17477

Конструирование системы упражнений по теме Геометрическая оптика на основе обобщения опыта работы учителя физики лицея №40 Морозовой Н.В

Дипломная

Педагогика и дидактика

Педагогический опыт как результат практики является критерием истины: он либо подтверждает либо отвергает те или иные нововведения. Этот опыт как правило результат творческих поисков педагогов в нем сливаются воедино творческое новаторское и в то же время традиционное начала.

Русский

2015-01-29

2.46 MB

6 чел.

Дипломная работа

“Конструирование системы упражнений по теме «Геометрическая оптика» ( на основе обобщения опыта работы учителя физики лицея №40 Морозовой Н.В)”.


Содержание:                                                                                            стр

Введение                                                                                                   3

Глава 1. Обобщение педагогического опыта учителя физики

лицея №40 Морозовой Н.В.                                                                    5                        

1.1 Сущность передового педагогического опыта                               5

1.2. Изучение передового педагогического опыта учителя физики лицея № 40 Морозовой Н. В.                                                                  8

1.3. Оценка результатов педагогического опыта.                               11

Глава 2. Конструирование системы упражнений по теме   «Геометрическая оптика»                                                                     14

2.1. Учебные задания и их характеристика.                                        14

2.2. Конструирование в процессе обучения.                                       17

2.3. Система упражнений по теме «Геометрическая оптика».          25

Заключение.                                                                                            67

Литература.                                                                                             68


Жизнь велит вам учить, нам - учиться

                                                            Опыт ваш - это мудрости клад,
                                                                Все, что взяли от вас, пригодится
                                                     И весомее станет в стократ.

В связи с предстоящим юбилеем 75 летием КГПУ и физико-математического факультета мы посвящаем данное исследование выпускнице 1962 года, учителю лицея №40 г.Петрозаводска Морозовой Нине Викторовне.  

Введение

Проблема исследования.

Сегодня чрезвычайно актуальна задача объективной оценки инновационных процессов в развитии образовательных и воспитательных систем учебных заведений, экспертной оценки авторских методик, педагогического опыта, квалификации профессионального мастерства педагога.
        В решении данной проблемы основную роль играет обобщение педагогического опыта.

Педагогический опыт как результат практики является критерием истины: он либо подтверждает, либо отвергает те или иные нововведения. Этот опыт, как правило, результат творческих поисков педагогов, в нем сливаются воедино творческое, новаторское и в то же время традиционное начала. 

Объект исследования – учебный процесс по физике в старшей школе.

Предмет исследования – конструирование системы развивающих упражнений  в рамках обобщения опыта работы учителя физики лицея №40 Морозовой Н. В.

Цель работы: рассмотреть конструирование системы развивающих упражнений в качестве дидакто-методического сопровождения процесса обучения физики на примере темы «Геометрическая оптика» на основе обобщения опыта работы учителя физики лицея №40 Морозовой Н. В.

Задачи дипломного исследования:

  1.  Изучить степень разработанности данной проблемы.
    1.  Уточнить сущность понятия  конструирование в процессе обучения.
      1.  Рассмотреть виды учебных заданий и их характеристику.
        1.  Изучить и обобщить педагогический опыт работы учителя физики лицея №40 Морозовой Н.В.
        2.  Сконструировать систему развивающих упражнений.
        3.  Апробировать систему упражнений по теме «Геометрическая оптика» при изучении физики в 11 классе.

Теоретическое значение работы заключается в рассмотрении и уточнении содержания понятий передовой педагогический опыт, конструирование в процессе обучения, система учебных заданий и их характеристики.

Практическое значение исследования состоит в возможности использования развивающих упражнений по теме «Геометрическая оптика» в реальной практике обучения физики.

Структура работы. Дипломная работа состоит из введения, 2-х глав, заключения, списка литературы.


Глава 1. Обобщение передового педагогического опыта работы учителя физики лицея №40 Морозовой Н.В.

В данной главе  рассматривается сущность и критерии передового педагогического опыта. Производится анализ передового педагогического опыта учителя физики лицея №40 Морозовой Н.В.

1.1. СУЩНОСТЬ ПЕРЕДОВОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ОПЫТА
    Реформирование современного образования и воспитания во многом зависит от профессионализма специалистов, работающих в данной системе.      Демократизация учебного заведения предполагает раскрытие потенциальных возможностей каждого педагогического работника, внимание к передовому опыту работы, поощрение инициативы.

Под понятием «передовой опыт» Европейцева Г. Н. рассматривает новые или улучшенные приемы и методы работы, формы деятельности, прогрессивные новшества, рационализаторские инициативы, дающие высокий результат и соответствующие современным требованиям, направленные на совершенствование учебно-воспитательного процесса.

Критерием эффективности научно-методической работы является готовность и способность каждого педагога к инновационной деятельности.
    Квалифицированный педагог отличается:

       -высокой профессиональной компетентностью;
    -самостоятельностью суждений;
    -умением прогнозировать (ставить цель);
    -проектировать (определять приоритетные задачи);
    -программировать (видеть в полном объеме содержание педагогической деятельности);
    -планировать и организовывать творческую деятельность свою и воспитанников (создавать оригинальные технологии обучения и воспитания);
    -анализировать (соотносить продукт деятельности с предполагаемым результатом);
    -оперативно принимать решения (совершенствовать свое мастерство и  стимулировать творчество учащихся).

         Нефедова К. А. отмечает, что новое - это не гарантия передового опыта. Массовое применение каких-то форм, методов и приемов также ненадежный показатель передового опыта. Иногда за передовое выдаются псевдоноваторские и псевдопедагогические приемы, например, стремление заменить преподавателя техническими средствами там, где такая замена не оправдана; стремление любой ценой добиться хороших результатов в учебно-воспитательной работе, в частности, заменой «второстепенных»» уроков «главными»; диктаторские приемы воздействия на учащихся; завышение реальных показателей успеваемости и т.п.
               Для выявления степени эффективности педагогического процесса и его оценки  надо иметь критерий, в котором определены: признаки объекта, мера для определения того, в какой степени выражен тот или иной признак у данного объекта, и точка отсчета (чтобы измерять что-то, необходимо иметь такую точку). Без этих компонентов нет надежного критерия и, значит, невозможна объективная оценка педагогического опыта.
        По степени обобщенности можно выделить две группы критериев: первая группа – это те критерии, которые относятся к общепедагогическим (например, критерии проблемного обучения), вторая – критерии, которые касаются передового опыта как частного случая общепедагогических критериев (например, критерии проблемного обучения применительно к разным учебным предметам, в разных классах).

        Передовой опыт не имеет сроков службы: он сохраняет значимость, пока полезен.

Критерии передового опыта

1.Результативность работы:
    -высокие и устойчивые результаты учебно-воспитательной работы. В данном случае важна не отметка, а глубина и прочность знаний, образованность, культура, которую учитель формирует у учеников;
    -оптимальный уровень управленческой деятельности.
2.Актуальность и социальная значимость:
    -эффективное решение учебно-воспитательных задач;
    -усовершенствование содержания управленческой деятельности.
3. Новизна опыта:
    -новое содержание педагогического процесса, а также новые методы, формы, средства педагогической деятельности, которые можно определить как творческий опыт;
    -успешное применение известных научных положений передового опыта, так называемый репродуктивный опыт;
    -рационализация отдельных сторон педагогической деятельности и деятельности по управлению педагогическим процессом.
4.Экономичность, оптимальность тех средств и сил, которые затрачивают школа и учитель для достижения определенного результата (например, все усваивается учащимися на уроке).
5.Устойчивость и постоянство успехов учебно-воспитательной работы.
6.Преемственность.
7.Перспективность:
    -всякое новое педагогическое явление лишь в том случае является частью опыта, если есть перспектива развития и применения его на практике.
8.Умение обнаруживать и преодолевать недостатки, противоречия.

Зная критерии передового педагогического опыта, можно приступить к изучению опыта конкретного учителя.

1.2. ИЗУЧЕНИЕ ПЕРЕДОВОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ОПЫТА УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ ЛИЦЕЯ № 40 МОРОЗОВОЙ НИНЫ ВИКТОРОВНЫ

В данной работе мы изучили педагогический опыт учителя Морозовой  Нины Викторовны, учительницы физики лицея № 40 г. Петрозаводска.

Нина Викторовна создала эффективную систему обучения учащихся. Она сочетает высокий уровень обучения с доступностью и познавательным интересом.  Использование опорных конспектов  это главное в преподавании физики у Нины Викторовны. По опорным конспектам она работает с 1975 года, свою систему преподавания строит исходя из цели преподавания: сформировать у учащихся целостное представление о физике, законах и явлениях. А перед собой ставит задачи:

  •  обеспечить усвоение учениками основного материала всех разделов и тем курса физики;
  •  закрепить полученные знания на лабораторных занятиях;
  •  научить применять приобретенные сведения для решения задач;
  •  показать проблемы науки.

Работа с опорными конспектами позволяет правильно распределить учебное время на уроке, чтобы большую его часть  уделить глубокому усвоению материала; построить систему опроса, чтобы каждый ученик знал, на каком уровне знаний он находится; использовать учебную деятельность учащихся в качестве обучающей и контролирующей.

Опорный конспект представляет краткую запись основных положений темы, но первичное представление материала излагается шире, глубже, чем в опорном конспекте, ученики только слушают, отвечают на вопросы, максимально используется демонстрационный эксперимент (демонстрации готовят учащиеся); затем идет показ опорного конспекта через кодоскоп ; на столах листы с опорным конспектом, которые учащиеся в течении 3-5 минут просматривают самостоятельно, задают вопросы. При такой форме ученик видит наглядно весь материал, ему видно, что он должен запомнить по данной теме, что означает каждый рисунок. Главное в изложении нового материала: добиться, чтобы каждый ученик смог разобраться в каждой части опорного конспекта. Практика показала, что если ученик зубрит опорный конспект, а не учит, то на следующем уроке, воспроизводя конспект, делает массу смысловых ошибок, особенно в рисунках.  Именно поэтому следует добиваться понимания материала. Закончив изучение теоретического материала, каждый ученик выполняет остальные задания: учится решать задачи, выполнять эксперимент.

Таким образом, работа с опорными конспектами помогают ученику глубже разобраться в материале, грамотно излагать его, используя демонстрационное оборудование, привести в систему полученные знания, особенно при повторении; а учителю видеть работу более эффективной: представить наглядно весь изучаемый материал, сконцентрировать внимание на отдельных наиболее трудных местах; многократно повторять, проводить учебные занятия на опережающем уровне, быстро проверить, как ученик понял и запомнил, умеет применить на практике и понять, что урок это творчество самого учителя.

Схема работы Н. В. Морозовой включает следующие блоки:

  1.  Уроки-лекции, на которых учащиеся  работают с опорными конспектами и где широко применяются демонстрации и презентации.
  2.   Уроки-семинары, на которых используются большое количество практических работ, проводятся демонстрационные опыты и лабораторные работы, которые дают ученикам возможность углубить знания теоретического материала и приобрести навыки пользования приборами, четкое представление о физических законах, явлениях, что способствует дальнейшему запоминанию и пониманию сути изученного.
  3.  Уроки решение задач. На данных уроках задачи учащиеся решают самостоятельно, иногда совместно разбирают 2-3 задачи. Задачи неодинаковы по степени трудности, что позволяет распределить их в классе в зависимости от подготовки учащихся. Также осуществление дифференцированного подхода обеспечивает облегчение работы учителя при организации итогового контроля.
  4.   Уроки -консультации, на которых ученики  обсуждают непонятный материал.
  5.  Уроки обучения. Данные уроки строятся по принципу: старшие – младшим (11 класс обучает 7, 8, 9; 10 класс – 8; 9 класс-11).
  6.  Уроки – контроля, которые проводятся в конце изучения темы, благодаря им проверяется теоретический материал, практический эксперимент, умение решать задачи.

