Тема урока: «Интерференция света в тонких пленках. Лаборатория природы».
план-конспект урока по физике (11 класс) на тему

Тема урока: «Интерференция света в тонких пленках.

Лаборатория природы».

                                      Выполнила:

 Шушакова Галина Николаевна, преподаватель физики МСОШ №1

г. Красновишерск

2014 год

Тема:       «Интерференция света в тонких пленках.

                                                Лаборатория природы».

класс 11

            Цель урока: способствовать изучению  волнового свойства света - интерференции (посредством наблюдений, постановки простейших опытов, подтверждением или опровержением выдвинутых гипотез) и объяснить возникновение интерференции с научной точки зрения.

Задачи урока: 

• Развивающие: развивать мышление учащихся, формировать у обучающихся  умения самостоятельно выдвигать гипотезы, применять теоретические знания для подтверждения или опровержения гипотез, наблюдать и объяснять физические явления природы.
• Образовательные: формировать умения применять полученные знания для объяснения оптических явлений в природе, моделировать эти явления путем постановки простейших опытов и моделей, продолжить формирование навыков экспериментальной работы.
• Воспитательные: формировать познавательный интерес к предмету, развивать творческие способности учащихся.

Тип урока

Комбинированный урок (изучение нового материала + экспериментальная работа + исследовательская деятельность)

Вид урока

Урок – исследование

Формы деятельности учащихся:

Индивидуальная, работа в микрогруппах

Новые слова:

Интерференция волн, когерентные волны, монохроматический свет.

Виды деятельности:

1. Участие в диалоге.
2.  Экспериментальная деятельность в микрогруппах  .
3. Выполнение исследовательской деятельности.
4. Индивидуальная работа с компьютером и конспектом – схемой.

Комплексно- методическое оснащение урока:

Электронная презентация по теме: «Интерференция света в тонких пленках.   Лаборатория природы» для индивидуальной работы учащихся.

Инструкционная карта для экспериментально-практического занятия.

Экспериментальное оборудование.

Конспект – схема урока

Занятие проводится в компьютерном кабинете.

Оборудование для эксперимента: 

Приборы и материалы:

1) стакан высокий вместимостью 50 мл с раствором мыла,

2) кольцо проволочное диаметром 30 мм с ручкой,

3) комочек ваты на проволоке в пробирке, смоченный раствором хлорида натрия,

4) спиртовка лабораторная,

5) спички,

6) трубка стеклянная диаметром 3—4 м длиной  100—150 мм,

7. лезвие для безопасной бритвы (неокрашенное),
8. пинцет.

Оформление доски:

Радужная пирамида со съемными звеньями.

План урока 

1. Организационный момент.
2. Мотивация учащихся
3. Экспериментальная работа.
4. Повторение  базового курса по физике.
5. Исследовательская работа.
6. Закрепление пройденного материала (рефлексия).
7. Подведение итогов, домашнее задание.

Пояснительная записка

к фронтальным экспериментальным заданиям по предмету физика

        Учитывая психологические особенности и уровень подготовленности учащихся ПУ №46, материально-техническое оснащение кабинета, в своей деятельности я стремлюсь  максимально использовать на уроке такие формы работ как экспериментальная деятельность  и лабораторно – практические  занятия.        Уроки повторения, изучение нового материала в форме эксперимента (темы:  «Путешествие по стране ЭЛЕКТРОНИКА», «Покорение вершин магнетизма»,  и др.)  вызывают общую заинтересованность учащихся.

Непродолжительные по времени эксперименты дают ответы на тысячу «почему» учащихся, причем один и тот же эксперимент может быть осуществлен различными методами: индивидуальная работа, парная, микрогрупповая, групповая, коллективная. Для всех опытов используются доступные материалы из обычной жизни, что позволяет проводить их в домашних условиях одному или с друзьями. Создавая маленькие чудеса, урок за уроком, опыт за опытом, ученик совершает фантастическое путешествие в мир науки. На таких уроках обучающийся неосознанно становится активным участником учебного процесса, самостоятельно приобретая самые различные знания о предметах и явлениях окружающего мира.

На уроках физики эксперимент приобретает особенно большое значение и, как писал Я.И.Перельман, «не только для друзей физики, сколько для ее недругов, которых важно не приневолить, а приохотить к учению». В данной работе обучающихся сначала привлекает поставленная задача, а затем -  радость открытия и ощущение преодоленного препятствия. Данной формой работы я стремлюсь не столько сообщить учащимся новые знания по предмету, сколько оживить те простейшие сведения по физике, которые у них уже имеются, дать им научное обоснование. Моя цель  - смотивировать деятельность научного воображения, приучить мыслить в духе физики, развить привычку к разностороннему применению своих знаний. Подобранные занимательные и поучительные опыты на простых приборах и моделях позволяют проводить небольшие исследования, знакомить с интересными физическими явлениями и способствуют  приобретению у учащихся   навыка экспериментальной и исследовательской работы.

