Методическая разработка открытого урока по физике на тему "Ультрафиолетовое и инфракрасное излучения. Рентгеновские лучи. Их природа и свойства."
методическая разработка по физике

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

  «ОРЕХОВО - ЗУЕВСКИЙ ТЕХНИКУМ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по МР

_____________ Е.Б.Купцова

«____» ____________ 20___ г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ОТКРЫТОГО УРОКА

Разработал(а):

Зернова М. Н. преподаватель физики, астрономии

Дата проведения урока:

_____01.03.2022 год______

Группа _____13_____

РАССМОТРЕНА И ОДОБРЕНА

на заседании ЦК преподавателей

общеобразовательного цикла

Председатель ЦК ___________________ Доброва Н.С.

«______» _____________ 20_____ г.

2022 г.

Содержание

Пояснительная записка………………………………………………………………3

План учебного занятия ………………………………………………………………4

Технологическая карта занятия………………………………………………….........15

Приложения……………………………………………..………...………….….20

Пояснительная записка

Методическая разработка открытого урока на тему «Ультрафиолетовое и инфракрасное излучения. Рентгеновские лучи. Их природа и свойства» разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальности  15.02.13 «Техническое обслуживание и ремонт систем вентиляции и кондиционирования» в соответствии с рабочей программой ПД.02 Физика.

Данная тема имеет большое значение, т.к. знания, полученные при изучении данной темы необходимы для общего развития каждой личности.

Энергия Солнца представляет собой электромагнитные волны, которые подразделяются на несколько частей спектра: рентгеновские лучи - с самой короткой длиной волны (ниже 2 нм); длина волны ультрафиолетового излучения составляет от 2 до 400 нм; видимая часть света, которая улавливается глазом человека и животных (400-750 нм); теплое окислительное (инфракрасное) излучение (свыше 750 нм). Каждая часть находит свое применение и имеет большое значение в жизни планеты и всей ее биомассы. Мы же рассмотрим, что представляют собой лучи в диапазоне от 2 до 400 нм, где они используются и какую роль играют в жизни людей.

На данное занятие отводится 1 учебный час. Во время занятия проводится актуализация знаний в форме устного опроса, с целью проверки остаточных знаний, которые необходимых при изучении нового материала; непосредственное изучение нового материала; первичного закрепление нового материала по данной теме.  Контроль уровня усвоения нового материала проводится в форме заполнения  таблицы. Каждому образованному человеку необходимо непрерывно пополнять свои знания в области физики, развивать интерес к будущей профессии, понимать сущность  и социальную значимость, научиться организовывать свою деятельность, уметь выбирать методы и способы выполнения задач и в дальнейшем оценивать их качество, а также необходимо для будущего работника научится работать в коллективе и команде.

План урока

Дисциплина: ПД.02 Физика 

Преподаватель: Зернова М. Н.

Группа: 13

Дата: 01.03.2022 г.

Тема занятия: Ультрафиолетовое и инфракрасное излучения. Рентгеновские лучи. Их природа и свойства.

Вид занятия: комбинированный урок.

Тип занятия: изучение нового материала.

Продолжительность занятия: 45 мин

Цели занятия:

Образовательные: знать, что такое инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучения; уметь решать логические задачи на применение данных понятий.

Развивающие: развитие логического мышления, наблюдательности, анализ, синтез, сравнение, навыков работы над понятием (его лексическое значение), речи,  самостоятельная работа с источником информации, построение таблицы.

Воспитательные: формирование научного мировоззрения (практическая значимость изучаемого материала, связь с профессией), ответственности, самостоятельности, необходимости вести здоровый образ жизни, соблюдать нормы ТБ в профессиональной деятельности.

Междисциплинарные связи: Химия, Русский язык.

Методы обучения: кейс метод, репродуктивный, проблемный, объяснительно - иллюстративный, интерактивный, метод контроля (самопроверка, самооценка), частично-поисковый, ролевая игра,  словесный, наглядный, практический.

Педагогические технологии: традиционная  технология  с фронтальным способом воздействия, информативно – коммуникативная технология, кейс  технологии, здоровьесберегающие технологии, технология критического мышления, частично-поисковые.

Место проведения: 31 кабинет.

Учебное и методическое обеспечение занятия:

Учебная литература:

1. Трофимова, Т.И. Краткий курс физики / Т.И. Трофимова.- М.: Высшая школа, 2017.
2. 23. Яворский, Б.М. Основы физики, / Б.М. Яворский, А.А. Пинский М.: ФИЗМАТЛИТ, 2018.