Большое внимание уделяет Нина Викторовна оснащенности кабинета физики. В классе множество приборов для лабораторных работ и различных опытов,  ученики самостоятельно на практике могут убедится в справедливости физических законов. Умелое сочетание наглядности, практических работ и конспектов делает уроки насыщенными интенсивной работой учеников и оттого весьма эффективными. Эффективность процесса обучения доказывает то, что ее ученики регулярно завоевывают призовые места в олимпиадах, успешно сдают выпускные и вступительные экзамены по физике. Оценка результатов работы учителя представлена в следующем параграфе.

1.3.ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ОПЫТА.

Изложение материала блоками с использованием опорных конспектов позволяет достигнуть высоких результатов обучения.

Для выявления результативности вычисляется коэффициент обученности, который включает в себя:

  1.  узнавание
  2.  запоминание
  3.  понимание
  4.  применение в стандартной ситуации
  5.  межтемное обобщение
  6.  творческий уровень

и показывает реальный уровень знаний на данном этапе.

Рассмотрим диаграммы, на которых представлены результаты работы Морозовой Нины Викторовны.

Диаграмма 1. Результаты сдачи государственного экзамена за курс средней школы II ступень – 9 Г, В классы.

 

Диаграмма2. Результаты сдачи вступительных экзаменов

Диаграмма3. Успеваемость учащихся 9,10,11 класса (класс математический)

 

Диаграмма4. Диаграмма о продолжении образования

Результаты диаграмм показывают высокий уровень качества знаний учителя.
Глава 2.  Конструирование развивающих задач по теме «Геометрическая оптика»

В данной главе изучаются различные категории учебных заданий, термин конструирования в педагогическом процессе. С помощью конструктора задач выявляются на развитие каких умений направлена та или иная задача. Предложены примеры развивающих упражнений по теме: «Геометрическая оптика», а также результаты апробирования их на практике.

  1.  УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

Рассмотрим основные дидактические категории в технологическом аспекте. При этом выделим их практически используемые характеристики — виды, признаки, акты, звенья. Это те «строительные кирпичики», которые необходимо изучить будущему учителю с целью овладения процессом конструирования обучения. А. И. Уман считает, что  конструирование — это первый шаг к квалифицированному осуществлению обучения.

В своей книге А. И. Уман говорит, что в аналитической части студенты изучают и усваивают все дидактические категории на практических занятиях. Закрепление происходит в процессе посещения школьных уроков и выделения из «живой ткани» учебного процесса изучаемых явлений. Овладение изучаемыми явлениями создает условия для перехода к процессу конструирования.

Для конструирования системы упражнений необходимо рассмотреть, как различаются учебные задания.

В своей книге, А. И. Уман описывает, - учебное задание, как  сложную и многоплановую дидактическую категорию. Внешне оно представляет собой единство некоторого предписания и указания на объект, относительно которого имеет место данное предписание.

Предписание связано с определенной целью обучения и отражает ее. В этом смысле учебное задание представляет собой максимально конкретизированную, обращенную к учащимся цель обучения.

Указание на объект, относительно которого имеет место предписание, отражает фрагмент содержания образования, подлежащий усвоению.

Различают задания в учебном материале и в учебном процессе.

В учебном материале мы имеем дело с различными видами учебных заданий — задачами и упражнениями, которые представляют собой лишь часть учебного материала. Кроме заданий, в учебном материале имеются еще и тексты, содержащие информацию об изучаемых явлениях.

В учебном процессе весь учебный материал — тексты, а также задачи и упражнения — воплощается в форму учебных заданий. Поэтому в соотношении с содержанием образования в процессе обучения учебное задание есть форма воплощения этого содержания. Выполняя учебное задание, учащийся расформировывает содержание, заложенное в задании, и своей деятельностью переводит это содержание в новую форму — сознание, т.е. усваивает материал. В содержательно-логических связях между предписанием и указанием на объект кроется способ выполнения учебного задания (способ решения задачи). Найти способ решения — это значит определить, какие операции и в какой последовательности необходимо совершить, над исходными данными, чтобы получить искомый результат. В случае неразрешимых задач разрешить проблему — это значит определить, что данная задача не имеет решения.

Д. Б. Эльконин  определяет задачу, как общественную знаковую модель множества проблемных ситуаций, содержащую данные условия, которые необходимы и достаточны для ее разрешения наличными средствами знания и опыта данного человека.

Выделим три психологически разных варианта действий школьника при решении задачи:

1. Цель задается учителем авторитарно в форме требования найти искомое задачи при данных условиях. Но если ученик не помнит способ решения, это требование не будет принято к исполнению, задача не будет решена.

2. Цель задается тем же способом, но обучающийся принимает задачу к решению и, припоминая алгоритм, находит ее искомое.

3. Цель порождается в ходе самостоятельного анализа проблемной ситуации и превращения ее в задачу, выступая теперь как его собственный осознанный образ предвосхищаемого результата.

Лишь в третьем случае задача наполняется личностным смыслом; учащийся выступает субъектом собственного активного целеобразования и целеосуществления.

Для реализации последней цели необходимо рассмотреть конструирование системы развивающих упражнений.


2.2. КОНСТРУИРОВАНИЕ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ  

Конструирование в процессе  обучения - средство углубления и расширения полученных  теоретических знаний и развития творческих способностей, изобретательских интересов и склонностей учащихся.

Термин конструирование в Российской Педагогической Энциклопедии переводится как  строю, создаю с латинского от «construe». У Г. М. Коджаспировой под конструирование понимается – создание новых дидактических материалов, новых форм и методов организации педагогического процесса.

Для конструирования задач мы  использовали таксономию педагогических целей предложенную М. В. Блумом. Само понятие “ таксономия”  (от греч. taxis- расположение по порядку и nomos-закон), заимствовано из биологии. Оно обозначает такую классификацию и систематизацию объектов, которая построена на основе их естественной взаимосвязи и использует для описания объектов категории, расположенные последовательно, по нарастающей сложности (т. е. по иерархии). Пользуясь таксономией учитель не только выделяет и конкретизирует цели, но и упорядочивает их, определяя первоочередные задачи, порядок и перспективы дальнейшей работы.

В данном случае необходимо использование следующих видов учебных заданий: классных и домашних, заданий на; объяснение и на иллюстрацию материала, заданий на восприятие понимание материала, заданий репродуктивных, заданий на интерпретацию и краткое изложение материала и др. При этом подбор требуемых видов учебных заданий проводится постепенно, в ход последовательного моделирования предстоящего учебного процесса. Учитывается также отнесенность тех или иных видов заданий звеньям процесса обучения. Так, при подаче нового материала используются следующие виды  учебных заданий: классные, на объяснение и иллюстрацию материала, на восприятие и понимание, репродуктивные и т.д. При проверке домашней работы используются задания на интерпретацию  и   краткое  изложение материала. В принципе каждое звено процесса обучения обладает своей совокупностью целей обучения, а следовательно, и своим набором соответствующих видов учебных заданий.

Из этого набора при упорядочении определенного звена процесса обучения в каждом конкретном случае отбираются требуемые виды. Далее производится комплектование звена и всех звеньев путем выстраивания видов заданий в линейную последовательность

Конструирование линейной последовательности видов учебных заданий, наполненных конкретным предметным содержанием, есть организация учебных заданий, их упорядочение во времени в соответствии с протеканием учебного процесса. Организация, включающая все планируемые учителем варианты учебных заданий и дополненная способами их выполнения учащимися, представляет собой сценарий учебного процесса (урока). Сценарий урока есть конечный продукт конструирования процесса обучения, за которым уже следует непосредственно организация и осуществление обучения.

Определим, какие действия реализуются при решении определенной задачи, а так же на развитие каких умений направлена та или иная задача. Для этого можно выделить список дидактических глаголов-действий для конструирования задач.

Таблица1.  Конструктор задач

Компоненты

структуры задачи

Определение, смысл

Действия ученика

Развитие умений

Номера задач

Ознакомление

Воспроизводство или определение местонахождения конкретных элементов информации

Отвечает,

Воспринимает,

Запоминает,

Распознаёт

Излагает

Характеризует

Описывает

Проводить наблюдение природных явлений.

Уметь узнать

физическое явление.

5,11,15,22,23,38,41,69,86,92,

99,102,104,

107,110,111,

113

Понимание

Усвоение смысла изложенного материала

Объясняет

Истолковывает

Интерпретирует

Доказывает

Раскрывает

Отождествляет

Описывать и

обобщать

результаты наблюдений. Описывать

основную

идею задачи.

2,3,12,13,14,

21,24,27,28,

29,30,31,32,

43,44,46,47,

60,61,62,71,

75,101,112

Применение

Использование правил, концепций, принципов, теорий, идей в новых ситуациях, «перенос»

Решает новые

проблемы,

Доказывает

Отбирает

Организует

Инициирует

Вырабатывает

Конструирует

Использует простые измерительные приборы для

изучения физических

явлений.

Представлять отчет

о проделанном.

1,6,7,16,17,18,33,34,35,36,42,

45,49,50,51,

52,53,54,55,

56,58,59,63,

64,70,72,74,

77,78,79,80,

81,82,83,88,

89,90,91,92

Анализ

Расчленение

информации на

составные части,

выявление взаимосвязей

Обсуждает

Раскрывает

Перечисляет

Анализирует

Разделяет на части

Разбирает критически

Производить анализ и оценку данных в задаче. Производить сравнение данных.

4,25,48,65,76,84,85,87,93,94,

95,96,100,

103,106

Синтез

Создание из различных

идей нового или уникального продукта

или плана

Обсуждает

Обобщает

Связывает

Сопоставляет

Резюмирует

Суммирует

Осуществлять самостоятельный

поиск информации

и

представлять ее в различных формах

8,9,20,26,37,

66,67,68,98,

108

Оценка

Оценивание значения материала или идей на основе определённых критериев или

стандартов

Судит, оценивает

Обсуждает,

подвергает сомнению

Формирует,

составляет

Высказывает своё

мнение

Применяет полученные знания для объяснения разнообразных

природных явлений и процессов, принципов действия важнейших технических устройств.

10,19,39,40,

57,73,109

Содержание учебного материала, особенно по отдельным темам, насыщено информацией; информативность программ идет в ущерб их развивающим функциям. Из-за большого объема учебных сведений многие уроки проходят в виде лекций, в ходе которых у учеников в основном работают внимание и память, а творческое мышление не задействовано. Это обстоятельство требует поиска дополнительных возможностей активизации развивающей компоненты образования.

Важную роль при этом может играть  включение в учебный процесс (или усиление доли) системы особых упражнений, решение которых требует от учащихся анализа, осмысления, соотнесения общего и частного, конкретизации и т. д. Практика показывает, что около 80% вопросов, которые задают ученикам, направлены на воспроизведение информации из учебника или на понимание. Важная составная часть обучения творчеству – применение системы специально ориентированных самостоятельных работ учащихся. В связи с этим, конструирование системы заданий по соответствующей теме в соответствии с категориями учебных целей позволит к концу изучения темы охватить ими все виды мыслительных операций и практических действий у учащихся.

В качестве предмета исследования по конструированию системы заданий нами выбрана тема «Геометрическая оптика». Изучение световых явлений значительно расширяет раскрывающуюся перед учащимися физическую картину мира, обогащает их практическую подготовку. Удивительная простота законов геометрической оптики и необходимое разнообразие отражаемых ими явлений, доступность многих экспериментов со светом даже в домашних условиях, интерес учащихся  к оптическим явлениям – все это придает изучению световых явлений большое методическое, воспитательное и развивающее значение.

