Методическая разработка "Линзы. Построение изображений, даваемых линзой"

Тема урока: Линзы. Построение изображений, даваемых линзой. Цели и задачи урока: Общеобразовательные:  рассмотрение   явления   преломления   света   линзами, изучение  физических свойств и характеристик линз; Развивающие: сформировать практические умения применять знания о свойствах линз для нахождения изображений графическим методом, формирование  информационной компетентности   учащихся,   опыта самостоятельной деятельности;   повышение   коммуникативной   культуры, Воспитательные:  воспитание   коллективизма,   взаимного  уважения,   нравственных качеств. Оборудование урока:  компьютер, видеопроектор, экран, набор оборудования «Оптика».  Тип и структура урока: изучение и первичное закрепление новых знаний. Этапы урока: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Ход урока: Организационный. Постановка целей и задач урока. Получение новых знаний. Физический эксперимент. Исследовательская работа учащихся. Обобщение и закрепление нового материала. Заключительный этап. 1.Организационный момент. Актуализация знаний. 2. Постановка целей и задач урока.  Решив несложные задачи, Вы узнаете тему нашего урока. (Слайды 1 ­ 3) История. Первое упоминание о  линзах  можно найти в  древнегреческой  пьесе  Аристофана  424 г. до н. э.), где с помощью выпуклого стекла и солнечного света добывали «Облака» (   огонь. Известно,   что   римский   император   Нерон   часто   смотрел   гладиаторские   бои   через отшлифованный изумруд. Предполагается, что он использовал оптическую линзу из изумруда для коррекции зрения. 3. Получение новых знаний. Линзы   являются   главной   частью   большинства   оптических   приборов   (микроскоп, фотоаппарат, телескоп). Флэш­ролик. Линза   ­   это   прозрачное   тело   (обычно   стеклянное),   ограниченное   двумя сферическими поверхностями с радиусами кривизны R1 и R2.  Линза,   у   которой   края   тоньше,   чем   середина,   называется  выпуклой.   Одна   из поверхностей   линзы   может   быть   плоской.   По   форме   ограничивающих   поверхностей различают  двояковыпуклые, плосковыпуклые, вогнуто­выпуклые линзы. Линза,   у   которой   края   толще,   чем   середина,   называется  вогнутой.   Различают двояковогнутые,     плосковогнутые   и     выпукло­вогнутые   линзы.   (Для   определения   типа линзы аккуратно провести рукой по ее поверхности).   и   С2 Прямая,   проходящая   через   центры   С1  сферических   поверхностей,  Мы   будем ограничивающих   линзу,   называется  главной   оптической   осью   линзы.   рассматривать  линзы,   толщина  которых  мала  по  сравнению   с  радиусами   поверхностей. Такие линзы называются тонкими.  В случае тонких линз можно приближенно считать, что главная оптическая ось пересекается с линзой в одной точке, т.к. вершины сферических поверхностей (точки О 1  и О2) практически совпадают. Эту точку называют   оптическим центром линзы (точка O). Направим на выпуклую линзу пучок лучей, параллельный главной оптической оси. После преломления в линзе эти лучи пересекутся в одной точке F, которая находится на главной оптической оси. Эта точка называется главным фокусом линзы. Если световой пучок пропустить с другой стороны, то будет наблюдаться та же картина, у каждой линзы два фокуса – по одному с каждой стороны.  Если справа и слева от линзы одна и та же среда, то оба эти фокуса располагаются на   одинаковых   расстояниях   от   линзы.   Расстояние   от   линзы   до   ее   фокуса   называется фокусным расстоянием линзы и обозначается F. Определим   фокусное   расстояние   линзы.   Для   этого   на   пути   светового   пучка поставим линзу, а за линзой поместим экран. На экране появилось световое пятно. При перемещении   экрана   размеры   и   яркость   светового   пятна   меняются.   В   том   положении экрана, в котором мы видим маленькое яркое пятно, находится фокус линзы. (электр.слайд 5) 4. Физический эксперимент. (Слайд 4) Определение фокусного расстояния линзы (на столах собирающие и рассеивающие линзы, линейки).  Указания к работе: Получите на экране четкое изображение окна кабинета. Измерьте расстояние от линзы до полученного изображения, Это есть фокусное расстояние вашей линзы. Ответ запишите в тетрадь.  Все ли вы сумели определить фокусное расстояние линзы? (нет) Почему? (электр. Слайд 6)  Ход лучей в выпуклых и вогнутых линзах.  