Урок-проект "Оптические приборы". 11-й класс
план-конспект урока по физике (11 класс)

Тема урока: «Оптические приборы»

Тип урока: Урок-проект (нестандартный урок)

Место урока в системе уроков: урок является предпоследним по теме «Геометрическая оптика», за ним следует контрольное тестирование.

Цель урока: систематизировать, обобщить и углубить знания, полученные в 8 классе и при опережающей самостоятельной работе дома (мини-проекты).

Задачи

Предметные:

• Рассмотреть ход лучей в оптических приборах (лупа, микроскоп, телескоп, фотоаппарат, проектор, глаз, как оптическая система), выяснить какое изображение они дают.
•  Научиться определять в ходе решения задач угловое увеличение визуальных приборов.

Метапредметные:

• Развивать познавательные интересы обучающихся, их интеллектуальные и творческие способности в процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний по физике посредством переработки и предъявления учебной и научно - популярной информации.
• Способствовать развитию коммуникативных способностей обучающихся, толерантных качеств, операций логического мышления (анализ, синтез, сравнение).

Личностные: Воспитывать положительное отношение к труду, целеустремлённость, умение управлять своей познавательной деятельностью

Планируемые результаты

Предметные: уметь применять приобретённые знания для решения практических задач. Знать принцип действия оптических приборов.

Метапредметные: использовать различные источники для получения физической информации и уметь интерпретировать её.
Личностные: умение управлять своей познавательной деятельностью.

Ресурсы урока: мобильные устройства (смартфоны), ПК, мультимедийный проектор, видеоурок «Глаз. Оптические приборы», Выставка оптических приборов: очки, лупа, микроскоп, телескоп, фотоаппарат.

«Хэштеги» урока: линза, формула тонкой линзы, разрешающая способность оптических приборов, глаз, очки.

Ход урока

Содержание деятельности учителя

Содержание деятельности обучающихся

1. Организационный этап. Этап целеполагания

Приветствует учащихся. Введение в тему урока.

Звучит лёгкая музыка. Учитель. Доброе утро! Прошу вас удобно сесть и закрыть глаза. Зачитывает стихотворение.

Чудный дар природы вечной,д ар бесценный и святой,
В нем источник бесконечный наслажденья красотой:
Небо, солнце, звезд сиянье, море в блеске голубом –
Всю картину мирозданья мы лишь в свете познаем. ДА БУДЕТ СВЕТ!

Откройте глаза. Если бы солнечный свет вдруг бы взял и пропал, мир бы сразу угрюмым и темным весь стал.

Вы согласны со мной? А как вы думаете, что общего между светом и выставкой приборов у нас в кабинете? …Верно, в центре нашего внимания – оптические приборы. Запишите тему урока. 

Определение задач урока. Что бы вы хотели узнать о приборах, о чём поговорить? Это и будут сегодня те задачи, которые мы должны решить. Я позволю себе добавить ещё одну, практически важную задачу – научиться определять угловое увеличение: лупы, микроскопа и телескопа.

Объединяет ответы и, таким образом, обучающиеся формулируют задачи урока

Приветствуют учителя. Демонстрируют готовность к уроку.

Дают собственные ответы, опираясь на личный жизненный опыт, проводя сравнение и сопоставление, формулируют тему и задачи урока,  записывают тему урока.

Предполагаемые ответы обучающихся:

Принцип действия – оптическая схема, какие изображения получаются, где применяются эти приборы.

2.Этап творческого воспроизведения ранее изученного материала

Предлагает для решения практико-ориентированные качественные задачи.

1? Назовите известные вам законы распространения света

2? Можно ли по виду линзы определить какое изображение она даёт

3? А можно ли по виду линзы определить, является ли она рассеивающей или собирающей

4? Плосковыпуклую стеклянную линзу (показатель преломления стекла nстекла = 1,54), перенесли из воздуха (n воздуха = 1) в воду (n воды = 1,33). Выберите два верных утверждения о характере изменений, произошедших с оптической системой «линза + окружающая среда» (по материалам Демоверсий ЕГЭ)

1) Линза из собирающей превратилась в рассеивающую.