Результаты ЕГЭ в республике Карелия (рис.1) показали, что процент выполнения базовых заданий учащимися по геометрической оптике составил 39% (2003 г.), 61% (2004г.), 69% (2005г.);  заданий повышенного уровня – 16% (2003 г.), 17% (2004г.), 36% (2005г.); заданий высокого уровня – 1%, 3%, 4% соответственно.

 

Диаграмма 5: Сравнительная диаграмма результатов выполнения заданий по геометрической оптике.

А.С. Сиденко считает, что главная идея составления или подбора развивающих  заданий такова: задания должны приглашать к размышлению, наблюдениям, поиску, выдвижению идей, высказыванию своей точки зрения, к творчеству в его разных видах, к полёту фантазии.

В них непременно присутствие вопросов: “Ваше мнение?”, “Как вы думаете?”, “Каким будет ваше предложение?”, “Что предпринять?”, “Как объяснить?”, “Если произойдёт, как поступить?”, “Какую идею вы выдвинете?”, “Согласны ли вы с тем, что…?”, “Кто прав…?”, “Что сделать?”, “Как улучшить?”, “Чем заменить…?” и т.п. После завершения работы с такими заданиями, считает Э.М.Браверман, необходимо проводить рефлексию действий, мыслей; рефлексию, связанную с выяснением ценностей. Эти меры помогут ученику в процессе работы учиться действовать осмысленно и совершенствовать свою деятельность.

Представим некоторые виды развивающих заданий выделенных Э.М.Браверман и дополненных нами в виде обобщающей таблицы.

Таблица 2. Виды развивающих заданий.

Вид задания

Что развивает в ученике

1. Сравнение явлений и свойств для выявления общего и существенных различий

Умение сопоставлять, выявлять общее, особенное, единичное

2.Объяснение общих свойств и различий

Умение выявлять сущность изучаемого понятия

3. Разработка нового варианта, показанного в классе опыта

Воображение, творчество и экспериментальные умения

4. Найти оригинальную идею

Умение применять знания, мыслить методом дедукции

5. На выбор наиболее рационального решения

Умения выяснять физическую суть, проводить сравнение

6. Задачи-парадоксы

Умение вести анализ, вариативно мыслить, применять полученные знания для объяснения разнообразных природных явлений и процессов.

7. Задачи с «черным ящиком»

Умение вести анализ, выявление взаимосвязей явлений природы

8.Задачи на поиск ошибок в решении

Умение вести анализ, применять знания

9. Задачи - оценки

Умение вести анализ, правильно выбрать физические законы, оценить логику решения задачи, оценить выбранные физические величины.

10. Составление задачи

Творчество, логическое мышление, умения связывать факты и цифры

11. На конструирование прибора

Умение вести анализ, применять знания, вариативно мыслить, конструкторские умения

12. Составление рассказа по рисунку и картинке    

Умения получать информацию из изображения, связывать образ и слово.

13.Работа с информационным текстом

Умение анализировать и выделять главное

14. Составление синквейна

Умения суммировать и преобразовывать информацию

15. Задание на эмпатию

Развитие фантазии, воображение, умение строить, умение строить письменную речь литературного жанра, умение видеть «физические события» в жизни

16. Литературные задания.

Культурный кругозор. Умение видеть «физические события» в окружающей жизни.

17. Написание рецензий

Умения анализировать, критически оценивать, обосновывать свою точку зрения, делать выводы

18. Создание реферата, доклада  

Умения работать с дополнительной и справочной литературой

Рассмотрим примеры, апробированных нами развивающих заданий в учебном процессе по физике в 11- классах школ г.Петрозаводска № 2, № 36, лицее №40 ( 69 учащихся):

  •  задание на разработку нового варианта, показанного в классе опыта: «Наблюдение изображения тени на сетчатке глаза». Учащимся предлагались приборы и материалы: 1) лист черной бумаги  размером 40×60 мм с отверстием диаметром 2 мм; 2) лист черной бумаги треугольной формы со стороной 30 мм, с помощью которых требовалось получить тень от какого-нибудь предмета на сетчатке глаза, например от угла листочка бумаги;
  •  задача-оценка: приблизительно оцените высоту дерева с помощью карманного зеркальца
  •  

задачи с «черным ящиком»: какие линзы находятся в ящиках;

Результаты проведенного нами эксперимента по использованию развивающих заданий на уроках физики представлены на рис.2.

Диаграмма7: Сравнительная диаграмма выполнения учащимися развивающих заданий.

Составленные нами упражнения, в качестве дидактико-методического сопровождения уроков физики при изучении темы «Геометрическая оптика» представлены в следующем параграфе.


2.
3. СИСТЕМА УПРАЖНЕНИЙ ПО ТЕМЕ «ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА»

Преломления света. Закон преломления. Полное отражение. Зеркала.

  1.  Проделайте следующий эксперимент: «Наблюдение преломления света».

Приборы и материалы: 1) стакан с водой вместимостью 50 мл; 2) стакан от калориметра с водой; 3) карандаш;

Проделайте работу и сделайте вывод из проделанных наблюдений.

Порядок выполнения работы:

1) На середину дна пустого стакана поставьте карандаш вертикально и посмотрите на него так, чтобы его нижний конец, край стакана и глаз расположились на одной линии. Не меняя положения глаза. Наливайте воду в стакан. Почему по мере повышения воды в стакане видимая часть дна заметно увеличивается, а карандаш и дно кажутся приподнятыми?

  1.  Расположите карандаш наклонно в стакане с водой и посмотрите на него сверху, а затем сбоку. Почему при наблюдении сверху  карандаш у воды кажется надломленным? Почему при наблюдении сбоку часть карандаша, расположенная в воде, кажется сдвинутой в сторону и увеличенной в диаметре?

Ответ: Эти явления объясняются изменением направления лучей на границе двух сред – преломления света. Вследствие преломления наблюдается кажущееся изменение формы предметов, их расположения и размеров.

  1.  Когда светлое пятно на экране подобно форме отверстия? Если малое отверстие любой формы (квадратное, треугольное) в листе картона пропустить в комнату пучок солнечных лучей и принять его на экран, поставленный перпендикулярно к лучам, то получится круглое изображение солнца. Если же отверстие достаточно велико, то изображение на экране представляет фигуру, подобную фигуре отверстия. Объясните парадокс.

Ответ: Малое отверстие от каждой точки поверхности светящегося тела дает на экране маленькое светлое пятнышко, форма которого подобна форме отверстия. Но совокупность всех малых пятнышек дает форму светлого пятна на экране, подобную форме светящегося тела (неровность линий, окаймляющей светлую фигуру на экране, практически незаметны), Поэтому при любой (но малой) форме отверстия от Солнца получится круглое пятно на экране. Если размеры отверстия велики, то на экране наблюдается светлое пятно, подобное форме отверстия, как и при всяком теневом проектирования.

  1.  Одинаковы ли размеры предмета и его изображения в плоском зеркале?  Наблюдатель К видит предмет АВ и его изображение в плоском зеркале СD (рис1). Размеры предмета и изображения представляются ему различными. Но ведь известно, что плоское зеркало не изменяет размеров светящегося предмета. Как разрешить это противоречие?

Рисунок 1.

Ответ: Расстояние от предмета АВ и его изображения А1В1 до глаза различны. Поэтому глаз видит их под разными углами.

  1.  Можно ли осветить изображение? В плоском зеркале АВ получено мнимое изображение предмета С1D1(рис2). Если из Н направить параллельный пучок лучей в направлении на изображение С1D1, то можно заметить, что оно становиться светлее. Но ведь за зеркалом изображение мнимое! А кроме того, лучи за зеркало проникнуть не могут. Как же объяснить этот парадокс?

          Рисунок 2.                                                          Рисунок 3.

Ответ: Поток лучей, исходящих из Н, отражается зеркалом и падает на предмет СD (рис3), отражается от него, падает на зеркало и  снова отражается к наблюдателю Н. Наблюдатель воспринимает теперь не только те лучи, которые раньше исходили из самого предмета СD, но и часть того светового потока, который  он направил на предмет СD  и который возвратился к нему. Это создает представление, будто изображение С1D1 стало светлее.

  1.  Почему плоское зеркало не дает обратного изображения? При отражении в плоском зеркале наша правая и левая стороны меняются своими местами, а верх и низ остаются неизменными. Нет ли здесь противоречия?

Ответ: В первой фразе условия допущена ошибка. Зеркало не меняет нашей правой стороны на левую. Это обман зрения, вызванный симметрией человеческого тела относительно зеркальной оси. Изображение нашей правой руки кажется нам левой нашего зеркального проводника не потому, что это изображение переместилось на левую сторону, а потому, что зеркальный двойник нам представляется повернутый к нам лицом, т. е. глядит сравнительно с нами в противоположную сторону. Противоречия нет - плоское зеркало не дает перевернутого изображения.

  1.  Плоское зеркало дает прямое, мнимое и симметричное изображение. Система двух плоских зеркал, следует ожидать, должна также дать прямое и мнимое изображение. Однако если рассматривать в двух плоских зеркалах, расположенных под прямым углом КОМ  

Рисунок 4.

(рис4), предмет АВ, наблюдается его мнимое и перевернутое изображение. Объясните парадокс.

Ответ: Построим ход лучей в данной системе зеркал, например, для точки А (рис5). Получим симметричную относительно вершины О

Рисунок 5.

прямого угла точку А1-изображение точки А. Аналогично строится изображение В1. В результате получается мнимое и перевернутое изображение предмета.

  1.  Проделайте следующий эксперимент:

Поставьте зеркало вертикально на лист белой бумаги. Перед зеркалом установите карандаш, а рядом с ним вплотную и перпендикулярно зеркалу положите линейку. Рассмотрите изображение предметов в зеркале, изменяя положение карандаша.

Ответьте на вопросы:

А) Каковы изображения линейки и карандаша?

Ответ:  Размеры карандаша и линейки равные.

В) Как изменяется размер карандаша при удалении его от зеркала?

Ответ: Размер карандаша не меняется.

С) Определите место изображения карандаша методом параллакса. Для этого установите за зеркалом второй такой же карандаш и передвигайте его до тех пор, пока его видимая часть над зеркалом и изображение карандаша, стоящего перед зеркалом, не будут смещаться друг относительно друга при боковом перемещении глаза. Измерьте расстояние от плоскости зеркала до карандашей. На каком расстоянии от зеркала находится изображение карандаша?

Ответ: Мнимое изображение карандаша в плоском зеркале находится на таком же расстоянии, что и карандаш от зеркала .

D) Напишите на листе бумаги какое-нибудь слово. Лист с написанным словом расположите перед зеркалом. Прочтите изображение слова в зеркале. Напишите на этом же листе бумаги зеркальное изображение слова и снова поднесите его к зеркалу. Прочтите изображение написанного. Какое изображение дает плоское зеркало?

Ответ: Плоское зеркало дает прямое, равное, мнимое и симметричное изображение.

  1.  Всегда ли изображение в зеркале мнимое? Всякую вогнутую сферическую зеркальную поверхность можно рассматривать как совокупность бесконечно малых плоских зеркал. Изображение в плоском зеркале всегда мнимое. Следовательно, во всяком вогнутом зеркале общее изображение тоже должно быть всегда мнимым. Но это заключение, вообще говоря, не совпадает с опытом - вогнутое зеркало в ряде случаев дает действительное изображение. Как разрешить эту задачу?

Ответ: Изображение светящейся точки – это точка, откуда, как это представляется глазу, исходят лучи. Плоское зеркало, на которое падает расходящийся пучок  лучей от светящейся точки, дает также

Рисунок 6.

расходящийся пучок. Часть этого пучка, падая на зрачок глаза, дает представление о мнимом изображении, находящимся за зеркалом. Область видения изображения (конус СВАМ-рис 6) зависит от размеров плоского зеркала АВ и расстояния светящейся точки от зеркала.