Уроки в форме эксперимента проводятся  в компьютерном кабинете, где вся информация, необходимая для проведения опытов располагаются на персональном компьютере, что позволяет, учитывая индивидуальные особенности учащихся, дифференцировать процесс обучения. Благодаря этому все учащиеся полностью усваивают базовые знания, определенные учебной программой, а более сильные смогут изучить предмет основательней и глубже, получая дополнительные творческие задания в качестве поощрения. Но, самое главное, эксперимент должен вызывать у учащихся только положительные эмоции, а опыты должны быть доступными и привлекательными, цель эксперимента - достижимой, а его оформление красочным и разнообразным. После проведения эксперимента учащиеся пишут краткий отчет по каждому опыту.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к уроку по физике

по теме: «Интерференция света в тонких пленках. Лаборатория природы»

        Тема данного урока выбрана не случайно. Волновые свойства: дисперсия, дифракция, интерференция, поляризация, как показывает практика, учащиеся  очень часто путают. Достигнуть более глубокого  запоминания учащимися каждого из данных волновых свойств света позволяет применение некоторых методов и приемов:

• проведение ярких, интересных или загадочных демонстрационных экспериментов,
• самостоятельная исследовательская деятельность учащихся,
•  нетрадиционность структуры урока,
• объективная связь  физических понятий с явлениями  окружающего мира,
• большое значение имеет многократное повторение пройденного материала.

 Примером интерференции тонких пленок  привлечь внимание учащихся достаточно сложно (пленки нефти или масла на поверхности воды, мыльных пузырей), а яркие примеры интерференции света можно наблюдать только в лабораторных условиях, поэтому акцентом данного урока явилось его нетрадиционная структура.

Во-первых, в основу урока положена  цифра семь, значимая цифра в теме «Свет».

• Урок разбит на семь структурных элементов, каждый из которых длится примерно по семь минут.
• Выводом каждого этапа является ответ на один из семи вопросов, являющиеся структурными звеньями пирамиды.
• Осмысленно учащиеся начинают искать связь между цифрой семь и темой световые волны, и неосознанно для себя   включаются в проверку домашнего задания (в конце урока). Белый свет является сложным светом, состоящим из 7 лучей различной цветности: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. Разложение белого света в спектр являлось  основным опытом по теме прошлого урока - дисперсия света.
• Тема следующего урока Опыт Френеля по дифракции света. Фамилия ученого состоит из семи букв.

Во-вторых, каждый из семи структурных элементов урока начинается с постановки одной и той же проблемы и многократно (7 раз) повторяется в течении всего урока. Каждый новый этап урока позволяет учащимся при повторном анализе проблемы находить научное обоснование некоторым ее аспектам и выстраивать логическую цепочку происходящего в природе явления. Данный метод выбран по причине сложности данной темы.

В- третьих, небольшой по своему объему конспект урока  с вопросами, выделенными семью цветами радуги.

В-четвертых, радужная пирамида на доске первоначально привлекает взгляды учащихся, активизирует их мыслительную  деятельность, настраивает на изучение световых волн. Фамилия ученого (быстро определить которую учащимся не удается) написанная на обороте звеньев пирамиды, открывающаяся в процессе урока при правильном ответе на соответствующий цвету вопрос, удерживает внимание учащихся в течение всего урока.

Включение только элементов исследовательской деятельности учащихся в структуру урока обусловлено уровнем общей подготовки учащихся. Это подтверждает проведенный в начале учебного года входной контроль, который показал, что у учащихся слабо развито пространственное воображение, у некоторых  вызывает затруднение решение простейших арифметических задач, учащиеся владеют низкой техникой чтения и письма. Дифференциация процесса обучения достигается выполнением учащимися домашнего задания (ответить на вопросы эксперимента, поставленные в начале урока) оценивающимся преподавателем  с точки зрения грамотности, научности и аргументации ответа.

Содержание урока:

1.  Организационный момент (7 мин)

Методическое обоснование: подготовить учащихся к активному восприятию нового материала предмета естественнонаучного цикла, вызвать их интерес к  физическим явлениям, которые происходят вокруг нас в окружающей природе, побудить учащихся к активной познавательной деятельности.

Преподаватель физики: Не всегда мы обращаем  внимание на физические явления, которые происходят вокруг нас в окружающей природе. А между тем лаборатория природы очень обширна и разнообразна, а явления, происходящие в ней, интересны, сложны и загадочны. Сегодня мы изучим одну из загадок природы. На ваших столах конспект сегодняшнего занятия. Вопросы, на которые вам самостоятельно предстоит сегодня ответить выделены цветом. На доске радужная пирамида, звенья которой подскажут нам тему следующего занятия.

Один из учеников читает вслух конспект урока (ПРИЛОЖЕНИЕ №1). Учащиеся с удовольствием замечают,  что ответы на некоторые вопросы им уже известны (чаще  всего один ответ на вопрос: примеры  из жизни интерференции в тонких пленках). На доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

2. Мотивация учащихся (7 мин)

Методическое обоснование: подготовить учащихся к проведению кратковременной экспериментальной работы, посредством подбора вопросов связанных с научным обоснованием природных явлений, в соответствии с данной темой.

Преподаватель физики:

 «Мыльный пузырь, витая в воздухе... зажигается всеми оттенками цветов, присущими окружающим предметам. Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное чудо природы» (Марк Твен). Именно интерференция света делает мыльный пузырь столь достойным восхищения.

         Вы много раз видели интерференционную картину, когда в детстве развлекались пусканием мыльных пузырей или наблюдали за радужным переливом цветов тонкой пленки керосина или нефти на поверхности воды.

Преподаватель задает вопросы учащимся:

1. Как располагаются  радужные полосы на мыльной пленке (вертикально, горизонтально)?

Учащиеся почти не испытывают затруднений с ответом на данный вопрос.

