Урок. Прямолинейное распространение света.

Урок «Прямолинейное распространение света» (8 класс).

Цели урока:

- сформулировать закон прямолинейного распространения света;

- познакомить с искусственными и естественными источниками света,

- ввести понятие луча света, точечного источника света;

- изучить условия образования теней и полутеней, объяснить природу  солнечных и лунных затмений;

- развивать исследовательские умения учащихся; умение  правильно объяснять наблюдаемые физические явления

- формировать навыки коллективной работы в сочетании с самостоятельной работой учащихся, уважительное отношение к мнению оппонента, обоснованности высказываемого мнения.

Оборудование: компьютер, интерактивная доска лампочка, экран, непрозрачный картонный диск, свеча, экран из промасленной бумаги, две лампы, овальный кусок картона на проволоке, цыпленок из картона.

Ход урока.

 Организационный момент.

Изучение нового материала.

Мело, мело по всей земле

Во все пределы. Свеча горела на столе,

Свеча горела…(слайд 1, музыкальное сопровождение).

Учитель физики:  Свет….Его значение в нашей жизни велико, ведь мы  живем в мире света, посредством зрения получаем большую часть информации (80-90%), с помощью света различаем цвета и предметы, видим их тени и отражения и  неудивительно, что уже на заре человечества пытались найти ответы на вопросы:

«Что же представляет собой свет? Почему и как мы его воспринимаем?»

Учитель физики:  Свет – это излучение, которое воспринимается глазом, поэтому свет называют еще видимым излучением, а раздел науки, посвященный изучению света называется «оптика» (слайд 2). Кстати, в переводе с греческого языка это слово означает видимый, зримый.

Изучая геометрическую оптику в 8 классе мы остановимся с вами на основных вопросах и законах, где не учитываются волновые свойства света и при решении задач пользуются геометрическими методами.

Геометрическая оптика базируется на трех законах:

-закон прямолинейного распространения света;

-закон отражения света;

-закон преломления света (слайд 3).

Учитель физики: Сегодня на занятии  мы сформулируем закон прямолинейного распространения света, изучим условия образования тени и полутени, введем понятие точечного источника света, посетим «старинную фотолабораторию» где  при желании получим свой силуэтный портрет, посмотрим работу необычного  «рентгеновского аппарата»…

 Итак, тема урока «Прямолинейное распространение света» (слайд 4).

 Прежде, чем мы сформулируем закон прямолинейного распространения света, введем следующие понятия:

 – виды источников света (искусственные и естественные);

- луч света;

- точечные источники света (слайд 5).

Итак, источники света бывают искусственные и естественные. Среди источников света, указанных на доске, выберите те, которые относятся к естественным и те, которые относятся к   искусственным, заполнив следующую  таблицу…

 Задание 1. Укажите, какие из названных тел являются естественными, а какие искусственными источниками света: Солнце, свеча, экран телевизора, звезды, гнилушки, лампы дневного света, молния, газовая горелка, экран дисплея, костер, светлячки (слайд 6).

 Проверьте правильность заполнения вами таблицы (слайд 7).

естественные	искусственные
солнце	свеча
звезды	экран телевизора
гнилушки	лампы дневного света
молния	газовая горелка
светлячки	экран дисплея
	костер

Задание 2.  Прослушав текст, укажите о каких источниках света идет речь  и к какому виду их можно отнести.

« Возможно, вы слышали, что «остров Врангеля является заповедником, расположенным в природной зоне, именуемой географами арктической пустыней. На человека, никогда не бывавшего в Арктике, природа этого края производит неизгладимое впечатление. Десять месяцев — с сентября по июнь — на острове царствует зима. В самый разгар ее, с середины ноября по январь, солнце здесь не показывается над горизонтом — наступает полярная ночь. Бескрайние снежные равнины острова и ледяные просторы окружающих морей сливаются в сплошную однообразную белую пустыню, освещаемую лишь светом луны или полярного сияния» (слайд 8, музыкальное сопровождение).

