Разработка урока "Глаз. Зрение." 11 класс.

Урок физики в 11 классе

«Глаз, зрение и физика

Цель урока: рассмотрение особенностей восприятия мира посредством глаз .

Задачи:

образовательные:

- объяснение световых явлений с точки зрения физики и биологии;

- ознакомление со строением человеческого глаза, с некоторыми функциями

   его отдельных частей и с изображением, получаемым на сетчатке;

- выяснение причин недостатков зрения.

развивающие:          

- развитие мышления учащихся посредством  выполнения логических  

   учебных действий;

- развитие навыков самообразования;

- развитие общеучебных навыков и умений.

воспитательные:        

- формирование коммуникативных навыков учащихся;

- формирование естественно - научного мировоззрения на основе

   использования межпредметных связей.

  Ребята, а как вы думаете, почему о глазах мы разговор начинаем не на биологии, а на физике?

  Наш урок мы начнем с того, что закроем глаза и сосчитаем до 5. Что вы видели с закрытыми глазами?  (Темноту)

Окружающий мир мы воспринимаем глазами. Закроем глаза, и все как будто исчезает. Одна чернота.

  Глаза — самый ценный и удивительный дар природы. В них отражаются все наши чувства: такие, как радость, страдание, равнодушие, любовь и ненависть. Это самый важный орган чувств и поэтому они заслуживают исключительного внимания. Первое, на что мы смотрим при встрече с человеком,  это глаза. Они не только отражают чувства, но и  выражают настроение. Глаза являются для нас важнейшим источником информации об окружающем мире. Неудивительно, что глаза всегда находились и находятся до сих пор в центре многочисленных исследований. Именно поэтому сегодня наш урок называется «Глаз, зрение и физика»

  Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Кстати, 90% всей информации люди получают через глаза.

  Я предлагаю вам посмотреть фрагмент видеофильма “Микрокосмос”.

  (Фрагмент фильма)

  Для чего, по вашему мнению, было показано это видео? Конечно же, чтобы показать, что обладая прекрасным даром – зрением, мы ежедневно восхищаемся красотой и уникальностью окружающего мира. Но можем ли мы детально пронаблюдать такие явления, как испарение, форму падающей капли воды во время дождя, передачу пыльцы растением маленькой пчелке? Знание закономерностей световых явлений позволило сконструировать различные оптические приборы, которые находят широкое применение в практической деятельности человека и позволяют нам заглянуть в Микромир.

  В древности глазам приписывали всевозможные мистические свойства. Глаза часто символизировали смысл и суть жизни, их считали амулетами и оберегами. Древние греки рисовали красивые вытянутые глаза на носу кораблей, а египтяне на пирамидах изображали всевидящее око бога Ра.

  В Византии, Персии, у древних славян замужние женщины собирали слезную жидкость в специальные сосуды и использовали для лечения ран.

  Это были небольшие исторические сведения. А теперь перейдем к рассмотрению особенностей глаза, который имеет очень сложное строение. Так как глаз – очень хрупкий орган, он защищен вспомогательными органами. Какими? (бровями, ресницами, веками). (слайд 3)   Глазное яблоко имеет толстую белковую оболочку. Глаз снабжен кровеносными сосудами. Спереди расположена прозрачная роговица. За ней располагается радужка, от пигментов которой зависит цвет глаз. В середине радужки видно отверстие – зрачок, который может расширяться и сужаться. Глазное яблоко заполнено желеобразной массой – стекловидным телом. Внутренняя стенка глазного яблока выстлана  сетчаткой, где расположены светочувствительные клетки.

  Зрение – это удивительная совместная работа глаза и мозга. Зрительный анализатор состоит из трех частей: рецепторного органа, нервного пути и мозгового центра. Рецепторный орган – это глаз. Чтобы понять, каким образом он участвует в восприятии зрительных образов, необходимо знать его строение.                                          

Роговица - прозрачная оболочка толщиной 0,5 мм, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза - склерой.

Склера - непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся шесть глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Передняя камера глаза - это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.

