Цели урока:
– учащиеся должны знать понятие зеркало;
– учащиеся должны знать свойства изображения в плоском зеркале;
– учащиеся должны уметь строить изображение в плоском зеркале;
– продолжить работу по формированию методологических знаний и умений, знаний о
методах естественнонаучного познания и уметь применять их;
– продолжить работу по формированию экспериментальных исследовательских умений
при работе с физическими приборами;
– продолжить работу по развитию логического мышления учащихся, по формированию
умения строить индуктивные выводы.
Организационные формы и методы обучения: беседа, тест, индивидуальный опрос, исследовательский метод, экспериментальная работа в парах.
Средства обучения: Зеркало, линейка, ластик, перископ, мультимедийный проектор, компьютер, презентация (См. приложение 1 ).
План урока:
- Проверка д/з (тест).
- Актуализация знаний. Постановка темы, целей, задач урока вместе с учащимися.
- Изучение нового материала в процессе работы учащихся с оборудованием.
- Обобщение результатов эксперимента и формулирование свойств.
- Отработка практических навыков построения изображения в плоском зеркале.
- Подведение итогов урока.
Ход урока
1. Проверка д/з (тест).
(Учитель раздает карточки с тестом.)
Тест: Закон отражения
- Угол падения луча света на зеркальную поверхность равен 15 0 .
Чему равен угол отражения?
А 30 0
Б 40 0
В 15 0 - Угол между падающим и отраженными лучами равен 20 0 . Каким
будет угол отражения, если угол падения увеличится на 5 0 ?
А 40 0
Б 15 0
В 30 0
Ответы для теста.
Учитель: Обменяйтесь своими работами и проверьте правильность выполнения, сверив ответы с эталоном. Поставьте оценки, учитывая критерии оценок (ответы записаны на обратной стороне доски).
Критерии оценок за тест:
на оценку “5” – все;
на оценку “4” – задача № 2;
на оценку “3” – задача № 1.
Учитель: Вам была на дом задача № 4 Упр.30 (учеб. Перышкин А. В.) исследовательского характера. Кто справился с этим заданием? (Ученик работает у доски, предложив свою версию. )
Текст задачи: Высота Солнца такова, что его лучи составляют с горизонтом угол 40 0 . сделайте чертеж (рис.131) и покажите на нем, как нужно расположить зеркало АВ, чтобы “зайчик” попал на дно колодца.
2. Актуализация знаний. Постановка темы, целей, задач урока вместе с учащимися.
Учитель: Сейчас вспомним основные понятия, изученные на предыдущих уроках, и определимся с темой сегодняшнего урока.
Поскольку ключевое слово зашифровано в кроссворде.
Учитель: Какое ключевое слово получили? ЗЕРКАЛО.
Как вы думаете, какая тема сегодняшнего урока?
Да, тема урока: Зеркало. Построение изображения в плоском зеркале.
Откройте тетради, запишите число и тему урока.
Приложение. Слайд 1.
Учитель: На какие вопросы вы бы сегодня хотели получить ответы, учитывая тему урока?
(Дети задают вопросы. Учитель подводит итог, ставя, таким образом, цели урока.)
Учитель:
- Изучить понятие “зеркало”. Выявить виды зеркал.
- Узнать, какими свойствами оно обладает.
- Научиться строить изображение в зеркале.
3. Изучение нового материала в процессе работы учащихся с оборудованием.
Деятельность учащихся: слушают и запоминают материал.
Учитель: приступаем к изучению нового материала, следует сказать, что зеркала бывают следующие:
Учитель: Сегодня мы более подробно изучим плоское зеркало.
Учитель: Плоским зеркалом (или просто зеркало ) называют плоскую поверхность, зеркально отражающую свет
Учитель: Запишите в тетрадь схему и определение зеркала.
Деятельность учащихся: выполняют записи в тетраде.
Учитель: Рассмотрим изображение предмета в плоском зеркале.