?Вопрос. К какому виду источников света можно отнести свет от луны и полярное сияние?

(Ожидаемый ответ):  Это естественные источники света.

 «Трудно найти более красивое зрелище, чем закат солнца в пустыне…  Если в Сахаре стоит тихая погода и небо не затя­нуто поднятой ветром пылью, то в лучах заходящего солнца оно каждый раз поражает новыми сочетаниями оттенков — это и кроваво-красный, и розово-перламутровый, незаметно сливающийся с нежно-голубым цветом. Все это громоздится на горизонте в несколько этажей, горит и сверкает, разрастаясь какими-то причудливыми, сказочными формами, а затем постепенно угасает. Тогда почти мгновенно наступает абсолютно черная ночь, темноту которой не в силах рассеять даже яркие южные звезды» (слайд 9, музыкальное сопровождение).

? Вопрос. О каких источниках света идет речь?

(Ожидаемый ответ): О естественных: о Солнце и звездах.

?  А животный мир Мадагаскара?... «По своеобразию его можно сравнить только с австралийским. Главное сокровище фауны острова — это, конечно лемуры. Эти забавные зверьки, напоминающие помесь обезьяны с кошкой, обитают в лесах и ведут ночной образ жизни. У них большие, светящиеся в темноте глаза и пронзительный голос, напоминающий капризный плач ребенка» (слайд 10, музыкальное сопровождение).

Вопрос. О каких источниках света идет речь?

(Ожидаемый ответ): Глаза лемура отражают свет, их можно назвать источниками естественного света.

Чаще всего, решая задачи и проводя опыты, мы будем иметь дело с точечными источниками света.

 Источник света, размеры которого малы по сравнению с расстоянием до наблюдателя, называют точечным источником света (слайд 11).

Всем известно, как важно ориентирование по свету, когда надо вы­держать направление движения, особенно ночью. Прекрасными ночными ориентирами являются маяки на морях и аэродромах, различные сиг­нальные огни на реках, костры, ракеты, свет электрического фонаря или фар автомобилей. Вертикальные лучи прожектора можно увидеть с расстояния 50 км, костер — с 6—8 км, свет карманного фонаря виден на расстоянии примерно 1,5 км (слайд 12, музыкальное сопровождение).

? Вопрос. Какие источники света перечислены выше?

(Ожидаемый ответ): Точечные.

Следующее основное понятие, которое необходимо для установления закона прямолинейного распространения света - луч света.

 Луч-это линия, вдоль которой распространяется свет (слайд 13).

Итак, закон прямолинейного распространения света формулируется следующим образом:

Свет в однородной среде распространяется прямолинейно (слайд 14).

 Рассмотрим опытные доказательства прямолинейного распространения света.

Ученик 1.Одним из опытных доказательств прямолинейного распространения света является  образование тени и полутени (слайд15).

Демонстрационный эксперимент («Демонстрационный эксперимент по физике 2» В.А.Буров, стр148, опыт№61. «Получение тени и полутени»).

Если поместить между лампочкой и экраном непрозрачный картонный диск, то на экране мы увидим темный круг, так как за диском образовалась тень - пространство, в которое не попадает свет от источника. Если луч не был бы прямой линией, то тень могла бы не образоваться или иметь другую форму и размеры (слайд 16).

? Вопрос. Почему лампочку в данном случае можно считать точечным источником света?

(Ожидаемый ответ):  т.к. размеры спирали ее много меньше, чем расстояние от нее до экрана).

Если в качестве источника света взять большую лампу, размеры спирали которой сравнимы с расстоянием от нее до экрана, то вокруг тени на экране мы наблюдаем частично освещенное пространство-полутень (слайд 17,18).

Давайте посмотрим.

? Вопрос. Почему картина получается другая? Противоречит ли образование полутени закону прямолинейного распространения света?