Чем меньше зеркальце, тем уже конус, в который надо поместить глаз, чтобы он видел изображение. Если имеется система плоских зеркал, то областью одновременного видения глазом всех изображений является часть пространства, где пересекаются пучки

лучей, отраженных от всех зеркал. Если на вогнутую поверхность ABCDEF (рис7),

Рисунок 7.

состоящую из многих плоских зеркалец, падает свет от точечного источника S, то одновременно можно в каждом из них увидеть мнимое изображение источника S1, S2, S3, …, если поместить глаз в область К, где пересекаются все отраженные пучки. Вогнутую сферическую зеркальную поверхность можно рассматривать как бесконечно большое множество бесконечно малых плоских зеркал. В этом случае областью видения мнимых изображений будет точка S1, где сходятся все отраженные от зеркала лучи. Если в эту точку поместить глаз, то он увидит всю поверхность зеркала светящейся – это видна поверхность Р – совокупность мнимых изображений светящейся точки во всех элементах зеркала. Если глаз поместить в любую точку внутри пространства САВК (рис 8), то он увидеть поверхность АВ темной, а точку S1 – действительное изображение точки S. Таким образом, нет никакого противоречия в первой и второй частях условия задачи.

Рисунок 8.

  1.  Учитель: « Недалеко то время, когда Луна будет заселена людьми»

Ученик: « Люди не смогут поселиться на Луне, так как им надо будет покидать ее, когда она будет принимать форму узкого серпа» Имеет ли  физический смысл подобное утверждение?

Ответ: Луна, подобна Земле, есть темный непрозрачный шар, освещенный солнцем. Фазы Луны – следствие различной видимости с Земли той части поверхности Луны, которая освещена Солнцем. Конечно, физические размеры Луны-шара при новолунии и полнолунии одинаковы. Поэтому утверждение ученика никакого физического смысла не имеет.

  1.   Возможно ли это? Инженеры конструкторы давно ищут способ концентрации большой лучистой энергии в малом объеме. Хорошо известен фантастический « гиперболоид инженера Гагарина». Широкое применение в наше время получают лазеры и мазеры. Один изобретатель предложил устройство для концентрации лучистой энергии, основной частью которого является коническая зеркальная труба, от внутренней поверхности которой отражаются лучи, посылаемые источником С (рис   9). Совершив ряд отражений, эти лучи выйдут через отверстие О, которое можно сделать сколь угодно малым и, следовательно, достичь сколь угодно большой мощности светового потока. В чем ошибка проекта?

Рисунок 9.

Ответ: На (рис 10) неправильно изображены лучи, многократно отраженные от внутренней зеркальной поверхности конуса: Правильный дальнейший ход луча СА изображен на  другом рисунке, из которого видно, что этот луч не достигнет отверстия О, а возвратится обратно. Так же будет вести себя и большинство других лучей, исходящих из точкиС. Лишь небольшая часть лучей. Посылаемых источником С, достигнет отверстия О.

Рисунок 10.

  1.  Воздух прозрачен для света, вода также. А пена – пузыри воды, наполненные воздухом, - непрозрачно. Аналогично одеколон и вода дают непрозрачную смесь молочного цвета, туман или облако непрозрачны, хотя состоят из прозрачных капелек воды. Объясните это явление.

Ответ: Непрозрачность неоднородной среды обусловлена рассеянием света в этой среде: при каждом переходе света из одной среды в другую он частично отражается.

  1.   Как устроен светящийся дорожный знак на шоссе?

Ответ: Знак светится, разумеется, отраженным светом, но необычайно ярко. В краску добавляют взвесь мелких стеклянных шариков. Всегда находятся такие, которые отражают свет от фар машины прямо в глаза водителю, где бы он не находился.

  1.   Если стоять по пояс в воде водоема, дно которого горизонтально, то профиль дна представляется таким как на (рис 11),причем самым глубоким местом будет то, в котором находится наблюдатель А. Как объяснить данное явление?

Рисунок 11.

Ответ: Сделаем количественный и графический расчет видимой глубины водоема. Пусть КМ – поверхность воды в водоеме, А-дно, О-зрачок наблюдателя. Из точек А, В, С,D в глаз наблюдателя попадают лучи. Но вследствие преломления на границе вода – воздух наблюдатель будет видеть эти точки в местах А1, В1, С1,D1, рассчитать которые легко по формуле n=sinα/sinβ. Расчеты, которые мы  не проводим, дают видимый профиль дна таким, каким он изображен на (рис12)

Рисунок 12.

  1.   Мимо большого стеклянного аквариума в форме параллелепипеда на близком расстоянии (примерно полметра) проходит наблюдатель параллельно одной из его граней. При этом происходит следующее явление: когда наблюдатель проходит к аквариуму, все находящиеся в воде предметы (камни, растения, неподвижные рыбы) как бы удаляются от стекла, на которое он смотрит. А при удалении наблюдателя от аквариума эти предметы снова как бы приближаются к стеклу. Объясните этот парадокс зрения.

Ответ: Чем дальше от наблюдателя находится точка внутри аквариума, тем ближе к стеклу она ему видна. Соответственно, если подойти к аквариуму, то это приближение уменьшится, видимые предметы как бы удаляются от стекла. Затем предметы снова как бы приблизятся к стеклу.

  1.  Бумага- тело почти непрозрачное для света. Стеарин также непрозрачен. Но стеариновое пятно на бумаге прозрачно. С чем связано это явление?

Ответ: Непрозрачность бумаги и стеарина объясняется оптической неоднородностью этих веществ: попадающий в такое вещество луч света многократно преломляется и отражается на кристалликах и волокнах, заключенных в бумаге и стеарине. Стеариновое пятно на бумаге – среда, оптически более однородная, чем стеарин и бумага вместе взятые. Поэтому в нем свет менее рассеивается, и оно представляется прозрачным.

  1.   Ученик заметил, что палка длиной 1,2 м, поставленная вертикально, отбрасывает тень длиной 0,8 м. Длина тени от дерева в то же время оказалась ровно в 12 раз больше длины палки. Какова высота дерева?

Ответ:

Δt-? l-?                      Решение:

h=1,2м; l=0,8 м      H/h=L/l=12ll = 1,2 мּ12=14,4 м.

L=12l                        Ответ: H= 14,4 м.

  1.  Уличный фонарь висит на высоте 4 м. Какой длины тень отбросит палка высотой 1м, если ее установить вертикально на расстоянии 3 м. от основания столба, на котором укреплен фонарь?

Ответ:

          l-?          Решение:

         H=4м    h/l=H/L+e;

        L=3м    l=Lh/H-h; l=3мּ1м/4м-1м=1м

        H=1м   Ответ: l=1м.

  1.  На какой высоте висит уличный фонарь, если тень от вертикально установленной палки высотой 0,9 м имеет длину 1,2 м и при перемещении палки на 1 м от фонаря вдоль направления тени длина тени увеличилась до 1,5 м?

Ответ:

     H=?               Решение:

     h=0,9             H/L1+l1=h/ l1; L1= l1(H-h)/h; H/ L2+ l2=h/l2; L2= l2(H-h)/h

    l1=1,2 м         ΔL= L2 - L1=(H-h)(l2 - l1)/h

    l2=1,25м        H=h+ ΔLh/(l2 - l1); H=3,9м

    ΔL=1м           Ответ: H=3,9м

  1.  Почему мы не видим лица фехтовальщика, если оно закрыто частой сеткой, но она не мешает самому фехтовальщику хорошо видеть окружающие предметы?

Ответ: Потому что на глаза фехтовальщика сквозь сетку попадает достаточно света. Когда мы смотрим на лицо фехтовальщика, то отраженный от лица фехтовальщика свет частично задерживается сеткой.

  1.  Почему в ясный солнечный день солнечные блики кажутся нам круглыми – ведь промежутки между листьями имеют самую разнообразную форму

Ответ: Блики являются изображением солнца. Промежутки между листьями, сквозь которые прошли солнечные лучи, ограничены краями листьев, сквозь которые прошли солнечные лучи, ограничены краями листьев и поэтому имеют угловатую форму. Ясно, что не они определяют вид бликов на земле. Форма последних связана с формой солнечного диска. Пусть круг наверху(рис90) представляет солнце, и пусть А – маленькое отверстие в листве дерева. Лучи от какой-нибудь точки S, находящейся на краю солнечного диска, проходят через отверстие А и попадают на землю в точке s;  здесь они рассеиваются. Некоторые из них попадают в наш  глаз, и так как эти лучи по своему характеру не отличаются от солнечных, нам кажется, что в точке sнаходится источник, излучающий свет, подобный солнечному. Лучи от точки Q образуют изображение в точке q, и так каждая точка солнечного диска. Таким образом, на земле получается изображение всего солнца. Чем меньше отверстие в точке А, тем отчетливее изображение.

  1.  Необходимо расположить по прямой линии молодые деревья, высаживаемые в землю при озеленении улицы. Каким свойством световых лучей пользуются при этом?

Ответ: В этом случае используют свойство прямолинейности распространения света.

  1.  Почему длинная аллея деревьев на значительном расстоянии от наблюдателя кажется сходящейся в одну точку?

Ответ: Потому что чем на большем расстоянии находится от нас предмет, тем меньше угол, под которым мы видим его.

  1.  Если смотреть с берега на плавающую в реке рыбу, то часто, даже зная эту рыбу, можно ошибиться в ее названии. В особенности часты ошибки, когда рыба широкая и плоская: ее вертикальные размеры несколько сокращаются, а горизонтальные остаются без изменения.(рис). Например, лещ кажется в воде не таким плоским, и его легко принять за другую рыбу. Чем это объясняется?

Ответ: объясняется это тем, что при преломлении лучей, выходящих из воды, вертикальные размеры рыбы кажутся меньшими, а горизонтальные остаются без изменения.

  1.  Почему в свете фар автомобиля лужа на асфальте кажется водителю темным пятном?

Ответ: Потому что свет, идущий от фар, отражается от лужи и отраженные лучи не попадают в глаза водителю.

  1.  Через матовое стекло чертеж виден, если стекло лежит на нем матированной поверхностью вниз, и не виден, если оно лежит матированной поверхностью вверх. Почему?

Ответ: «Матированная» (шероховатая) поверхность – только с одной стороны стекла. Если она внизу, то черные линии чертежа прилегают к ней вплотную, и отраженный от бумаги свет не рассеивается. Через остальную (прозрачную) толщину стекла линии хорошо видны. В противном случае отраженная картина чертежа, проходя через удаленную от нее матовую поверхность, рассеивается и расплывается.

  1.   На поверхности озера или моря в направлении Луны видна сверкающая лунная дорожка. Объясните, как она образуется. Можно ли наблюдать лунную дорожку на идеально гладкой, спокойной поверхности воды? Почему дорожка всегда направлена на наблюдателя?

Ответ: Из-за волнений воды на ней появляется большое число изображений Луны – лунная дорожка. На идеально гладкой поверхности воды может быть только одно изображение Луны – лунной дорожки нет. Так как наблюдатель может видеть не дальше горизонта, находясь на поверхности Земли, то лунная дорожка может быть направлена лишь в его сторону.

  1.  Как известно, стекло – прозрачный материал. Однако толченое стекло непрозрачно и имеет белый цвет. Чем это можно объяснить?

Ответ: Свет испытывает рассеяние на маленьких крупинках стекла.

  1.   Почему, если с самолета, летящего над морем, смотреть вниз, кажется, что вода гораздо темнее непосредственно внизу, чем на горизонте?

Ответ: Из-за того, что количество отраженного света меньше непосредственно под самолетом, нежели со стороны горизонта (угол падения на горизонте больше угла падения на Землю под самолетом, следовательно, количество отраженного на горизонте света больше).

  1.  Почему барашки на гребнях морских волн белые?

