Годлевская А.Н. и др. Два урока по теме «Интерференция волн»-2

(Окончание. Начало в № 5)

В предыдущем номера журнала мы представили общие рекомендации к проведению уроков по данной теме и сам урок для базового уровня обучения физике. Предлагаем урок для классов физико-математического направления. В тексте сделаны ссылки и на приложения, которые приведены в описании первого урока.

УРОК ВТОРОЙ

Уровень обучения — повышенный.

Продолжительность урока — 90 минут.

Место урока в теме — 3-й и 4-й уроки в теме; тема предыдущего урока — "Свет как электромагнитная волна. Скорость света"; тема последующего урока — "Решение задач: расчёт интерференционных схем".

Краткая характеристика класса. В классе 22 человека. Из них 90 % имеют развитие, соответствующее повышенному уровню обучения, остальные — близкое к нему. Все учащиеся имеют достаточно развитое логическое мышление, характеризуются комбинированным типом памяти. У пяти учащихся ослабленное зрение, у двоих — сколиоз, один ученик страдает хроническим заболеванием почек и состоит на диспансерном учёте. Повышенная подвижность отмечена у троих учащихся. Учащиеся не агрессивны.

Большинству учащихся класса характерна внутренняя мотивация на учёбу. Четверо из них отличаются распределённым вниманием, двое — нестандартным мышлением, четверо имеют склонность к индивидуальной работе. Учащиеся владеют приёмами самостоятельной работы, работы в парах, группах; умеют делать логические умозаключения на основе полученной информации.

Обучающая цель урока: предполагается что к окончанию урока учащиеся:

■ усвоят суть и условия наблюдения явления интерференции;

■ будут знать основные термины, используемые при описании интерференции волн и их смысл;

■ будут уметь рассчитать интерференционную картину по схеме опыта Юнга;

■ будут уметь самостоятельно определять область интерференции и выделять характерные элементы, необходимые для расчёта интерференционных картин в схемах, аналогичных схеме Юнга (зеркала Френеля, зеркало Ллойда, бипризма Френеля, билинза Бийе).

Задачи личностного развития учащихся: создать условия для развития

■ логического мышления учащихся;

■ коммуникативных способностей;

■ вербального общения;

■ умения применять знания в нестандартных ситуациях.

Приборы и оборудование: графопроектор, персональный компьютер, мультимедийный проектор, экран для проекции слайдов, набор оборудования для демонстрации интерференции в мыльных плёнках, опыта Юнга, интерференции механических волн, гелий-неоновый лазер, плакат с изображением схемы опыта Юнга, слайды "Ответы к заданиям входного теста", "Опорный конспект урока", "Домашнее задание".

Ход урока

Первый этап (10 мин): пропедевтическая практика для выявления готовности учащихся к изучению нового материала.

Цель этапа — выявление готовности учащихся к осмысленному изучению нового материала и его применению на практике.

Педагогические задачи:

■ актуализировать знания учащихся по геометрической оптике (закон независимого распространения световых пучков, законы отражения и преломления волн, построение изображений в плоском зеркале, формула тонкой линзы), теории волн (связь скорости распространения волн с их частотой и длиной волны), математике (теорема Пифагора, признаки подобия треугольников);

■ создать условия для самооценки, коррекции знаний, определения области их применения.

Второй .этап (3 мин): ориентация.

Цель этапа — учащиеся должны осознать цель и задачи занятия, проявить мотивацию на изучение новой темы.

Педагогические задачи: создать ситуацию разрыва между знанием и незнанием, вызвать у учащихся дискомфорт от выявленных пробелов и стремление их устранить.

Третий этап (22 мин): презентация 1.

Цель этапа — учащиеся должны уметь объяснить суть явления интерференции, знать условия его наблюдения, понимать практическую значимость изучаемого явления, уметь рассчитывать интерференционную картину по схеме опыта Юнга.

Педагогические задачи: создать условия для осмысленного восприятия нового материала в форме лекции с элементами полилога.

Четвёртый этап (25 мин): презентация 2.

Цель этапа — ученик должен уметь определить область интерференции волн в схемах с делением волнового фронта.

Педагогические задачи: создать комфортные условия для работы в группах, для развития логического мышления, выявления аналогий.

Пятый этап (25 мин): управляемая практика.

