое свет?

Ученики. С точки зрения квантовой физики свет – поток квантов или фотонов

Учитель физики. А что такое фотон?

Ученик. Фотон – материальная, электрически нейтральная частица. Энергия фотона   

E = hν,

где h = 6,63•10^-34 Дж•с – постоянная Планка.

Учитель физики. Какие гипотезы были высказаны о свете?

Ученик. В 1900 году Макс Планк высказал гипотезу: атомы излучают электромагнитную энергию отдельными порциями – квантами. А. Эйнштейн, развив идею Планка, показал, что излучённая порция энергии сохранят свою индивидуальность и поглощается веществом только целиком. Порция света оказалась неожиданно очень похожей на то, что принято называть частицей. Свойства света, обнаруживаемые при излучении и поглощении, называют корпускулярными.

Учитель физики. Какие свойства присущи фотону?

Ученики.

1)     Является частицей электромагнитного поля;

2)     Движется со скоростью света;

3)     Существует только в движении;

4)     Остановить фотон нельзя: он либо движется со скоростью света, либо не существует;

5)     Масса покоя фотона равна 0;

Учитель физики. Какие физические величины характеризуют фотон?

Ученики. Фотон, как любая частица, характеризуется массой, импульсом и энергией.

Учитель физики. Запишите в опорных конспектах формулы для определения массы, импульса и энергии фотона (3 минуты). Решите тесты, которые даны в ваших персональных компьютерах (5 минут).

(Оценивание работ и проверка правильности выполнения осуществляется с помощью мультимедийного проектора).

Учитель физики. Под действием свет могут происходить различные процессы, которые изучает фотохимия.

Учитель химии. Что такое фотохимия?

Ученик. Фотохимия – отрасль химии, занимающаяся изучением взаимодействий света с веществами. Эти взаимодействия могут сопровождаться химическими превращениями вещества, иногда с испусканием света. В результате фотохимических процессов изменяется состав планеты. Особенно это касается атмосферы Земли.

Учитель химии.

                  I.             Чем представлена атмосфера Земли?

Ученик. Атмосфера Земли представляет собой наряду с озоном и другими инертными газами, неравную смесь кислорода и окисляемых соединений, таких как метан, водород, сероводород и угарный газ.

               II.             Как образуется озон?

Ученик.

O2    ^hn    O + O

2O₂ + 2O        2O₃                                                                     

Под действием кванта света молекула кислорода разлагается на атомарный кислород. Атомарный кислород очень активный и легко вступает в взаимодействие с молекулой кислорода – образуется озон. Озон неустойчивое соединение и под действием кванта света разлагается на молекулу кислорода и атомарный кислород.

Ученик. Озон может образовываться под воздействием электрического разряда, Это мы можем наблюдать во время грозы. При ударе молнии образуется сильный электрический заряд под действием которого происходит:

O₂ ^{эл. заряд}  O₃ ,озон слабое соединение быстро распадается:

O₃          O₂ + ^. O

O ^. + ^. O         O₂

            III.             Каково значение озона?

Ученики. Полезные свойства озона:

1)                Обеззараживание воды;

2)                Озоносфера удерживает вредные ультрафиолетовые лучи, защищая организмы от радиации;

3)                Благодаря появлению озонасферы возникла жизнь на суше.

4)                Озон нарушает способность вирусов соединяться с клетками организма.

Отрицательные свойства:

1)                Бронхиальная астма

2)                Бесплодие мужчин

3)                Раковые заболевания

4)                Мутация генов

5)                Астматический синдром

6)                Как будто ядерная реакция

(Учащиеся с помощью подготовленных ими презентаций отвечают на поставленные вопросы и записывают в опорные конспекты химические реакции по образованию озона).

Учитель химии.

1)     Почему осенью листья деревьев становятся жёлтыми?

2)     Объясните, почему листья цветка, закрытого чёрной бумагой, пожелтели и стали тонкими? (Учитель демонстрирует эксперимент с зелёным растением).

Какой процесс объясняет данный опыт?

Учащиеся объясняют причины пожелтения и находят в учебнике биологии определение фотосинтеза.

Фотосинтез – это процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды под воздействием света, при этом выделяется кислород. Главным органом фотосинтеза является лист, в клетках которого имеются специализированные органоиды, отвечающие за фотосинтез -  хлоропласты.

Учитель химии.

1.      С именем какого учёного связан процесс фотосинтеза?

Ученик. Семёнов Николай Николаевич. Родился в 1896 году. Один из крупнейших русских учёных, лауреат Нобелевской премии. Семёновым разработана теория ценных реакций и доказана её распространенность и принципиальная важность. На основе теории ценных реакций Семёновым создана теория воспламенения и взрывов, имеющая большое практическое значение.

2.      Как происходит световая стадия фотосинтеза?

Ученик. Различают две фазы фотосинтеза: световую и теневую. Первая фаза фотосинтеза происходит на свету. На молекулы хлорофилла воздействуют частицы света – фотоны. Молекулы хлорофилла приходят в возбужденное состояние и теряют электроны. В результате световой фазы образуется аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), молекулярный кислород и атмосферный водород. Кислород выделяется в атмосферу.