(Ожидаемый ответ):  образование полутени не противоречит закону прямолинейного распространения света. В данном случае источник света состоит из множества точек, каждая из которых испускает лучи. Поэтому на экране есть области, в которые свет от одних точек попадает, а от других нет, там и образуется полутень. В центральной части экрана образуется полная тень, т.к. в нее не попадает свет ни от одной точки источника.

Ученик 2.    В грандиозных масштабах тень и полутень наблюдают при солнечных и лунных затмениях (слайд 19).

 Сообщение: «Солнечные и лунные затмения» (слайд 20-25).

 Ученик 3. Прадеды наши умели если не ловить свои тени, то извлекать из них пользу: с помощью теней рисовали «силуэты» — теневые изображения человеческой фигуры.

Сегодня я приглашаю вас посетить «старинную фотолабораторию» и при желании получить свой силуэтный портрет (слушаем сообщение «Пойманные тени», подготовленное учащимися и наблюдаем создание силуэтного портрета).

                                         Пойманные тени.

                                                                            Ой, тени, тени черные,

                                                                          Кого вы не нагоните?

                                                                        Кого не перегоните?

                                                                     Вас только, тени черные,

                                                                             Нельзя поймать-обнять!

Некрасов(слайд 26).

 В наши дни благодаря фотографии каждый имеет возможность получить свой портрет или запечатлеть черты дорогих ему людей. Но в XVIII веке люди не были так счастливы: портреты, заказываемые художникам, стоили больших денег и были доступны лишь немногим. Вот почему так распространены были силуэты- до известной степени они заменяли тогда современные фотографии. Силуэты - пойманные и закрепленные тени. Они получались механическим путем и в этом отношении напоминали противопо­ложную им светопись. Мы пользуемся светом, предки наши для той же цели пользовались его отсутствием— тенью.

Человек располагается между экраном и свечой (приглашается ученик из класса). Голову поворачивают так, чтобы тень давала характерный профиль, и обводят карандашом ее очертания. Затем контур заливают тушью, вырезают и наклеивают на белую бумагу; силуэт готов

(возможна работа с интерактивной доской).

Не думайте, что простой темный абрис не может дать представления о характерных чертах оригинала.

Напротив, удачный силуэт отличается иногда поразительным сходством с оригиналом. Эта особенность теневых изображений - при простоте контуров давать сходство с оригиналом - заинтересовала некоторых художников, которые стали рисовать в таком роде целые сцены, ландшафты и т.п. Постепенно рисование силуэтов создало целую школу художников.

Курьезно происхождение самого слова «силуэт»: оно заимствовано от фамилии французского министра финансов середины XVIII века Этьена де Силуэт, призывавшего своих расточительных современников к разумной бережливости и упрекавшего французскую знать в чрезмерных тратах на картины и портреты.

Дешевизна теневых портретов подала повод шутникам называть их портретами «а 1а Silhouette »  («По Силуэту») (слайд 27-33).

Ученик 4. А я приглашаю вас посмотреть работу необычного «рентгеновского аппарата»….

Цыпленок в яйце.

Свойствами теней мы можем воспользоваться, чтобы показать вам интересную шутку. Из промасленной бумаги устроим экран; для этого достаточно затянуть такой бумагой квадратный вырез в листе картона. Позади экрана поместим две лампы; вы, зрители присаживайтесь впереди него, по другую сторону. Одну лампу, например, левую, зажигаем. Между зажженной лампой и экраном поставим на проволоке овальный кусок картона, и тогда  на экране появляется, конечно, силуэт яйца. (Правая лампа пока не зажжена.)

Теперь мы приведем в действие «рентгеновский аппарат», который обнаружит внутри яйца... цыпленка! (И действительно, через мгновение  видно, как силуэт яйца словно светлеет по краям, а в середине его довольно отчетливо вырисовыва­ется силуэт цыпленка).