Цель этапа — ученик должен уметь сравнивать интерференционные схемы с делением волн по фронту со схемой опыта Юнга и рассчитывать интерференционные картины по схемам, аналогичным схеме Юнга.

Педагогические задачи: создать условия для развития способностей учащихся к сравнению, анализу, для применения новых знаний в изменённой ситуации и развития умения обосновывать собственную точку зрения.

Шестой этап (11 мин): управляемая практика.

Цель этапа — учащиеся должны уметь объяснять интерференцию механических волн.

Педагогические задачи: создать условия для переноса и применения полученной информации в новых условиях, для развития логического мышления и коммуникативных способностей учащихся.

Седьмой этап (5 мин): рефлексия.

Цель этапа — мотивация на качественное выполнение домашнего задания и дальнейшее изучение темы.

Педагогические задачи: создать условия для самоанализа учащимися результатов деятельности на уроке и самоопределения в отношении получения новых знаний об интерференции волн на последующих уроках.

Восьмой этап: домашняя практика.

Цель этапа — ученик должен уверенно владеть основными понятиями теории интерференции, знать алгоритм расчёта интерференционной картины по схеме опыта Юнга и другим схемам с делением волнового фронта, быть готовым к продолжению изучения темы.

Педагогические задачи: способствовать формированию уверенности учащихся в собственных силах, развитию индивидуальных, коммуникативных способностей учащихся, навыков исследовательской работы.

Приложение Ж

Входной тест к уроку в классе с повышенным уровнем изучения физики

1. Световые пучки распространяются в среде независимо друг от друга. Это утверждение составляет суть закона...

а) прямолинейного распространения света; б) отражения света; в) преломления света; г) независимости световых пучков.

2. Укажите на чертеже угол падения i и угол отражения i' света.

3. Укажите на чертеже угол падения i и угол преломления Р света, качественно отражая соотношение между ними.

4. Напишите в таблице названия величин, содержащихся в формуле тонкой линзы

1/F=1/d=1/f и укажите правила выбора знаков для них. 

5. Постройте изображение источника света S в следующих ситуациях.

6. Допишите определение. Фронт волны — это ...

7. Допишите формулу и названия входящих в неё величин:

ϑ —

? —

ν — 

8. Укажите единицы измерения физических величин и их обозначения в СИ.

9. Запишите формулу для вычисления третьей стороны треугольника, изображённого на чертеже.

10. Допишите равенства, используя признаки подобия треугольников.

Приложение 3

Ответы к входному тесту

1. г) ...независимости световых пучков.

2)

3)

4)

 

Обозначение величины	Название величины	Величина положительна, если...	Величина отрицательна, если...
F	Фокусное расстояние линзы	.. .линза собирающая	.. .линза рассеивающая
d	Расстояние от линзы до предмета	.. .предмет действительный	.. .предмет мнимый
f	Расстояние от линзы до изображения	.. .изображение действительное	.. .изображение мнимое

5)

а)     б) 

6. Фронт волны — это поверхность, во всех точках которой в данный момент времени волна имеет одинаковую фазу.

7. ϑ= λ*ν.

v — скорость распространения волны; λ — длина волны; ν — частота колебаний источника.

Частота, ν	герц, Гц
Длина волны, λ	метр, м
Скорость распространения волн, ϑ	метр в секунду, м/с

 9)                10)

 

Приложение И

Карточки-задания для работы в парах и группах*

Карточка 4

1. Выполните необходимые построения и определите графическим методом область интерференции волн в схеме с бизеркалом Френеля.

2. Сравните данную схему со схемой опыта Юнга; определите сходство и различие интерференционных схем.

3. Сделайте выводы об алгоритме расчёта интерференционной картины по схеме с бизеркалом Френеля.

4. Объясните возникновение области интерференции в данном устройстве представителям группы, работающей с карточкой 5.

5. Выслушайте объяснения принципа действия интерференционного устройства, рассмотренного этой группой учащихся.

Карточка 5

1. Выполните необходимые построения и определите графическим методом область интерференции волн в схеме с бипризмой Френеля.

2. Сравните данную схему со схемой опыта Юнга; определите сходство и различие интерференционных схем.

3. Сделайте выводы об алгоритме расчёта интерференционной картины по схеме с бипризмой Френеля.

4. Объясните возникновение области интерференции в данном устройстве представителям группы, работающей с карточкой 4.

