Электив "Свет - от теории к практике"

государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

Самарской области

средняя общеобразовательная школа «Образовательный центр»  с. Богатое

муниципального района Богатовский Самарской области

имени Героя Советского Союза Павлова Валентина Васильевича

ПРОГРАММА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА

«Свет – от теории к практике»

(углубление отдельных тем обязательных предметов федерального компонента и обязательных предметов по выбору)

                                                                     Автор программы:

                                                                     Шабанова Ольга Леонидовна,

                                                                      учитель физики                    

                                                                           Директор школы:

                                                                          Гуров Алексей Викторович

Богатое, 2017

Пояснительная записка

В целях повышения физической грамотности учащихся, углубления отдельных тем обязательных предметов федерального компонента и обязательных предметов по выбору, разработана программа элективного курса « Световые явления вокруг нас».  Который дает возможность удовлетворить в отдельных частях запрос на освоение образовательных результатов конкретной темы/раздела на более высоком уровне, чем определенный программой изучения обязательного предмета или обязательного предмета по выбору.

  Современный этап экономического развития России усилил востребованность  на рынке трудовых ресурсов профессий и специальностей инженерного профиля. Физика, наряду с другими предметами естественно-научного профиля образования, является фундаментальной основой подготовки будущих инженеров в различных отраслях производства. Предлагаемый курс в первую очередь ориентирован на учащихся 10 и 11 профильных классов, которые изучают физику на уровне профильной и углубленной программы, а также для всех старшеклассников, имеющих образовательные потребности в сфере физики.

Программа представляет собой сочетание теории и практических занятий, которые дают возможность углубить и расширить свои знания по данной теме. Курс основан на знаниях, полученных учащимися при изучении физики в основной и средней школе.

 Курс построен таким образом, чтобы у каждого учащегося на базе основных физических понятий, законов и принципов сформировать адекватный естественнонаучный взгляд на окружающий мир и мир техники. Все это позволяет от знаний о применения физических явлений на практике и принципа действия конкретных технических установок перейти к пониманию роли физики в решении технико-экономических и экологических проблем различных областей народного хозяйства.

Элективный курс рассчитан на 17 часов (1 час в неделю).

Данный курс позволяет сформировать основные компетентности:

- Ставить учебную задачу на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено, и того, что еще неизвестно;

- Выделять и формулировать проблему. Выбирать основания и критерии для сравнения и классификации объектов;

- С достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли и представлять информацию в соответствии с задачами и условиями коммуникации;

- Устанавливать рабочие отношения, эффективно сотрудничать и способствовать продуктивной кооперации;

- Уметь осуществлять поиск информации через интернет и другие информационные источники.

Основная задача курса:  развитие интереса учащихся с целью выбора естественнонаучного профиля обучения.  Перевести теоретические знания учащихся о свете  в практическое русло.

 Учащиеся должны получить навыки проведения исследовательской деятельности, умения пользоваться различными оптическими приборами при исследовании различных физических процессов. Исторические сведения дают возможность увидеть целостность физической картины мира.

Цель программы: повышение физической грамотности учащихся по теме оптические явления, создание условий для формирования интереса к изучению физики как науки связанной с изучением природы и дающей знания, применяемые в  различных направлениях их деятельности.

Основные задачи программы:

 - информировать обучающихся о формировании взглядов на природу света, законах геометрической и волновой оптики, исторических обзорах создания и развитие теорий.

 - помочь подросткам в их самоопределении при выборе дальнейшей профессии;

- развить умения работать в сотрудничестве на основе эвристической деятельности;

- активизировать познавательную деятельность, повысить информационную и коммуникативную компетентность учащихся.

- научить учащихся понимать физическую картину мира;

- развивать интерес к познанию природных явлений, к познанию Вселенной;

- научить учащихся применять свои знания на практике;

- развивать логическое мышление.

- изучить математические принципы, объясняющие природные процессы.

- стимулировать желание к практическому применению теоретических знаний по выбранным образовательным областям.