Вы все хорошо знаете, что изображение предмета в зеркале образуется за зеркалом, там, где его на самом деле нет.
Как это получается? (Учитель излагает теорию, учащиеся принимают активное участие. )
Слайд 5. (Экспериментальнаядеятельность учащихся.)
Опыт 1. У вас на столе имеется маленькое зеркало. Установите его в вертикальном положении. Перед зеркалом на небольшом расстоянии расположите ластик в вертикальном положении. А теперь возьмите линейку, и положите ее так, чтобы ноль был у зеркала.
Задание. Прочтите вопросы на слайде и ответьте на них. (Вопросы части А.)
Учащиеся формулируют вывод: мнимое изображение предмета в плоском зеркале находится на таком же расстоянии от зеркала, как и предмет перед зеркалом
Слайд 6. (Экспериментальнаядеятельность учащихся. )
Опыт 2. А теперь возьмите линейку, и расположите ее вертикально вдоль ластика.
Задание. Прочтите вопросы на слайде и ответьте на них. (вопросы части Б)
Учащиеся формулируют вывод: размеры изображения предмета в плоском зеркале равны размерам предмета.
Задания к опытам.
Слайд 7. (Экспериментальнаядеятельность учащихся.)
Опыт 3. На ластике справа поставьте черту и разместите его снова перед зеркалом. Линейку можно убрать.
Задание. Что вы увидели?
Учащиеся формулируют вывод: предмет и его изображения являются фигурами симметричными, но не тождественными
4. Обобщение результатов эксперимента и формулирование свойств.
Учитель: ИТАК, эти выводы можно назвать свойствами плоских зеркал , перечислим их еще раз и запишем в тетрадь.
Слайд 8. (Учащиеся записывают свойства зеркал в тетрадь.)
- Мнимое изображение предмета в плоском зеркале находится на таком же расстоянии от зеркала, как и предмет перед зеркалом.
- Размеры изображения предмета в плоском зеркале равны размерам предмета.
- Предмет и его изображения являются фигурами симметричными, но не тождественными.
Учитель: Внимание на слайд. Решаем следующие задачи (учитель спрашивает ответ у несколько ребят, а затем один учащийся излагает ход своих рассуждений, опираясь на свойства зеркал).
Деятельность учащихся: активное участие в обсуждении анализа задач.
1) Человек стоит на расстоянии 2м от плоского зеркала. На каком расстоянии от
зеркала он видит свое изображение?
А 2м
Б 1м
В 4м
2) Человек стоит на расстоянии 1,5м от плоского зеркала. На каком расстоянии
от себя он видит свое изображение?
А 1,5м
Б 3м
В 1м
5. Отработка практических навыков построения изображения в плоском зеркале.
Учитель: Итак, что такое зеркало мы узнали, установили его свойства, а теперь должны научиться строить изображение в зеркале, с учетом выше указанных свойств. Работаем вместе со мной в своих тетрадях. (Учитель работает на доске, учащиеся в тетради. )
| Правила построения изображения | Пример |
|
Итак, изображение должно быть таким же по размерам, как и предмет, находиться за зеркалом на таком же расстоянии, как и предмет перед зеркалом. |
6. Подведение итогов урока.
Учитель: Применение зеркала:
- в быту (по нескольку раз в день мы проверяем, хороши мы выглядим);
- в автомобилях (зеркала заднего вида);
- в аттракционах (комната смеха);
- в медицине (в частности в стоматологии) и во многих других сферах, особый интерес представляет перископ;
- перископ (применяют для наблюдения с подводной лодки или из окопов), демонстрация прибора, в том числе и самодельного.
Учитель: Вспомним, что мы сегодня изучили на уроке?
Что такое зеркало?
Какими свойствами оно обладает?
Как построить изображение предмета в зеркале?
Какие свойства учитываем при построении изображения предмета в зеркале?
Что такое перископ?
Деятельность учащихся: отвечают на поставленные вопросы.
