Технологическая карта урока по физике "Законы геометрической оптики"

№ п/п

Структура урока (содержание и виды учебной работы)

Деятельность учителя: вопросы, задания, комментарии, выводы.

Характеристика деятельности

учащихся

Планируемые результаты

1

2

3

4

5

1. Актуализация знаний.

1.1

Мобилизующее начало урока

Вопрос учителя о том, что на предыдущих уроках мы с вами узнали:

- закон прямолинейного распространения света;

- закон отражения света;

- закон преломления света;

- построение изображения в плоском зеркале;

- линзы, построение изображения в линзе, формула тонкой линзы.

Сформулируйте тему, цель

Знания и умения применять законы геометрической оптики, нам пригодятся для подготовки к ЕГЭ и в практической деятельности человека. Сегодня на уроке мы продолжим учиться решать задачи, связанные с применением законов геометрической оптики.

Диктант по основным законам геометрической оптики (карточки)

Фронтальная: настраиваются на работу, получают ориентировку в предстоящей работе на уроке

Индивидуальная: проверка знания законов

Развитие представлений о физике как о методе познания действительности, позволяющем описывать и изучать реальные процессы и явления

1.2

Решение задач.

Сначала, на примере несложных задач, повторим основные законы геометрической оптики, используемые при решении задач.

Учитель предлагает решить задачи:

1.Предмет освещенный маленькой лампочкой, отбрасывает тень на стену. Высота предмета 0,03 м, высота его тени 0,15 м. Во сколько раз расстояние от лампочки до предмета меньше, чем от лампочки до стены? (в 5 раз)

Рис.

2. Точечный источник S расположен в близи системы состоящей из двух плоских зеркал З1 и З2 так, как показано на рисунке. Сколько изображений дает эта система зеркал?

Рис.

3. На поверхность плоского зеркала, перпендикулярного оси OY, падает луч света под углом α. Отражаясь от зеркала, луч попадает на поверхность плоско - параллельной стеклянной пластины толщиной d (см. рисунок).

Рис.

Не изменяя угол падения луча на поверхность зеркала, пластину заменяют на другую пластину, показатель преломления которой больше, а толщина прежняя. Как в результате этого изменятся угол преломления луча при входе в пластину и расстояние вдоль оси OY между точками входа луча в пластину и выхода из неё?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Закон прямолинейного распространения света в однородной среде. Как формулируется закон отражения света? - Закон преломления света.

4) Изображение предмета АВ в тонкой линзе представлено стрелкой А′В′.

Какая из четырёх нумерованных точек является фокусом линзы? (4)

5) Предмет, расположенный на двойном фокусном расстоянии от тонкой собирающей линзы, передвигают к тройному фокусу (см. рисунок). Как изменятся при этом расстояние от линзы до изображения предмета и размер изображения?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Проверить по программе OpticaiLenses

6)Рассматривая предмет в собирающую линзу, и располагая его на расстоянии 4 см от неё, получают его линейное изображение, в 5 раз больше самого предмета. Какова оптическая сила линзы?

Дано:

d = 4 см = 0,04 м;
Г = -5
____________
D – ?

Решение:D =  
Г =  , f=Гd
D= +,D= (1+)

D=  (1- ) = ×0,8=  =20 дптрОтвет: 20 (дптр)

Фронтальная: анализируют условие задачи, определяют на основе каких законов геометрической оптики (прямолинейного распространения света, отражения или преломления света) решается задача

Повторение и применение законов геометрической оптики для решения задач.

Умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения познавательных задач, умение определять способы действий в рамках предложенных условий и требований.

1.3

Подведение итога первого этапа урока постановка задач на следующий этап.

Подведём итог: Какие знания нам пригодились для решения задач? - закон прямолинейного распространения света в однородной среде, отражения света, преломления света. Это были задачи, в которых мы сразу, сопоставив данные и искомое, могли определить, какой закон нужно применить. Однако есть задачи, в которых это не очевидно и нужно на основе анализа условия и требования искать способ решения. Задачи на применение законов геометрической оптики широко применяются и в сложных задачах на ЕГЭ. Для решения задачи также очень важно найти правильный способ рассуждений, а в этом нам помогают методы аналитико–синтетической деятельности. Сегодня мы будем учиться решать такие сложные задачи. Итак, цель урока совершенствовать умения по решению задач, связанных с применением законов геометрической оптики развивать способности к самостоятельной аналитико-синтетической деятельности

Фронтальная: под руководством учителя обобщают результаты проделанной работы и формулируют учебную задачу на второй этап урока.