   Данные задачи реализуются посредством различных форм и методов работы с обучающимися: - традиционный  (мини - лекции, практические задания,  лабораторные работы)

-  продуктивный  (частично-поисковый, решение проблемы, самостоятельная работа, исследование, конструирование)

-   Использовать формы работы: индивидуальную, парную, групповую.

-   Конечным результатом должна стать презентация проекта

 Требования к образовательным результатам

Знать:

- что такое свет

-  основные свойства света: интерференция, дифракция, поляризация.

-  вклад ученых в развитие оптики как науки

-  волновые и квантовые свойства света

-  восприятие света растениями,  животными и человеком

-  принцип действия и применение оптических приборов

-  источники света, их излучения и спектры

-  фотоэффект и его применение

-  принцип действия квантового генератора

- применение лазера

Уметь:  

- проводить экспериментальные методы исследования основных свойств  света: дифракции, интерференции, поляризации.

-  проводить наблюдения, описывать и обобщать их результаты

-  использовать приборы для проведения исследований

-  представлять результаты наблюдений или измерений с помощью таблиц, графиков, диаграмм

-  применять знания для объяснения принципов действия различных технических устройств

- осуществлять поиск научной информации, содержащейся в сообщениях СМИ, научно – популярных статьях, представленной в различных источниках, в том числе сети интернет

-   самостоятельно оценивать информацию, устанавливать качественные причинно-следственные связи,  прогнозировать

-  формулировать, на основе приобретенных  знаний, собственные суждения и выводы

-   подготавливать устное выступление, творческий и исследовательский отчет  о проделанных лабораторных работах.

-  составлять презентации и использовать их во время выступлений

  Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

-  совершенствования собственной познавательной деятельности

- решения практических жизненных проблем, возникающих в социальной деятельности

-   развития интереса с целью выбора естественнонаучного профиля обучения

-   ориентировки в актуальных научных событиях

-   оценки происходящих событий в научном мире

- для обеспечения безопасности своей жизни

-    рационального природопользования и охраны окружающей среды

Формы контроля:

Текущий контроль –  лабораторные работы, практические задания, защита

проектов, составление коллажа, самостоятельные работы, письменный отчет,

 составление презентаций, оформление информационного плаката,

сообщения.

Итоговый контроль – зачет в форме защиты исследовательских проектов.

Учитель знакомит учащихся

·         с основными этапами разработки проекта:

– подготовкой.
– планированием,
– исследованием,
– получением результатов,
– представлением отчета в виде страницы к каждому занятию,
– оценкой результатов и процесса (оценочный лист), оформление портфолио при работе группой

·         требованиями к страницам проекта,  оформлению лабораторных, практических  и творческих заданий,

·         с критериями оценки.

Критерии оценивания исследовательского проекта

Содержание программы

Введение.  Свет – это величайшая ценность, которой одарила нас природа, это необходимое условие существование растений, животных и человека.

Тема 1.  Исторические сведения о природе света.

-  Первые представления о свете. Оптика арабов.

-  Экспериментальный метод исследования. Открытие интерференции, дифракции и поляризации света.

-  Вклад ученых: Гюйгенса, Гука, Ньютона  в развитии оптики как науки. Оценка их трудов.

-  Возрождение волновой теории. Юнг, Френель, Максвелл, Герц.

-   Квантовая теория света. Планк, Эйнштейн.

Лабораторные работы:

1.      Изучение явления дифракции световых волн на узкой плоскопараллельной щели.

2.      Изучение явления интерференции световых волн

с помощью бипризмы  Френеля.

3.  Изучение явлений простой поляризации.

Тема 2. Свет и живые организмы.

- Восприятие света растениями,  животными и человеком.

-  Зрение человека днем и ночью. Корректирующая работа мозга. Зрительные иллюзии. Дефекты глаз.

-  Учение о цвете. Окраска тел природы.

Практическое задание: построить изображение какого-либо предмета на сетчатой оболочке глаза, а так же для близорукого и дальнозоркого глаза.

Тема 3.  Оптические приборы.

-  Приборы, вооружающие глаз: лупа, микроскоп, телескопы, бинокль, перископ.

