Урочное планирование 14 темы «Введение в оптику»
УМК «Физика 7-8-9» И.В.Кривченко


Основное содержание урока (план для учителя) Дидактические материалы
Урок 14.1.   Введение в оптику и прямолинейность света (см. § 14-а, § 14-б).

Методическое замечание. Эта тема, располагаясь в 9 классе после изучения механики, продолжает опору на геометрические понятия (синус/косинус, подобие треугольников, масштабные построения), применявшиеся в кинематике и динамике.

Видимое и невидимое излучения. Оптические излучения (инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое).

Демонстрация опыта: «обнаружение инфракрасного и ультрафиолетового излучений» (рекомендация: опыт с инфракрасным излучением можно показать с оборудованием, описанным в § 5-е, только гирю и коробочку расположить рядом без касания друг друга; опыт с ультрафиолетовым излучением можно показать на оборудовании по внешнему фотоэффекту, не забыв показать также и неразряд электроскопа при помещении стекла между у/ф-излучателем и цинковой пластиной с целью поглощения у/ф-излучения).

Тепловые и люминесцентные источники оптических излучений. Оптика как наука об оптических излучениях и их взаимодействии с веществом: поглощение, рассеяние, отражение, преломление, дифракция, интерференция, дисперсия (акцент: оптика в т.ч. рассматривает некоторые физиологические аспекты, например, цветоделение, цветосмешение, цветовосприятие и др.).

Демонстрация опыта: «различное свечение флуоресцина в белом и у/ф свете» (акцент: данный опыт подчеркивает, что оптика это не наука об излучениях «самих по себе», а именно в связи с взаимодействием излучения и вещества).

Световые пучки (их реальность и невидимость). Световые лучи (их модельность: геометрическая и энергетическая). Закон независимости распространения света.

Демонстрация опыта: «отсутствие влияния световых пучков друг на друга» (акцент: только при небольших мощностях излучений; рекомендация: можно использовать последнюю иллюстрацию § 14-а).

Закон прямолинейного распространения света (методическое замечание: есть терминологическая/гносеологическая коллизия, поскольку чтобы продемонстрировать прямолинейность света, мы используем однородную среду, а чтобы узнать однородна ли среда, мы опираемся на аксиому/постулат о прямолинейности света; то есть прямолинейность света нужно, строго говоря, демонстрировать в вакууме и вне влияния гравитационных полей).

Демонстрация опыта: «прямолинейность распространения света в однородной среде» (рекомендация: опыт можно продемонстрировать в варианте, показанном на первых двух иллюстрациях § 14-б, где аквариум и два лазера).

Образование тени и полутени (акцент: это реальные явления на частях поверхностей тел). Области тени и полутени (акцент: это модельные представления, в отличие от тени и полутени). Протяженные и точечные источники света (акцент: их реальность и модельность).

Закрепление: «построение областей света и тени, а также полутени» (акцент: выбирая «удобные» лучи, мы предсказываем границы областей; рекомендация: выбирая «неудобные» лучи, мы исследуем конкретные области внутри/вне границ, проверяя свой выбор «удобных» лучей).

Проверялки § 14-а, § 14-б.

Рассуждалки Р 14-1, Р 14-2.

Задачи № 1аб.

Домашнее задание.
• Проверялки § 14-а, § 14-б (в микрогруппах по назначению учителя).
• Рассуждалки Р 14-1, Р 14-2 (в других микрогруппах).
• Задачи № 1аб (устно).

Урок 14.2.   Отражение света и виды зеркал (см. § 14-в, § 14-г).

Проверка д/з: заочно, по домашним письменным работам учащихся на сайте (см. электронный журнал учителя).

Одна оптическая среда (повторение: прямолинейность света, невидимость лучей и пучков, видимость пучков в присутствии мелких неоднородностей среды). Две оптические среды: зеркальное отражение и диффузное отражение (рассеяние) света.

Демонстрация опыта: «два варианта отражения света/энергии от поверхности» (рекомендация: поставить опыт по первым двум рисункам § 14-в; акцент: не забывать синонимически использовать термины свет и энергия, распространение света и распространение энергии).