Информационные ресурсы:

1. http://www.niro.nnov.ru/ НИРО
2. http://www.physics.ru Открытый колледж: Физика
3. http://www.fizika.ru Физика.ру: сайт для преподавателей и учащихся

Технические средства: компьютер, проектор, экран, презентация по теме «Ультрафиолетовое и инфракрасное излучения. Рентгеновские лучи. Их природа и свойства», карточки,  задания на индивидуальном бланке для обучающихся.

Хронологическая карта занятия

Таблица 1

Этапы и содержание занятия

1. Организационный этап: проверка наличия обучающихся, организация внимания, проверка готовности к уроку. Постановка целей и задач урока.

2. Мотивация учебной деятельности.

При монтаже систем вентиляции и кондиционирования производится прокладка элементов сети (воздуховоды, фасонные элементы, воздухораспределительные устройства), а также установка, подключение и наладка вентиляционного оборудования и систем кондиционирования (вентиляционные установки и промышленные кондиционеры).

При монтаже систем вентиляции и кондиционирования присутствуют травмоопасные факторы производства: работа на высоте (до трех метров), оголенные вращающиеся части технологического оборудования, разрушающиеся временные строительные конструкции, опасность поражения электрическим током при подводке питания ко всем электроинструментам и электроприемникам оборудования, а так же опасность поражения тепловым излучением.

Просмотр видеоролика (старт ракеты, извержение вулкана, сияние Солнца). Как вы считаете, что общего в  увиденных нами явлениях?  (Они все источники теплового излучения).

3.Актуализация знаний

1. Что такое свет?

2. Скорость света

3. Виды излучений. Тепловое излучение.

4. Катодолюминесценция. Хемилюминесценция.

5. Фотолюминесценция.

6. Спектральные аппараты.

Способность вызвать у человека зрительные ощущения характерна лишь для электромагнитных волн в диапазоне длин волн от 760нм (красные лучи) до 380нм (фиолетовые лучи). Что же находится за этими границами? Сегодня на уроке мы познакомимся с излучениями, которые находятся по соседству с видимым светом на Шкале электромагнитных волн. Знакомство с этой темой позволит нам узнать много интересного о тех излучениях которые окружают нас, но невидимы нашему глазу. О влиянии этих излучений на наше здоровье. О полезных и вредных свойствах этих излучений. Как известно, кроме семи видимых цветов спектра за его пределами имеются и невидимые глазу излучения. Помимо инфракрасных и ультрафиолетовых, к ним относятся рентгеновские лучи, гамма-лучи и микроволны.

3. Изучение нового материала

Условно все виды электромагнитных волн делятся на 7 основных диапазонов — это низкочастотные излучения, радиоизлучения, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и гамма-излучение.

По ходу объяснения материала, студенты заполняют подготовленные заранее схемы:

На слайде  и раздаточном материале «Шкала электромагнитных излучений». Определяем положение каждого вида излучений на шкале, разбираем лексическое значение слов «инфракрасный», «ультрафиолетовый», «рентгеновский». Подкрепляю примерами.

Инфракрасное излучение

Инфракрасные лучи были обнаружены за пределами красной границы, между длинноволновым и коротковолновым участками этой части спектра.

Излучение занимают диапазон частот 3·1011- 3,85·1014 Гц. Им соответствует длина волны 780 нм –1 мм.

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году астрономом Уильямом Гершелем. Изучая повышение температуры термометра, нагреваемого видимым светом, Гершель обнаружил наибольшее нагревание термометра вне области видимого света (за красной областью). Расщепив солнечный свет призмой, Гершель поместил термометр сразу за красной полосой видимого спектра и показал, что температура повышается, а следовательно, на термометр воздействует световое излучение, не доступное человеческому взгляду. Невидимое излучение, учитывая его место в спектре, было названо инфракрасным.

Фридрих Вильгельм Гершель, 1738 - 1822гг. - английский астроном немецкого происхождения. Первое и наиболее важное открытие Гершеля — открытие планеты Уран —1781 г. Изготовил самый большой телескоп своего времени (свыше 12 метров).

Основная характеристика этих не видимых глазу лучей – сильная тепловая энергия: ее непрерывно излучают все нагретые тела.

Источником инфракрасного излучения является излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях. Мощный источник инфракрасного излучения – Солнце, около 50% его излучения лежит в инфракрасной области. На инфракрасное излучение приходится значительная доля (от 70 до 80 %) энергии излучения ламп накаливания с вольфрамовой нитью. Инфракрасное излучение испускает электрическая дуга и различные газоразрядные лампы. Излучения некоторых лазеров лежит в инфракрасной области спектра.

Индикаторами инфракрасного излучения являются фото и терморезисторы, специальные фотоэмульсии.

