"Определение длины световой волны. Компьютерное моделирование физических явлений"
план-конспект урока по физике (11 класс)

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Министерство образования и науки Луганской Народной Республики

Государственное общеобразовательное учреждение

Луганской Народной Республики

«Станично - Луганская средняя школа с. Нижнетеплое»

Интегрированный урок физики и информатики в 11-м классе

Учитель физики и информатики

Лазаренко Владимир Николаевич

Нижнетеплое 2024

Интегрированный урок физики и информатики в 11-м классе

Тема: «Определение длины световой волны. Компьютерное моделирование физических явлений»

Цели:

Познавательные УУД:

• умение структурировать учебный материал,

давать определения, понятия. Умение делать выводы на основе полученной информации, устанавливать соответствие между объектами и их характеристиками,

• закрепить знание основных теоретических положений волновой теории света;
• научить рассчитывать длины световых волн различных цветов, пользуясь теорией интерференции;
• создать компьютерную модель интерференции;
• путем решения задачи обычным способом, проверки правильности проведенного решения с помощью компьютерной модели, получить числовые значения длин волн света различных цветов;
• сравнить полученные данные с расположением света различного цвета в дисперсионном спектре;
• развивать познавательный интерес учащихся, навыки самообразовательной деятельности, научно-поисковой работы.

Личностные УУД:

• потребность в справедливом оценивании своей работы и работы одноклассников;
• применение полученных знаний в практической деятельности,
• воспитывать дисциплинированность, уверенность в себе, информационную культуру, развитие критического мышления.

Регулятивные УУД:

• умение составлять план для выполнения заданий учителя. Развитие навыков оценки и самоанализа.

Коммуникативные УУД: умение слушать учителя и одноклассников,

• аргументировать свою точку зрения.

Формировать информационные, коммуникативные, социальные компетентности.

Оборудование:

1. мультимедийный проектор,
2. экран,
3. электронная презентация,
4. компьютерный класс,
5. раздаточный материал (вопросы для активизации знаний, тексты задач, иллюстрации спектров),
6. сайт определения длины световой волны онлайн,
7. интерактивная панель,
8. учебник «Физика 11 класс» Мякишев Г.Я. Москва. «Просвещение» 2022г.
9. дифракционная решетка,
10. экран со щелью,
11. источник света.

Тип урока: урок применения знаний на практике.

Ход урока

Ход урока

1. Организационный момент (стихотворение А.С.Пушкина «О сколько нам открытий чудных…)
2. Актуализация знаний, умений учащихся (сл.2)

-Посмотрите эти картинки, что их объединяет?

-Правильно интерференция и дифракция.

-Сегодня на уроке при помощи этих явлений мы высчитаем длины волн спектра тремя способами.

-Но вначале актуализация: выбираем каждой цифре букву. У вас 5 минут.

(Сл.3)

-Закончили, а сейчас проверим. Поставьте цветным карандашом + возле правильного ответа. Посчитайте их количество. (Сл.4)

3. Мотивация. (Включить иллюминацию, Раздать дифракционные решетки)

-Вокруг нас в природе существует не только 7 цветов (КОЖЗГСФ), но и оттенки. Например у красного: вишнёвый, карминовый, алый, коралловый.

-Ваша одноклассница Маша, которая училась в художественной школе, знает их гораздо больше.

-Итак у каждого цвета. Почему такое разнообразие? Разная длина волны.

-Сейчас каждый определит свой цвет и посчитает его длину.

4. Получение новых знаний, умений и навыков.

А -Сейчас ребята на сайте Виртуальной физической лаборатории снимем показания своего цвета и посчитаем длину волны для спектров 1го и второго порядка.

-Запишите ответы в оценочный лист и в таблицу на доске своего цвета. (Сл.5)

Б -А теперь создаем математическую модель вычисления длины световой волны в Excel. (Сл.6)

• Решите Задачу для своего цвета в программе Excel:
• -заполните таблицу
• -напишите формулы вычисления для ячеек,
• - перенесите полученные значения,

из своей таблицы в таблицу в оценочный лист и в таблицу

на доске своего цвета.

5. Физкультминутка (Сл.7)

-Теперь необходимо решить задачу с помощью компьютерной модели в программе Turbo Pascal или Pascal ABC. Откройте шаблоны программы. (Сл.8)

1. Данные получить с экспериментальной установки.