Зеркальное и рассеянное отражения пучка света (невозможность рассеянного отражения луча). Объяснение зеркального и рассеянного отражений пучков отражением отдельных лучей.

Демонстрация опыта «два аспекта отражения пучка/луча от поверхности» (акцент: невозможность отражения луча/пучка так, чтобы он перешел в другую плоскость; то есть закон отражения состоит не только из «равных углов», но и «совпадающих плоскостей», говоря короче: одной общей плоскости).

Угол падения. Угол отражения. Закон отражения света (акцент: равенство углов, совпадение плоскостей). Справедливость закона отражения для газообразных, жидких, твердых сред и их комбинаций.

Демонстрация опыта «отражение светового пучка от воздуха» (акцент: это не обязательно будет полным внутренним отражением; рекомендация: использовать оборудование первых двух иллюстраций § 14-б, отразив луч внутри воды от границы ее раздела с воздухом).

Плоские и сферические зеркала. Действительность и мнимость изображения в зеркалах.

Демонстрация опыта «два вида изображения в неплоском зеркале» (рекомендация: используя различные зеркала, показать два вида изображений, невозможность спроецировать на экран мнимое; акцент: синонимия понятий действительное/реальное, мнимое/кажущееся).

Свойство изображения в плоском зеркале: всегда мнимый характер, всегда 1:1 масштаб, всегда равноудаленность изображения/оригинала от зеркала. Получение изображения экспериментально (область видимости целиком/частично), получение изображения теоретически (построением; подобие/равенство треугольников).

Демонстрация опыта «область видимости в плоском зеркале» (рекомендация: использовать висящее на стене зеркало, чтобы при удалении/приближении к нему ученицы она увидела и свою прическу, и свои туфли одновременно; акцент: высота зеркала может быть вполовину меньшей роста ученицы).

Факультативно: собирающий/рассеивающих характер сферических зеркал, главный фокус зеркала, изменение масштаба изображений.

Демонстрация опыта «изменение масштаба изображений выпуклыми зеркалами» (рекомендация: можно использовать блестящую пленку для упаковки цветов, наклеи ее на покоробившийся картон, можно не сферической, а цилиндрической формы).

Закрепление: тестилка Т 14-1 «Распространение и отражение света» (устно, фронтально, через видеопроектор).

Проверялки § 14-в, § 14-г.

Тестилка Т 14-1.

Рассуждалка Р 14-3.

Задачи № 2абв.

Домашнее задание.
• Проверялки § 14-в, § 14-г (в микрогруппах по назначению учителя).
• Рассуждалка Р 14-3 (в других микрогруппах).
• Задачи № 2абв (по указанию учителя).
• Тестилка Т 14-1 (всем).

Урок 14.3.   Решение текстовых задач и задач-чертежей.

Проверка д/з: тестилка Т 14-1 «Распространение и отражение света» (письменно, индивидуально, по распечаткам с fizika.ru).

Решение задач на усмотрение учителя по подтемам: световые пучки и световые лучи, закон независимости распространения света, закон прямолинейного распространения света, протяженные и точечные источники света, образование областей тени и полутени, зеркальное и диффузное отражение света, закон отражения света, зеркала. Рекомендация: обязательно уделить внимание задачам-чертежам (как прямым, то есть проанализировать чертежи, так и обратным, то есть нарисовать/начертить самостоятельно).

Рекомендуемые подборки задач по теме 14 и «генератор карточек» самостоятельных работ см. здесь – www.fizika.ru/zadachki/index.php?theme=14

Тестилка Т 14-1 (распечатки).

Вычислялка 14-1.

Задачи на индивидуальных карточках.

Домашнее задание.
• Вычислялка 14-1 (всем).
• Задачи № ... на индивидуальных карточках.

Урок 14.4.   Преломление света и виды линз (см. § 14-д, § 14-е).

Проверка д/з: заочно, по домашним письменным работам учащихся на сайте (см. электронный журнал учителя).

Поведение света на границе раздела двух оптически прозрачных сред: отражение и преломление (акцент: как правило, оба явления присутствуют одновременно, «разделяя» между собой энергию пучка света: как правило, в неравных долях).