- Недостатки линз: сферическая аберрация, хроматическая аберрация, просветление оптики.

-  Волоконная оптика.

-  Применение световодов.

Создание презентаций.

Тема 4.  Светопроекционная техника.

- Фотография

-  Проекционные аппараты.

-  Стробоскопические игрушки.

-  Кинопанорама

Практическое занятие: Составление коллажа на тему « Фотография в современном мире».

Тема 5.  Светосигнальная техника.

-  Гелиограф

-  Зеркальные отражатели.

-  Световая сигнализация на железнодорожном транспорте.

-  Маяки.

-  Судовые огни.

Практическое задание: Знакомство с инструкцией по световой сигнализации на железнодорожном транспорте РФ.

Тема 6.  Источники света.

-  Солнце.

-  Современные лампы накаливания.

-  Фейерверки, салюты.

Лабораторная работа: Измерение длины световой волны

Тема 7. Виды излучения и спектры.

- Виды спектров. Спектральные аппараты.

- Инфракрасное излучение. Ультрафиолетовое излучение.

-  Люминесцентные источники.

- Свечение живых организмов.

-   Спектральный анализ.

- Спектры в астрономии. Определение скорости звезд.

Лабораторная работа: Наблюдение сплошного и линейчатого спектров.

Конференция ( круглый стол ) на тему « Использование различных видов излучений и спектров в практической деятельности человека»

Тема 8.  Фотоэффект и его использование.

- Фотоэлемент с внешним и внутренним фотоэффектом.

-  Фотоэлемент с запирающим слоем.

-  Прибор ночного видения.

-  Фотореле.

-  Телевидение.

Лабораторная работа « Изучение внешнего фотоэффекта».

Тема 9.   Оптика когерентных световых волн.

-  Квантовые генераторы.

-  Применения лазеров.

Практическое задание: Составление информационного плаката « Применение лазера».

Тема 10.  Итоговый контроль.

 Учебно-тематическое планирование

Список источников и литературы.

1.     Касьянов В.А. Физика 11.  – М. Дрофа, 2003.

2.     Демкович В.П. Измерения в курсе физики средней школы. – М. Просвещение, 1970

3.     Акиньшин В.С., Груздев Ю.В., Рыльская М.В. Физический практикум.  М.  МАТИ-РГУ 2003

4.     Савельев И.В. Курс общей физики. Волны. Оптика. М., Астрель 2002

5.     Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. М. Наука 1985

6.     Лансберг Г.С. Оптика М. Наука 1976

7.     Бутиков Е.И. Оптика М. Высшая школа.1986

8.     Гольдин Л.Л. Руководство к лабораторным занятиям по физике. М. Наука 1973

9.     Кортнев А.В.,Рублев Ю.В.,Куценко А.Н. Практикум по физике. М.Высшая школа 1963

10.  Трофимова Т.И. Курс физики. М. Высшая школа. 1985

11.  Физический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия. 1984

12.  А.С. Енохович, О.Ф. Кабардин, Ю.А. Коварский и др. Хрестоматия по физике   М.: Просвещение 2009 г.

13.  Демидова М.Ю. Методический справочник учителя физики / М.Ю. Демидова, В.А. Коровин. – М.: Мнемозина, 2003

14. Б.Ф. Билимович Световые явления вокруг нас. М. Просвещение 1986

15. Л.В. Тарасов, А.Н. Тарасова. Беседы о преломлении света. Библиотечка «Квант». М. «Наука». 1982.

16. 8072_optika_hribori.rar - RAR архив.

17.  http://astronomy now.com/

18.  http://astrolab.ru

19.   http://class-fizika.narod.ru/

20.  http://ppt4web.ru/obzh/lazernoe-izluchenie

Приложение 1.

Лабораторные работы курса.

 ( рекомендации  к  их выполнению)

I.                  Изучение явления дифракции световых волн на узкой плоскопараллельной щели.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:  экспериментальная проверка выполнимости условий для максимумов и минимумов дифракции.