2. Написать программу вычисления длины волны.

3. Проверить её, получить и занести результат в свою таблицу и общую на доске таблицу.

-Ребята, мы закончили вычисления. (Сл.9)

- Заполните на доске таблицу, 5 значений длин волн вашего цвета.

-Сделайте вывод о вычисленных Вами значениях волны, какой из способов: виртуальная лаборатория и калькулятор, Excel, Turbo Pascal понравился Вам.

6. Рефлексия (Сл.10)

- Одним из приёмов Критического Мышления является синквейн.

- Напишите синквейн, озвучьте его на любое из слов «Спектр. Оптика. Интерференция. Решетка. Волна. Дифракция»

(можно цветными карандашами).

- Предлагаю зачитать.

- Продолжаем критически мыслить, предлагаю заполнить кластер. Задание 7 (Сл.11).

- Кластер в переводе «виноградная гроздь», центральная веточка это «Волновые свойства света», а «виноградинки»-примеры.

7. Итоги урока. (Сл.12)

- О чём это стихотворение? (Читаю).

- Это и была сегодняшняя тема, «БУЙСТВО КРАСОК».

- А это и есть длины волн разного диапазона. (Видеофрагмент «Применение интерференции») (Сл.13)

8. Домашнее задание (Сл.14)

Приложение 1

Учитывая то, что учащиеся к моменту проведения этого урока уже имеют все программные знания по «Волновой оптике», мотивация может прозвучать как вопрос: «Зачем человеку знания о явлениях интерференции и дифракции?» Ответ на этот вопрос может прозвучать как комментарий к картинке, которую дает дифракционная решётка. Наблюдение неизбежно ведет к выводу о том, что волновые свойства света получили широкое прикладное значение именно потому, что всесторонне изучены и продолжают изучаться. Полученными значениями длин волн можно пользоваться и в дальнейшем.

Приложение 2

Активизация опорных знаний

Вопросы можно раздать учащимся в распечатанном виде, или вывести на экраны компьютеров, или спроецировать на общий экран.

А Наложение волн и образование устойчивой картины.

Б Источник очень малых размеров.

В Крылья бабочки, мыльный пузырь.

Г Прибор, использующий явление дифракции света.

Д Основной постулат волновой теории.

Е Δd=kλ; k=0,±1,±2,±3 k=0,±1,±2,±

Ж Огибание светом препятствия

З Δd=(2k+1)λ/2; k=0,±11,±12,±13

И Материальные микро - объекты могут при одних условиях проявлять

свойства волн, а при других - частиц.

К Ширина прозрачного и непрозрачного участка решётки.

Л Когерентность волн.

М Волны с одинаковой разностью фаз.

Приложение 3

Открыть сайт

Можно определить длину волны заданного цвета из условия максимума для дифракционной решётки: dsinφ=kλ(1), sinφ=h/R(2), подставив (2) в (1), можно получить формулу для λ (h берём для своего цвета волны, R можно регулировать.)

! Полученные два значения запиши в таблице своего цвета волны на доске.

Приложение 4

Создать компьютерную модель в Excel, которая содержала бы математическую схему, физическую картинку явления интерференции, программу для решения задачи вычисления длины волны задачи Юнга с одной неизвестной, дающей информацию о цвете света по индивидуальным карточкам. Для ячейки Е1 необходимо написать формулу вычисления длины волны, которая начинается со знака = (!).

Для ячейки F1 также необходимо написать формулу перевода мм в нм (содержимое ячейки Е1*1000000).

! Полученные два значение запиши в таблице своего цвета волны на доске.

Приложение 5

Физкультминутка «Дрозд»

(Ученики выстраиваются в парах в центре УКК)

-Ты дрозд, я дрозд (указывая на пару и на себя).

-У тебя нос, у меня нос.

-У тебя щёчки алые, у меня щечки алые.

-Мы с тобой два друга, любим мы друг друга (обнимашки или рукопожатия).

(Внутренний или наружный круг меняется на одного, пока не вернутся к своей паре).

Приложение 6

Учащимся предлагаются индивидуальные задания (смотри приложение 9), которые необходимо решить с помощью компьютерной модели в программе Turbo Pascal или Pascal ABC, ярлыки в папке Задание/Информатика).

Формула для вычисления длины волны своего цвета l=dh/S.

! Полученный результат cвоего цвета волны внести в таблицу в тетради и на доске.