Демонстрация опыта: «два пути распространения света/энергии после границы раздела двух оптических сред» (рекомендация: использовать лазер и аквариум с флуоресцирующей водой, продемонстрировать отражение воздух-воздух, вода-вода и преломление воздух-вода и вода-воздух; акцент: как правило, сосуществование отражения и преломления одновременно, то есть изменение интенсивности отраженного/преломленного лучей по сравнению с падающим).

Угол падения, угол преломления и закон преломления света (акцент: пропорциональность синусов углов, совпадение плоскостей). Относительный/абсолютный показатель преломления. Таблица значений показателей преломления. Качественная трактовка закона преломления света.

Демонстрация опыта: «проверка закона преломления света» (рекомендация: проверить закон не только количественно, но и, используя стеклянные полушайбы из различных сортов стекла, продемонстрировать и качественную трактовку закона преломления света).

Принцип обратимости световых лучей. Применение принципа совместно с законами: прямолинейности, отражения и преломления.

Демонстрация опыта: «принцип обратимости световых лучей» (акцент: при распространении в одной среде и в двух средах после отражения/преломления).

Линза. Виды линз: собирающие и рассеивающие. Тонкая линза и ее оптический центр. Обозначение линз на чертежах и главная оптическая ось линзы. Факультативно: побочные оптические оси линзы. Главный фокус линзы: их количество, симметрия положений, действительность/мнимость, обозначения: без штриха и со штрихом. Факультативно: побочные фокусы и их симметрия, фокальные плоскости.

Демонстрация опыта: «линзы, их фокусы и фокальные плоскости» (акцент: продемонстрировать сплошные и полые линзы, а также их смену функции с точки зрения собирания/рассеивания в более/менее оптически плотных средах).

Изображение, даваемое собирающей линзой в зависимости от положения предмета по отношению к точкам фокуса и/или двойного фокуса. Как наблюдать мнимые изображения. Изображение, даваемое рассеивающей линзой.

Демонстрация опыта: «разнообразный характер изображений предметов в линзах» (акцент: только при определенных расстояниях предмет-линза-экран четкость изображения, а также его размер, ориентация, действительность/мнимость).

Закрепление: тестилка Т 14-2 «Преломление света и виды линз» (устно, фронтально, через видеопроектор).

Проверялки § 14-д, § 14-е.

Тестилка Т 14-2.

Рассуждалка Р 14-4.

Домашнее задание.
• Проверялки § 14-д, § 14-е (в микрогруппах по назначению учителя).
• Рассуждалка Р 14-4 (в других микрогруппах).
• Тестилка Т 14-2 (всем).

Урок 14.5.   Изучение свойств собирающей линзы.

Проверка д/з: тестилка Т 14-2 «Преломление света и виды линз» (письменно, индивидуально, по распечаткам с fizika.ru).

ДЛР 14-3 «Изучение свойств собирающей линзы» (полноурочная дифференцированная лабораторная работа).

Методическое замечание. Описание лабораторной работы ДЛР 14-3 составлено таким образом, что учащимся облегчается самостоятельное изучение § 14-ж, заданного на дом без предварительного объяснения на уроке.

Тестилка Т 14-2 (распечатки).

Описание ДЛР 14-3.

Проверялка § 14-ж.

Домашнее задание.
• Разобрать § 14-ж (всем; изучить самостоятельно).
• Проверялка § 14-ж (всем).

Урок 14.6.   Оптическая сила и формула тонкой линзы (см. § 14-ж).

Методическое замечание. Описание лабораторной работы ДЛР 14-3 составлено таким образом, что объяснение материала § 14-ж можно провести двояко: с опорой на экспериментальные значения, полученные претендующими на «отлично» учащимися в ходе ДЛР 14-3 или с опорой на рисунок предыдущего параграфа со статуэткой. Рекомендуется пройти оба пути: сначала воспользоваться экспериментальными значениями ДЛР, а затем масштабными построениями чертежа § 14-ж.

Формула тонкой собирающей линзы. Факультативно: вывод формулы. Оптическая сила линзы. Правило знаков действительный/мнимый и формула тонкой линзы (обобщение на случай в том числе рассеивающей линзы).