2. Почему     полосы     располагаются     горизонтально?

Учащиеся теряются с ответом на второй вопрос, начинаются задумываться. Трудности вызывают ответы на последующие вопросы.

3. Как   изменяется   ширина   радужных   полос   по мере уменьшения толщины пленки?
4. Почему   именно на   верхней   части   мыльного   пузыря   возникают цветные полосы?
5. В  каком   порядке  расположены  цвета   в   полосах?
6. Остаются ли    полосы   на   месте или    перемещаются?

Думаю, вы со мной согласитесь, Шерлок Холмс,  не был бы так знаменит, если бы обладал наблюдательностью и особым  вниманием к мелочам.

Преподаватель с учащимися  возвращается  к конспекту урока, просматривает вопросы (вопрос: названия спектральных цветов уже не вызывает затруднений). Если учащиеся дают ответ, то на доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

3. Экспериментальная работа (7 мин)

Методическое обоснование: вовлечь учащихся в процесс обучения посредством экспериментальной  деятельности, снять возникающие в процессе обучения познавательные трудности, подвести учащихся к восприятию нового материала.

Преподаватель физики: Сегодня мы проведем небольшой эксперимент, который поможет вам ответить на заданные мной в начале урока вопросы. Вам необходимо пронаблюдать интерференцию света на мыльной пленке и ответить устно на вопросы эксперимента. План эксперимента, необходимое оборудование на ваших столах (ПРИЛОЖЕНИЕ №2). Предлагаю разбиться на группы по 3 человека, для удобства выполнения эксперимента.

Задание: Учащиеся проводят непродолжительный по времени эксперимент. Способность ответить  только на вопросы наблюдательного характера и несостоятельность научного обоснования природных явлений подводит  обучающихся к значимости изучения нового материала.

Преподаватель с учащимися  возвращается  к конспекту урока, просматривает вопросы (пытаются сформулировать определение интерференции, причину чередование светлых и темных полос). Если учащиеся дают ответ, то на доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

4. Повторение  базового курса по физики  (7 мин).

Методическое обоснование: активизировать  мыслительную и познавательную деятельность учащихся, развивать зрительное и слуховое восприятие материала с помощью презентации и объяснения преподавателя.

Преподаватель физики: Наблюдая отражение белого света от тонких прозрачных пленок, можно заметить, что их поверхность имеет характерную радужную окраску. Это интерференционная картина.

Для того что бы разобраться с интерференцией света, вспомним понятие интерференции волн.

Изобразите, нарисуйте ручкой, пожалуйста, в воздухе волну. Давайте вспомним основные характеристики волн: длина волны,  частота волны, амплитуда волны.

Сложение в пространстве волн, при котором наблюдается устойчивая картина усиления или ослабления колебаний в разных точках пространства, называется интерференцией.  Результат сложения волн, приходящих в одну точку, зависит от разности фаз между ними. Пройдя различные расстояния волны имеют разность хода. Если разность хода равна четному числу полуволны, то гребни обеих волн совпадают, и мы наблюдаем усиление волны.

Усиление колебаний.

В этом случае волны в рассматриваемой точке  приходят с одинаковыми фазами и усиливают друг друга – амплитуда колебаний этой точки максимальна и равна удвоенной амплитуде.

Разность хода волн равна целому числу длин волн ( иначе четному числу длин полуволн).

Ослабление колебаний.

Если разность хода нечетному числу длин полуволн, то наблюдается ослабление волны. 

Волны приходят в рассматриваемую точку в противофазе и гасят друг друга.
Амплитуда колебаний данной точки равна нулю.

Разность хода волн равна  нечетному числу длин полуволн.

Преподаватель с учащимися  возвращается  к конспекту урока, просматривает вопросы (учащиеся формулируют определение интерференции, условий минимума и максимума). На доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

5. Исследовательская работа (7 мин)

Методическое обоснование: Убедить учащихся в том, что самые загадочные  оптические   явления   природы  можно объяснить, опираясь на известные законы физики. Обеспечить  более полное понимания разнообразных оптических явлений путем исследовательской деятельности самих учащихся: выдвижением гипотезы, ее экспериментальной проверки, анализа полученного результата и формулировки вывода.

Преподаватель физики: Что такое свет? Свет – это поток волн. Значит должно наблюдаться явление интерференции. Ответьте тогда на вопрос:

                                                      СВЕТ  +  СВЕТ  =  ?

PS. Если учащиеся ответят на данный вопрос верно, т.е.

СВЕТ  +  СВЕТ  =  СВЕТ

или

СВЕТ  +  СВЕТ  =  ТЕМНОТА

Возникает логичный вопрос: Почему в обычной жизни мы не наблюдаем темноту от двух и более источников света?

Ответ учащихся зачастую прост: «Не выполняются условия интерференции».

А что это за условия?  Когда при сложении световых волн возникает усиление света, когда гашение?

Ухватить световую волну за хвост нам  не удастся, поэтому поработаем с бумажными макетами, расположенными на ваших столах. Вам предстоит:

1. Выбрать волны, способные интерферировать.
2. Показать с помощью данных макетов интерференционные картины (картину максимума и минимума).
3. Сформулировать условие когерентности волн.

Учащиеся выполняют исследовательскую работу, отвечают на поставленные вопросы.