Домашнее задание: §64 (учеб. Перышкин А. В. 8 класс), записи в тетради изготовить перископ по желанию № 1543, 1549, 1551,1554 (задачник Лукашик В. И.).
Учитель: Продолжите фразу …
Рефлексия:
Сегодня на уроке я научился …
Сегодня на уроке мне понравилось …
Сегодня на уроке мне не понравилось …
Выставление оценок за урок (выставляют учащиеся, объясняя при этом, почему ставят именно такую оценку).
Используемая литература:
- Громов С. В. Физика: Учеб. для общеобразоват. учеб. учреждений/ С. В. Громову, Н. А. Родина. – М.: Просвещение, 2003.
- Зубов В. Г., Шальнов В. П. Задачи по физике: Пособие для самообразования: Учебное руководство.– М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985 г.
- Каменецкий С. Е., Орехов В. П. Методика решения задач по физике в средней школе: Кн. для учителя. – М.: Просвещение, 1987.
- Колтун М. Мир физики. Издательство “Детская литература”, 1984.
- Марон А. Е. Физика. 8 класс: Учебно-методическое пособие / А. Е. Марон, Е. А. Марон. М.: Дрофа, 2004.
- Методика преподавания физики в 6–7 классах средней школы. Под ред. В. П. Орехова и А. В. Усовой. М. , “Просвещение”, 1976.
- Перышкин А. В. Физика. 8 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений.– М.: Дрофа, 2007.
Плоское зеркало - это плоская поверхность, зеркально отражающая свет.
Построение изображения в зеркалах основывается на законах прямолинейного распространения и отражения света.
Построим изображение точечного источника S (рис. 16.10). От источника свет идет во все стороны. На зеркало падает пучок света SAB , и изображение создается всем пучком. Но для построения изображения достаточно взять какие-либо два луча из этого пучка, например SO и SC . Луч SO падает перпендикулярно поверхности зеркала АВ (угол падения равен 0), поэтому отраженный пойдет в обратном направлении OS . Луч SC отразится под углом \(~\gamma=\alpha\). Отраженные лучи OS и СК расходятся и не пересекаются, но если они попадают в глаз человека, то человек увидит изображение S 1 которое представляет собой точку пересечения продолжения отраженных лучей.
Изображение, получаемое на пересечении отраженных (или преломленных) лучей, называется действительным изображением .
Изображение, получаемое при пересечении не самих отраженных (или преломленных) лучей, а их продолжений, называется мнимым изображением .
Таким образом, в плоском зеркале изображение всегда мнимое.
Можно доказать (рассмотрите треугольники SOC и S 1 OC), что расстояние SO = S 1 O, т.е. изображение точки S 1 находится от зеркала на таком же расстоянии, как и сама точка S. Отсюда вытекает, что для построения изображения точки в плоском зеркале достаточно опустить на плоское зеркало из этой точки перпендикуляр и продолжить его на такое же рас¬стояние за зеркало (рис. 16.11).
При построении изображения какого-либо предмета последний представляют как совокупность точечных источников света. Поэтому достаточно найти изображение крайних точек предмета.
Изображение А 1 В 1 (рис. 16.12) предмета АВ в плоском зеркале всегда мнимое, прямое, тех же размеров, что и предмет, и симметричное относительно зеркала.
Построение изображений в зеркалах и их характеристика.
Изображение какой-либо точки A предмета в сферическом зеркале можно построить с помощью любой пары стандартных лучей: Для построения изображения какой – либо точки А предмета необходимо найти точку пересечения двух любых отраженных лучей или их продолжений, наиболее удобны лучи, идущие, как показано на рисунках 2.6 – 2.9
2) луч, проходящий через фокус, после отражения пойдет параллельно оптической оси, на которой лежит этот фокус;
4) луч, падающий в полюс зеркала, после отражения от зеркала идет симметрично главной оптической оси (АВ=ВМ)
Рассмотрим несколько примеров на построение изображений в вогнутых зеркалах:
2) Предмет расположен на расстоянии, которое равно радиусу кривизны зеркала. Изображение – действительное, равно по величине размерам предмета, перевернутое, располагается строго под предметом (рис.2.11).