Закрепление: решение задач на построение изображений в линзах.

Проверялка § 14-ж (повторение).

Задачи № 6аб (см. стр.92 учебника).

Вычислялка В 14-2.

Домашнее задание.
• Вычислялка В 14-2 (всем).
• Задачи № 6аб (всем).

Урок 14.7.   Решение текстовых задач и задач-чертежей.

Проверка д/з: на усмотрение учителя.

Решение задач на усмотрение учителя по подтемам: преломление света, относительный показатель преломления, закон преломления света, принцип обратимости световых лучей, собирающие и рассеивающие линзы, виды изображений в линзах. Рекомендация: обязательно уделить внимание задачам-чертежам (как прямым, то есть проанализировать чертежи, так и обратным, то есть нарисовать/начертить самостоятельно).

Рекомендуемые подборки задач по теме 14 и «генератор карточек» самостоятельных работ см. здесь – www.fizika.ru/zadachki/index.php?theme=14

Задачи № 3абв, 4абв, 5 (см. стр.91-92 учебника).

Задачи на индивидуальных карточках.

Домашнее задание.
• Задачи № 3абв, 4абв, 5 (по указанию учителя).
• Задачи № ... на индивидуальных карточках.

Урок 14.8.   Оптические приборы и орган зрения (см. § 14-з).

Проверка д/з: на усмотрение учителя.

Лупа и даваемое ей изображение. Проектор и даваемое им изображение. Глаз, очки и коррекция дефектов зрения: близорукости и дальнозоркости.

Демонстрация опыта: «закладывание диапозитива в перевернутом и неперевернутом виде в проектор» (акцент: обязательно показать, что не только верх и низ меняются местами, но и лево и право; рекомендация: сравнить с зеркальны отражением предметов).

Решение задач на усмотрение учителя по подтемам: преломление света, относительный показатель преломления, закон преломления света, принцип обратимости световых лучей, собирающие и рассеивающие линзы, виды изображений в линзах. Факультативно: системы из двух линз. Рекомендация: обязательно уделить внимание задачам-чертежам (как прямым, то есть проанализировать чертежи, так и обратным, то есть нарисовать/начертить самостоятельно).

Рекомендуемые подборки задач по теме 14 и «генератор карточек» самостоятельных работ см. здесь – www.fizika.ru/zadachki/index.php?theme=14

Проверялка § 14-з.

Задачи № 7, 8, 9, 10 (см. стр.92-93 учебника).

Задачи на индивидуальных карточках.

Домашнее задание.
• Проверялка § 14-з (для желающих).
• Задачи № 7, 8, 9, 10 (по указанию учителя).
• Задачи № ... на индивидуальных карточках.

Урок 14.9.   Дисперсия и оптические спектры (см. § 14-и, § 14-й).

Проверка д/з: на усмотрение учителя.

Неодинаковая преломляющия способность призмы для света разного цвета. Дисперсия и спектр света. Белый свет как многосоставный свет. Восприятие цвета тел (в том числе черного, как отсутствия света). Изменение цвета тел при наблюдении через светофильтры и при освещении цветным светом. Калориметрия как экспериментальный способ подтверждения теории поглощения цветного света.

Демонстрация опыта: «разложение белого света в спектр» (акцент: обязательно показать, что призма не окрашивает свет, а выделяет из него компоненты; рекомендация: помещать в белый свет цветные светофильтры и наблюдать изменени смещения максимума энергии на экране).

Сплошной спектр как спектр раскалённого тела. Спектры испускания и спектры поглощения. Люминесценция как способ наблюдения «чистых» спектров газообразных веществ. Спектроскоп. Проблемы теоретической физики, открывшиеся благодаря изобретению спектрального анализа как мостик к новой «квантовой» физике.

Демонстрация опыта: «спектры испускания инертных газов» (рекомендация: на учительском столе размещаются несколько спектроскопов, и учащиеся поочередно подходят и наблюдают спектры; в это время остальные учащиеся выполняют наблюдения на своих партах цветных предметов через цветные светофильтры).

Закрепление: решение задач № 11, 12, 13.

