Урок по теме «Световой пучок и световой луч. Образование тени и полутени».
план-конспект урока

Автор

преподаватель физики Хитева Лидия Петровна 

« Световой пучок и световой луч. Образование тени и полутени». 

Цели урока. 

Ввести понятия пучка и луча, изучить условия образования тени и полутени, рассмотреть природу солнечных и лунных затмений;

Показать связь физики с поэзией, музыкой, живописью;

Развивать интерес к предмету;

Воспитывать в детях стремление к овладению знаниями, к поиску интересных фактов.

Тип и вид урока: изучение нового материала, интегрированный урок.

Методы: словесно-наглядный, практический, частично-поисковый.

Формы организации учебного процесса: фронтальная, групповая, интерактивное обучение.

Приборы и материалы:

доска,

свечи,

Линейка

Карандаш

Компьютер

проектор,

раздаточный материал,

экран,

Программное обеспечение: 

- Microsoft Office Power Point

- Образовательные комплексы. Физика 7-11

http://moscowaleks.narod.ru/galaxy58.html 

http://ru.wikipedia.org/wiki/ 

Ход урока. 

Проверка ДЗ. 

Изучение нового материала. 

Введём некоторые понятия, которыми будем пользоваться при изучении световых явлений. Для этого проделаем опыт: подключим к источнику тока лампочку на подставке. Свет от лампочки будет распространяться по всем направлениям.

Если теперь включить карманный фонарик, то его корпус будет ограничивать световой поток и выделит световой пучок.

Цилиндрические или конические каналы, внутри которых распространяется свет, называется световыми пучками. 

Вы наверняка наблюдали пучки солнечного света, пробивающиеся сквозь облака, сквозь деревья, световые пучки от прожектора, диапроектора, киноаппарата.

Посмотрите, в каком красивом месте мы с вами оказались. Кто вспомнит название этой картины и ее автора? Правильно, это “Утро в сосновом лесу” Ивана Ивановича Шишкина. Глухой сосновый бор пробуждается. Солнце только-только взошло и залило все вокруг своими щедрыми лучами. Взгляните на солнечные лучи.

Пучки света на чертежах и рисунках изображают с помощью световых лучей.

Лучом называется геометрическая линия, указывающая направление переноса световой энергии. 

Световой луч показывает направление распространения света и используется для изображения световых пучков. Световые пучки можно выделить с помощью малых отверстий в непрозрачных пластинах, называемых диафрагмами.

Пучок света может быть параллельным, расходящимся и сходящимся.

Если нас интересует направление распространения света, то световой пучок изображают с помощью центрального луча SB. Если же важно показать форму светового пучка, то его изображают с помощью двух лучей SA и SC, которые его ограничивают.

Падающий на Землю солнечный свет и свет от Звезд – это пучки параллельных лучей.

Рассмотрим, как ведут себя световые пучки от двух источников. Возьмем

два диапроектора с диапозитивами разными по цвету. Изображения данных диапозитивов не будут искажены. Несколько световых пучков при их взаимном пересечении

не оказывают никакого влияния друг на друга. Это означает, что свет в каждом пучке несёт и сохраняет ту информацию, которую он получил», проходя, например, сквозь диапозитив. Такое свойство света называется независимостью световых пучков. 

 Такое же явление наблюдается в панорамном кинотеатре.

.

Все рассмотренные ранее источники света (Солнце, пламя свечи, лампочка накаливания) имеют определённые размеры. Однако при изучении световых явлений мы будем пользоваться понятием точечного источника света – это такой источник, размеры которого малы по сравнению с расстоянием от него до наблюдателя. 

Можно считать точечными источниками света гигантские звёзды, размеры которых во много раз больше Солнца, но расстояния до них очень большие.

Вам неоднократно приходилось наблюдать в солнечный день тени от различных предметов (демонстрация фрагмента образование тени) На экране мы видим резкую тень. Тень-это область пространства за предметом, в которую не попадает свет от источника. 