Инфракрасное излучение используют:

• для сушки древесины, пищевых продуктов и различных лакокрасочных покрытий (инфракрасный нагрев);
• для сигнализации при плохой видимости;
• дает возможность применять оптические приборы, позволяющие видеть в темноте, а также при дистанционном управлении;
• инфракрасные лучи используются для наведения на цель снарядов и ракет, для обнаружения замаскированного противника;
• эти лучи позволяют определить различие температур отдельных участков поверхности планет; 
• особенности строения молекул вещества (спектральный анализ);
• инфракрасная фотография применяется в биологии при изучении болезней растений;
• в медицине при диагностике кожных и сосудистых заболеваний;
• в криминалистике при обнаружении подделок. 

Положительное воздействие инфракрасного излучения проявляется в различных аспектах:

• уничтожаются некоторые виды вирусов;
• подавляется рост злокачественных образований;
• у больных диабетом повышается выработка инсулина;
• нейтрализуется результат воздействия вредных излучений, в частности, радиации и электромагнитных волн;
• улучшается состояние при кожных и других болезнях.

Ультрафиолетовое излучение

Существование лучей за фиолетовой границей спектра было доказано в 1801 году немецким ученым Иоганном Риттером. Изучая почернение хлористого серебра под действием видимого света, Риттер обнаружил, что серебро чернеет еще более эффективно в области, находящейся за фиолетовым краем спектра, где видимое излучение отсутствует. Диапазон ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем, составляет от 400 до 20 нм (8·1014  – 3·1016 Гц), однако до земной поверхности доходят только незначительная часть коротковолнового спектра – до 290 нм. 

УФ-излучение активно поглощается нуклеиновыми кислотами, следствием чего являются изменения важнейших показателей жизнедеятельности клеток – способности к росту и делению. Именно повреждение ДНК является главным компонентом механизма воздействия на организмы ультрафиолетовых лучей. Основной орган нашего тела, на который действует ультрафиолетовое излучение – это кожа. Известно, что благодаря УФ-лучам запускается процесс образования витамина Д, который необходим для нормального усвоения кальция, а также синтезируются серотонин и мелатонин – важные гормоны, оказывающие влияние на суточные ритмы и настроение человека.

Источник ультрафиолетового излучения — валентные электроны атомов и молекул, также ускорено движущиеся свободные заряды. Излучение накаленных до температур - 3000 К твердых тел содержит заметную долю ультрафиолетового излучения непрерывного спектра, интенсивность которого растет с увеличением температуры. Более мощный источник ультрафиолетового излучения - любая высокотемпературная плазма. Для различных применений ультрафиолетового излучения используются ртутные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы. Естественные источники ультрафиолетового излучения - Солнце, звезды, туманности и другие космические объекты. 

Действие УФ-излучения. В малых дозах ультрафиолетовое излучение оказывает благотворное, оздоровительное влияние на человека, активизируя синтез витамина D в организме, а также вызывая загар. Большая доза ультрафиолетового излучения может вызвать ожог кожи и раковые новообразования (в 80 % излечимые). Кроме того, чрезмерное ультрафиолетовое излучение ослабляет иммунную систему организма, способствуя развитию некоторых заболеваний. Ультрафиолетовое излучение оказывает также бактерицидное действие: под действием этого излучения гибнут болезнетворные бактерии. 

Ультрафиолетовое излучение применяется в люминесцентных лампах, в криминалистике (по снимкам обнаруживают подделки документов), в искусствоведении (с помощью ультрафиолетовых лучей можно обнаружить на картинах не видимые глазом следы реставрации). Практически не пропускает ультрафиолетовое излучение оконное стекло, т.к. его поглощает оксид железа, входящий в состав стекла. По этой причине даже в жаркий солнечный день нельзя загореть в комнате при закрытом окне.

Рентгеновское излучение

В стеклянный сосуд впаивались два электрода, к ним подводилось высокое напряжение. То, что от таких трубок  распространяются какие-то лучи, подозревалось давно. В 1879 году опытным путем  Крукс доказал, что речь идет именно о лучах: крест, используемый в опытах, отбрасывал на стекло отчетливую тень.  В 1897 году Томсоном доказано, что лучи представляют собой поток электронов, определив отношение заряда к массе частицы.