Рис. 2.12
|
3) Предмет расположен между фокусом и полюсом зеркала. Изображение – мнимое, увеличенное, прямое (рис.2.12)
Формула зеркала
Найдем связь между оптической характеристикой и расстояниями, определяющими положение предмета и его изображения.
Пусть предметом служит некоторая точка А, располагающаяся на оптической оси. Используя законы отражения света, построим изображение этой точки (рис. 2.13).
Обозначим расстояние от предмета до полюса зеркала (АО), а от полюса до изображения (ОА¢).
Рассмотрим треугольник АРС, получаем, что
Из треугольника АРА¢, получаем, что 
. Исключим из этих выражений угол , так как единственный который не опирается на ОР.
, 
или
(2.3)
Углы b, q, g опираются на ОР. Пусть рассматриваемые пучки параксиальны, тогда эти углы малы и, следовательно, их значения в радианной мере равно тангенсу этих углов:
; ; 
, где R=OC, является радиусом кривизны зеркала.
Подставим полученные выражения в уравнение (2.3)
Так как мы ранее выяснили, что фокусное расстояние связано с радиусом кривизны зеркала, то
(2.4)
Выражение (2.4) называется формулой зеркала, которая используется лишь с правилом знаков:
Расстояния , , считаются положительными, если они отсчитываются по ходу луча, и отрицательными – в противном случае.
Выпуклое зеркало .
Рассмотрим несколько примеров на построение изображений в выпуклых зеркалах.
2) Предмет расположен на расстоянии равном радиусу кривизны. Изображение мнимое, уменьшенное, прямое (рис.2.15)
Фокус выпуклого зеркала мнимый. Формула выпуклого зеркала
.
Правило знаков для d и f остается таким же, как и для вогнутого зеркала.
Линейное увеличение предмета определяется отношением высоты изображения к высоте самого предмета
. (2.5)
Таким образом, независимо от расположения предмета относительно выпуклого зеркала изображение оказывается всегда мнимым, прямым, уменьшенным и расположенным за зеркалом. В то время как изображения в вогнутом зеркале более разнообразны, зависят от расположения предмета относительно зеркала. Поэтому вогнутые зеркала применяются чаще.
Рассмотрев принципы построения изображений в различных зеркалах, мы подошли к пониманию действия столь различных приборов, как астрономические телескопы и увеличивающие зеркала в косметических приборах и медицинской практике, мы способны сами спроектировать некоторые приборы.
Найдем связь между оптической характеристикой и расстояниями, определяющими положение предмета и его изображения.
Пусть предметом служит некоторая точка А, располагающаяся на оптической оси. Используя законы отражения света, построим изображение этой точки (рис. 2.13).
Обозначим
расстояние от предмета до полюса зеркала
(АО),
а от полюса до изображения
(ОА).
Рассмотрим
треугольник АРС, получаем, что
Из треугольника
АРА, получаем, что
.
Исключим из этих выражений угол
,
так как единственный который не опирается
на ОР.
,
или
(2.3)
Углы ,,опираются на ОР. Пусть рассматриваемые пучки параксиальны, тогда эти углы малы и, следовательно, их значения в радианной мере равно тангенсу этих углов:
;
;
,
гдеR=OC,
является радиусом кривизны зеркала.
Подставим полученные выражения в уравнение (2.3)
Так как мы ранее выяснили, что фокусное расстояние связано с радиусом кривизны зеркала, то
(2.4)
Выражение (2.4) называется формулой зеркала, которая используется лишь с правилом знаков:
Расстояния
,
,
считаются положительными, если они
отсчитываются по ходу луча, и отрицательными
– в противном случае.
Выпуклое зеркало .
Рассмотрим несколько примеров на построение изображений в выпуклых зеркалах.