Теперь возьмём два источника света или один протяжённый источник. Мы получим тень и две полутени. Полутень – это область, в которую попадает свет от части источника света. (демонстрация видеофрагмента образования тени и полутени)

Образование тени и полутени является следствием прямолинейного распространения света.

Кратковременная лабораторная работа. (Используется программа «Smart Notebooke ».

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.

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

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

Сделайте вывод.

Применение. 

Направление на север в северном полушарии определяют, встав в полдень спиной к Солнцу. Тень, отброшенная человеком, словно стрелка, укажет на север. В южном полушарии тень покажет на юг.

Зная, как образуется тень, можно объяснить такие явления как затмения Солнца и Луны. Выясним сначала причину солнечного затмения.

При движении вокруг Земли Луна может оказаться между Солнцем и Землёй. В этом случае тень и полутень Луны попадает на Землю, и наступает солнечное затмение. Солнечные затмения бывают только во время новолуний, когда Луна невидима для земного наблюдателя, так как повёрнута к нему своим неосвещенным полушарием. Размер лунной тени на поверхности Земли составляет 250 км в диаметре, а диаметр Земли равен 12 700 км. Следовательно, солнечное затмение видно не из всех точек земной поверхности, а только из тех мест, на которые попадает тень или полутень Луны.

(демонстрируется видеофрагмент солнечного затмения).

Поразительное зрелище представляет собой полное солнечное затмение. Так как Луна движется с запада на восток, затмение начинается на западном (правом) краю диска Солнца, на котором в начале затмения появляется небольшой «ущерб», имеющий форму дуги круга. Ущерб этот постепенно растёт, и Солнце принимает форму всё более узкого серпа. Как только диск Луны закроет Солнце, мы увидим вокруг него великолепное сияние – это корона Солнца. Она представляет собой светящиеся наружные части раскалённой атмосферы Солнца.

Во время полного солнечного затмения быстро темнеет. По всему горизонту наблюдается свечение, похожее на красноватое зарево, - это освещена Солнцем атмосфера Земли, находящаяся вне конуса лунной тени. На небе видны звёзды и планеты. Понижается температура воздуха, появляется даже роса, а на небе виден черный диск с сияющей вокруг него короной Солнца.

Но вот блеснул яркий узкий солнечный серп, и сразу исчезла корона – диск Луны сдвинулся к востоку. Лунная тень сбегает с нашей местности, и Солнце по-прежнему сияет на небосклоне.

Полное затмение может длиться разное время, от 7 мин.40с. до 2 мин. В разных точках Земли затмение не только по-разному видно, но и наступает оно в разное время. Объясняется это тем, что вследствие движения Луны вокруг Земли тень Луны пробегает по земной поверхности с запада на восток со скоростью 1 км/с. Каждое полное затмение можно наблюдать внутри полосы длиной в несколько тысяч километров и шириной около 250 км. На остальной поверхности Земли это же затмение видно как частное или вовсе не видно.

Полное солнечное затмение бывает на Земле один раз в полтора года, но в одном и том же месте Земли оно происходит очень редко. Например, в Москве полное солнечное затмение наблюдалось 11 августа 1123 года, 20 марта 1140 года, 7 июня 1415 года, 25 февраля 1476 года, а следующее полное затмение Солнца москвичи будут наблюдать 16 октября 2126г. 

Полоса полного солнечного затмения 22 июля 2009 года пройдет по Индии, странам Индокитая и самому Китаю, затем покинет материк и дальше пройдет по Тихому океану, зацепив некоторые кусочки суши, в частности мелкие острова Японии. Максимальная продолжительность затмения будет рекордной для XXI века – 6 мин. 39 сек., но это произойдет в океане. Наиболее оптимальное место для наблюдения этого затмения на суше – побережье Китая вблизи города Шанхай – здесь продолжительность полной фазы достигает 5 мин. 55 сек. 