Преподаватель с учащимися  возвращается  к конспекту урока, просматривает вопросы (формулируется условие интерферентности волн – понятие когерентности волн). На доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

6. Закрепление пройденного материала (рефлексия) (7 мин).

Преподаватель физики: Мы проведем еще один небольшой эксперимент, который поможет вам ответить на вопрос: Вследствие чего наблюдается интерференционная картина в тонких пленках? Вам необходимо пронаблюдать интерференцию света на пленке оксида металла и ответить устно на вопросы эксперимента.  ПРИЛОЖЕНИЕ №3.

План  эксперимента, необходимое оборудование на ваших столах .  Предлагаю разбиться на группы по 3 человека, для удобства выполнения эксперимента.

Задание: Учащиеся проводят непродолжительный по времени эксперимент.

Учащиеся подводятся к мысли зависимости цвета пленки от ее толщины.

Преподаватель с учащимися  возвращается  к конспекту урока, просматривает вопросы. На доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

7. Подведение итогов, домашнее задание (3 мин).

Преподаватель с учащимися полностью прочитывает конспект урока, проговариваются  все основные определения и понятия. На доске, после  открытия всех звеньев пирамиды появляется фамилия ученого (Френель), опыт которого будет рассмотрен на следующем занятии.

Преподаватель физики: Домашним заданием на сегодня будет запись конспекта урока, опорный конспект урока с вопросами можно взять за основу. Оцениваться домашнее задание будет по следующим критериям:

• полнота изложенного материала,
• научность,
• грамотность.

ПРИЛОЖЕНИЕ №1.

Тема:       «Интерференция света в тонких пленках. Лаборатория природы».

Явление интерференции обусловлено волновой природой света. Если свет представляет собой поток волн, то должно наблюдаться явление интерференции света.

Определение интерференции волн (из курса средней школы)?

  Однако получить интерференционную картину (чередование максимумов и минимумов освещенности) с помощью двух независимых источников света, например двух электрических лампочек, невозможно.

Условие интерферентности волн.

 Включение еще одной лампочки лишь увеличивает освещенность поверхности, но не создает чередования минимумов и максимумов освещенности.

Условия минимумов. Условие максимумов

Не следует думать, что интерференцию света можно наблюдать только в лабораторных условиях.

Примеры  из жизни интерференции в тонких пленках?

Примером ее может служить радужная окраска тонких пленок.

Названия спектральных  цветов

Интеpфеpенцию в тонких пленках можно наблюдать двумя способами. Один способ основан на том, что пленка имеет различную толщину в разных местах, другой - на том, что свет может падать на пленку под разными углами. Первый способ дает так называемые полосы равной толщины, второй - полосы равного наклона.

Вследствие чего наблюдается интерференционная картина в тонких пленках?

Условие необходимое для наблюдения радужной окраски в тонких пленок?

ПРИЛОЖЕНИЕ № 2

1.  Наблюдение интерференции света на мыльной пленке

Приборы и материалы:

1) стакан высокий вместимостью 50 мл с раствором мыла,

2) кольцо проволочное диаметром 30 мм с ручкой,

3) комочек ваты на проволоке в пробирке, смоченный раствором хлорида натрия,

4) спиртовка лабораторная,

5) спички,

6) трубка стеклянная диаметром 3—4 м длиной  100—150 мм.

Порядок выполнения работы

1. Зажгите спиртовку, поместите в пламя комочек ваты, смоченный раствором хлорида натрия. При этом пламя должно окраситься в желтый цвет. Получите на проволочном кольце мыльную пленку, расположите ее вертикально и рассмотрите в отраженном свете пламени спиртовки  (рис.).        

2. Ответьте на вопросы:

7. Почему на мыльной пленке появляются темные и желтые полосы?
8. Почему     полосы     располагаются     горизонтально?
9. Как   изменяется   ширина   светлых   полос   по мере уменьшения толщины пленки?

3. Осветите  мыльную  пленку белым  светом   (от окна   или  лампы)   и  снова   повторите   наблюдение.
4. Ответьте на вопросы:

1. Почему светлые полосы стали окрашенными в спектральные цвета?
2. В  каком   порядке  расположены  цвета   в   полосах?

5.  Выдуйте    мыльный    пузырь    на    поверхности мыльного раствора с  помощью стеклянной трубки. Наблюдайте   за   радужной  окраской,   возникающей на стенках мыльного пузыря.

6. Ответьте на вопросы:

1. Почему   на   верхней   части   мыльного   пузыря   возникают цветные полосы?
2. Почему эти полосы имеют форму окружностей?
3. Почему   полосы   не  остаются   на   месте,   а   перемещаются вниз?

ПРИЛОЖЕНИЕ №3.

2. Наблюдение интерференции света на пленке оксида металла

Приборы и материалы:

 1) лезвие для безопасной бритвы (неокрашенное),

 2)  пинцет,

3)  спички.

Порядок выполнения работы

1. Возьмите лезвие безопасной бритвы с помощью пинцета и медленно нагревайте его над пламенем спички. Наблюдайте за последовательностью возникновения цветных полос на поверхности лезвия.
2. Ответьте на вопросы:

1. Какие цвета и в каком порядке появлялись на поверхности лезвия бритвы при его нагревании?
2. Как можно объяснить наблюдаемое явление?

Литература.

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/%C8%ED%F2%E5%F0%F4%E5%F0%E5%ED%F6%E8%FF_%F1%E2%E5%F2%E0
2. http://edu.delfa.net/CONSP/opt9.html

Тема урока: «Интерференция света в тонких пленках.