Ответ: При обрушении гребня волны вода захватывает воздух в виде пузырьков, которые внутри воды отражают свет во все стороны, т. е. рассеивают солнечные лучи подобно белой бумаге.

  1.   Если на лист белой бумаги попадает растительное масло, то бумага в этом месте становится прозрачной. Почему?

Ответ: В месте, где находится растительное масло, свет меньше рассеивается бумагой.

  1.  Почему цвета влажных предметов кажутся более глубокими, более насыщенными, чем сухих?

Ответ: Поверхность влажных предметов более сглажена, поэтому свет отражается зеркально.

  1.  Чтобы почистить очковые стекла, на них нужно подышать. Пока влага вся не испарилась, можно заметить, что на это время отражение света от стекол заметно уменьшилось. Почему это происходит?

Ответ:  Отражение света от стекол уменьшилось за счет рассеяния на капельках влаги.

  1.  С помощью плоского зеркала надо осветить дно глубокого колодца. Солнечные лучи составляют с поверхностью земли угол 300. Под каким углом к вертикали надо расположить плоское зеркало, чтобы выполнить задуманное?

Ответ:

   β=?             Решение:

   α=30˚     β=90-(α+γ).   DOE=    AOB=γ.

                    В силу зеркального отражения

                  AOB=СОО′=γ

γ+α+γ=90˚

γ=90˚-α/2=45˚-α/2.

β=90-(α+45˚ - α/2)= 45˚- α/2;

β=45˚-30˚/2=30˚.

         Отв: β=30˚.

  1.   Человек, идущий по шоссе, увидел в лобовом стекле встречного автомобиля Солнце. Под каким углом наклонено к горизонту это стекло, если высота   Солнца над горизонтом равна 180, а отраженный от стекла луч попадает в глаза наблюдателя по горизонтальному направлению? Считайте, что Солнце человек и автомобиль находятся в одной плоскости.

Ответ:

β=?               Решение:

α=18˚           β=90-α/2. =81˚

Ответ: β=81˚

  1.  В комнате вертикально висит зеркало, верхний край которого расположен на уровне волос верхней части головы человека ростом 182 см. Какой наименьшей длины должно быть зеркало, чтобы этот человек видел себя весь рост?

Ответ:

lmin-?                  Решение: Учитывая, что изображение

h=182 см           расположено за зеркалом на таком же

                            расстоянии, из рисунка найдем, что:

                          lmin h/2·lmin =91 (см)

Ответ: lmin= 91 см.

  1.  Постройте изображение точечного источника света в двух плоских зеркалах, если угол между ними равен 120˚, 90˚, 72˚,60˚, 45˚. Сколько изображений получается?

Ответ:

N=?                        Решение:

α={120˚, 90˚,           α=120˚

72˚,60˚, 45˚}             α=120˚: N=2; α=90˚; N=3; N=4.

                           Подметим общую закономерность N= 360/α-1.

                             α=60˚: N=360/60-1=5. α=45˚: N=360/45-1=7  

                            Отв:N=360/45-1.

  1.  На какой высоте Н находится аэростат, если с башни высотой h он виден под углом α над горизонтом, его изображение в озере видно под углом β под горизонтом (рис 13)?

Ответ:


  H =?        Решение:

  h              SO=S′O =H

  α              SA=H-h; S′A=H+h

  β              SA/AB=tgα;                  

S′A/AB=tgβ       

S′A/AB= tgα/ tgβ(H-h)                

tgβ=(H+h)tgα

H=h(tgβ+ tgα)/( tgβ- tgα)

Ответ: H=h(tgβ+ tgα)/( tgβ- tgα)

  1.  Если посмотреть на окружающие тела через теплый воздух, поднимающийся от костра, то они кажутся дрожащими. Почему?

Ответ:  Тела кажутся дрожащими, если смотреть через теплый воздух, поднимающийся от костра, так как показатель преломления воздуха над костром меняется в зависимости от температуры воздуха над костром.

  1.   На хорошо отполированный металлический шар падает поток параллельных лучей. Куда отразится больше света: вперед или назад (по отношению к направлению падающего света).

Ответ: Одинаково. Все лучи, падающие на окружность, отделяющую шаровой сегмент с центральным углом 90º, будут отражаться перпендикулярно направлению падающего потока. От самого сегмента под разными углами световые лучи будут отражаться навстречу этому потоку. Параллельные лучи, падающие на шаровой пояс, лежащий за названной выше окружностью, вплоть до границы освещенности, будут отражаться под разными (все более увеличивающимися) углами «за шар», в направлении падения параллельного потока лучей.

  1.  Зная свой рост, можно приблизительно оценить высоту дерева с помощью карманного зеркальца. Каким образом?

Ответ: Отойти на несколько шагов от дерева и положить зеркальце на землю. Потом отойти еще на такое расстояние, когда в зеркальце можно будет увидеть вершину дерева. Соотношение расстояний от дерева до зеркальца и от зеркальца до наблюдателя (хотя бы измеренное в шагах) равно соотношению высот дерева и наблюдателя, считая последнюю от уровня глаз до земли.

  1.  В каком случае угол падения луча на плоскопараллельную пластину и угол преломления этого луча равны друг другу?

Отв: Угол падения луча на плоскопараллельную пластину равен углу преломления этого луча, когда угол падения равен нулю.

  1.  

Луч света падает из воздуха в стекло и из стекла в воздух (рис). Изобразите дальнейший ход этого луча.

Ответ:

  1.  В жаркий летний день на разогретом асфальте шоссе водители часто видят «лужи воды». Однако, подъезжая к «луже», обнаруживают, что ее вовсе нет. Объясните явление.

Ответ: Это происходит потому, что воздух вблизи асфальта нагревается, его показатель преломления меньше, чем у вышележащих слоев воздуха. Из-за полного отражения асфальт «становится» хорошо отражающим свет – подобно воде.

  1.  Два наблюдателя одновременно определяют на глаз высоту Солнца над горизонтом. Один из них находится на берегу реки, другой – под водой. Для какого из них Солнце будет казаться выше?

Ответ: Для наблюдателя, находящегося под водой солнце будет казаться выше.

  1.  Во сколько раз скорость распространения света в алмазе меньше, чем в сахаре?

Ответ:

Vc/Va=na/nc; Vc/Va=2,42/1,56=1,55.

Скорость распространения света в алмазе в 1,55 раза меньше, чем в сахаре.

  1.   Определите показатель преломления скипидара и скорость распространения света в скипидаре, если известно, что при угле падения 45˚ угол преломления равен 30˚.

Ответ:

n-?                Решение:

v-?                   n=sinαпад /sin αпрел ; n=sin 45˚/sin 30˚=1,41.

αпад =45˚         v/c=1/no; no =1,4; v=c/ no =2,14ּ108 м/с

αпрел=30˚        Отв: v=2,14ּ108 м/с;  n=1,41;

  1.  Скорость распространения света в первой среде 225 000 км/с, а во второй – 200 00 км/с. Луч света падает на поверхность раздела этих сред под углом 30˚ и переходит во вторую среду. Определите угол преломления луча.

Ответ:

αпрел=?                         Решение:

                            n=sinαпад /sin αпрел  = v1/ v2;  sin αпрел = (v1/ v2 ) sinαпад

v1=225000 км/с    αпрел  = arcsin[(v1/ v2 ) sinαпад ]

v2=200000 км/с    αпрел  = arcsin[(200000/225000 ) sin30˚] =26˚

 αпад =30˚               

 Отв: угол преломления равен αпрел  = 26˚

  1.  В таблице приведены результаты измерений, проведенных Птолемеем. В этой таблице α – угол падения светового луча на поверхность воды, β – угол преломления этого луча в воде. Проверьте, удовлетворяют ли проведенные измерения закону преломления света Снеллиуса. Чему равен по этим измерениям показатель преломления воды?

Таблица.

Угол падения,

α

Угол преломления,

β

Угол падения,

α

Угол преломления,

β

10˚

20˚

30˚

40˚

7˚ 45′

15˚ 30′

22˚ 30′

29˚ 0′

50˚

60˚

70˚

80˚

35˚ 0′

40˚ 30′

45˚ 30′

50˚ 0′

Ответ: n= sinα/sinβ; n= sin60˚/sin40˚ 30΄=1,31.

  1.  Водолаз определил угол преломления солнечных лучей в воде. Он оказался равным 32. На какой высоте над горизонтом находится Солнце?

Ответ:

    β=?            Решение: sin αпад/sin αпр= n2 / n1; αпад=arcsin[(n2 / n1)sin αпр]

    αпр=32˚          β=90˚- αпад=90˚- arcsin[(n2 / n1)sin αпр]

    n1 =1              β=90˚-arcsin[1,33sin32˚]=45˚

    n2 =1,33         Отв: β=45˚           

  1.  Точечный источник света находится в воздухе над поверхностью воды. Для наблюдателя, находящегося под водой точно под источником света, расстояние от поверхности воды до источника света равно 2,5 м. Определите истинное расстояние от источника света до поверхности воды.

Ответ:

   H=?          Решение: Htgαпад=htgαпр; H=h(tgαпр/ tgαпад);

                      Так как углы αпр и αпад малы, то tgαпр= sinαпp; tgαпад=sinαпад

  h=2,5м        H=h(tgαпр/ tgαпад)=h(n1/ n2)=2,5м·1/1,33=1,9

  n1 =1          

  n2 =1,33

Отв: расстояние от источника света до поверхности воды H=1,9

  1.  С подводной лодки в погруженном состоянии определили скорость самолета, пролетающего над лодкой. Во сколько раз кажущаяся скорость самолета отличается от истинной?

Ответ:

 v/=?             Решение:

                      v/= n2/ n1= n2;

 n1=1                v/=1,33

 n2=1,33         Отв: Скорость самолета в 1,33 раза меньше истинной.

  1.  На дне ручья  лежит камешек. Мальчик хочет в него попасть палкой. Прицеливаясь, мальчик держит палку в воздухе под углом 45˚. На каком расстоянии от камешка палка воткнется в дно ручья, если его глубина 32 см?

   r=?               Решение:       ∟ВАD=    ∟ABD=α=45˚=>BD=AD=h;

  h=32см             r=h-CD=h-htgβ=h(1-tgβ)

  α=45˚               sinα/sinβ= n2/ n1; β=arcsin(n1/ n2sinα);

   n1=1                r=h(1-tg[arcsin(n1/ n2sinα)])

  n2=1,33            г=32(1-tg(arcsin(1/1,33sin45˚])=11,9см=12см.

Отв: палка воткнется в дно ручья на расстоянии 12см.

  1.  На горизонтальном дне водоема глубиной 1,2 м лежит плоское зеркало. На каком расстоянии от места вхождения лучей в воду этот луч снова выйдет на поверхность воды после отражения от зеркала? Угол падения луча равен 30˚, показатель преломления воды 4/3.

Ответ:

     r=?                 Решение:

    г=2htgαпр

    h=1,2м          sinαпр/sin αпад=1/n; sinαпр= sin αпад/n;

   αпад=30˚        r=2htgαпр/  n2-sin2 αпад=0,97(м)=97(см)

        n=4/3             Отв:  луч выйдет на поверхность воды после

  1.  В сосуд налиты две несмешивающиеся жидкости с показателями преломления 1,3 и 1,5. Сверху находится жидкость с меньшим показателем преломления. Толщина ее слоя равна 3 см. Толщина слоя второй жидкости 5 см. На каком расстоянии от поверхности жидкости будет казаться дно сосуда, если смотреть на него через обе  жидкости сверху?