ВОПРОСЫ  К ЛАБОРАТОРНОЙ  РАБОТЕ

1. В чем заключается явление дифракции? Каким образом на основании принципа Гюйгенса – Френеля можно объяснить образование дифракционной картины при прохождении световой волны через узкую щель?

 2. Рассчитайте величину угла φ для минимума первого порядка при дифракции света с длиной волны λ = 0,63 мкм на плоскопараллельной щели шириной d = 0,05 мм.

3. Как будут изменяться положения максимумов на дифракционной картине от узкой щели, если передвигать щель ближе к экрану, не изменяя положений экрана и источника?

Сделать вывод и подготовить отчет о проделанной работе.

II.               Изучение явления интерференции световых волн

с помощью бипризмы Френеля.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:   изучение явления интерференции световых волн и определение длины световой волны с помощью бипризмы Френеля для красного светофильтра.

При выполнении работы использовать установку (рис), где М – микроскоп, Л – линза с известным фокусным расстоянием,  Б – бипризма Френеля, Щ – щель, играющая роль источника света, О – осветитель, ОК – окулярный микрометр, Ф – светофильтр, для выделения монохроматического света.

В процессе работы практической регулировке подвергается микроскоп М, бипризма Френеля Б закреплена, положение ее не менять.

ВОПРОСЫ  К ЛАБОРАТОРНОЙ  РАБОТЕ

1. Какое явление называется явлением интерференции световых волн?

2. Какие волны называются когерентными?

3. От чего зависит результат интерференции волн в разных точках экрана?

4. Сформулировать и записать условия возникновения максимума и минимума результирующих колебаний.

5. Как записывается условие максимума интерференции?

6. Каковы условия получения устойчивой картины интерференции?

7. Как получить когерентные источники волн, как они получаются в данной работе? Нарисовать ход лучей в бипризме Френеля.

III.   Изучение явлений простой поляризации.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 

- Установите поляризатор (черное зеркало) под углом полной поляризации (угол Брюстера). Поместите анализатор (поляроид) на верхнюю платформу Q. Найдите направление плоскости световых колебаний, пропускаемых анализатором. Для этого следите, как изменяется освещение поля при вращении анализатора А на 360°: 
отмечайте те положения его относительно плоскости колебаний падающего света, при которых наблюдается наибольшее и наименьшее освещение поля, и объясните наблюдаемые явления.

 - Поместите на столик Т кристалл исландского шпата. При малой диафрагме через кристалл СаСО₃ видны два ее изображения в виде двух отдельных кружков. Эти изображения относятся к пучкам обыкновенного и необыкновенного света. Укажите какое изображение относится к пучку обыкновенного света, а какое – к пучку необыкновенного.

- Поместите на платформу Q поляроид. Вращая кристалл исландского шпата вокруг вертикальной оси, наблюдайте взаимно перпендикулярное положение плоскостей колебаний обыкновенного и необыкновенного света.

Сделать вывод и подготовить отчет о проделанной работе.

ВОПРОСЫ  К ЛАБОРАТОРНОЙ  РАБОТЕ

1. Какие опыты указывают на поперечный характер световых волн?

2. Какими способами получают поляризованный свет?

3. Действие какого вектора напряженности: электрического или магнитного – вызывает световые ощущения?

4. Вычислите угол полной поляризации для стекла с показателем преломления n = 1,5.

IV.   Измерение длины световой волны.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:   измерить длину световой волны с помощью дифракционной решетки.

В качестве оборудования используется набор дифракционных решеток ( 50 штрихов на 1 мм, 78 штрихов на 1 мм, 300 штрихов на 1 мм)

ВОПРОСЫ  К ЛАБОРАТОРНОЙ  РАБОТЕ

1.       Объясните метод экспериментального определения длины волны излучения и периода дифракционной решетки.

2.      Как меняются расположения дифракционных максимумов при использовании различных дифракционных решеток?

Сделать вывод и подготовить отчет о проделанной работе.

V. Наблюдение сплошного и линейчатого спектров

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:   с помощью необходимого оборудования наблюдать (экспериментально) сплошной спектр, неоновый, гелиевый или водородный.

Примерный ход работы.