Лаборатория природы».

                                      Выполнила:

 Шушакова Галина Николаевна, преподаватель физики МСОШ №1

г. Красновишерск

2014 год

Тема:       «Интерференция света в тонких пленках.

                                                Лаборатория природы».

класс 11

            Цель урока: способствовать изучению  волнового свойства света - интерференции (посредством наблюдений, постановки простейших опытов, подтверждением или опровержением выдвинутых гипотез) и объяснить возникновение интерференции с научной точки зрения.

Задачи урока: 

• Развивающие: развивать мышление учащихся, формировать у обучающихся  умения самостоятельно выдвигать гипотезы, применять теоретические знания для подтверждения или опровержения гипотез, наблюдать и объяснять физические явления природы.
• Образовательные: формировать умения применять полученные знания для объяснения оптических явлений в природе, моделировать эти явления путем постановки простейших опытов и моделей, продолжить формирование навыков экспериментальной работы.
• Воспитательные: формировать познавательный интерес к предмету, развивать творческие способности учащихся.

Тип урока

Комбинированный урок (изучение нового материала + экспериментальная работа + исследовательская деятельность)

Вид урока

Урок – исследование

Формы деятельности учащихся:

Индивидуальная, работа в микрогруппах

Новые слова:

Интерференция волн, когерентные волны, монохроматический свет.

Виды деятельности:

1. Участие в диалоге.
2.  Экспериментальная деятельность в микрогруппах  .
3. Выполнение исследовательской деятельности.
4. Индивидуальная работа с компьютером и конспектом – схемой.

Комплексно- методическое оснащение урока:

Электронная презентация по теме: «Интерференция света в тонких пленках.   Лаборатория природы» для индивидуальной работы учащихся.

Инструкционная карта для экспериментально-практического занятия.

Экспериментальное оборудование.

Конспект – схема урока

Занятие проводится в компьютерном кабинете.

Оборудование для эксперимента: 

Приборы и материалы:

1) стакан высокий вместимостью 50 мл с раствором мыла,

2) кольцо проволочное диаметром 30 мм с ручкой,

3) комочек ваты на проволоке в пробирке, смоченный раствором хлорида натрия,

4) спиртовка лабораторная,

5) спички,

6) трубка стеклянная диаметром 3—4 м длиной  100—150 мм,

7. лезвие для безопасной бритвы (неокрашенное),
8. пинцет.

Оформление доски:

Радужная пирамида со съемными звеньями.

План урока 

1. Организационный момент.
2. Мотивация учащихся
3. Экспериментальная работа.
4. Повторение  базового курса по физике.
5. Исследовательская работа.
6. Закрепление пройденного материала (рефлексия).
7. Подведение итогов, домашнее задание.

Пояснительная записка

к фронтальным экспериментальным заданиям по предмету физика

        Учитывая психологические особенности и уровень подготовленности учащихся ПУ №46, материально-техническое оснащение кабинета, в своей деятельности я стремлюсь  максимально использовать на уроке такие формы работ как экспериментальная деятельность  и лабораторно – практические  занятия.        Уроки повторения, изучение нового материала в форме эксперимента (темы:  «Путешествие по стране ЭЛЕКТРОНИКА», «Покорение вершин магнетизма»,  и др.)  вызывают общую заинтересованность учащихся.

Непродолжительные по времени эксперименты дают ответы на тысячу «почему» учащихся, причем один и тот же эксперимент может быть осуществлен различными методами: индивидуальная работа, парная, микрогрупповая, групповая, коллективная. Для всех опытов используются доступные материалы из обычной жизни, что позволяет проводить их в домашних условиях одному или с друзьями. Создавая маленькие чудеса, урок за уроком, опыт за опытом, ученик совершает фантастическое путешествие в мир науки. На таких уроках обучающийся неосознанно становится активным участником учебного процесса, самостоятельно приобретая самые различные знания о предметах и явлениях окружающего мира.

На уроках физики эксперимент приобретает особенно большое значение и, как писал Я.И.Перельман, «не только для друзей физики, сколько для ее недругов, которых важно не приневолить, а приохотить к учению». В данной работе обучающихся сначала привлекает поставленная задача, а затем -  радость открытия и ощущение преодоленного препятствия. Данной формой работы я стремлюсь не столько сообщить учащимся новые знания по предмету, сколько оживить те простейшие сведения по физике, которые у них уже имеются, дать им научное обоснование. Моя цель  - смотивировать деятельность научного воображения, приучить мыслить в духе физики, развить привычку к разностороннему применению своих знаний. Подобранные занимательные и поучительные опыты на простых приборах и моделях позволяют проводить небольшие исследования, знакомить с интересными физическими явлениями и способствуют  приобретению у учащихся   навыка экспериментальной и исследовательской работы.