Предметные:Выделение опорных знаний (закона прямолинейного распространения света, закона отражения света, закона преломления света, построение изображения в плоском зеркале), использованных для решения задач.

Метапредметные (УУД):Познавательная рефлексия, осознание границ своего знания и незнания, новых познавательных задач и средств их достижения.

2.Формирование новых знаний и способов действий

2.1

Решение задачи, в которой работает аналитический метод поиска решения

Учитель предлагает решить задачу:

Задача 1.

Два плоских зеркала расположены под углом 90^о друг к другу. Точечный

источник света расположили между ними на расстоянии 5 см от одного зеркала и 10 см от другого. Построить изображения источника в данной системе зеркал,

Проанализируем условие задачи: что дано, что требуется найти?

Оформим результаты анализа условия на чертеже

Дано:

SA=5 см

SB=10 см

Найти: N – число изображений

Прежде, чем продолжить работу с данной задачей повторим, в каком направлении мы можем вести поиск решения задачи?

- Можно воспользоваться либо синтетическим методом, т.е. отталкиваться от условия задачи, того, что дано, либо аналитическим методом, т.е. вести поиск в направлении от вопроса задачи, того, что требуется найти.

- Какой вопрос направляет поиск, если мы ведем его от условия задачи? (Как построить изображения в зеркале)

- «Что может следовать или быть получено из того, что дано, известно?» (Чертеж)

- Какой вопрос направляет поиск «от требования задачи»? (что надо найти)

- С какого вопроса лучше начинать, чтобы сделать поиск целенаправленным?

- Лучше начинать с вопроса к требованию.

Вернемся к нашей задаче и поставим такой вопрос: Что требуется найти? (Число изображений)

Как мы узнаем число изображений? (Необходимо построить их в каждом зеркале)

Что достаточно знать, чтобы построить изображение в плоском зеркале?

- Изображение точечного источника в плоском зеркале мнимое.

- Оно располагается на таком же расстоянии от зеркала, что и сам предмет.

- Изображение предмета является прямым и равным по размеру самому предмету.

Достаточно ли этого для построения изображения?

- Нет, т.к. нужно знать еще, что изображение, даваемое одним из зеркал, расположенных под углом друг к другу, является предметом для второго зеркала, а изображение, даваемое вторым зеркалом – предметом для первого и т. д. 

- Можно ли считать, что способ решения этой задачи найден?

-Да.

- Как его осуществить?

Строим изображение точки S в зеркалах З₁ и З₂ и т. д. пока изображение не окажется за зеркалами

    Рис.

Оформим решение: Число изображений N=3  

Фронтальная: отвечают на вопросы, анализируют условие задачи, выбирают метод рассуждений для решения задачи

Предметные: Совершенствование умений по применению законов геометрической оптики для решения задачи, приобретение опыта по осознанному использованию методов аналитико-синтетической деятельности при поиске решения задач.

Метапредметные (УУД):

Умение устанавливать причинноследственные связи строить  умозаключение и делать выводы;

Умения применять схему аналитического метода поиска решения задачи;

Умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения познавательных задач.

2.2

Обсуждение результатов проведенного решения

Подведём итог, выясним, что нового мы узнали, решив эту задачу. Какую задачу, мы решили, какой факт (закономерность, формулу) мы установили. 

- Решена задача на определение числа изображений от источника, находящегося между зеркалами, расположенными под непосредственным углом друг к другу

- Установим связь между числом изображений и углом между зеркалами мы установили?

- Получили формулу для нахождения количества изображений

Запишите ее в свои справочники.

Как мы можем использовать это в дальнейшем?

-  Наверное, если в других задачах потребуется найти число изображений или угол между зеркалами, мы можем воспользоваться этой формулой. 

Например: ЕГЭ.

На рисунке изображены два квадратных плоских зеркала, касающиеся друг друга краями (см. рис. слева). Угол раствора зеркал 90°. На линии OO' проходящей через линию касания зеркал перпендикулярно к ней, помещён точечный источник света S. Точки S1, S2 и S3 – изображения источника в этих зеркалах при данном угле раствора. Угол раствора зеркал уменьшают до 60° (см. рисунок справа).

Рис.

Определите, как при этом изменятся следующие величины: количество изображений источника в зеркалах; расстояние от источника до ближайшего к нему изображения.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1)                 увеличится;

2)                 уменьшится;

3)                 не изменится. 

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины.

Цифры в ответе могут повторяться.

Выясним теперь, что помогло найти решение?