Ответ:

   r=?            Решение:

  n1=1,3       r=x1+x2/tgβ1; x1=d1tgβ;

  n2=1,5       x2=d2tgα

  d1=3см     так как углы β, β1, α малы, то

  d2=5cм      sinβ/sin β1= tgβ/tg β1=1/n1;

tgβ= tg β1/n1; sinα/sinβ=tgα/tgβ= tgα/tg β1n1=n1/n2 ;

tgα/tg β1=1/n2;

r= (d1tgβ/ tg β1)+( d2tgα/ tg β1)= d1/ n1+ d2/ n2=5,6(см)

  1.  Для определения показателя преломления прозрачной плоскопараллельной пластинки применяют следующий способ. На обеих сторонах (поверхностях) пластинки  наносятся метки (например, черточки).  Сначала устанавливают тубус микроскопа так, чтобы хорошо была видна верхняя метка, а затем передвигают тубус так, чтобы получилось отчетливое изображение нижней ветки. Отмечают смещение тубуса. Определите показатель преломления пластинки, если смещения тубуса равно 3 мм, а толщина пластинки 4,5 мм.

Ответ:

    h-?                 Решение:

                          sinα/sinβ=n; Δxtgα=dtgβ;

  Δx=3мм        так как углы малы: sinα/sinβ= tgα/tgβ=n=d/ Δx;

  d=4,5мм        n=4,5мм/3мм=1,5.

Ответ: показатель преломления стеклянной пластинки равен n=1,5

  1.  Из плексигласа изготовлен конус с углом при вершине 2α. На основание конуса падает пучок света (параллельный). Опишите поведение светового пучка в конусе. Показатель преломления плексигласа 1,5.

Ответ: 1) Часть светового луча отражается от боковой поверхности, предварительно пройдя и преломившись через основание конуса, и вторично преломляются на боковой поверхности конуса, выходя из него.

2) Часть светового пучка, прошедшего через основание конуса (испытав преломление) и попав на боковую поверхность конуса, выходит из него, также испытывая преломление.

Лучи могут не выйти из конуса из-за полного внутреннего отражения. Это возможно, когда угол преломления на границе воздух-плексиглас α′=180˚-α-β1,  где β1-угол полного отражения плексигласа.

  1.  Показатели преломления некоторого сорта стекла для красного и фиолетового лучей равны соответственно nк=1,51 и nф=1,53. Найдите предельные углы полного отражения для этих лучей при падении их на поверхность раздела стекло – воздух.

Ответ:

 αок=? αоф=?        Решение: nвозд=1; sinαок=nвоз/nк=1/1б51; αок=41,47˚

                          Аналогично αоф=40,8˚

 nк=1,51               Ответ: αок=41,47˚; αоф=40,8˚

 nф=1,53

  1.  Луч света выходит из скипидара в воздух. Предельный угол полного отражения для этого луча равен 42˚ 23′. Найдите скорость распространения света в скипидаре.

Ответ:

      v=?         Решение: v/c=nвак/nск=1/nск; nск- абсолютный показатель

                       преломления скипидара, nвак=1-вакуума.  vc/nск;

v=3 108м/с αо=42˚23′          v=csin αо                                     

Отв: Скорость распространения света в скипидаре v=3 108м/с

  1.  На стакан, наполненный доверху водой, положили стеклянную пластинку. Под каким углом должен падать на пластинку луч света, чтобы от поверхности раздела вода – стекло произошло полное отражение? Показатель преломления стекла 1,5.

Ответ: Полное отражение невозможно, так как свет переходит из оптически менее плотной в оптически более плотную среду.

  1.  Угол между стенками сосуда и дном сосуда равен 45˚(рис14). Сосуд заполнен водой. Виден ли жук на дне этого сосуда, если на него смотреть через боковые стенки?

Ответ: Так как максимальный предельный угол отражения для стекла(~42˚) меньше 45˚, то из-за полного отражения жук не будет виден.

  1.  

Световой луч падает на стеклянную пластинку квадратного сечения (рис 15). Каким должен быть показатель преломления стекла, если полное отражение света происходит у вертикальной стенки?

Ответ: Угол падения луча на вертикальную стенку пластинки α должен быть больше максимального угла отражения для стекла, т. е. sinα≤1/nсmnстsin42˚≥1,49.

  1.  В цистерне с сероуглеродом на глубине 26 см под поверхностью воды расположен точечный источник света. Вычислите площадь круга на поверхности жидкости, в пределах которого возможен выход лучей в воздух. Показатель преломления сероуглерода равен 1,64.

Ответ:

       S=?              Решение: S=πR2, где R=h/√n2-1; S=πh2/(√n2-1)2= πh2/n2-1;

   S=1256 см2

      H=26см          Отв: площадь круга равна S=1256 см2

      n=1,64

  1.  В жидкости с показателем преломления 1,8 помещен точечный источник света. На каком наибольшем расстоянии H над источником надо поместить диск диаметром 2 см, чтобы свет не вышел из жидкости в воздух?

Ответ:

 h=?            Решение: d=2R; где R= h/√n2-1;

                 h=d/2√n2-1; h=2/2√1,82-1=1,5 (см)

  n=1,8      Если источник на глубине больше 1,5 см.

 d=2 см       Если источник на глубине меньше 1,5 см, то диск надо      

положить на поверхность воды.

Отв:h=1,5 см

  1.  На капельку сферической формы падает параллельный пучок лучей. а) Вычислите значения углов θ отклонения лучей от первоначального направления для различных углов падения: 0˚, 20˚, 50˚, 55˚, 60˚, 65˚,70˚.

б) Постройте график зависимости θ  от α и по графику найдите приближенное значение угла наименьшего отклонения θmin .

в) Определите, вблизи каких значений угла θ лучи, вышедшие из капли, идут приблизительно параллельно.

Ответ:

Θ(α)=? Θmin=?            Решение:

                                 Угол отклонения θ=180˚+2α- 4aгcsin(sinα/n), n=1,33

α=0˚, 20˚,50˚

55˚,60˚,65˚,70˚

α

20˚

50˚

0

180˚

160˚24′

139˚40′

55˚

60˚

65˚

70˚

138˚20′

137˚56′

138˚40′

140˚44′

б) из графика: θmin=137,7˚ в) Вблизи θ=138˚

  1.  Объясните назначение зубного зеркала. Как врач должен располагать его по отношению к зубу больного?

Ответ: В практике зубных врачей широко используется     вогнутое зеркало. Его располагают над зубом  так, чтобы последний находился между зеркалом и фокусом. В этом случае в зеркале получится увеличенное и прямое изображение.

  1.  Что представляет собой зеркало, применяемое при исследовании глазного дна больного? С какой целью зеркало подносят к глазу и каково назначение отверстия, имеющегося в центре?

Ответ: Врачи подносят к глазу вогнутое зеркало, которое называется офтальмоскопом. Оно собирает световой поток от лампы, находящейся позади больного, в узкий пучок; он и направляется, например, в глаз больного, резко увеличивая освещенность тех мест, на которые он падает.  Через отверстие, сделанное в зеркале, врач наблюдает эти резко освещенные места в глазу больного (например, сетчатку). Пользуясь такой установкой, можно видеть внутреннее строение глаза во многих подробностях.

  1.  Почему в процессе созревания растения обычно меняют цвет, например, рожь, пшеница, овес и др.?

Ответ: Во время своего развития растения имеют зеленую окраску, то есть они отражают зеленые лучи и поглощают красную часть спектра. Красные лучи обладают наибольшим тепловым эффектом и способствуют образования хлорофилла. В процессе созревания растение не нуждается больше в органических веществах и меняет окраску на золотисто – оранжевую или беловатую. Растение такого цвета значительно меньше поглощает красных солнечных лучей.

 Линзы.

  1.  Всегда ли двояковыпуклая линза собирающая, а двояковогнутая – рассеивающая?

Ответ: Не всегда, собирающая или рассеивающая линза, это зависит от относительного показателя преломления.

  1.  Как в солнечный день можно определить фокусное расстояние собирающей линзы, имея только линейку?

Ответ: Получить с помощью линзы четкое изображение какого – либо предмета и измерить расстояния от линзы до поверхности, на которой получено четкое изображение.

  1.  С помощью линзы (какой?) на экране получено изображение пламени свечи. Изменится ли и как это изображение, если половину линзы закрыть непрозрачным экраном?

Ответ:  Яркость изображения уменьшится.

  1.  

На рисунке даны: положение главной оптической оси линзы, источник света S и его изображения S′ в линзе. Найдите построением положение оптического центра линзы и ее фокусов. Определите тип

линзы.

Ответ: а) линза собирающая              б) линза собирающая

с) линза рассеивающая

  1.  

В каком ящике находится собирающая линза, а в каком – рассеивающая (рис 16)? Найдите построением положение оптического центра линз.

Ответ:

В ящике а) – собирающая, в ящике б) – рассеивающая линзы.

  1.  На рисунке (а, б), дан ход произвольного луча: а) в собирающей линзе; б) в рассеивающей линзе и положение ее главной оптической оси. О – оптический центр линзы. Найдите построением положение фокусов линзы.

а)                                                                    б)

Ответ: Учтем, что параллельный пучок лучей пересекается в фокальной плоскости.

  1.  На лист с печатным текстом попала капля прозрачного клея. Почему буквы, видимые через каплю, кажутся больше соседних?

Ответ:  Капля клея в данном случае играет роль собирающей линзы. Буквы под каплей кажутся больше соседних

  1.  Из стекла двух сортов выполнена слоистая линза, изображенная на рисунке. Какое изображение даст эта линза в случае точечного источника, расположенного на главной оптической оси? Отражением света на границе слоев пренебречь.

Ответ: Изображением будет точка, окруженная светлым ореолом.

  1.  Оптическая сила тонкой линзы 5 дптр. Предмет поместили на расстоянии 60 см от линзы. Где и какое изображение этого предмета получится?

Ответ:

   f=?               Си                   Решение:

    D=5  дптр                    1/d+1/f=F; f=1/(D-1/d); f=1/(5-1/60)=0,3м

    d=60 см      0,60 м         Изображение действительное, уменьшенное,

                                          перевернутое.

Отв: f=0,3м

  1.  Предмет помещен на расстоянии 25 см от переднего фокуса собирающей линзы. Изображение предмета получается на расстоянии 36 см за задним фокусом. Определите фокусное расстояние линзы.

Ответ:

  F=?                 Решение: 1/d+1/f=1/F; 1/F=1/(F+25)+1/(F+36); F=30 см

d=F+25(см)

f=f+36 (см)      Отв:F=30 см

  1.  Главное фокусное расстояние рассеивающей линзы равно 12 см. Изображение предмета находится на расстоянии 9 см. Чему равно расстояние от предмета до линзы?

Ответ:

 d=?            Решение: Для рассеивающей линзы: 1/d-1/f=-1/F;

                   1/d=1/f-1/F; d=1/1/f-1/F; d=1/(1/9-1/12)=36 (см)

  f=9 см        Отв: d=36 см.

 F=12 см

  1.  

Пучок сходящихся лучей пересекается в точке А (рис17). Если на пути пучка поместить собирающую линзу на расстоянии 40 см от точки А, то лучи пересекаются в точке А′ на расстоянии 30 см от линзы. Определите главное фокусное расстояние линзы.

Ответ:

F=?                     Решение: Изображение мнимое, следовательно

                       1/d-1/f=1/F; F=1/(1/d-1/f); F=1/(1/30-11/40)=120 cм

f=30 см               Ответ: F=120 см

d=30 см

  1.  Предмет в виде отрезка длиной l расположен вдоль главной оптической оси тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F. Середина отрезка расположена на расстоянии а от линзы, и линза дает действительное изображение всех точек предмета. Определите продольное увеличение предмета.

Ответ:

Г=?           Решение:

l                Г=F2/(a-F)2-(l/2)2

F              Ответ: l1/l= F2/(a-F)2-(l/2)2

a

  1.  Одна поверхность линзы плоская, другая – сферическая. Оптическая сила линзы 1 дптр. Линза изготовлена  из стекла с показателем преломления 1,6.Чему равна оптическая сила этой линзы?

