"Суд над классической физикой"
план-конспект урока по физике (11 класс) по теме

Урок     «СУД НАД КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКОЙ».

Урок коммуникативного типа.

Коммуникативные  учебные действия:

планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками – определение цели, функций участников, способов взаимодействия;

сотрудничество в поиске и сборе информации;

умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли , владение монологической и диалогической формами речи.

Подготовка к уроку.

За несколько дней до урока класс делят на группы свидетелей защиты и свидетелей обвинения. Выбираются главный судья, народные заседатели, прокурор, адвокат, подсудимый и ученый секретарь суда.

      Подбираются демонстрационные опыты, кадры диа- и кинофильмов, которые могли бы служить вещественными  доказательствами и документальными кадрами правоты или обвинения подсудимого.

       Подготавливаются материалы из истории физики, которые в речи подсудимого составят биографию физического явления, закона или физической величины. Кроме того, ученый секретарь суда может подготовить исторические документы, присланные в распоряжение суда от имени ученых, работавших в области обсуждаемой проблемы.

          Правила игры.

На уроке идет соревнование между двумя группами свидетелей. Однако в отличие от других игр-соревнований победитель определяется не столько степенью подготовленности команд, сколько сущностью самого физического явления. Это должно найти отражение в решении суда.

       По правилам игры выступление на суде является не правом, а обязанностью ее участников (отчетом о выполнении домашнего задания). Если цель домашней работы была правильно объяснена учащимся и они с желанием включились в игру, то эта игра в большей степени, чем любой опрос, будет стимулировать творческую активность учащихся.

      Арбитрами в ходе суда выступают судья и народные заседатели. В случае неверных или неполных объяснений свидетелей они задают уточняющие вопросы, дополняют, исправляют и т.д.

Основные этапы урока.

1. Организационный момент. 1 мин.
2. Постановка целей урока учащимися. 2 мин.
3. Фронтальный коллективный сбор информации по теме урока. 7 мин.
4. Выступления групп с использованием домашних заготовок (презентаций)30 мин.
5. Оценка выступлений. Рефлексия.5 мин.

Описание основной части урока.

Свидетель 1. Классическая физика не может объяснить явление фотоэффекта, так она предполагает, что энергия поглощается веществом непрерывно.

Прокурор. Каковы подробности, усугубляющие вину Классической физики?

Свидетель 1. Больше ничего не могу дополнить.

Прокурор. В таком случае скажите, как квантовая теория объясняет явление фотоэффекта?

Свидетель 1. Квантовая теория полагает, что энергия излучается и поглощается порциями, поэтому энергия кванта расходуется на совершение работы выхода, т.е. работы, которую нужно затратить для извлечения электрона из металла, и на сообщение ему кинетической энергии. Этим можно объяснить, например, увеличение числа вылетающих электронов с увеличением интенсивности света, так как увеличение интенсивности света означает увеличение количества квантов.

Прокурор. Что называют красной границей фотоэффекта?

Свидетель 1. Это максимальная длина волны, при которой фотоэффект еще наблюдается.

Прокурор. Тем самым вы подтверждаете, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов зависит от частоты (или длины волны падающего света), не зависит от интенсивности света, как утверждала Классическая физика.

Свидетель 1. Да.

Прокурор. Слово предоставляется следующему свидетелю.

Свидетель 2. Классическая физика не смогла объяснить строение атома и его устойчивость. (Подробно объясняет свою точку зрения).

Главный защитник. Прошу повторить: почему же атом по законам Классической физике излучает?

Свидетель 2. Излучает любая ускоренно движущаяся заряженная частица.

Главный защитник. Прошу заметить, что это верно.

Член суда. А как же все-таки атом излучает?

Свидетель 2. Атом излучает, когда электрон переходит с дальней на ближнюю стационарную орбиту.

Член суда. Чем вы руководствовались в свои показаниях?

Свидетель 2. Постулатами Бора. (Объясняет).

Прокурор. Слово предоставляется следующему свидетелю.

Свидетель 3. Классическая физика не могла дать объяснение линейчатому спектру, так как  она предполагала, что энергия атомом испускается непрерывно, а, значит, в спектре должны быть все линии.

Прокурор. Прошу подчеркнуть, каково же главное противоречие Классической физики с экспериментом в данном случае.

Свидетель 3. Энергия излучается не непрерывно, а квантами, т.е. порциями. (Объясняет образование линейчатого спектра).

Прокурор. Слово предоставляется следующему свидетелю.

Свидетель 4. Классическая физика не смогла объяснить существование коротковолновой границы рентгеновского спектра. Как уже упоминалось, любая ускоренно движущаяся заряженная частица излучает электромагнитные волны. Если вспомним механизм рентгеновского излучения, то мы убедимся в том, что электромагнитные волны излучаются электроном, уменьшающим свою скорость до нуля и, следовательно, по Классической физике, излучающим непрерывно и все длины волн, начиная с нуля. А эксперимент показывает, что существует коротковолновая граница рентгеновского спектра.

Главный защитник. Почему вы обвиняете Классическую физику именно в том, что она не могла объяснить рентгеновское излучение?

Свидетель 4. Это глубоко личное. Мне очень часто приходилось пользоваться услугами рентгеновских установок.

Главный защитник. Прошу суд учесть, что свидетель необъективен в своих показаниях.

Прокурор. Слово предоставляется следующему свидетелю.

Свидетель 5. Классическая физика не смогла объяснить правило Стокса для люминесценции. И лишь квантовая теория дала простое объяснение: почему при люминесценции длина волны излучаемого света больше длины волны падающего излучения.

Главный защитник. Как именно удалось показать, что люминесценцию можно объяснить, если предположить, что поглощение происходит квантами?

Свидетель 5. Затрудняюсь ответить.

Главный защитник. Прошу суд заметить, что свидетель некомпетентен в этом вопросе.

Член суда. Вопрос к свидетелю: все ли виды люминесценции объяснила квантовая теория?

Свидетель 5. Все.

Член суда. Нет, квантовая теория объяснила только фотолюминесценцию. Вспомните, какие виды люминесценции вы еще знаете?

Свидетель 5. Хелюминесценцию, электролюминесценцию.

Прокурор. Слово предоставляется последнему свидетелю обвинения. Свидетели защиты, приготовьтесь.

Свидетель 6. Я считаю, что тягчайшим преступлением Классической физики является то, что она считала пространственные и временные промежутки абсолютными.

Прокурор. Чтобы выяснить, имеете ли вы право заявлять подобное и давать показания в этом вопросе, ответьте, пожалуйста, какова будет скорость одной фантастической ракеты относительно другой, если они движутся навстречу друг другу с некоторыми скоростями относительно земли.

Свидетель 6. В уме подсчитать трудно, но я твердо знаю, что простым законом сложения скоростей здесь пользоваться нельзя.

Прокурор. Мы убедились, что вы разбираетесь в этом вопросе. Продолжайте.

Свидетель 6. На самом деле пространственные и временные промежутки относительны, т.е. зависят от выбора системы отсчета. Теория относительности дает нам формулы

 l = ,                  t =   ,

которые показывают, что расстояния и промежутки времени зависят от скорости движения системы отсчета.

        Главный защитник. При каких скоростях эти зависимости существенны?

        Свидетель 6. При скоростях, близких к скорости света.

На этом заседании суд может вынести частное определение в адрес учащихся: познавайте законы физики настолько, чтобы ответить их на экзамене только на 4 и 5!