2) Линза была и осталась рассеивающей.

3) Фокусное расстояние уменьшилось, оптическая сила увеличилась.

4) Фокусное расстояние увеличилось, оптическая сила уменьшилась.

5) Линза была и осталась собирающей

Решают предложенные задачи (формирующее оценивание):

1. Закон прямолинейного распространения света в однородной среде, закон отражения, закон преломления.
2. Рассеивающая всегда даёт мнимое, уменьшенное, прямое изображение; собирающая – изображение зависит от положения предмета относительно фокуса линзы.
3. При нахождении в менее плотной среде (стеклянная линза в воздухе) у рассеивающей линзы середина всегда тоньше, чем края; у собирающей – наоборот.
4. Участвуют в обсуждении решения задачи (правильные ответы 4,5)

3.Этап «открытия» нового знания

Посмотрите внимательно на таблицу, нарисованную на доске, и, опираясь на ваш жизненный опыт, сформулируйте признак, по которому проведена классификация оптических приборов.

Предлагает для просмотра и дальнейшего обсуждения видеофрагмент. При просмотре обратить внимание на понятия и явления, названия которых записаны на доске. Заметили какую-нибудь особенность в записи их названий? –… а вот ответы в фильме будут не по порядку, будьте внимательны.

Организует обсуждение фильма:

1.Где и какое изображение даёт оптическая система глаза -

2. В чём заключается аккомодация глаза

3. Инерции зрения -

4.Чему равно расстояние наилучшего зрения

5. Зачем нужны два глаза

Вводит понятие разрешающей способности глаза

Размер изображения предмета на сетчатке h определяется углом зрения с вершиной в оптическом центре глаза и лучами, направленными на крайние точки предмета.

Минимальный угол зрения φ, под которым две точки ещё видны раздельно – называют разрешающей способностью (остротой) глаза. Опыт дает для минимального угла зрения значение около одной угловой минуты (φ ≈ 1′). Т. к. расстояние между двумя соседними палочками или колбочками равно примерно 5 мкм (h ≈ 5·10־³ мм), а фокусное расстояние оптической системы глаза f=17,2 мм.

-----Подробнее о дефектах зрения и их коррекции расскажут уч-ся 1, 2. По ходу их выступления, заполните пустые поля в таблице 1 (акцентируется внимание обучающихся на то, что данные вопросы входят в кодификатор ЕГЭ).

Размышляют, анализируют, делают выводы:

Слева приборы, которые действуют только совместно с человеческим глазом и не образуют изображений на экране (лупа, микроскоп, телескоп)  «визуальные» приборы.

В правом столбце приборы, при помощи которых получают оптические изображения на экране (проекционные аппараты, фотоаппараты, кинопроекторы, слайдпроекторы).

Термины записаны  в алфавитном порядке

Аккомодация. Близорукость. Где, какое изображение даёт оптическая система глаза. Дальнозоркость. Инерция зрения. Расстояние наилучшего зрения. Стереоскопичность  зрения.

Знакомятся с новыми понятиями при просмотре фрагмента инфоурока «Глаз. Оптические приборы»

Участвуют в обсуждении фильма

Предполагаемые правильные ответы.

1. Действительное, уменьшенное перевернутое изображение рассматриваемого объекта на сетчатке.
2. Изменение оптической силы глаза (способность при помощи мышц менять кривизну хрусталика) - приспосабливаться к видению, как на близком, так и на более далеком расстоянии.
3. Когда световое раздражение прекращается, зрительное впечатление исчезает не сразу – основано кино.
4. Около 25 см.
5. Стереоскопичность зрения - объемность предмета (трехмерное изображение). Увеличивается поле зрения.

Фиксируют новую информацию через записи в рабочих тетрадях

Прослушивают мини-проекты обучающихся, участвуют в их обсуждении, заполняют таблицу1 (Приложение 1)

1 учащийся представляет мини-проект по теме «Очки»

2 учащийся представляет мини-проект по теме «Контактные линзы».