-Аналитический метод поиска решения задачи, т.е. мы вели поиск в направлении от вопроса задачи (от того, что требуется найти) и отвечая на ведущий вопрос аналитического метода:

- Откуда может быть получено то, что требуется найти?

- Получили ответ на вопрос задачи

Проверка ответа с реальными зеркалами

Фронтальная: анализируют результаты решения задачи, отвечают на вопросы, формулируют выводы.

Предметные:

Получение формулы для нахождения количества изображений. Выделение эффективной схемы рассуждений при поиске решения задачи.

Метапредметные (УУД):

Формирование способности и готовности к самостоятельному поиску решения задач на основе методов аналитико-синтетической деятельности,  умения ясно, логично и точно излагать свою точку зрения, выделять главное и формулировать выводы, умение осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач.

Физкультминутка

2.3

Эвристическая беседа по поиску и осуществлению решения задачи на комплексное применение умений построения изображения в линзе и свойств геометрических фигур. 

В следующей задаче нам предстоит учиться комплексному применению законов геометрической оптики при решении нестандартных задач. В чем нам снова должны помочь методы аналитико-синтетической деятельности.

Задача 2.  Главная оптическая ось тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F = 20 см и точечный источник света S находятся в плоскости рисунка. Точка S находится на расстоянии b = 70 см от плоскости линзы и на расстоянии Н = 5 см от её главной оптической оси. В левой фокальной плоскости линзы лежит тонкий непрозрачный экран с маленьким отверстием А, находящимся в плоскости рисунка на расстоянии h = 4 см от главной оптической оси линзы. На каком расстоянии x от плоскости линзы луч SA от точечного источника, пройдя через отверстие в экране и линзу, пересечёт её главную оптическую ось? Дифракцией света пренебречь. Постройте рисунок, показывающий ход луча через линзу.

Решение.

1. Построим ход луча SACS1, прошедшего через экран и собирающую линзу, используя основные свойства тонкой линзы: параллельный пучок лучей, падающих на линзу, собирается в её фокальной плоскости; луч O1OS1, прошедший через оптический центр линзы (точку O), не преломляется.

2. Луч SAC, принадлежащий параллельному пучку лучей SA и O1A1, после преломления пересечёт луч O1OS1 в фокальной плоскости линзы в точке S1 на расстоянии d от главной оптической оси ВО. Так как расстояние от фокальных плоскостей AF и S1F1 до плоскости линзы одинаково, то A1F = F1S1 = d, OC = AAl=O1S = h-d, O1B = H - (h - d).

3. Луч CS1 пересечёт главную оптическую ось на расстоянии x от линзы, которое определяется из подобия треугольников OCx и xF1S1. Из пропорции  получаем: .

Для определения d воспользуемся подобием треугольников O1BO и A1FO и составим пропорцию , откуда: . После подстановки

получаем:

 см.

Фронтальная и парная:

отвечают на вопросы учителя, анализируют, сравнивают, выбирают методы рассуждений для решения задачи

Предметные:

Применение законов геометрической оптики (закона прямолинейного распространения света, закона отражения света, закона преломления света, построение изображения в плоском зеркале) для решения задачи, приобретение опыта применения аналитико-синтетических методов к поиску решения нестандартных геометрических задач.

Метапредметные (УУД):

Умение устанавливать причинно-следственные связи строить умозаключение и делать выводы; Умения применять методы аналитико-синтетической деятельности  поиска решения задачи;

Умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения познавательных задач. 

Умение определять способы действий в рамках предложенных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией. Умение вести совместную деятельность со сверстниками, работать индивидуально и в паре, аргументировать своё мнение, учитывать мнения других и вести дискуссию, развивать навыки грамотной аргументированной речи.

2.4

Обсуждение результатов  проведенного решения

Итак, задача решена. Для того, чтобы извлечь максимум пользы от решения задачи, мы с вами возвратимся к условию и решению, проанализируем результаты решения этой задачи.

1. В чем состояли особенности данной задачи? В чем для вас состояла ее главная трудность? Почему эта задача -  нестандартная? 

- Особенность состояла в том, что помимо что физических законов геометрической оптики использовались геометрические понятия и свойства подобных треугольников.

2. Что помогло нам в поиске решения?

- Помогло применение методов аналитико-синтетической деятельности. Мы поочередно задавали вопросы аналитического и синтетического методов: «Откуда может следовать то, что требуется, что для этого достаточно получить?» и «Что может следовать, быть получено из того, что дано, известно?». Ответы на эти вопросы помогли найти решение.

Как же эти вопросы помогли нам справиться с главной трудностью задачи?