Радужка - по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза.  Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок - отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Хрусталик - "естественная линза" глаза. Он прозрачен, эластичен - может менять свою форму, почти мгновенно "наводя фокус", за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском.

Стекловидное тело - гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ.

Сетчатка - состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света  в электрическую энергию нервной ткани, т.е. фотохимическая  реакция.

Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Колбочки, наоборот, требуют для своей работы большего количества света, но именно они позволяют разглядеть мелкие детали (отвечают за центральное зрение), дают возможность различать цвета. Наибольшее скопление рецепторов находится в центральной ямке (желтое пятно), отвечающей за самую высокую остроту зрения.

Некоторые усредненные параметры глаза человека:                                                                                                      

- диаметр среднего глаза человека составляет примерно  23–25 мм.                                                          - количество палочек ≈ 130 млн                                                                                                                           - количество колбочек ≈ 7 млн                                                                                                                 - оптическая сила глаза ≈ 58 дптр                                                                                                                              - диаметр зрачка 2-8 мм

  Глаз – это живой оптический прибор. Нашему предку, бегавшему за мамонтом с дубиной и копьем, требовался зоркий глаз. Поэтому наши глаза не устают, когда мы смотрим вдаль, но перенапряжение глаза все-таки может произойти. Мышцы глаз школьника за один учебный день испытывают такую же нагрузку, какую испытывали бы мышцы его рук и торса, если бы он пытался поднять и удержать над головой штангу весом, предназначенным для среднего профессионала атлета. Чтобы спасти глаза от перенапряжения, мозг специально делает их близорукими. Как известно, не только в нашей стране, но и во всем мире многие миллионы людей страдают близорукостью. До недавнего времени все более широкое распространение этого дефекта зрения считали неотвратимым процессом.

  При нормальном зрении световые лучи от предметов проходят, преломляясь, через оптическую систему глаза и фокусируются на сетчатке.

  При нарушении зрения изображения предметов могут оказаться перед или за ней. А какие наиболее распространенные нарушения зрения вы, ребята, знаете? (близорукость, дальнозоркость)

  При близорукости изображение приходится не на определенную область сетчатки, а расположено в плоскости перед ней.                           

Поэтому оно воспринимается нами как нечеткое. Близорукие люди видят удаленные предметы расплывчатыми. Очки с двояковогнутыми линзами помогают тому, что бы отчетливые изображения предметов возникали точно на сетчатке.

  При дальнозоркости изображение приходится не на определенную область сетчатки, а расположено в плоскости за ней, что также приводит к нечеткости изображения.       Приобретенная дальнозоркость возникает вследствие уменьшения выпуклости хрусталика и наиболее характерно для людей пожилого возраста. Дальнозоркие люди видят близкие предметы расплывчато, не могут читать газеты, книги без очков. Очки с двояковыпуклыми линзами помогают возникновению изображения близкого объекта, точно на сетчатке.

  В Древнем Риме, кстати,  остроту зрения проверяли по созвездию Большой Медведицы. (слайд 9) При достаточно высокой остроте зрения можно увидеть рядом со звездой Мицар (вторая слева в ручке ковша) слабенькую вторую звёздочку Алькор. По этой звезде древние римляне проверяли остроту зрения у воинов. Очень большую остроту зрения имеют жители степей и пустынь.

  Чтобы снять напряжение с наших глаз, проведем физкультминутку.      

              Итак, вы уже знакомы со строением глаза. С физической  точки зрения глаз больше всего похож на фотоаппарат. Хрусталик играет роль объектива, зрачок – диафрагмы, а светочувствительный слой – сетчатка –  это запас цветной фотопленки на всю жизнь. На ней хрусталик глаза образует перевернутое  уменьшенное изображение рассматриваемого предмета.