Фокус выпуклого зеркала мнимый. Формула выпуклого зеркала
.
Правило знаков для d и f остается таким же, как и для вогнутого зеркала.
Линейное увеличение предмета определяется отношением высоты изображения к высоте самого предмета
. (2.5)
Таким образом, независимо от расположения предмета относительно выпуклого зеркала изображение оказывается всегда мнимым, прямым, уменьшенным и расположенным за зеркалом. В то время как изображения в вогнутом зеркале более разнообразны, зависят от расположения предмета относительно зеркала. Поэтому вогнутые зеркала применяются чаще.
Рассмотрев принципы построения изображений в различных зеркалах, мы подошли к пониманию действия столь различных приборов, как астрономические телескопы и увеличивающие зеркала в косметических приборах и медицинской практике, мы способны сами спроектировать некоторые приборы.
Зеркальное отражение, диффузное отражение
Плоское зеркало.
Простейшей оптической системой является плоское зеркало. Если параллельный пучок лучей, падающий на плоскую поверхность раздела двух сред, после отражения остается параллельным, то отражение называется зеркальным, а сама поверхность называется плоским зеркалом (рис. 2.16).
Если отражающая поверхность шероховата, то отражение неправильное и свет рассеивается, или диффузно отражается (рис.2.19)
Диффузное отражение гораздо более приятно для глаза, чем отражение гладкими поверхностями, называемое правильным отражением.
Линзы.
Линзы, также как и зеркала являются оптическими системами, т.е. способны изменять ход светового луча. Линзы по форме могут быть различными: сферическими, цилиндрическими. Мы остановимся только на сферических линзах.
Прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями, называется линзой .
Собирающие линзы . Фокусом собирающей линзы называется точка, в которой пересекаются параллельные оптической оси лучи после преломления в линзе. Фокус собирающей линзы – действительный. Фокус, лежащий на главной оптической оси, называется главным фокусом. Любая линза имеет два главных фокуса: передний (со стороны падающих лучей) и задний (со стороны преломленных лучей). Плоскость, в которой лежат фокусы, называется фокальной плоскостью. Фокальная плоскость всегда перпендикулярна главной оптической оси и проходит через главный фокус. Расстояние от центра линзы до главного фокуса называется главным фокусным расстоянием F (рис.2.21).
Для построения изображений какой- либо светящейся точки следует проследить ход любых двух лучей, падающих на линзу и преломленных в ней до их пересечения (или пересечения их продолжения). Изображение протяженных светящихся предметов представляет собой совокупность изображений отдельных его точек. Наиболее удобными лучами, используемыми при построении изображений в линзах, являются следующие характерные лучи:
На рисунке 2.25 продемонстрировано построение изображения точки А предмета АВ.
Кроме перечисленных лучей при построении изображений в тонких линзах используют лучи, параллельные какой-либо побочной оптической оси. Следует иметь в виду, что лучи, падающие на собирающую линзу пучком, параллельным побочной оптической оси, пересекают заднюю фокальную поверхность в той же точке, что и побочная ось.
Формула тонкой линзы:
, (2.6)
где F - фокусное расстояние линзы; D - оптическая сила линзы; d - расстояние от предмета до центра линзы; f - расстояние от центра линзы до изображения. Правило знаков будет таким же, как и для зеркала: все расстояния до действительных точек считаются положительными, все расстояния до мнимых точек считаются отрицательными.
Линейное увеличение, даваемое линзой,
, (2.7)
где H - высота изображения; h - высота предмета.
Рассеивающие линзы . Лучи, падающие на рассеивающую линзу параллельным пучком, расходятся так, что их продолжения пересекаются в точке, называемоймнимым фокусом.
Правила хода лучей в рассеивающей линзе:
2)луч, идущий вдоль оптической оси, не меняет своего направления.
Формула рассеивающей линзы:
(правило знаков остается прежним).
На рисунке 2.27 приведен пример построения изображений в рассеивающих линзах.