?Вопрос. Попробуйте объяснить действие «рентгеновского аппарата»

(Ожидаемый ответ): Разгадка фокуса проста: мы зажигаем правую лампу, на пути лучей которой помещен картонный контур цыпленка. Часть овальной тени, на которую накладывается тень от «цыпленка», освещается правой лампой, поэтому края «яйца» светлее внутренней части.

Итог урока.

«Сегодня на уроке я…..»;

рекомендация литературы

 ОК-1.Свет. Источники света. Прямолинейное распространение света.

1. Основными понятиями геометрической оптики являются луч; точечный источник света; естественные и искусственные источники света.

Луч-это геометрическая линия, вдоль которой распространяется свет;

Точечный источник света - источник света, размеры которого малы по сравнению с расстоянием до наблюдателя.

2. Геометрическая оптика базируется на трех законах:

-закон прямолинейного распространения света;

-закон отражения света;

-закон преломления света.

Свет в однородной среде распространяется прямолинейно - закон прямолинейного распространения света.

Доказательство:

образование тени и полутени;

солнечные и лунные затмения.

Домашнее задание. § 62

1)Экспериментальное задание№1 «Определение условий образования тени и полутени».

1)Поставьте две одинаковые свечи на расстоянии 50-60 см от экрана. Посредине между экраном и свечами вертикально поместите линейку. Зажгите свечи. Что получилось на экране? Зарисуйте в тетради, что у вас получилось в результате эксперимента. Укажите на рисунке область тени и полутени.

2)Произвольно перемещайте экран и линейку. Зафиксируйте изменения очертаний теней и полутеней. Запишите результат наблюдений.

3)Погасите одну свечу. Изменилось ли при этом изображение на экране? Если изменилось, то как?

4)Поместите экран на расстоянии 50—60 см от зажженных свечей. Между экраном и свечами поместите карандаш: сначала вертикально, а затем на экран. Какова разница в формах теней и полутеней? Почему?

5)Сделайте вывод об условиях образования тени и полутени. Запишите вывод в тетрадь.

2)Задача:

Кносский дворец был построен в начале II тыс. до н. э., и поэтому ни о каком искусственном источнике света, кроме огня, говорить не приходится. Так как огонь использовался в вечернее время, то днем нужно было поддерживать естественное солнечное освещение.

Кносский дворец состоял из огромного количества помещений, и солнечного света, проникавшего внутрь, было недостаточно. Поэтому во дворце были созданы световые колодцы, своего рода «дыры», пронизывавшие все здания сверху донизу. Таким образом, без какого-либо искусственного источника света во дворце было нормальное дневное освещение. И, благодаря тому, что внутрь не проникали прямые солнечные лучи, всегда ощущалась прохлада.

? Вопрос. Какие источники, света относятся к искусственным, естественным? Предложите свои способы освещения зданий без применения искусственных электрических приборов.

3) Сделайте чертеж и изобразите на нем  тени и полутени от мяча, освещенного двумя источниками света S₁   и  S₂ .

                        *S₁

                         *S₂

4)Подберите пословицы, поговорки, загадки, подтверждающие закон прямолинейного распространения света и сформулируйте к ним вопросы.

Например:

а) Чего с земли не подымешь? (Тень). 

? Вопрос. Объясните образование тени на земле.

Ответ. Тень образуется вследствие прямолинейного распространения световых лучей.       

б) Белый свет не клином сходится.

?  Вопрос. Каковы законы распространения света?

в) На стене у оконца

Скачет зайчик — братец солнца.

(Луч)

? Вопрос. Какие основные законы распространения света вы знаете?

г) ...Метель лепила на стекле

Кружки и стрелы.

Свеча горела на столе, свеча горела.       

На озаренный потолок

Ложились тени

Скрещенья рук, скрещенья ног,

Судьбы скрещенья.

Б. Пастернак. «Зимняя ночь».

? Вопрос. Как образуется тень в этом случае? По­кажите на чертеже (слайд 34-38).