Примечание. После набора программы необходимо её проверить (Compile/Compile), затем получить результат длины световой волны введя значения своего задания (Run/Run) в виде степени, которую необходимо будет перевести в нм (умножить множитель перед степенью на 10³).

Приложение 7

Таким образом, в таблице своего цвета волны у вас будет 5 значений волны. Написать в таблице и на доске все 5, получится диапазон вашего цвета. Сделайте вывод, каким способом это сделать удобнее, какой понравился Вам.

Вывод:

Приложение 8

Напишите синквейн, озвучьте его.

«Спектр. Оптика. Интерференция. Решетка» (можно цветными карандашами).

1. Само понятие _____________________________________
2. Два прилагательных о нём______________________________________
3. Три глагола ______________________________________
4. Предложение, афоризм, пословица,

определение в 4х словах ______________________________________

(по возможности).

5. Синоним к этому понятию ____________________________________

Приложение 9

Кластер «Волновые свойства света»

Приложение 10

Индивидуальные задания

Задача № 1.

В опыте Юнга расстояние между щелями d = 0,05 мм, а расстояние от двойной щели до экрана S=2м. При освещении прибора красным светом расстояние между соседними светлыми дифракционными полосами оказалось равным h=30,4 мм. Определите по этим данным длину волны l.

*h=23,6 мм.

Задача № 2.

В опыте Юнга расстояние между щелями d = 0,05 мм, а расстояние от двойной щели до экрана S=2 м. При освещении прибора оранжевым светом расстояние между соседними светлыми дифракционными полосами оказалось равным h=23 мм. Определите по этим данным длину волны l.

* h=22,8 мм.

Задача № 3.

В опыте Юнга расстояние между щелями d = 0,05 мм, а расстояние от двойной щели до экрана S=2 м. При освещении прибора желтым светом расстояние между соседними светлыми дифракционными полосами оказалось равным h=22,6 мм. Определите по этим данным длину волны l.

*h=22,4 мм.

Задача № 4.

В опыте Юнга расстояние между щелями d = 0,05 мм, а расстояние от двойной щели до экрана S=2 м. При освещении прибора зеленым светом расстояние между соседними светлыми дифракционными полосами оказалось равным h=22 мм. Определите по этим данным длину волны l.

*h=21 мм.

Задача № 5.

В опыте Юнга расстояние между щелями d = 0,05 мм, а расстояние от двойной щели до экрана S=2 м. При освещении прибора голубым светом расстояние между соседними светлыми дифракционными полосами оказалось равным h=19,5 мм. Определите по этим данным длину волны l.

* h=19,2 мм.

Приложение 11

Таблица на доске, заполняемая учениками.

Приложение 12

Итоги: диапазон длин волн, полученный путем решения индивидуальной задачи и проверкой ее решения с помощью компьютерной модели, анализируется, выявляются ошибки, делается вывод о способе получения результата. Численные значения переносятся учащимися на распечатку сплошного спектра, которая сохраняется у них в качестве справочного источника и используется при дальнейшем обучении.

Оценивание.

По физике оценивается результат работы на уроке и процесс решения задачи в оценочном листе. Каждый ученик первым выполнивший задание, получает красный стикер, вторым - желтый, третьим - зелёный, четвёртым - голубой. Оценку можно ставить в итоге, посчитав количество стикеров разного цвета (одну или две).

По информатике оценивается выполнение постановки задачи, оптимальность выбора языка программирования, тестирование работы программы, реализация дополнительных возможностей.

Литература

1. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебн. для общеобразоват. учреждений. - 2-е изд., дополн. - М.: Дрофа, 2004. - С. 281-307.

2. Элементарный учебник физики / Под ред акад. Г.С. Ландсберга. - Т. 3. - М.: Физматлит, 2000 и предшествующие издания.

3. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика. Т. 3. Строение и свойства вещества. - М.: Физматлит: Лаборатория базовых знаний; СПб.: Невский диалект, 2001. - С. 269-291.

4. Белолипецкий С.Н., Еркович О.С., Казаковцева В.А. и др. Задачник по физике. - М.: Физматлит, 2005. С. 247-251.

5. Буховцев Б.Б., Кривченков В.Д., Мякишев Г.Я., Сараева И.М. Задачи по элементарной физике. - М.: Физматлит, 2000 и предшествующие издания.