1. Непрерывный спектр.

Направив взгляд через пластину на изображение раздвижной щели проекционного аппарата, мы наблюдали основные цвета полученного сплошного спектра в следующем порядке:

Фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый, красный.

Данный спектр непрерывен. Это означает, что в спектре представлены волны всех длин. Таким образом, мы выяснили, что (как показывает опыт) сплошные спектры дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы.

2. Водородный и гелиевый.

Каждый из этих спектров – это частокол цветных линий, разделенных широкими темными полосами. Наличие линейчатого спектра означает, что вещество излучает свет только вполне определенной длины волны.

Водородный: фиолетовый, голубой, зеленый, красный Гелия: голубой, зеленый, желтый, красный. Таким образом, мы доказали, что линейчатые спектры дают все вещества в атомарном газообразном состоянии. В этом случае свет излучают атомы, которые практически не взаимодействуют друг с другом. Это самый фундаментальный тип спектров. Изолированные атомы излучают строго определенные длины волн.

Сделать вывод и подготовить отчет о проделанной работе.

ВОПРОСЫ  К ЛАБОРАТОРНОЙ  РАБОТЕ

1.     Если пропускать белый свет сквозь холодный газ, жидкость, раствор, прозрачное твердое тело, то на фоне непрерывного спектра источника наблюдаются темные линии или полосы. Как называются такие спектры?

2.     Какую информацию несут спектры об источниках?

3.     Какую информацию дают спектры поглощения?

4.     Как спектральный анализ помогает криминалисту?

VI. Изучение внешнего фотоэффекта

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:   Изучение законов внешнего фотоэффекта с помощью вакуумного фотоэлемента.

  Установка для исследования фотоэффекта, сходная со схемой Столетова, состоит из фотоэлемента, вольтметра, микроамперметра, источника напряжения, реостата и источника света.

 1-ый эксперимент: катод фотоэлемента освещайте светом постоянной интенсивности и определенной частоты.  Измените значение потенциала на аноде  передвижением ползунка реостата.

ВОПРОСЫ

- При какой разности потенциалов возникает ток насыщения?

- При каком значении напряжения ток становится равным нулю?

 2-ой эксперимент: измените интенсивность L падающего света, приближая источник света к фотоэлементу и, поддерживая частоту света постоянной.

- Сделайте вывод о зависимости силы тока насыщения от интенсивности падающего света

3-ий эксперимент: изменяйте  частоту падающего света при неизменной интенсивности.

- Сделайте вывод о зависимости энергии фотоэлектронов от частоты падающего света

Приложение 2.

Практические  задания:

1.     Знакомство с инструкцией по световой сигнализации на железнодорожном транспорте РФ.

Более эффективна работа в группах.

Каждая группа выбирает тему своей презентации.

Рекомендуемые темы:

-  Сигналы входных светофоров и их значение.

-   Сигналы выходных светофоров и их значение.

-   Сигналы маршрутных светофоров и их значение.

-   Сигналы проходных светофоров и их значение.

-  Светофоры прикрытия и заградительные, предупредительные и повторительные. Их сигналы.

2.  Построение  изображения  какого-либо предмета на сетчатой оболочке глаза, а так же для близорукого и дальнозоркого глаза.

Работа выполняется индивидуально и самостоятельно  каждым учащимся на альбомном листе.

Алгоритм работы над задачей

 ● Найдите  необходимую информацию.

● Проанализируйте собранную информацию.

● Сделайте выводы.

●  Выполните задание.

3. Составление коллажа на тему « Фотография в современном мире».

Более эффективна работа в группах.

Рекомендуемые темы для презентаций:   ( учащиеся могут предложить свою наиболее интересную, для них  тему ).

1.     Фотография в современном искусстве.

2.     Мир, увиденный в фотографии.

3.     Фотография в профессии – дизайнер.

4.     Профессия – фотограф!

5.     Фото в моей жизни.

6.     Невероятные фотографии космоса.