- Отвечая на вопрос: «откуда может следовать то, что требуется в задаче?», мы выделили из условия элементы данных фигур и ввели для них обозначения.

Действительно это помогло преобразовать задачу в более привычную: выразить один из элементов треугольника через другие. 

А как нам помог «синтетический» вопрос, адресованный к данным задачи?

- Так как из условия мы ничего не знали о сторонах треугольника, поэтому связали подобные треугольники, с известными сторонами в условии.

3. Какие известные законы, свойства, теоремы были использованы в решении?

- Построение изображения в линзе, ход лучей в тонкой собирающей линзе

Фронтальная: анализируют результаты решения задачи, отвечают на вопросы и формулируют выводы  об особенностях поиска решения нестандартных задач.

Предметные:

Осознание особенностей применения аналитико-синтетических методов к поиску решения нестандартных физических задач, эффективности этих методов.

Метапредметные (УУД):

Развитие способности к самостоятельной аналитикосинтетической деятельности. Умение осознанно выбирать наиболее эффективныеспособы решения учебных и познавательных задач. Умение аргументировать своё мнение, учитывать мнения других и вести дискуссию, развивать навыки грамотной аргументированной речи.

III.  Контроль и рефлексия результатов учебной деятельности и способов ее осуществления

3.1

Подведение итога урока. 

Подведём итог. 

Какие результаты решённых на уроке задач будут полезны нам в изучении физики в решении других задач?

- Мы еще раз убедились в том, что вопросы аналитико-синтетических методов рассуждений делают поиск решения целенаправленным и помогают получить те факты и выводы из которых складывается решение.

Сегодня на уроке мы не только совершенствовали умения в решении задач по геометрической оптике. Наша цель состояла в том, чтобы каждый из вас использовал методы и приемы АСД для решения задач. Способности к самостоятельной аналитико-синтетической деятельности помогут вам не только в решении задач по физике, но и в решении любых жизненных задач. Важнейшим условием решения любых проблем является осознание того, что необходимо для решения проблемы, какиесредства имеются в наличии и что еще необходимо получить. 

Думаю, что наша сегодняшняя работа была полезна каждому из вас, несмотря на оставшиеся трудности.

Оцените свою работу на уроке:

Фронтальная: отвечают на вопросы анализируют результаты и способы осуществления учебной деятельности на уроке, формулируют выводы о результатах выполнения познавательных задач.

Метапредметные (УУД):

Умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности её решения, владение основами самоконтроля, самооценки.

3.2

Постановка домашнего задания.

Задачи ЕГЭ с. 202.

Дома вы примените полученные на уроке умения для решения задач, в которых требуется не только уметь применить известные законы, свойства, но и использовать аналитический или синтетический или аналитико-синтетический метод поиска решения задачи, которые позволят связать ваши рассуждения в логическую цепочку, приводящую к решению задачи.

Резерв

2. Покажите на рисунке области тени и полутени, образуемые предметом на экране?

Рис.

3. Угол падения света на горизонтально плоское зеркало равен 30. Чему будет равен угол отражения света, если повернуть зеркало на 10, как показано на рисунке.

Рис.

4. Луч падает на плоское зеркало. Угол отражения равен 12о. Сколько градусов между падающим лучом и зеркалом?

Метапредметные (УУД):

Ориентировка в дальнейшей учебной деятельности, следующих учебных задач.

Закон отражения 

Закон Снеллиуса

Оптическая сила

Абсолютный показатель преломления 

Формула тонкой линзы, выразитьфокус линзы

Увеличение 

Закон отражения 

Закон отражения 

Закон Снеллиуса

Закон Снеллиуса

Оптическая сила

Оптическая сила

Абсолютный показатель преломления 

Абсолютный показатель преломления 

Формула тонкой линзы, выразить фокус линзы

Формула тонкой линзы, выразить фокус линзы

Увеличение

Увеличение

Закон отражения 

Закон отражения 

Закон Снеллиуса

Закон Снеллиуса

Оптическая сила

Оптическая сила

Абсолютный показатель преломления 

Абсолютный показатель преломления 

Формула тонкой линзы, выразить фокус линзы

Формула тонкой линзы, выразить фокус линзы

Увеличение

Увеличение

Закон отражения 

Закон отражения 

Закон Снеллиуса

Закон Снеллиуса

Оптическая сила

Оптическая сила

Абсолютный показатель преломления 

Абсолютный показатель преломления 

Формула тонкой линзы, выразить фокус линзы

Формула тонкой линзы, выразить фокус линзы

Увеличение

Увеличение