ФИЗМИНУТКА (выполнение упражнений для глаз)

4. Этап формирующего оценивания. Самооценка

Автоматический контроль знаний с использованием мобильных устройств (Socrative.com) (5-7 минут): 6 вопросов с одним вариантом ответа, 1 вопрос на соответствие, 1 задача.

Задача на столах (повышенный уровень сложности)

В качестве подсказки к задаче: вспомните, как находится оптическая сила системы 2 линз.

ЗАДАЧА. Школьник, читая книгу без очков, держит её на расстоянии 20 см от глаз. Какие очки он должен носить?             (Ответ:D = - 1 дптр).

Через 5-7 минут обсуждаются правильные ответы.

Самоконтроль, самооценка. Автоматический контроль знаний с использованием мобильных устройств (Socrative.com)

1. Изображение наблюдаемого предмета формируется:

а) в зрачке;  б) на сетчатке глаза; с) в хрусталике глаза; д) в радужной оболочке глаза.

2. Изображение, возникающее на сетчатке глаза, является:

а) действительным, прямым, уменьшенным;

б) действительным, перевернутым, уменьшенным;

с) действительным, прямым, увеличенным;

д) мнимым, прямым, уменьшенным.

3. Расстояние наилучшего зрения равно

а)2 см;  б) 10 см;  с) 15 см;   д) 25 см.

4.Аккомодацией глаза называется:

а)  смещение хрусталика глаза;

б) расширение или сужение зрачков;

с) изменение фокусного расстояния оптической системы глаза;

  д) изменение положения сетчатки, на которой формируется изображение.

4. При близорукости изображение формируется:

а) перед сетчаткой;   б) на сетчатке; с) на радужной оболочке; д) за сетчаткой.

5.  При дальнозоркости изображение формируется:

а) перед сетчаткой; б) на сетчатке; с) на радужной оболочке; д) за сетчаткой.

6. Какие недостатки зрения исправляют  очки с указанными ниже диоптриями?

а)  + 2 дптр;

б) - 0,25 дптр;

с) - 4 дптр;

д) +1,5 дптр

5. Этап закрепления, обобщения и творческого применения полученных знаний

Подробнее остановимся на конструктивных особенностях некоторых оптических приборов. Слушая выступления одноклассников, не забывайте заполнять таблицу (листы с формами на столах).

Организует работу в парах (первичное применение полученных знаний)

Проверка правильных ответов, при необходимости – коррекция знаний.

Организует решение задач повышенной сложности (одна задача по выбору обучающегося)

Организует проверку решённых задач повышенной сложности

Выступление обучающихся с мини-проектами

3 уч-ся - «Лупа», 4 уч-ся - «Микроскоп», 5 уч-ся - «Телескоп», 6 уч-ся - «Фотоаппарат», 7 уч-ся - «Проектор».

Прослушивают выступления, задают уточняющие вопросы, заполняют таблицу (Приложение №2)

Первичное применение полученных знаний. Решают задачи в парах.

1. Найти угловое увеличение  лупы, оптическая сила которой 20 дптр. (5)
2. Найти угловое увеличение  лупы, фокусное расстояние которой  равно 10 см. (2,5)
3. Оптическая сила объектива микроскопа равна 100 дптр, окуляра – 50 дптр. Расстояние между объективом и окуляром 19 см. Чему равно угловое увеличение  микроскопа? (237,5)
4. Фокусное расстояние объектива микроскопа 1 см, окуляра – 2 см. Расстояние между объективом и окуляром 15 см. Чему равно угловое увеличение  микроскопа? (112,5)
5. Оптическая сила объектива телескопа 0,5 дптр, окуляра – 60 дптр. Определите  угловое увеличение телескопа. (120)

Сравнивают свои ответы с правильными, корректируют ошибки (при наличии).

Творческое применение полученных знаний.

Решают одну задачу на свой выбор:

1.Автомобиль движется со скоростью 72 км/ч на расстоянии d=500 м, фокусное расстояние которого равно F=50 см. Какова должна быть экспозиция Δt, чтобы размытость изображения не превышала Δх=0, 0001 м?                       Ответ: Δt =5 мс.