              Я предлагаю вам очень простым способом изучить реакцию зрачка на свет. Повернитесь в сторону какого-нибудь темного предмета и поднесите к глазу плоское зеркало. Наблюдая в зеркале изображение глаза, заметьте диаметр зрачка. Повернитесь вместе с зеркалом в сторону хорошо освещенного предмета (окна или лампы) и снова заметьте диаметр зрачка. Изменяется ли диаметр зрачка при изменении освещенности глаза? Опыт повторите несколько раз. Если диаметр изменяется, то как? Попытайтесь объяснить наблюдаемое явление. (Зрачок расширяется в темноте, чтобы увеличить светопоток, проникающий в глаз; на свету зрачок сужается, чтобы светопоток  уменьшить)

  Если смотреть сквозь тюлевую занавеску, стоя в 20—30 см от нее, на предмет, находящийся далеко за нею, легко заметить, что занавеску и предмет видеть резко одновременно нельзя. Возьмите в руки лоскуток из тюля и попробуйте проделать это сами. Глаз должен приспособиться к расстоянию. Это нам знакомо и по фотоаппарату: там нужно навести на резкость. В глазе хрусталик сам изменяет фокусное расстояние (т.е. свою толщину) в зависимости от расстояния до предмета. На сетчатке всегда образуется  резкое   изображение. Способность глаз приспосабливаться к видению как на близком, так и на далеком расстоянии, за счет изменения кривизны хрусталика называется аккомодацией глаза.       

  А как вы, ребята, думаете – зачем человеку два глаза?

  Само по себе зрение двумя глазами является нормой живого мира. Но у человека оно имеет специфическую особенность: за счет небольшого  расстояния между глазами происходит перекрытие их полей зрения, обеспечивающее, в конечном счете, объемность видения. Интересен тот факт, что левым и правым глазом человек видит по-разному.

  Проверим это на опыте. Расположите карандаш на расстоянии вытянутой руки перед глазами. Закройте один глаз, затем другой. Картинка осталась той же или изменилась? Какие изменения вы заметили? Таким образом, мы с вами убедились, что наши глаза видят по-разному. Что происходит с поступившей информацией дальше? Её обрабатывает мозг. Он не только обрабатывает информацию, но и корректирует её. Значит, мы с вами воспринимаем мир таким, каким его “видит” мозг.

  А можно ли абсолютно верно ориентироваться в окружающем пространстве, глядя на мир одним глазом? Давайте проверим.

Лабораторная работа №1

Зачем человеку два глаза? Зрение двумя глазами

Приборы и материалы: два карандаша, круги из черной бумаги диаметром 5—8 см, согнутые пополам на держателе.

Ход работы:

1.Возьмите два карандаша (или ручки) в обе руки и, закрыв один глаз, попытайтесь их сблизить остриями. Нам кажется, что они находятся в одной плоскости и поэтому обязательно острия карандашей коснутся друг друга. А так ли просто это сделать?

2.Закройте один глаз и, держа хорошо освещенный согнутый круг за стержень, поместите его перед глазом на расстоянии 30-40 см перегибом к себе (а потом от себя). Рассматривая перегиб одним глазом, можете ли вы с большой уверенностью ответить на вопрос: перегиб в данный момент расположен к вам или от вас? Откройте второй глаз и посмотрите на круг. Изменилось ли ваше восприятие ситуации? Если изменилось, то как?

3. Возьмите в левую руку свернутую из бумаги трубку длиной 15-20см и расположите ее у левого глаза. Смотрите через нее на какой-нибудь далекий предмет. В то же время ладонь правой руки расположите против правого глаза так, чтобы она была на одном уровне с трубкой. (показать) Обе ладони должны быть на расстоянии 15—20 см от глаз. Что вы ви­дите? В чем причина явления?

В повседневной жизни мы не замечаем ещё одного странного свойства нашего зрения,– не видеть некоторые предметы, находящиеся сбоку глаз, хотя свет от них входит в глаз и достигает сетчатки. Следовательно, на сетчатке обоих глаз есть определённое место, на котором нет светочувствительных клеток. Оно расположено в месте входа зрительного нерва в глазное яблоко, недалеко от жёлтого пятна. Его называют слепым пятном. Диаметр его 1,8 мм. Убедиться в его существовании можно с помощью простого теста.