3.      Запишите уравнения реакции фотосинтеза.

(Учащиеся с помощью подготовленных ими презентаций отвечают на поставленные вопросы и решают задачи в опорных конспектах).

Учитель физики вызывает к доске ученика для решения задачи по фотосинтезу:

Задача. Фотосинтез в зелёных листьях растений интенсивно происходит при поглощении красного света длиной волны 0,68 мкм. Вычислите энергию, массу и импульс соответствующих фотонов.

Учитель физики. Поглощение кванта света веществом может вызвать различные химические превращения. Какие?

(Учащиеся с помощью подготовленных ими презентаций рассказывают и записывают различные химические реакции на доске, а на местах учащиеся выполняют задание в опорных конспектах).

Ученики.

1)     Диссоциация;

Если молекула имеет достаточно большое количество энергии, то происходит разрыв какой-либо химической связи с образованием двух молекулярных осколков. Очень часто этими осколками являются химически активные атомы или свободные радикалы. Примером такого процесса служит разложение воды H₂O с образованием атома водорода H и гидроксильной группой OH. Для этого нужен свет с длинной волны менее 242 нм. Часто фотодиссоциацию называют фотолизом.

2)     Изомеризация;

Иногда в электронно-возбужденной  молекуле происходит перегруппировка атомов. Это связано с тем, что подвижность функциональных групп в молекуле, находящейся в основном состоянии, ограничена, а при переходе её в возбужденное состояние ограничения снимаются. Этот процесс называется изомеризацией. В результате этого процесса могут происходить такие реакции, как:

·                   Превращение линейных углеводородов в разветвленные;

·                   Превращение циклически углеводородов;

·                   Получение полициклических каркасов из циклических углеводородов;

·                   Перемещение функциональных групп в молекуле.

3)     Радикальные замещения;

Cl₂   ^hn    Cl  +  Cl

CH₄ + Cl        CH₃ + HCl

Под действием кванта света молекула хлора распадается на свободные радикалы. Свободные радикалы хлора очень активны, поэтому при влиянии радикала на молекулу метана CH₃ становятся также свободными радикалами. Хлор может и дальше замещать водород до полного замещения.

4)     Гибридизация.

Под действием кванта света углерод может переходить в возбужденное состояние, то есть гибридизироваться, менять форму орбитали. Имеется три вида гибридизации.

sp³ – валентный угол 109^о28’ (0.154 нм)

sp² – валентный угол 120^о (0.134 нм)

sp – валентный угол 180^о (0.120 нм)

Учитель физики. В основе фотографии также лежат фотохимические реакции. Какие 2 закона А. Эйнштейна лежат в основе фотографии?

Ученики.

                  I.             Каждый поглощённый веществом фотон вызывает превращение одной молекулы;

               II.             Молекула вступает в фотохимическую реакцию под действием фотона лишь в том случае, когда энергия фотона не меньше определённого значения, необходимого для разрыва молекулярных связей.

Ученики по подготовленной презентации и опытам с фотобумагой рассказывают об истории и значении фотографии.

Ученики. (демонстрация презентации) Тема «Фотографии» очень заинтересовала нас. И мы решили сделать презентацию. Перед собой мы ставили такие вопросы, как: Что такое фотография? Какие учёные изучали «фотографию»? И главный вопрос: Какая химическая реакция лежит в основе фотографии? Фотография – вечная память тех важных событий, которые происходят в жизни каждого человека. Слово «фотография» пришло от греческого «фотос» - свет и «графо» - пишу. Фотографией называют как процесс получения изображения с помощью светочувствительных материалов, так и результат – графический отпечаток. Многие ученые, еще в древности, изучали «фотографию», но наибольший вклад внес У. Толбот.

1)  AgNO₃ + HBr          AgBr + HNO₃

2)  2AgBr        2Ag  + Br₂

Именно (2) реакция лежит в основе фотографии. Раствор на свету темнеет. С точки зрения физики этот свето-химический процесс выглядит так:

Какой-либо предмет кладется на фотобумагу и выносится на свет, на несколько минут. В результате на месте где лежал ранее положенный предмет останется светлый след, остальная же часть бумаги заметно потемнеет.

Учитель физики. Какие выводы можно сделать о действиях света?

Ученики.

1.      Законы природы едины, и они применяются для объяснения физических, химических и биологических явлений;

2.      На этом уроке мы обобщили и расширили свои знания о действиях света;

3.      Свет необходим живой природе, т.к. служит для неё источником энергии;

4.      Свет – источник жизни.

Учитель физики. Таким образом, на этом уроке мы выяснили. Что под действием света происходят все жизневажные процессы на Земле.

Мир так прекрасен, прекрасна планета

И тут не обошлось без помощи света.

Ведь радугу, листья, деревья, цветы,

Всё, что в прекрасных тонах видим мы,

Всё, что для глаза красивым бывает,

Всё это свет для нас открывает.

Учителя оценивают работу учащихся на уроке и обращают их внимание на домашнее задание в опорных конспектах.