5. Выслушайте объяснения принципа действия интерференционного устройства, рассмотренного этой группой учащихся.

Карточка 6

1. Выполните необходимые построения и определите графическим методом область интерференции волн в схеме с зеркалом Ллойда.

2. Сравните данную схему со схемой опыта Юнга; определите сходство и различие интерференционных схем. Обратите внимание на изменение фазы волны при отражении света от зеркала.

3. Сделайте выводы об алгоритме расчёта интерференционной картины по схеме с зеркалом Ллойда.

4. Объясните возникновение области интерференции в данном устройстве представителям группы, работающей с карточкой 7.

5. Выслушайте объяснения принципа действия интерференционного устройства, рассмотренного этой группой учащихся.

Карточка 7

1. Выполните необходимые построения и определите графическим методом область интерференции волн в схеме с билинзой Бийе (Билле). При каком положении источника относительно билин-зы возможно наблюдение интерференции?

2. Сравните данную схему со схемой опыта Юнга; определите сходство и различие интерференционных схем.

3. Сделайте выводы об алгоритме расчёта интерференционной картины по схеме с билинзой Бийе.

4. Объясните возникновение области интерференции в данном устройстве представителям группы, работающей с карточкой 6.

5. Выслушайте объяснения принципа действия интерференционного устройства, рассмотренного этой группой учащихся.

 

Приложение К

Условия задач для анализа и составления алгоритма их решения

1. В опыте Юнга отверстия освещались монохроматическим светом с длиной волны 600 нм. При этом расстояние между отверстиями составляло 1 м, расстояние от отверстий до экрана — 3 м. Найдите расстояние от первых трёх максимумов до максимума нулевого порядка. (1,8 мм; 3,6 мм; 5,4 мм)

2. Во сколько раз в опыте Юнга нужно изменить расстояние до экрана, чтобы пятая светлая полоса новой интерференционной картины оказалась на том же расстоянии от нулевого максимума, что и третья полоса в прежней картине? (L₂/L₁= 3/5)

3. В опыте Юнга расстояние между щелями равно 0,5 мм, длина волны излучения — 550 нм. Найдите расстояние от щелей до экрана, если расстояние между соседними тёмными полосами составляет 1 мм. (91 см)

4. Во сколько раз в опыте Юнга изменится ширина интерференционной полосы на экране, если зелёный (λ₁=500 нм) светофильтр заменить красным (λ₂=650 нм)? (1.3)

5. В опыте с зеркалами Френеля расстояние между мнимыми изображениями источника равно 0,5 мм, расстояние до экрана — 5 м. В зелёном свете интерференционные полосы расположены на расстоянии 5 мм друг от друга. Найдите длину волны зелёного света. (500 нм)

6. В опыте Ллойда в качестве отражающей поверхности используется поверхность стеклянной пластины, а источником света служит параллельная ей щель, середина которой находится на расстоянии 1 мм от продолжения отражающей поверхности. Экран расположен на расстоянии 4 м от щели, длина световой волны равна 700 нм. Найдите число интерференционных полос, укладывающихся на отрезке экрана длиной 4,2 мм. (4)

7. Из тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием 10 см вырезана центральная часть шириной h=0,5 мм. Обе половинки линзы после этого сдвинуты до соприкосновения. На линзу падает монохроматический (λ=500 нм) свет от точечного источника, расположенного на расстоянии а=5 см от линзы. На каком расстоянии с противоположной стороны линзы нужно поместить экран, чтобы на нём можно было наблюдать только три интерференционные полосы? (15 см)

Примечание. В скобках после условий задач приведены ответы.

Список использованной литературы

1. Годлевская, А. Н. Теория интерференции в классе с углублённым изучением физики / А. Н. Годлевская // Фізіка: праблемы выкладання. — 1997. — Вып. 6. — С. 78—86.

2. Годлевская, А. Н. Теория интерференции в классе с углублённым изучением физики / A. Н. Годлевская // Фізіка: праблемы выкладання. — 1998. — Вып. 1. — С. 81—93.

3. Жилко, В. В. Физика: учеб. пособие для 10-го кл. общеобразоват. шк. с рус. яз. обучения / B. В. Жилко, Л. А. Исаченкова, Л. Г. Маркович. — Минск : Нар. асвета, 2001. — 319 с.