2.Мальчик, читал книгу в очках, расположив  её на расстоянии 25 см, а сняв очки на расстоянии 12,5 см. Какова оптическая сила его очков?                                              Ответ: - 4 дптр

3. Объектив фотоаппарата имеет фокусное расстояние 5 см, а размеры кадра 24 на 35 мм. С какого расстояния надо фотографировать чертёж размерами 480 на 600 мм, чтобы получить максимальный размер изображения? Ответ: 1,05м

6. Подведение итогов урока. Рефлексия

Давайте вспомним те задачи, которые мы ставили в начале первого урока. Выполнили ли мы план, что нового вы узнали, что не получилось, почему?

Оцените свою отдачу, кто работал не в полную меру сил. Оценки 5 заслуживает..,

Отвечают на вопросы учителя, проговаривая вслух новые знания, определяя границы знания и не знания, проводя само и взаимооценку.

7. Информация о домашнем задании

Дома вы можете решить задачи (для сдающих ЕГЭ, текст задач скину в электронный журнал), откорректировать таблицу №2. На следующем уроке контрольное тестирование по геометрической оптике.

Для любознательных вопрос: какое изображение мы видим в дверной глазок?

Фиксируют домашнее задание

Дефект зрения (название)

Близорукость

Дальнозоркость

Где находится изображение предмета

Перед сетчаткой

За сетчаткой

Причина данного дефекта

Избыточная оптическая сила глаза.

Удлинение глаза вдоль его оптической оси.

Понижение оптической силы глаза.

Уменьшение длины глаза вдоль его оптической оси.

Устранение дефекта

Очки с рассеивающими (вогнутыми) линзами

Очки с собирающими (выпуклыми) линзами

Прибор

Вид изображения

Формула увеличения

Применение

Для заметок

Лупа

Мнимое, увеличенное, прямое

Г=d/F

d =0, 25 м

Наблюдение мелких предметов

Короткофокусная линза, предмет между фокусом и лупой

Микроскоп

Мнимое, увеличенное, перевёрнутое

Г=dL/FокFоб

L - расстояние между окуляром и объективом

Наблюдение очень мелких предметов

В биологии – клетки

Телескоп

Мнимое, перевёрнутое,

увеличение освещённости

Г= Fоб/Fок

Fоб - фокусное расстояние объектива

Fок - фокусное расстояние окуляра

Наблюдение удалённых объектов (звёзды, планеты)

Астрономические обсерватории.

Рефлектор(зеркало), рефрактор( линзы)

Фотоаппарат

Действительное, уменьшенное, перевёрнутое

-

Получение изображения предметов, их хранение

Изображения преобразуют в слайд, фотоснимок, проекцию

Проектор

Действительное, увеличенное, перевёрнутое

-

Получение изображения рисунков, чертежей, фотографий, видеофильмов

Диапроектор (прозрачная основа),

эпипроектор, кинопроектор,

мультимедиа

Оптические приборы

Лупа

Фотоаппарат

Микроскоп

Проекционный аппарат

Телескоп

Кинопроектор

Слева приборы, которые действуют только совместно с человеческим глазом и не образуют изображений на экране (лупа, микроскоп, телескоп), их  называют «визуальными».

В правом столбце приборы, при помощи которых получают оптические изображения на экране (проекционные аппараты, фотоаппараты, кинопроекторы, слайпроекторы).

С какого прибора вам бы хотелось начать обсуждение?

Давайте с самого важного, созданного в ходе эволюции самой природой, без которого трудно представить существование человека в окружающем его мире и которого нет в нашей таблице – это… глаз человека.

Предлагаю для просмотра и дальнейшего обсуждения видеофрагмент. При просмотре  обратите внимание на следующие вопросы (вопросы записаны на доске). Заметили какую-нибудь  особенность в записи вопросов… – вопросы в алфавитном порядке, а вот ответы в фильме будут не по порядку, будьте внимательны:

Дефект зрения

Близорукость

Дальнозоркость

Изображение предмета

Перед сетчаткой

За сетчаткой

Причина дефекта

Избыточная оптическая сила глаза.