Так как движения Земли и Луны хорошо изучены, время и место полных солнечных затмений можно рассчитать весьма точно. Так по солнечному затмению была точно определена дата похода князя Игоря на половцев в мае 1185г. («Слово о полку Игореве») 

В Путивле народ ожидает выступления князя Игоря в поход против половцев. Игорь советуется с князьями о выбранном пути для встречи с врагом. Народ величает князя и его войско. Внезапно начинается солнечное затмение. Это «божье знамение» приводит народ в смятение. Все в изумлении глядят на небо.

Но взглянув на солнце в этот день, 

Подивился Игорь на светило: 

Средь бела дня ночная тень 

Ополченья русские покрыла. 

(Воспетое А. Бородиным событие точно датируется: как подтвердили исследования, описанное солнечное затмение произошло 1 мая 1185 года, и летописец, как это бывало в подобных случаях, отметил: «знамению творец Бог»). Народ видит в наступившей тьме недоброе предзнаменование и умоляет князя: «Ох, не ходить бы в поход тебе, князь!» Но Игорь не внемлет уговорам; его не страшат дурные предзнаменования. Все советуют Игорю отложить поход. Однако Игорь уверен в правоте своего дела — он идет защищать Русь (звучит фрагмент из оперы Бородина «Князь Игорь») 

Когда в область земной тени входит Луна наступает лунное затмение. Космонавт же, находящийся в это время на Луне, увидел бы затмение Солнца Землей. Лунные затмения происходят только во время полнолуний, т.е. когда Луна находится близ точки неба, противоположной Солнцу, и обращена к Земле всем своим освещенным полушарием.

Так как Луна движется с запада на восток, то первым вступает в земную тень восточный (левый) край Луны. На нём появляется «ущерб», который постепенно увеличивается. Луна принимает форму серпа. Если вся Луна войдет в земную тень, то произойдёт полное затмение; если она пройдёт близ края тени, то затмение будет частным.(Демонстрация видеофрагмента лунного затмения») 

Вследствие того, что диаметр земной тени значительно больше диаметра лунного диска, полное лунное затмение может продолжаться сравнительно долго, от 1 часа до 1 часа 40 минут. Так как во время затмения Луна действительно не освещается Солнцем, то она будет казаться темной, откуда бы на неё не смотрели. Поэтому лунное затмение наблюдается совершенно одинаково на всем земном полушарии, обращенном к Луне. Для всех точек Земли оно начинается и кончается в один и тот же момент времени. 

Во время полного затмения Луна обычно не бывает вполне темной. Свет Солнца, преломлённый атмосферой Земли, отчасти освещает весь диск, причём придаёт Луне медно-оранжевый цвет.

Солнечные и лунные затмения наводили ужас на суеверных и невежественных людей, а духовенство, хорошо зная причину затмений, использовало их в своих корыстных целях, спекулируя на невежестве людей.

Во время солнечных затмений даже в животном мире наступает волнение и беспокойство. Коровы мычат, овцы блеют, собаки жалобно воют. Ночные птицы вылетают на добычу, а дневные отправляются в гнёзда спать. 

Закрепление нового материала. 

Световой луч – это линия, вдоль которой…….

Полутень – это та область, в которую…

В местах полутени, только часть Солнца, будет закрыта Луной, т.е….

Тень – это та область пространства, в которую…

Источники света подразделяются на….

Во время Солнечного затмения тень от Луны...

Тела, от которых исходит свет, являются…

Солнце по небу гуляло 

И за тучу забежало. 

Глянул заинька в окно, 

Стало заиньке темно. 

А сороки- 

Белобоки 

Поскакали по полям, 

Закричали журавлям: 

"Горе! Горе! Крокодил 

Солнце в небе проглотил!" 

Наступила темнота. 

Не ходи за ворота: 

Кто на улицу попал - 

Заблудился и пропал. 

Откуда эти строки? И о каком явлении идёт речь? 

Пока люди не поняли причину солнечных затмений, они их очень боялись. Китайцы, например, считали, что дракон пытается проглотить наше светило. Они били в барабаны, трубили в рога и гремели трещотками, стараясь отогнать чудовище. Это всегда помогало. Почему? 

Определите длину тени от человека, рост которого 160 см., если длина тени от метровой линейки равна 1,5 метра?