Уроки в форме эксперимента проводятся  в компьютерном кабинете, где вся информация, необходимая для проведения опытов располагаются на персональном компьютере, что позволяет, учитывая индивидуальные особенности учащихся, дифференцировать процесс обучения. Благодаря этому все учащиеся полностью усваивают базовые знания, определенные учебной программой, а более сильные смогут изучить предмет основательней и глубже, получая дополнительные творческие задания в качестве поощрения. Но, самое главное, эксперимент должен вызывать у учащихся только положительные эмоции, а опыты должны быть доступными и привлекательными, цель эксперимента - достижимой, а его оформление красочным и разнообразным. После проведения эксперимента учащиеся пишут краткий отчет по каждому опыту.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к уроку по физике

по теме: «Интерференция света в тонких пленках. Лаборатория природы»

        Тема данного урока выбрана не случайно. Волновые свойства: дисперсия, дифракция, интерференция, поляризация, как показывает практика, учащиеся  очень часто путают. Достигнуть более глубокого  запоминания учащимися каждого из данных волновых свойств света позволяет применение некоторых методов и приемов:

• проведение ярких, интересных или загадочных демонстрационных экспериментов,
• самостоятельная исследовательская деятельность учащихся,
•  нетрадиционность структуры урока,
• объективная связь  физических понятий с явлениями  окружающего мира,
• большое значение имеет многократное повторение пройденного материала.

 Примером интерференции тонких пленок  привлечь внимание учащихся достаточно сложно (пленки нефти или масла на поверхности воды, мыльных пузырей), а яркие примеры интерференции света можно наблюдать только в лабораторных условиях, поэтому акцентом данного урока явилось его нетрадиционная структура.

Во-первых, в основу урока положена  цифра семь, значимая цифра в теме «Свет».

• Урок разбит на семь структурных элементов, каждый из которых длится примерно по семь минут.
• Выводом каждого этапа является ответ на один из семи вопросов, являющиеся структурными звеньями пирамиды.
• Осмысленно учащиеся начинают искать связь между цифрой семь и темой световые волны, и неосознанно для себя   включаются в проверку домашнего задания (в конце урока). Белый свет является сложным светом, состоящим из 7 лучей различной цветности: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. Разложение белого света в спектр являлось  основным опытом по теме прошлого урока - дисперсия света.
• Тема следующего урока Опыт Френеля по дифракции света. Фамилия ученого состоит из семи букв.

Во-вторых, каждый из семи структурных элементов урока начинается с постановки одной и той же проблемы и многократно (7 раз) повторяется в течении всего урока. Каждый новый этап урока позволяет учащимся при повторном анализе проблемы находить научное обоснование некоторым ее аспектам и выстраивать логическую цепочку происходящего в природе явления. Данный метод выбран по причине сложности данной темы.

В- третьих, небольшой по своему объему конспект урока  с вопросами, выделенными семью цветами радуги.

В-четвертых, радужная пирамида на доске первоначально привлекает взгляды учащихся, активизирует их мыслительную  деятельность, настраивает на изучение световых волн. Фамилия ученого (быстро определить которую учащимся не удается) написанная на обороте звеньев пирамиды, открывающаяся в процессе урока при правильном ответе на соответствующий цвету вопрос, удерживает внимание учащихся в течение всего урока.

Включение только элементов исследовательской деятельности учащихся в структуру урока обусловлено уровнем общей подготовки учащихся. Это подтверждает проведенный в начале учебного года входной контроль, который показал, что у учащихся слабо развито пространственное воображение, у некоторых  вызывает затруднение решение простейших арифметических задач, учащиеся владеют низкой техникой чтения и письма. Дифференциация процесса обучения достигается выполнением учащимися домашнего задания (ответить на вопросы эксперимента, поставленные в начале урока) оценивающимся преподавателем  с точки зрения грамотности, научности и аргументации ответа.

Содержание урока:

1.  Организационный момент (7 мин)

Методическое обоснование: подготовить учащихся к активному восприятию нового материала предмета естественнонаучного цикла, вызвать их интерес к  физическим явлениям, которые происходят вокруг нас в окружающей природе, побудить учащихся к активной познавательной деятельности.

Преподаватель физики: Не всегда мы обращаем  внимание на физические явления, которые происходят вокруг нас в окружающей природе. А между тем лаборатория природы очень обширна и разнообразна, а явления, происходящие в ней, интересны, сложны и загадочны. Сегодня мы изучим одну из загадок природы. На ваших столах конспект сегодняшнего занятия. Вопросы, на которые вам самостоятельно предстоит сегодня ответить выделены цветом. На доске радужная пирамида, звенья которой подскажут нам тему следующего занятия.

Один из учеников читает вслух конспект урока (ПРИЛОЖЕНИЕ №1). Учащиеся с удовольствием замечают,  что ответы на некоторые вопросы им уже известны (чаще  всего один ответ на вопрос: примеры  из жизни интерференции в тонких пленках). На доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

2. Мотивация учащихся (7 мин)

Методическое обоснование: подготовить учащихся к проведению кратковременной экспериментальной работы, посредством подбора вопросов связанных с научным обоснованием природных явлений, в соответствии с данной темой.

Преподаватель физики:

 «Мыльный пузырь, витая в воздухе... зажигается всеми оттенками цветов, присущими окружающим предметам. Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное чудо природы» (Марк Твен). Именно интерференция света делает мыльный пузырь столь достойным восхищения.

         Вы много раз видели интерференционную картину, когда в детстве развлекались пусканием мыльных пузырей или наблюдали за радужным переливом цветов тонкой пленки керосина или нефти на поверхности воды.

Преподаватель задает вопросы учащимся:

1. Как располагаются  радужные полосы на мыльной пленке (вертикально, горизонтально)?

Учащиеся почти не испытывают затруднений с ответом на данный вопрос.

2. Почему     полосы     располагаются     горизонтально?