Оказывается, если направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси на выпуклую   линзу,   после   преломления   они   соберутся   в   одной   точке   –   фокусе   линзы. Следовательно, выпуклая линза собирает лучи, идущие от источника. Поэтому выпуклая линза называется  собирающей. У кого линза была собирающей, тот сумел определить ее фокусное расстояние. Если же пучок лучей, параллельных главной оптической направить оси на вогнутую линзу, то после преломления в линзе пучок станет расходящимся, а продолжения этих лучей   сойдутся   в   одной   точке   с   той   стороны   линзы,   с   какой   падает   свет.   Эта   точка называется мнимым фокусом. А линза – рассеивающей.  Задача:  Почему   растения   не   поливают,   если   на   них   падает   прямой   солнечный   свет? (Капельки воды как линзы сфокусируют солнечные лучи и листья получат ожоги)  Слайды: графическое изображение линз,  основные элементы линзы. Запись в тетрадях. (пропустить 7 слайд) Фокусное расстояние линзы зависит от степени кривизны ее поверхностей. Линза с более выпуклыми поверхностями преломляет лучи сильнее, чем линза с менее выпуклыми поверхностями. Поэтому ее фокусное расстояние меньше.  Кроме   фокусного   расстояния   линзы   характеризуются   величиной,   которая называется  оптической   силой   линзы.  Оптическая   сила   –   это   физическая   величина, обратная ее фокусному расстоянию. D=1/F . Чем меньше фокусное расстояние линзы, тем больше ее оптическая сила. Единица   оптической   силы   диоптрия.   (дптр).   1   Диоптрия   –   это   оптическая   сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.  У   собирающей   линзы   фокус   действительный,   поэтому   фокусное   расстояние   и оптическая сила считаются положительными (F>0,  D>0). У рассеивающей линзы фокус мнимый, поэтому ее фокусное расстояние и оптическая сила считаются отрицательными (F<0, D<0).  Для определения оптической силы системы нескольких близкорасположенных линз складывают оптические силы всех линз системы: D = D1 + D2  Задача: При выжигании с помощью линзы ее держат на расстоянии 25 см от дощечки.  Какова оптическая силы линзы?     Построение изображений, даваемых линзой. Любой видимый предмет состоит из множества светящихся (своим или отраженным светом) точек. Для построения изображения одной точки достаточно двух лучей. Возьмем те лучи, ход которых известен.  Во­первых, это луч, падающий на линзу параллельно главной оптической оси. После преломления в линзе луч либо сам (если линза собирающая), либо своим продолжением (если линза рассеивающая) проходит через фокус линзы. Во­вторых, луч, проходящий через центр линзы, При прохождении через линзу этот луч не изменяет своего направления. Точка пересечения этих лучей (или их продолжений)  S’ является действительным (для собирающей линзы) или мнимым (для рассеивающей линзы) изображением исходной точки.  Построение изображения линейного предмета. Изображение линейного предмета в линзе находится построением изображений его крайних точек (А и В). Сначала строят изображение точки А, затем изображение точки В, затем соединяют полученные изображения точек  A’ и  B’. Отрезок  A’  B’ будет являться изображение данного предмета.  Изображение   в   линзах   может   быть   различным:   увеличенным   или   уменьшенным, прямым или перевернутым, действительным или мнимым. Характер изображения зависит от типа линзы и расстояния d от предмета до линзы.  5. Исследовательская работа учащихся. Проведем   компьютерное   исследование,   которое   позволит  изучить   ход   лучей   в тонкой   линзе,   а   также  выяснить,   как   полученное   изображения   зависят   от       взаимного расположения     предмета и линзы. Результаты исследования занесем   в таблицу, в т. ч. электронной тетради (Приложение 2).  Описание исследования. (Приложение 1) Приложение 1 I  Модель «Исследование характера изображения предмета в собирающей линзе»  Исследуйте зависимость характера изображения от взаимного расположения предмета и собирающей линзы.  1. Расположите линейный предмет за двойным фокусным расстоянием линзы: d > 2F (предмет   перемещать   за   стрелку).  Рассмотрите   ход   лучей.  Опишите   полученное изображение (действительное, перевернутое, уменьшенное). 2. Расположим линейный предмет между фокусом и двойным фокусом: F < d < 2 F.  Опишите   полученное   изображение   (действительное, Рассмотрите   ход   лучей. перевернутое, увеличенное). 3. Расположим линейный предмет между фокусом и линзой: d < F. Рассмотрите ход лучей. Опишите полученное изображение (мнимое, прямое, увеличенное). Проверить   результаты   исследования,   занесением   данных   в   таблицу   электронной тетради.  II  Модель «Исследование характера изображения предмета в расеивающей линзе»  1. Расположите линейный предмет за двойным фокусным расстоянием линзы: d > 2F (предмет   перемещать   за   стрелку).  