 4      Ученическая конференция ( круглый стол )

«Использование различных видов излучений и спектров в практической деятельности человека»

Предлагаемые темы докладов:

1.     Практическое использование ультрафиолетового излучения в медицине, криминалистике, в геологии

2.      Использование спектрального анализа в промышленности и криминалистике;

3.     Практическое использование  инфракрасного  излучения в медицине, промышленности, сельском хозяйстве

5.     Составление информационного плаката « Применение лазера».

Более эффективна работа в группах.

Тематика составления информационного плаката.

1.  Лазерная связь.

2.  Лазер режет, сваривает, куёт.

3.  Лазер осветил Луну.

4.  Лазер хирург и терапевт.

5.  Голография.

6.  Лазерное оружие.

6.     Примерные темы исследовательских работ обучающихся

-  Влияние света на фотосинтез растений.

-  Влияние электромагнитных излучений на здоровье человека.

-  Цвет и его влияние на настроение.

-  Защита глаза от светового повреждения.

-  Безопасное для экологии освещение.

-  Влияние цвета интерьера на психологическое состояние человека.

-  Лазерная указка и ее влияние на здоровье учащихся.

Приложение 3.

I.                  Вопросы, предлагаемые учащимся в процессе изучения курса.

1. С наступлением темноты зрачок глаза расширяется. Как это отражается на резкости изображения окружающих предметов? Почему?

 2. При рассмотрении, какого предмета – близкого или далѐкого – хрусталик становится более выпуклым?

3. На рецепте написано: +1,5 дптр. Расшифруйте, какие это очки, и для какого типа дефекта зрения?

4. Зачем световые сигналы часто делают мигающими (например, у маяков, светофоров)?

5. Почему не следует смотреть на пламя, возникающее при электросварке? Почему тѐмное стекло предохраняет глаза сварщика от вредного действия пламени?

6. Почему на яркую электрическую лампочку накаливания смотреть больно, а на люминесцентную лампу дневного света, обеспечивающую такую же освещѐнность, - не больно?

7. Что освещает комнату днѐм в том случае, когда солнце «не заглядывает» в окно?

 8. Зная свой рост, можно приблизительно определить высоту дома или дерева с помощью … карманного зеркальца. Каким образом?

9. Почему при демонстрации кинофильма колѐса бегущего автомобиля иногда вращаются в обратную сторону?

10. Почему спецодежда сталеваров покрыта тонким слоем металла?

11. Почему кошачий глаз «светится» в темноте?

12. Почему с моста лучше, чем с берега, видно, как ходит в воде рыба?

II.               Свет и живые организмы  ( пословицы).

·         Свет стоит до тьмы, а тьма до свету.

·         Чуден свет — дивны люди.

·         От солнца бегать — свету не видать.

·         Этот свет, что маков цвет: днем цветет, а ночью опадает.

·         В окно всего света не оглянешь.

·         Ни  свет  ни заря (рано).

·         На весь свет и солнышку не угреть.

·         Слухом земля полнится, а причудами свет.

·         Пойду погулять, на белый свет позевать.

·         Не светит зимой солнце против  летнего.

·         Только и свету, что в вашем окошке.

·         В избе светло, а на дворе светлей того.

·         Свет бел, да люди черны.

·         Божьей волей свет стоит, наукой люди живут.

·         Светит да не греет

·         Шахтёр в землю спускается, с белым светом прощается.

III.           Зачетное занятие.

Итоговая ученическая конференция. Презентация результатов проектной деятельности. Публичная защита рефератов и проектов по теме:  «Законы оптики на службе у человека».

Предлагаемые темы проектов: ( выбор профессии, где используются законы оптики, ребята могут предложить свою, наиболее им интересную)

1.     Законы оптики в профессиях  фотограф,  фотокорреспондент, видеооператор

2.     Профессия – офтальмолог, хирург, окулист и световые явления.

3.     Оптика в военной профессии ( снайпер, летчик)

4.     Оптические приборы в профессии – микробиолог.

5.     Оптические приборы в профессии – инженер

План отчета.

1.     Тема проекта

2.     Цель

3.     Задачи

4.     Основная часть

5.     Выводы

Скачано с www.znanio.ru