Учащиеся теряются с ответом на второй вопрос, начинаются задумываться. Трудности вызывают ответы на последующие вопросы.

3. Как   изменяется   ширина   радужных   полос   по мере уменьшения толщины пленки?
4. Почему   именно на   верхней   части   мыльного   пузыря   возникают цветные полосы?
5. В  каком   порядке  расположены  цвета   в   полосах?
6. Остаются ли    полосы   на   месте или    перемещаются?

Думаю, вы со мной согласитесь, Шерлок Холмс,  не был бы так знаменит, если бы обладал наблюдательностью и особым  вниманием к мелочам.

Преподаватель с учащимися  возвращается  к конспекту урока, просматривает вопросы (вопрос: названия спектральных цветов уже не вызывает затруднений). Если учащиеся дают ответ, то на доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

3. Экспериментальная работа (7 мин)

Методическое обоснование: вовлечь учащихся в процесс обучения посредством экспериментальной  деятельности, снять возникающие в процессе обучения познавательные трудности, подвести учащихся к восприятию нового материала.

Преподаватель физики: Сегодня мы проведем небольшой эксперимент, который поможет вам ответить на заданные мной в начале урока вопросы. Вам необходимо пронаблюдать интерференцию света на мыльной пленке и ответить устно на вопросы эксперимента. План эксперимента, необходимое оборудование на ваших столах (ПРИЛОЖЕНИЕ №2). Предлагаю разбиться на группы по 3 человека, для удобства выполнения эксперимента.

Задание: Учащиеся проводят непродолжительный по времени эксперимент. Способность ответить  только на вопросы наблюдательного характера и несостоятельность научного обоснования природных явлений подводит  обучающихся к значимости изучения нового материала.

Преподаватель с учащимися  возвращается  к конспекту урока, просматривает вопросы (пытаются сформулировать определение интерференции, причину чередование светлых и темных полос). Если учащиеся дают ответ, то на доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

4. Повторение  базового курса по физики  (7 мин).

Методическое обоснование: активизировать  мыслительную и познавательную деятельность учащихся, развивать зрительное и слуховое восприятие материала с помощью презентации и объяснения преподавателя.

Преподаватель физики: Наблюдая отражение белого света от тонких прозрачных пленок, можно заметить, что их поверхность имеет характерную радужную окраску. Это интерференционная картина.

Для того что бы разобраться с интерференцией света, вспомним понятие интерференции волн.

Изобразите, нарисуйте ручкой, пожалуйста, в воздухе волну. Давайте вспомним основные характеристики волн: длина волны,  частота волны, амплитуда волны.

Сложение в пространстве волн, при котором наблюдается устойчивая картина усиления или ослабления колебаний в разных точках пространства, называется интерференцией.  Результат сложения волн, приходящих в одну точку, зависит от разности фаз между ними. Пройдя различные расстояния волны имеют разность хода. Если разность хода равна четному числу полуволны, то гребни обеих волн совпадают, и мы наблюдаем усиление волны.

Усиление колебаний.

В этом случае волны в рассматриваемой точке  приходят с одинаковыми фазами и усиливают друг друга – амплитуда колебаний этой точки максимальна и равна удвоенной амплитуде.

Разность хода волн равна целому числу длин волн ( иначе четному числу длин полуволн).

Ослабление колебаний.

Если разность хода нечетному числу длин полуволн, то наблюдается ослабление волны. 

Волны приходят в рассматриваемую точку в противофазе и гасят друг друга.
Амплитуда колебаний данной точки равна нулю.

Разность хода волн равна  нечетному числу длин полуволн.

Преподаватель с учащимися  возвращается  к конспекту урока, просматривает вопросы (учащиеся формулируют определение интерференции, условий минимума и максимума). На доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

5. Исследовательская работа (7 мин)

Методическое обоснование: Убедить учащихся в том, что самые загадочные  оптические   явления   природы  можно объяснить, опираясь на известные законы физики. Обеспечить  более полное понимания разнообразных оптических явлений путем исследовательской деятельности самих учащихся: выдвижением гипотезы, ее экспериментальной проверки, анализа полученного результата и формулировки вывода.

Преподаватель физики: Что такое свет? Свет – это поток волн. Значит должно наблюдаться явление интерференции. Ответьте тогда на вопрос:

                                                      СВЕТ  +  СВЕТ  =  ?

PS. Если учащиеся ответят на данный вопрос верно, т.е.

СВЕТ  +  СВЕТ  =  СВЕТ

или

СВЕТ  +  СВЕТ  =  ТЕМНОТА

Возникает логичный вопрос: Почему в обычной жизни мы не наблюдаем темноту от двух и более источников света?

Ответ учащихся зачастую прост: «Не выполняются условия интерференции».

А что это за условия?  Когда при сложении световых волн возникает усиление света, когда гашение?

Ухватить световую волну за хвост нам  не удастся, поэтому поработаем с бумажными макетами, расположенными на ваших столах. Вам предстоит:

1. Выбрать волны, способные интерферировать.
2. Показать с помощью данных макетов интерференционные картины (картину максимума и минимума).
3. Сформулировать условие когерентности волн.

Учащиеся выполняют исследовательскую работу, отвечают на поставленные вопросы.

Преподаватель с учащимися  возвращается  к конспекту урока, просматривает вопросы (формулируется условие интерферентности волн – понятие когерентности волн). На доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

6. Закрепление пройденного материала (рефлексия) (7 мин).