Рассмотрите   ход   лучей.  Опишите   полученное изображение (мнимое, прямое, уменьшенное). 2. Расположим линейный предмет между фокусом и двойным фокусом: F < d < 2 F. Рассмотрите ход лучей. Опишите полученное изображение. 3. Расположим линейный предмет между фокусом и линзой: d < F. Рассмотрите ход лучей. Опишите полученное изображение. Характер изображения во всех 3­х случаях одинаков. Проверить   результаты   исследования,   занесением   данных   в   таблицу   электронной тетради.  6. Обобщение и закрепление нового материала. Таблица утверждений Заполнение таблицы:  ­ если верное утверждение, то клетку под этим номером нужно закрасить ­ если утверждение неверное, то клетка остается пустой ­ верных утверждений должно быть значительно больше 1. Линза ­ это прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. 2. Линзы, толщина которых мала по сравнению с радиусами поверхностей, называются тонкими.   3. Прямая, проходящая через центры сферических поверхностей, ограничивающих  линзу, называется главной оптической осью линзы.  4. Луч, проходящий через центр линзы, не преломляется. 5. Линза с выпуклыми поверхностями является рассеивающей. 6. Линза с вогнутыми поверхностями является собирающей.  7. Точка, в которой пересекаются после преломления в линзе сами лучи или их  продолжения, называется главным фокусом линзы.  8. Физическая величина, обратная фокусному расстоянию, называется оптической  силой линзы. 9. Фокусное расстояние ­ это расстояние от фокуса до оптического центра линзы. 10.  Ход лучей в выпуклой и вогнутой линзах одинаков. 11.  У всякой линзы фокусы действительные. 12.  Фокусное расстояние линзы зависит от степени кривизны ее поверхностей.  13.  У рассеивающей  линзы фокусы мнимые, а у собирающей –  действительные. 14.  Выпуклую линзу называют собирающей. 15. Линзы применяются в микроскопах, фотоаппаратах, очках и других приборах            При правильно выполненном задании в таблице должна появиться цифра «5». Задачи.     №143. Постройте изображение точки, находящейся на двойном фокусном расстоянии от  собирающей линзы. Каким будет это изображение?  Д/з § 34, 35, № 142, 144. Собирающая линза Приложение 2 Расстояние от предмета до линзы d d < F F < d < 2F d > 2F Характеристика изображения действительное или мнимое прямое или перевернутое увеличенное или уменьшенное             действительное             прямое              увеличенное       мнимое        перевернутое         уменьшенное             действительное             прямое              увеличенное       мнимое        перевернутое         уменьшенное             действительное             прямое              увеличенное       мнимое        перевернутое         уменьшенное Рассеивающая линза Расстояние от предмета до линзы d d < F F < d < 2F d > 2F Характеристика изображения действительное или мнимое прямое или перевернутое увеличенное или уменьшенное             действительное             прямое              увеличенное       мнимое        перевернутое         уменьшенное             действительное             прямое              увеличенное       мнимое        перевернутое         уменьшенное             действительное             прямое              увеличенное       мнимое        перевернутое         уменьшенное Приложение 1 I  Модель «Исследование характера изображения предмета в собирающей линзе»  Исследуйте зависимость характера изображения от взаимного расположения предмета и собирающей линзы.  4. Расположите линейный предмет за двойным фокусным расстоянием линзы: d > 2F (предмет   перемещать   за   стрелку).  Рассмотрите   ход   лучей.  Опишите   полученное изображение. 5. Расположим линейный предмет между фокусом и двойным фокусом: F < d < 2 F. Рассмотрите ход лучей. Опишите полученное изображение. 6. Расположим линейный предмет между фокусом и линзой: d < F. Рассмотрите ход лучей. Опишите полученное изображение. Проверить   результаты   исследования,   занесением   данных   в   таблицу   электронной тетради.  II  Модель «Исследование характера изображения предмета в расеивающей линзе»  7. Расположите линейный предмет за двойным фокусным расстоянием линзы: d > 2F    (предмет   перемещать   за   стрелку).  Рассмотрите   ход   лучей.  Опишите полученное изображение. 8. Расположим линейный предмет между фокусом и двойным фокусом: F < d < 2 F. Рассмотрите ход лучей. Опишите полученное изображение. 9. Расположим линейный предмет между фокусом и линзой:  d  <  F.  Рассмотрите ход лучей. Опишите полученное изображение. Проверить   результаты   исследования,   занесением   данных   в   таблицу   электронной тетради.