Ответ:

     R=?               Решение: В=(n/nвозд-1)(1/R), где nвозд=1.

  D=1 дптр     R=(n/nвозд-1)(1/R); R=(1,6-1)1/1=0,6 м

    n=1,6            Отв: R=0,6м

Оптические приборы. Глаз.

  1.   Проделайте следующий эксперимент:
    1.  Посмотрите одним глазом через малое отверстие в черной бумаге на какой – нибудь освещенный предмет. Запомните, каким вам кажется диаметр отверстия. Закройте второй глаз рукой, а через несколько секунд откройте. Изменяется ли кажущийся диаметр отверстия в бумаге? Почему? Опыт повторите несколько раз.

Ответ: Диаметр отверстия кажется меньше, когда мы открываем второй глаз. Так как  смотря одним глазом, мы не можем точно определить границы предмета, поэтому, если смотреть одним глазом, границы предмета кажутся нам размытыми, т. е. больше.

2) Посмотрите одним глазом на карандаш, расположенный на расстоянии 20 – 30 см от глаза на фоне удаленного предмета. Четко ли виден удаленный предмет при рассматривании карандаша? Переведите взгляд на удаленный предмет. Четко ли виден карандаш при рассматривании удаленного предмета?

Ответ: При рассматривании карандаша удаленный предмет виден не четко, а при рассматривании удаленного предмета, карандаш виден не четко. Это происходит потому, что зрение фокусируется на рассматривании определенного предмета.

3) Приближайте медленно к глазу печатный текст книги до тех пор, пока буквы перестанут быть ясно видимы. Измерьте расстояние от глаза до книги (измерение выполняет другой ученик). Чему равно расстояние до ближайшей точки аккомодации вашего глаза? Как можно объяснить способность глаза четко видеть предметы, расположенные на разных расстояниях?

Ответ: Расстояние до ближайшей точки аккомодации моего глаза равно 8 см. Способность глаза четко видеть предметы объясняется аккомодацией - способность глаза изменять кривизну хрусталика с изменением расстояния до рассматриваемого предмета. ( При приближении предметов происходит сжатие хрусталика и уменьшается фокусное расстояние).

  1.  Два фонаря одинаковой яркости находятся на разных расстояниях от наблюдателя. а) Будут ли они казаться наблюдателю одинаково яркими? б) Будут ли их изображения на фотографиях одинаково яркими, если фонари сфотографировать на разных кадрах так, чтобы изображения были в фокусе?

Ответ: а) Да, б) Нет.

  1.  Двояковыпуклая линза дает на экране перевернутое изображение предмета. Хрусталик глаза – двояковыпуклая линза. Значит, в глазу на сетчатке получается перевернутое изображение. Однако мы не видим окружающие нас предметы перевернутые. Объясните парадокс?

Ответ: В глазу на сетчатке действительно получается перевернутое изображение предмета. Но условный рефлекс, выработанный человеком с момента рождения, дает ему возможность правильно ориентироваться в мире окружающих предметов. Если свет падает на нижнюю часть сетчатки, человек знает, что он шел от верхней части предмета и наоборот. Если свет попадает в левую часть сетчатки, человек знает, что он шел от правой  части предмета и наоборот. Таким образом, перевернутость изображения на сетчатке ничуть не мешает человеку правильно судить о действительном расположении предмета в пространстве.

  1.  Близорук или дальнозорок человек, нормально видящий в воде?

Ответ: Человек, нормально видящий в воде – близорук.

  1.   Два человека – дальнозоркий и близорукий – рассматривают один и тот же предмет при помощи лупы поочередно. Кто из них располагает предмет ближе к лупе, если расстояние от лупы до глаза у обоих одинаково?

Ответ: Предмет располагает ближе к лупе близорукий человек.

  1.   Рисунок на диапозитиве имеет высоту 2 см, а на экране – 80 см. Определите оптическую силу объектива, если расстояние от объектива до диапозитива равно 20,5 см.

Ответ:

     D=?        СИ         Решение:

h=12 см       0,02 м     1/d+1/f=D; f/d= h′/h; f= hd/h

h′=80 см      0,8 м       D=1/d+h/ h′d=1/d(1+ h/h′)

      d=20,5 см   0,205м      D=1/0,205(1+0,02/0,08)=5 дптр.

  Ответ: оптическая сила объектива D=5 дптр.

  1.   Поверхность Земли фотографируют со спутника, запущенного на высоту 100 км. Объектив фотокамеры имеет фокусное расстояние 10 см. Минимальный размер видимых деталей на пленке (разрешающая способность пленки) 10-2мм. Определите: а) минимальные размеры предметов на Земле, которые будут видны на пленке; б) время экспозиции, при котором орбитальное движение спутника не влияет на качество изображения.

Ответ:

  hmin=? T=?       СИ        Решение:

                                       1/d+1/f=1/F; f/d=hmin/ h′min; f=1(1/F-1/d);

 d=100 км      105м     h′min= hmind1/f=d hmin(1/F-1/d)= hmin(d/F-1);

 F=40 см        10-1м    hmin=10-5(105 10-1-1)=10 м;

 Hmin=10-2мм    10-5м  За время экспозиции изображение смещается на снимке на расстояние гс, а на орбите – на расстояние r=vt 

Где v=8км/с, гс= hmin=10-2 мм.

r/ гс=d/f=d(1/F-1/d)=d/F-1; vt/ гс=d/F-1;

tс /v(1/F-1)= hmin/v(d/F-1); t=0,00125с=1,25 м/с

  1.  Проделайте следующий эксперимент: «Наблюдение изображения тени на сетчатке глаза».

Приборы и материалы: 1) лист черной бумаги  размером 40×60 мм с отверстием диаметром 2 мм; 2) лист черной бумаги треугольной формы со стороной 30 мм.

Выполнение работы:

1) Получите тень от какого-нибудь предмета на сетчатке глаза, например от угла листочка бумаги. Для этого поднесите к глазу на расстояние 5-6 см лист черной бумаги с малым отверстием и посмотрите через него на хорошо освещенный предмет (окно, плафон горящей лампы). Между отверстием в бумаге и глазом расположите листочек бумаги треугольной формы так, чтобы его острый угол был виден на фоне светлого кружка. Какое вы видите изображение тени от листочка бумаги: прямое или обратное?

Ответ: Изображение тени от листочка мы видим обратным. На сетчатке получается перевернутое изображение, но информация передается по зрительным нервам в мозг, там «перерабатывается» и воспринимается как прямое. В случае тени, мы видим прямое изображение, которое превращается в обратное.

  1.  Перемещайте медленно листочек бумаги треугольной формы вверх, вниз, вправо, влево и каждый раз следите за направлением движения его тени. В какую сторону движется тень от листочка относительно направления перемещения?

Ответ: Тень от листочка движется в противоположную сторону от его перемещения.

  1.   На каком расстоянии от лупы, главное фокусное расстояние которой равно 8 см, должен находится рассматриваемый объект, чтобы его увеличенное изображение получилось на расстоянии наилучшего зрения?

Ответ:

  d=?                Решение:

 F=8 см        1/d-1/f=1/F; d=1/(1/f+1/F); d=1/(1/25+1/8)=6,1 см.

f=25 см        Ответ: d=6,1 см

  1.  Близорукий человек без очков рассматривает предмет, находящийся на некотором расстоянии под поверхностью воды. Оказалось, что если глаз расположен вблизи поверхности воды, то максимальное погружение предмета, при котором человек различает его мелкие детали, ровно 30 см. Принимая показатель преломления воды равным 1,3. Определите, какие очки следует носить этому человеку.

Ответ

    D=?                  CИ    Решение: В воде предмет кажется погруженным на               hmin=30 см         0,3 м   глубину в n раз меньше, чем на самом деле, из- за

     n=1,3                         преломления света на границе воздух-вода, т.е.

  на глубину h=hmax/n; d=25 cм; расстояние наилучшего зрения -

  ׀D׀=1/d-n/Rmin-1/d; ׀D׀=1,3/0,3-1/0,25=-0,4 дптр

Отв: очки с диоптрией  ׀D׀=-0,4 дптр

  1.   Почему в очках для плавания хорошо видно под водой, а без них плохо?

Ответ: В оптическую систему глаза, обладающую очень большой оптической силой (более 58 дптр), входят не только хрусталик, но и стекловидное тело, и роговица. Она адаптирована эволюцией ( в отличии от рыб) к контакту роговицы с воздухом. Относительный показатель преломления на границе роговица-вода меньше, чем на границе роговица-воздух, что сказывается и на оптической силе, и на фокусном расстоянии системы.

  1.  Человеку, страдающему дальнозоркостью, для чтения книги нужны «рабочие» очки. Близорукий же может читать книгу и без очков, сильно приближая книгу к глазам. Объясните?

Ответ: У дальнозоркого плоскость изображения сильно удаленных предметов совпадает с фокальной плоскостью и потому лежит недалеко за сетчаткой. Относительно слабые очки с положительными диоптриями возвращают ее на сетчатку. По мере приближения объекта к двойному фокусному расстоянию глаза плоскость изображения отодвигается еще дальше и нужны сильные «очки для работы». Для близоруких изображение удаленных предметов лежит в плоскости, находящейся перед сетчаткой. Приближение объекта к двойному фокусному расстоянию может и без очков отодвинуть плоскость изображения на сетчатку, но надо иметь в виду, что двойное фокусное расстояние глаза очень невелико – порядка 3,5 см.

  1.  Какому зрителю нужно больше раздвигать трубку театрального бинокля – дальнозоркому или близорукому?

Ответ: Близорукому зрителю нужно больше раздвигать трубку бинокля, потому что в данном случае рассматриваемое изображение получается на меньшем расстоянии от глаза.

  1.  Почему с наступлением темноты мы становимся как бы близорукими, и очертания предметов перестают быть резкими?

Ответ:  когда освещенность уменьшается, зрачок глаза расширяется, и края хрусталика начинают играть большую роль в образовании изображения. Но эта краевая зона деформирована и «близорука» по сравнению с центральной частью. Таким образом, ночная близорукость вызывается сферической аберрацией глаза.

  1.  Когда хрусталик глаза становится более выпуклым: когда глаз рассматривает более близкий предмет или более далекий?

Ответ: Хрусталик глаза становится более выпуклым при рассматривании близких предметов. В уравнении 1/d+1/f=1/F расстояние от хрусталика до сетчатки можно считать постоянным. При уменьшении D должно возрастать отношение 1/F, а следовательно, уменьшается фокусное расстояние.

  1.  Несколько лет назад в  одной из бельгийских лабораторий произошел взрыв. Ударная волна выбросила химика Жака Перро во двор. После этого он стал видеть  все предметы перевернутыми. Каким образом в данном случае можно исправить недостаток зрения?

Ответ: Зрение в таком случае легко исправить призматическими очками, которые опрокидывают изображение.

  1.  Каким недостатком зрения обладает человек, который носит следующие очки: нижняя часть – выпуклое стекло, верхняя – плоское?

Ответ: Дальнозоркостью

  1.  Почему на яркую лампочку накаливания смотреть больно, а на люминесцентную лампу «дневного света», обеспечивающую такую же освещенность, не больно?

Ответ: Люминесцентная лампа испускает свет равномерно с большой поверхности, а лампочка накаливания – от тонкой нити. В том же соотношении находятся и площади изображений этих светильников на сетчатке глаза. В случае лампы накаливания колбочки оказываются «перегружены» падающей на них световой энергией. О чем и сигнализирует болевое ощущение.

  1.  Почему ночью при вспышке молнии движущиеся предметы кажутся как бы остановившимися?

Ответ: Вспышка молнии длится малый промежуток времени (около 0,001 сек), в течении которого глаз не реагируют на изменение положения движущихся предметов, а продолжает сохранять первоначально возникшее зрительное впечатление.