Любые отражающие поверхности в курсе школьной физики принято называть зеркалами. Рассматривают две геометрические формы зеркал:
- плоское
- сферическое
— отражающая поверхность, формой которой является плоскость. Построение изображения в плоском зеркале основывается на , которые, в общем случае, даже можно упростить (рис. 1).
Рис. 1. Плоское зеркало
Пусть источником в нашем примере будет точка А (точечный источник света). Лучи от источника распространяются во все стороны. Чтобы найти положение изображения, достаточно проанализировать ход двух любых лучей и найти построением точку их пересечения. Первый луч (1) пустим под любым углом к плоскости зеркала, и, по , его дальнейшее движение будет под углом отражения, равным углу падения. Второй луч (2) также можно пускать под любым углом, но проще нарисовать его перпендикулярно поверхности, т.к., в этом случае, он не испытает преломления. Продолжения лучей 1 и 2 сходятся в точке B, в нашем случае, данная точка и есть точки А (мнимое) (рис. 1.1).
Однако получившиеся на рисунке 1.1 треугольники одинаковы (по двум углам и общей стороне), тогда в качестве правила построения изображения в плоском зеркале можно принять: при построении изображения в плоском зеркале достаточно из источника А опустить перпендикуляр на плоскость зеркала, а затем продолжить данный перпендикуляр на ту же длину по другую сторону от зеркала (рис. 1.2).
Воспользуемся этой логикой (рис. 2).
Рис. 2. Примеры построения в плоском зеркале
В случае не точечного предмета важно помнить, что форма предмета в плоском зеркале не меняется. Если учесть, что любой предмет фактически состоит из точек, то, в общем случае, надо отразить каждую точку. В упрощённом варианте (например, отрезок или простая фигура) можно отразить крайние точки, а потом соединить их прямыми (рис. 3). При этом АВ — предмет, А’В’ — изображение.
Рис. 3. Построение предмета в плоском зеркале
Также нами было введено новое понятие — точечный источник света — источник, размерами которого можно пренебречь в нашей задаче.
— отражающая поверхность, формой которой является часть сферы. Логика поиска изображения та же — найти два луча, идущих от источника, пересечение которых (или их продолжений) и даст искомое изображение. На самом деле, для сферического тела есть три достаточно простых луча, преломление которых можно легко предсказать (рис. 4). Пусть — точечный источник света.
Рис. 4. Сферическое зеркало
Для начала введём характерную линию и точки сферического зеркала. Точка 4 называется оптическим центром сферического зеркала. Эта точка является геометрическим центром системы. Линия 5 — главная оптическая ось сферического зеркала — линия, проходящая через оптический центр сферического зеркала и перпендикулярно касательной к зеркалу в этой точке. Точка F — фокус сферического зеркала , обладающая особыми свойствами (об этом позже).
Тогда существует три хода лучей, достаточно простых для рассмотрения:
- синий. Луч, проходящий через фокус, отражаясь от зеркала, проходит параллельно главной оптической оси (свойство фокуса),
- зелёный. Луч, падающий на главный оптический центр сферического зеркала, отражается под тем же углом (),
- красный. Луч, идущий параллельно главной оптической оси, после преломления проходит через фокус (свойство фокуса).
Выбираем любые два луча и их пересечение даёт изображение нашего предмета ().
Фокус — условная точка на главной оптической оси, в которую сходятся лучи, отражённые от сферического зеркала шедшие параллельно главной оптический оси.
Для сферического зеркала фокусное расстояние (расстояние от оптического центра зеркала до фокуса) чисто геометрическое понятие, и данный параметр может быть найден через соотношение:
Вывод : для зеркал используются самые общие . Для плоского зеркала существует упрощение для построения изображений (рис. 1.2). Для сферических зеркал существуют три хода луча, два любых из которых дают изображение (рис. 4).
Плоское, сферическое зеркало обновлено: Сентябрь 9, 2017 автором: Иван Иванович