Удлинение глаза вдоль его оптической оси.

Понижение оптической силы глаза.

Уменьшение длины глаза вдоль его оптической оси.

Устранение дефекта

Очки с рассеивающими (вогнутыми) линзами

Очки с собирающими (выпуклыми) линзами

А

Близорукость

Б

Дальнозоркость

В

Не хватает данных

1

2

3

4

Подробнее остановимся на конструктивных особенностях некоторых оптических приборов. Слушая выступления одноклассников, не забывайте заполнять таблицу (листы с таблицами на столах).

5 уч-ся – представляет мини-проект по теме «Лупа»

Лупа - оптическая система, состоящая из собирающей линзы или нескольких линз, позволяющая увеличить угол зрения и предназначенная для увеличения и наблюдения мелких предметов.

В качестве лупы применяются двояковыпуклые линзы с фокусным расстоянием от 10 до 100 мм.

Лупа – самый древний оптический прибор. Лупы изобретенные в 17 веке нидерландским естествоиспытателем Антони ван Левенгуком - первооткрывателем мира микромикроорганизмов , они давали увеличение в 300 раз.

Лупа помещается перед глазом, по возможности ближе к нему, а рассматриваемый предмет - на расстоянии, немного меньшем фокусного расстояния лупы. Именно тогда лупа даст прямое и увеличенное изображение предмета.

Угловое увеличение лупы: Г=d/F , где d = 0, 25 м . Лупы с увеличением более 40 не применяются. Лупы различного вида широко применяются при мелкой и точной работе, при измерениях.

Лупа используется во многих областях человеческой деятельности: в биологии, медицине, археологии, криминалистике, банковском и ювелирном деле, при  ремонте часов и радиоэлектронной техники.

6 уч-ся – представляет мини-проект по теме «Микроскоп»

Микроскоп – оптический прибор для рассматривания очень мелких предметов (в биологии – клетки). Микроскоп основан на принципе последовательного увеличения угла зрения сначала объективом, а потом – окуляром. Объектив даст действительное перевернутое увеличенное изображение предмета. Это промежуточное изображение рассматривается глазом через окуляр, действие которого аналогично действию лупы.

Угловое увеличение микроскопа: Г= dL/FокFоб,  L - расстояние между окуляром и объективом, d = 0, 25 м.

7 уч-ся – представляет мини-проект по теме «Телескоп»

Телескоп предназначается для рассматривания очень удаленных предметов (Луны, планет, звезд). Предполагается, что глаз наблюдателя аккомодирован на бесконечность, поэтому лучи от каждой точки удаленного предмета выходят из окуляра параллельным пучком. Такой ход лучей называется телескопическим. Оптическая часть телескопа состоит из объектива, который собирает свет и создает изображение источника и окуляра, который рассматривает созданное изображение и еще увеличивает угол зрения. Если телескоп использует в качестве объектива линзу, то он называется рефрактором, если линзы – рефрактором.

Угловое увеличение телескопа: Г= Fоб /Fок 

Космический телескоп «Хаббл», запущенный НАСА в 1990 году — автоматическая обсерватория на орбите вокруг Земли, названная в честь Эдвина Хаббла.Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна; в первую очередь - в инфракрасном диапазоне. Благодаря отсутствию влияния атмосферы, разрешающая способность телескопа в 7—10 раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.

8 уч-ся – представляет мини-проект по теме «Фотоаппарат»

Фотоаппарат – оптический сложный прибор для получения изображения предметов (действующего по схеме – системе «глаз»), хранения, дальнейшего преобразования в слайд, фотоснимок, проекцию). Камера-обскура (темная комната), так были сделаны первые фотографии.

9 уч-ся – представляет мини-проект по теме «Проектор»

Проекционные аппараты используют для получения действительного увеличенного изображения рисунков, чертежей, фотографий, видеофильмов на экранах.