  1.  Почему наш глаз не приспособлен к восприятию ультрафиолетовых лучей?

Ответ: Сетчатка глаза очень чувствительна к восприятию ультрафиолетовых лучей,  но они поглощаются и поэтому не достигают сетчатки.

  1.  Если смотреть на светящуюся рекламу, сделанную из газосветных трубок, то красные буквы кажутся расположенными ближе к нам, чем синие или зеленые. Почему?

Ответ: Лучи различного цвета, например красного и синего, по-разному преломляются в глазном хрусталике: синие лучи преломляются сильнее, чем красные. Если на одинаковом расстоянии находятся две светящиеся трубки – красная и синяя, то при рассматривании красной трубки хрусталик более выпуклый, чем при рассматривании синей. Когда мы смотрим на близкие предметы, хрусталик более выпуклый, чем тогда, когда мы смотрим на более далекие, поэтому у нас и возникает впечатление, что красные буквы ближе к нам, чем синие или зеле Несколько лет назад в  одной из бельгийских лабораторий произошел взрыв. Ударная волна выбросила химика Жака Перро во двор. После этого он стал видеть  все предметы перевернутыми. Каким образом в данном случае можно исправить недостаток зрения?

  1.  Почему зрачок нашего глаза кажется черным?

Ответ: В глазу происходит многократное отражение лучей. Зрачок в данном случае напоминает отверстие в закрытом сосуде.

  1.  Как известно, куры с наступлением сумерек совсем перестают видеть, а совы, наоборот, могут пользоваться зрением только с этого момента – они ничего не видят днем.  Знаете ли вы, чем объясняются особенности зрения этих птиц?

Ответ:  Сетчатка глаза покрыта изнутри пленкой, состоящей из множества мелких ячеек – колбочек и палочек. Колбочки позволяют видеть днем, а палочки – ночью. Особенности зрения кур и сов обусловлены тем, что сетчатка глаза у кур состоит только из колбочек, а у сов состоит только из палочек.

  1.  Почему из всех красных цветов пчелы опыляют только мак?

Ответ: Глаза пчел не воспринимают красный свет, поэтому красных цветов они не видят. Однако пчелы превосходно видят в ультрафиолетовом свете. Цветы красного мака хорошо отражают ультрафиолетовые лучи, поэтому пчелы посещают их и опыляют.

  1.  Чем объяснить, что при освещении солнечным светом мы видим траву зеленой, розы красными и т. д.?

Ответ:  цвет тела определяется длиной волны отраженных лучей, которые попадают в глаз. При освещении белым светом трава отражает зеленый участок солнечного спектра, розы - красный и т. д.

  1.  Почему тигры, кошки и некоторые другие животные видят в темноте?

Ответ: Зрачки этих животных могут сильно расширятся, что способствует попадания в глаз большего количества рассеянных световых лучей. Вследствие этого они могут видеть в темноте и в темноте.

  1.   Как получается, что человек на портрете «следит» за нами, когда мы перемещаемся в любую сторону картины?

Ответ: Радужная оболочка и зрачок изображены точно в середине глаза. Это положение они сохраняют и при взгляде на картину со стороны. Между тем центральное положение зрачка фиксируется в нашем мозгу как взгляд на нас в упор.

  1.  Каковы особенности зрения пчел?

Ответ: Пчелы видят в несколько ином диапазоне по сравнению с человеком. Они хорошо воспринимают ультрафиолетовые лучи как особый цвет и совсем не видят в красной части спектра.

  1.  Сетчатка глаза человека и орла примерно одинакова, однако диаметр нервных клеток (колбочек) в глазу орла в центральной части сетчатки  меньше – всего 0,3-0,4 микрона. Какое значение для орла имеет такая структура сетчатки глаза?

Ответ: Благодаря такому диаметру нервных клеток возрастает разрешающая способность глаза орла и увеличивается острота зрения.

  1.  Почему сокол может видеть на громадном расстоянии?

Ответ:  Глаз сокола устроен таким образом, что хрусталик может стать почти плоским, вследствие этого изображение отдаленных предметов падает на сетчатку.

  1.  Какие животные используют «перископ» для наблюдения предметов из-за укрытий?

Ответ: «Перископ» используется рыбкой периофтальмус: зарывшись в ил, она выдвигает глаза на тонких стебельках и наблюдает за прилегающей окрестностью


5 . Заключение

Мы считаем, что включение в учебный процесс развивающих заданий  поможет значительно повысить развивающий эффект обучения.

Развитие знаний происходит при их применении учащимися в различных учебных ситуациях и в различных взаимосвязях. Такое развивающее применение знаний и умений возможно по сконструированным учителем заданиям и при самостоятельной работе учащихся.

В рамках данной работы было проделано следующие:

  •  Изучена литература по данной темы
  •  Обобщен педагогический опыт учителя физики лицея №40 Морозовой Н. В.
  •  Сконструирована система упражнений по теме «Геометрическая оптика»

 

                


Литература

  1.  Балаш В. А. Задачи по физике и методы их решения / В. А. Балаш. – М.: Просвещение, 1983. – С. 429 .
  2.  Боброва С. В. Нестандартные уроки. Физика 7-10 классы / С. В. Боброва – Волгоград, Учитель, 2001.- С. 57
  3.  Бубликов С. В., Кондратьев А. С. Методологические основы решения задач по физике в средней школе// Учебная физика. – 1998. - №5. – С. 46 – 47.
  4.  Бугаев А. И. Методика преподавания физики в средней школе/ А. И. Бугаев. – М.: Просвещение, 1981.
  5.  Булатова Е. В. Развивать у учащихся интерес к знаниям и учению/ Е. В. Булатова// Физика в школе. – 1987. - №2. – С.82-83.
  6.  Европейцева Г.Н. Изучение, обобщение, распространение и использование передового педагогического опыта/ Г.Н.Европейцева//Курган.-1983
  7.  Занимательные материалы к урокам / Под ред. А. И. Семке. – М.: ИЦ ЭНАС, 2004.
  8.  Коджаспирова Г. М., Коджаспиров А. Ю. Педагогический словарь/ Коджаспирова Г. М., Коджаспиров А. Ю – М.: Академия, 2000.
  9.  Кларин. М. В. Инновационные модели обучения в зарубежных педагогических поисках / М. В.  Кларин. - М., Арена, 1994.
  10.  Куприн М. Я. Задачи и вопросы по физике: Пособие для учителей./ М. Я. Куприн – М.: Учпедгиз, 1955. – 160 с.
  11.  Ланге В. Н. Физические парадоксы и софизмы / В. Н.  Ланге– М.: Просвещение, 1978.
  12.  Ланге В. Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку / В. Н.  Ланге– 3-е изд., перераб. – М.: Наука, 1985.
  13.  Методика преподавания физики в средней школе / Под ред. С. Е. Каменецкого – М.: Просвещение, 1987.
  14.  Методика преподавания физики в 7-8 классах средней школы / Под ред. А. В. Усовой – М.:Просвещение, 1990.
  15.  Морозова Н. В. Развитие познавательной деятельности учащихся/ Н. В. Морозова – Петрозаводск, 2003.
  16.  Нефедова К.А.Передовой педагогический опыт6 формирование, изучение, использование. Учебное пособие./К.А.Нефедова.- Омск, ОГПУ.-1988.
  17.  Сауров Ю. А. Физика в 11 классе: Модели уроков: Кн. Для учителя / Ю. А. Сауров– М.: Просвещение, 2005.
  18.   Степанова Г. Н. Сборник задач по физике 10-11 класс / Г. Н.  Степанова -   М., Просвещение. 2002.
  19.  Тихомирова С. А. Физика в пословицах и поговорках, стихах и прозе, сказках и анекдотах. Пособие для учителя./ С. А. Тихомирова.- М.: Новая школа, 2002.- С. 144.
  20.   Тульчинский Н. Е. Занимательные задачи – парадоксы и софизмы по физике / Н. Е Тульчинский -   М.: Просвещение, 1971.
  21.   Уман А. И. Учебные задания и процесс обучения  / А. И  Уман -  М.,  Просвещение, 1989.
  22.   Усова А. В., Бобров А. А. Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики. – М.: Просвещение, 1988.
  23.   Усова А. В., Тулькибаева Н. Н. Практикум по решению физических задач. – М.: Просвещение, 1992.
  24.   Фельдштейн Д. И. Основная общеобразовательная школа /  Д. И.   Фельдштейн // Физика в школе. -  2004. - №7.
  25.   Хуторской А. В., Хуторская Л. Н. Увлекательная физика / А. В. Хуторской.,  Л. Н.  Хуторская– М.: АРКТИ, 2001.
  26.  Янюшкина Г. М. Аналитические и методические материалы по результатам ЕГЭ – 2005 по физике// Сборник аналитических и методических материалов по результатам ЕГЭ в Республике Карелия в 2005году , Петрозаводск, ПГУ, 2005.  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65148. Загадочная война Субэдэя с русскими 95.5 KB
  Это с одной стороны а с другой что за загадочные Тулисыгэ русский город и Елебань владетель или господин племени русских Попытавшись прояснить вопрос во втором жизнеописании Субэдэя в Юань ши их по ошибке оказалось два созданных разными...
65149. О ДАТАХ ЖИЗНИ ЧИНГИСХАНА 112 KB
  Если относительно смерти Чингисхана существует общепринятая дата август 1227 года которая подтверждена всеми основными источниками то относительно его рождения до сих пор нет такого согласия ни в источниках ни в исследованиях ни в официозе.
65150. Осадные технологии монголов 645 KB
  Данная тема имеет особое значение при рассмотрении военного государства Чингисхана кроме развития тактики и стратегии применения конницы естественной для кочевников военной силы монголы эффективно сокрушали крепости и города в государствах развитых оседлых народов.
65151. Русь и тюрко-монгольский мир за 1500 лет 102.5 KB
  Русские князья предпочли отказаться от этой чести и решили сражаться до последнего. В этом случае русские фактически выступают союзниками Великого Булгара бывшего в подчинении у Хазарии и долго добивавшегося независимости.
65152. Великий западный поход чингизидов на Булгар, Русь и Центральную Европу 294 KB
  Этот поход начался с разгрома Булгара и владений приволжско-уральских народов: саксинов, мордвы, суваров, вотяков и других. Принятие решения о нем известно в передаче нескольких источников, приведем текст Джувейни...
65153. К ВОПРОСУ О ПЕРВОНАЧАЛЬНОЙ ЧИСЛЕННОСТИ МОНГОЛОВ В УЛУСЕ ДЖУЧИ 78.5 KB
  Обычно ссылаются на 4 тысячи монголов о которых сообщает Рашид ад Дин как о выделенных Чингисханом войсках для улуса Джучи. Действительно у Рашид ад Дина есть раскладка монгольских тысяч которые Чингисхан согласно трактовке...
65154. Материалы источников по битве при Калке 106 KB
  Татары же повернули назад и пошли в свои вежи. Дошли вести в стан что пришли татары посмотреть русские ладьи; услышав же об этом Даниил Романович и сев на коня погнался посмотреть на невиданную рать; и бывшие с ним конники и многие другие князья вместе с ним помчались смотреть невиданное войско.
65155. ОБЫЧАЙ И ЗАКОН В ПРАВЕ НАРОДОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ ПОСЛЕ ИМПЕРИИ ЧИНГИСХАНА 23 KB
  Исследователи права центрально-азиатских кочевников активно ведут дискуссии являлось ли это право обычным или позитивным. Право изучалось в следующих направлениях: практическое для последующей интеграции в иную правовую систему сбор сведений о казахском праве русскими чиновниками...
65156. Ордынские корни российских органов исполнительной власти 43 KB
  Ордынские корни российских органов исполнительной власти Проблемы истории государственного управления : государственный аппарат и реформы в России к 200 летию министерской системы управления в России...