Проверялки § 14-и, § 14-й.

Рассуждалка 14-5.

Задачи № 11, 12, 13 (см. стр.93 учебника).

Задачи на индивидуальных карточках.

Домашнее задание.
• Проверялки § 14-и, § 14-й (в микрогруппах по назначению учителя).
• Рассуждалка 14-5 (в других микрогруппах).
• Задачи № ... на индивидуальных карточках.

Урок 14.10.   Подготовка к контрольной работе.

Проверка д/з: на усмотрение учителя.

Решение задач на усмотрение учителя по подтемам: образование областей тени и полутени, построение и анализ изображений в плоском зеркале, преломление света на плоской границе раздела сред, построение и анализ изображений в собирающих линзах. Рекомендация: обязательно уделить внимание задачам-чертежам (как прямым, то есть проанализировать чертежи, так и обратным, то есть нарисовать/начертить самостоятельно).

Примечание: задачи на сферические зеркала, закон преломления, системы двух линз, изменение цветов тел – факультативно (на дополнительную оценку).

Опубликовать репетиционный вариант контрольной работы (вывесить на информационном стенде в классе и/или предоставить ссылку на интернет-ресурс).

Репетиционный вариант к/р.

Вычислялка В 14-3.

Домашнее задание.
• Репетиционный вариант к/р (всему классу).
• Вычислялка В 14-3 (факультативно).

Урок 14.11.   Контрольная работа.

Письменная контрольная работа по подтемам: образование областей тени и полутени, построение и анализ изображений в плоском зеркале, преломление света на плоской границе раздела сред, построение и анализ изображений в собирающих линзах.

Примечание: задачи на сферические зеркала, системы двух линз, изменение цветов тел – факультативно (на дополнительную оценку).

Конспект теоретического материала (см. стр.90 учебника).

Домашнее задание.
• Конспект теоретического материала (всему классу).

Урок 14.12.   Резерв.

Анализ результатов к/р.

Проверка д/з: взаимоконтроль в микрогруппах по конспекту теоретического материала.

Дальнейшее содержание урока на усмотрение учителя.

Домашнее задание.
• На усмотрение учителя.

Общеметодические рекомендации к теме 14

Эта тема специально размещена авторами УМК не в 8-м, а в 9-м классе, после изучения механики. Главная цель – продолжить опору на геометрические понятия, применявшиеся в механике (синусы/косинусы углов и их применение для анализа, подобия треугольников и следствия этого, масштабные построения и измерения линейкой). Одновременно эта тема служит логическим мостиком (тепловые и люминесцентные источники света, независимость распространения/пересечения пучков света, существование и типичность спектров излучения/поглощения) к квантовым представлениям следующей темы. Конечно, основной аспект в теме это именно геометрическая оптика, однако, названные в скобках аспекты расширяют эту тему до более общей оптики как науки об оптических излучениях.

Первый параграф темы, § 14-а, дает общее определение оптики как науки об излучениях. Тем самым делается связка с электромагнитными колебаниями, рассмотренными в конце 8 класса в теме 10. Следующий параграф темы, § 14-б, создает «негеометрический» энергетический акцент внутри «геометричности» оптики. Следующий «негеометрический» акцент присутствует в § 14-д, где упоминается температура как фактор стабильности показателя преломления (как правило, обычные ученики не замечают упоминания о температуре, но пытливые детские умы вполне могут задать этот вопрос), и учителю нужно быть готовым выйти за пределы «геометричности» оптики, возможно, даже упомянув о взаимодействии света и вещества.

Центральная часть темы, связанная с теорией линз, традиционна для основной школы. Присутствует лишь дополнительный углубляющий материал про правило знаков формулы тонкой линзы, позволяющий рассматривать как собирающие так и рассеивающие линзы, как действительные так и мнимые изображения в них, как одиночные линзы так и системы нескольких линз.

Наконец, в завершение темы § 14-й повествует о типично «негеометрических» проблемах, которые поставила геометрическая оптика, но сможет разрешить лишь квантовая физика, изучение которой следует за изучением оптики.

© 2015. Кривченко Игорь Викторович (г. Москва)