Преподаватель физики: Мы проведем еще один небольшой эксперимент, который поможет вам ответить на вопрос: Вследствие чего наблюдается интерференционная картина в тонких пленках? Вам необходимо пронаблюдать интерференцию света на пленке оксида металла и ответить устно на вопросы эксперимента.  ПРИЛОЖЕНИЕ №3.

План  эксперимента, необходимое оборудование на ваших столах .  Предлагаю разбиться на группы по 3 человека, для удобства выполнения эксперимента.

Задание: Учащиеся проводят непродолжительный по времени эксперимент.

Учащиеся подводятся к мысли зависимости цвета пленки от ее толщины.

Преподаватель с учащимися  возвращается  к конспекту урока, просматривает вопросы. На доске открывается звено пирамиды, соответствующее данному цвету.

7. Подведение итогов, домашнее задание (3 мин).

Преподаватель с учащимися полностью прочитывает конспект урока, проговариваются  все основные определения и понятия. На доске, после  открытия всех звеньев пирамиды появляется фамилия ученого (Френель), опыт которого будет рассмотрен на следующем занятии.

Преподаватель физики: Домашним заданием на сегодня будет запись конспекта урока, опорный конспект урока с вопросами можно взять за основу. Оцениваться домашнее задание будет по следующим критериям:

• полнота изложенного материала,
• научность,
• грамотность.

ПРИЛОЖЕНИЕ №1.

Тема:       «Интерференция света в тонких пленках. Лаборатория природы».

Явление интерференции обусловлено волновой природой света. Если свет представляет собой поток волн, то должно наблюдаться явление интерференции света.

Определение интерференции волн (из курса средней школы)?

  Однако получить интерференционную картину (чередование максимумов и минимумов освещенности) с помощью двух независимых источников света, например двух электрических лампочек, невозможно.

Условие интерферентности волн.

 Включение еще одной лампочки лишь увеличивает освещенность поверхности, но не создает чередования минимумов и максимумов освещенности.

Условия минимумов. Условие максимумов

Не следует думать, что интерференцию света можно наблюдать только в лабораторных условиях.

Примеры  из жизни интерференции в тонких пленках?

Примером ее может служить радужная окраска тонких пленок.

Названия спектральных  цветов

Интеpфеpенцию в тонких пленках можно наблюдать двумя способами. Один способ основан на том, что пленка имеет различную толщину в разных местах, другой - на том, что свет может падать на пленку под разными углами. Первый способ дает так называемые полосы равной толщины, второй - полосы равного наклона.

Вследствие чего наблюдается интерференционная картина в тонких пленках?

Условие необходимое для наблюдения радужной окраски в тонких пленок?

ПРИЛОЖЕНИЕ № 2

1.  Наблюдение интерференции света на мыльной пленке

Приборы и материалы:

1) стакан высокий вместимостью 50 мл с раствором мыла,

2) кольцо проволочное диаметром 30 мм с ручкой,

3) комочек ваты на проволоке в пробирке, смоченный раствором хлорида натрия,

4) спиртовка лабораторная,

5) спички,

6) трубка стеклянная диаметром 3—4 м длиной  100—150 мм.

Порядок выполнения работы

1. Зажгите спиртовку, поместите в пламя комочек ваты, смоченный раствором хлорида натрия. При этом пламя должно окраситься в желтый цвет. Получите на проволочном кольце мыльную пленку, расположите ее вертикально и рассмотрите в отраженном свете пламени спиртовки  (рис.).        

2. Ответьте на вопросы:

7. Почему на мыльной пленке появляются темные и желтые полосы?
8. Почему     полосы     располагаются     горизонтально?
9. Как   изменяется   ширина   светлых   полос   по мере уменьшения толщины пленки?

3. Осветите  мыльную  пленку белым  светом   (от окна   или  лампы)   и  снова   повторите   наблюдение.
4. Ответьте на вопросы:

1. Почему светлые полосы стали окрашенными в спектральные цвета?
2. В  каком   порядке  расположены  цвета   в   полосах?

5.  Выдуйте    мыльный    пузырь    на    поверхности мыльного раствора с  помощью стеклянной трубки. Наблюдайте   за   радужной  окраской,   возникающей на стенках мыльного пузыря.

6. Ответьте на вопросы:

1. Почему   на   верхней   части   мыльного   пузыря   возникают цветные полосы?
2. Почему эти полосы имеют форму окружностей?
3. Почему   полосы   не  остаются   на   месте,   а   перемещаются вниз?

ПРИЛОЖЕНИЕ №3.

2. Наблюдение интерференции света на пленке оксида металла

Приборы и материалы:

 1) лезвие для безопасной бритвы (неокрашенное),

 2)  пинцет,

3)  спички.

Порядок выполнения работы

1. Возьмите лезвие безопасной бритвы с помощью пинцета и медленно нагревайте его над пламенем спички. Наблюдайте за последовательностью возникновения цветных полос на поверхности лезвия.
2. Ответьте на вопросы:

1. Какие цвета и в каком порядке появлялись на поверхности лезвия бритвы при его нагревании?
2. Как можно объяснить наблюдаемое явление?

Литература.

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/%C8%ED%F2%E5%F0%F4%E5%F0%E5%ED%F6%E8%FF_%F1%E2%E5%F2%E0
2. http://edu.delfa.net/CONSP/opt9.html