Лабораторная работа №2

Обнаружение слепого пятна

  Закройте левый глаз, поместите рисунок на расстояние 20см от правого глаза и смотрите на зелёный кружок, изображённый слева. Медленно приближайте рисунок к глазу и удаляйте от него, непременно наступит момент, когда красный кружок исчезнет. Этот опыт, впервые произведённый в 1668 году (в несколько ином виде) знаменитым физиком Мариоттом, очень забавлял придворных короля Людовика XIY. Мариотт проделывал опыт так: помещал двух вельмож друг против друга и просил их рассматривать одним глазом некоторую точку сбоку, - тогда каждому казалось, что у его визави нет головы!

  А можно ли обмануть свои глаза? А мозг? А не можете ли вы, ребята, привести примеры?

1. Очень обманывает зрение цвет предметов: темные, а тем более черные предметы кажутся меньше светлых белых. Потому полные люди часто одеваются в темные одежды.   

На рисунке перед вами  два центральных квадрата, на первый взгляд разных по размеру. На самом же деле они абсолютно одинаковы. Это обман зрения – иллюзия.

2. Рассматривая предмет двумя глазами, мы получаем на сетчатке каждого из них несколько различные изображения. В то же время мы воспринимаем один предмет и видим его стереоскопически, то есть объёмно. Причем, у человека в процессе эволюции выработалась особая функция: умение оценивать расстояние до предмета. Но мозг человека может и в этом случае оказаться обманутым. Посмотрите на объемные, иначе они называются стереоскопические, картинки.  Все ли смогли увидеть глубину картин?              

А знаете ли вы, что во многих славянских языках есть слово «ОКО». От него в разные времена образовались новые слова «ОЧКИ», «ОКУНЬ»

А в XVI веке появилось слово «ГЛАЗ». Оно употреблялось в переносном смысле и обозначало камешек.

Самая богатая водой ткань человеческого тела - стекловидное тело глаза (99% воды).

Специалисты установили, что глаз человека различает около 160 цветов и более 7000 оттенков различных цветов. Тренированный глаз художника в состоянии различать свыше 10000 цветов и оттенков.

Новорожденные лучше всего различают зеленые и желтые предметы.

У курильщиков восприимчивость цветов снижается

  Может кто-нибудь подскажет, кто первым заговорил о существовании трёх компонентов в цветовом зрении? Этим человеком был М.В. Ломоносов (1756г.).  В сетчатке глаза человека есть 3 вида колбочек, максимум чувствительности которых приходится на красный, зеленый и синий участок спектра, т.е. соответствует трем "основным" цветам. Они обеспечивают распознование тысяч цветов и оттенков.

А знает ли  кто-нибудь из тех, кого называют дальтоником?

  Известный учёный XIX века Дальтон в возрасте 26 лет обнаружил, что плохо отличает по цвету красные ягоды от зелёной травы. Такую особенность зрения называют теперь дальтонизмом, а людей, страдающих им – дальтониками. Усилиями специалистов в области цветового зрения изготовлены особые очки, с помощью которых дальтоники могут различать три важнейших цвета.

  Наш урок, ребята, подходит к концу. Я очень надеюсь, что вы действительно сознаете ту роль, которую глаза играют в нашей повседневной жизни. Но все ли знают, что и как надо делать для того, чтобы глаза ваши были здоровыми? Ведь есть же такая пословицы: «Береги глаза смолоду», «Береги как зеницу ока». Потеря зрения для любого  человека – утрата невосполнимая. В современном мире эта проблема становится все более актуальной. Причина – в использовании компьютеров.        Как же вред, причиняемый монитором, свести к минимуму?

1. При работе чаще перемещайте глаза по экрану, а еще лучше через каждые 3 – 5 минут переводите взгляд с экрана на какой – либо другой предмет.

2. Если приходится читать с экрана монитора, почаще моргайте.

3. Для снятия утомления время от времени отрывайте глаза от монитора и делайте «зарядку» для глаз.

  Какой будет эта зарядка, можно выбрать самим, я вам предлагаю лишь один из вариантов.   На этом наш урок заканчивается, спасибо всеем за работу.