Рентген: «Вечером 8 ноября 1895 года я, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, я собрался уходить. Окинув взглядом лабораторию, погасил свет и хотел было закрыть дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказывается, светился экран из синеродистого бария. Почему он светился? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена, да и в добавок закрыта черным чехлом их картона. Я еще раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя: оказывается, я забыл ее выключить. Нащупав рубильник, я выключил трубку. Исчезло и свечение экрана. Включил трубку вновь  и вновь появилось свечение. Значит свечение вызывает катодная трубка! Но каким образом?  Ведь катодные лучи задерживаются чехлом, да и воздушный метровый промежуток между трубкой и экраном для них является броней. Оправившись от минутного изумления, я начал изучать обнаруженное явление и новые лучи, названные  мной Х – лучами. С экраном в руках я начал двигаться по лаборатории. Оказывается, полтора – два метра для этих лучей не преграда. Они легко проникали через книгу, стекло, станиоль. Лучи, попавшие на фотопластинку, засветили ее. Они не расходились вокруг трубки сферически, а имели определенное направление».

В 1901 году Рентген стал первым Нобелевским лауреатом. Х-лучи были названы рентгеновскими. Обнаружение дифракции рентгеновских лучей позволило оценить длину волны: λ≈10-8 см. В современных условиях для получения рентгеновских лучей созданы специальные рентгеновские трубки, на которые подается высокое напряжение, порядка 50-200 кВ. Электроны, испускаемые накаленным катодом рентгеновской трубки, ускоряются сильным электрическим полем в пространстве между анодом и катодом и с большой скоростью ударяются об анод.

Причина возникновения излучения:  вокруг летящих электронов существует магнитное поле, поскольку движение электронов представляет собой электрический ток, при резком торможении электрона в момент удара о препятствие магнитное поле электрона быстро изменяется и в пространство излучается электромагнитная волна.

Рентгеновское излучение относится к радиационному. Различные рентгеновские аппараты используются в медицинских учреждениях.  

При флюорографии грудной клетки, то действие излучения приведет к одномоментной дозе 370 мбэр. Еще больше даст рентгенография зуба – 3 бэр. Если задумали рентгеноскопию желудка, то вас ждет 30 бэр местного облучения. Дозы эти небольшие, организм человека успевает за короткий срок как бы залечить незначительные радиационные поражения и восстановить свое первоначальное состояние. Источником излучения являются экран компьютера, телевизора. Если смотреть передачи в течение года ежедневно по 3 часа, то это приведет к облучению дозой 0,1 мбэр.

6. Физкультминутка

7. Закрепление изученного материала

1. Какое излучение испускает любое нагретое тело даже в том случае, когда оно не светится? (Инфракрасное излучение) 
2. Перечислите источники ультрафиолетового излучения (Солнечный свет, а также искусственные источники облучения: ртутно-кварцевые и аргонортутно-кварцевые лампы)
3. Какое излучение применяют для сушки лакокрасочных изделий? (Инфракрасное излучение)
4. Почему солнечный свет, прошедший сквозь оконное стекло не вызывает загара? (Солнечный свет, прошедший через оконное стекло, не вызывает загара, так как стекло не пропускает ультрафиолетовые лучи, а ведь именно они вызывают загар)
5. Почему колбы ртутных медицинских ламп делают из кварцевого стекла?

(Кварцевое стекло пропускает ультрафиолет)

6. Какие лучи оказывают бактерицидное действие? (Ультрафиолетовое излучение)
7. Где используют рентгеновское излучение? (Медицине, промышленности)

7. Рефлексия.

Студенты сдают заполненные таблицы.

8. Подведение итогов. Объявляю оценки за урок

Домашнее задние. Подготовить доклад о практическом применении ИК, УФ, рентгеновского излучений (на выбор).

Технологическая карта открытого урока по дисциплине ПД.02 Физика 

в группе № 13

по теме: «Ультрафиолетовое и инфракрасное излучения. Рентгеновские лучи. Их природа и свойства»

Дата проведения урока 01 марта 2022 года.

СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Рентген: «Вечером 8 ноября 1895 года я, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, я собрался уходить. Окинув взглядом лабораторию, погасил свет и хотел было закрыть дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказывается, светился экран из синеродистого бария. Почему он светился? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена, да и в добавок закрыта черным чехлом их картона. Я еще раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя: оказывается, я забыл ее выключить. Нащупав рубильник, я выключил трубку. Исчезло и свечение экрана. Включил трубку вновь  и вновь появилось свечение. Значит свечение вызывает катодная трубка! Но каким образом?  Ведь катодные лучи задерживаются чехлом, да и воздушный метровый промежуток между трубкой и экраном для них является броней. Оправившись от минутного изумления, я начал изучать обнаруженное явление и новые лучи, названные  мной Х – лучами. С экраном в руках я начал двигаться по лаборатории. Оказывается, полтора – два метра для этих лучей не преграда. Они легко проникали через книгу, стекло, станиоль. Лучи, попавшие на фотопластинку, засветили ее. Они не расходились вокруг трубки сферически, а имели определенное направление».

Приложение 4

Критерии оценки результата по выполнению задания