Элективный курс по физике для 9 класса «Зрительное восприятие и элементы оптических приборов»

Департамент образования Владимирской области

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 16 г. Владимира

Элективный курс по физике для 9 класса
«Зрительное восприятие и элементы оптических приборов»


Составитель – учитель физики

Мерман И.Л.

Владимир – 2005

1

Пояснительная записка
В условиях, когда школа переходит на профильное обучение, учащиеся уже в 9 классе оказываются перед необходимостью выбора соответствующего профиля. Естественной целью данного элективного курса и является – способствовать более осознанному выбору.

Предлагаемый курс является предметно-ориентированным и призван решать следующие задачи:

* показать привлекательность содержательной стороны предмета «физика» (создание или закрепление положительной мотивации к дальнейшему более глубокому знакомству с физической наукой).

* расширить представление о практической значимости физического знания как в адекватном восприятии окружающего мира, так и в создании различных устройств и приборов, в практической области;

* дать элементы достаточно высокой степени научности и сложности, дабы у учащихся не возникло иллюзии простоты при дальнейшем изучении физики в профильной школе;

* не дублировать содержание школьной программы по предмету, а углубить и расширить знания учащихся;

* использовать развивающий потенциал выбранного материала для развития интеллектуальных способностей учащихся, поддержания у них веры в собственные силы и возможности, расширить арсенал приемов мыслительной деятельности;

. * больше апеллировать к чувственному восприятию материала.
Ожидаемые результаты работы учащихся по данному курсу:

* объективизация самооценки учащихся, проявляющаяся в выборе ими примерного профиля дальнейшего обучения;

* приобретение и развитие навыков самостоятельной работы с различными источниками информации;

* формирование навыков решения определенных групп задач, включая задания с элементами конструирования, и качественные задачи. Активное

участие в дискуссии, умение строить логическую цепь рассуждения.
Контроль результативности осуществляется: сравнением результатов анкетирования учащихся в начале и по завершении курса; состоянием текущей успеваемости по предмету; результатами тестирования с включением заданий базового уровня и заданий по программе элективного курса (результаты тестирования для учащихся носят ориентировочный характер); выполнением учащимися заданий творческого характера; отслеживанием выбора учащимися профиля и успешностью обучения по этому профилю.

2
Программа рассчитана на базовый уровень и опирается на материал учебника УМК «физика-астрономия». Поэтому данный элективный курс целесообразно предложить учащимся в III и IV четверти. В случае использования УМК Перышкина курс можно использовать в любой четверти 9 класса. Учитывая, что занятия будут проводиться один раз в неделю, объем программы составляет 8 часов, хотя допускает увеличение до 10 часов за счет решения задач и разбора работ учащихся.
Материал доступен всем учащимся 9-х классов. Большая часть материала ранее успешно предлагалась учащимся на факультативных занятиях, на занятиях кружка и как дополнительный материал на уроках физики.
Такой материал по содержанию, по сочетанию фактического материала, задач, заданий для самостоятельного выполнения и по целям которые преследуются учителем, ранее не предлагался.

№ п/п	Наименование занятия	Кол-во часов	Организационная форма	Межпредметные связи
1	Оптические иллюзии	1	Эвристическая беседа	Биология, ИЗО, трудовое обуче- ние (девочки)
2	Плоское зеркало	1	Рассказ, решение задач
3	Преломление света	1	Фронтальный опрос, решение задач	Биология
4	Элементы оптичес- ких приборов	1	Рассказ, беседа, решение задач
5	Призмы в оптичес- ких приборах	1	Рассказ, беседа, решение задач
6	Изучение свойств глаза	1	Лабораторная работа (исследов).	Биология
7	Цвета тел, сложение цветов	1	Беседа, решение качественных задач	Биология, ИЗО
8	Итоговое занятие	1	Анкетирование, тестирование

Предлагаемые задачи большей частью требуют исследовательских или эвристических методов, так же и беседе создаются проблемные ситуации, которые решаются в ходе совместной работы.

3


Содержание программы
1. Маскировка у животных. Мимикрия. Иллюзии, связанные с временными характеристиками зрения. Геометрические иллюзии (иллюзия деления пополам, иллюзия Целнера, иллюзия пересечения нитей, иллюзия перспективы, иллюзия колебания внимания. Невозможные фигуры.

2. Плоское зеркало. Область видения. Построение области видения одного или нескольких предметов. Определение видимой части предмета. Минимальные размеры зеркала. Решение задач.

3. Преломление света. Переход луча в средах с разными оптическими плотностями. Оптические «черные ящики». Полное внутреннее отражение. Решение задач.

4. Элементы оптических приборов (зеркала, экраны, призмы, линзы). Плоское зеркало ( поверхностного «серебрения», с защитным покрытием, полупрозрачное, с селективным отражением, отражательная дифракционная решетка, матовое зеркало). Уголковые отражатели (двугранные, трехгранные, катафоты). Решение задач.

5. Призма в оптических приборах (поворотная, оборотная, смещающий ромб, пентапризма, делительная призма). Оптические системы. Решение задач.

6. Лабораторная работа «Изучение свойств глаза» ( обнаружение слепого пятна; наблюдение изменения диаметра зрачка; наблюдение аккомодации глаза; наблюдение изображения на сетчатке глаза; зрение двумя глазами).

7. Цвета прозрачных и непрозрачных тел. Основные цвета и дополнительные. Сложение спектральных цветов. Смешение красок. Цветомаскировка. Камуфляж. Послеобразы. Решение задач.

8. Анкетирование. Тестирование.

4

Формы контроля и методы оценки знаний
Занятие 1. Учащиеся получают задание подготовить небольшое эссе или просто информацию с примером мимикрии в природе, о какой-либо зрительной иллюзии с ее объяснением. (материал может быть представлен до окончания курса и по одному может быть рассмотрен на последующих занятиях).
Занятие 2. Рассматриваются задания: перечертить, найти область видения, определить, какую часть будет видеть глаз ( Л.И.Скрелин «Дидактический материал по физике». 10 класс. Серия VI.)

Учащиеся получают задание придумать по образцу задачу «черный ящик» с зеркалом.
Занятие 3. Выполняется фронтальная самостоятельная работа на область видения (Л.И.Скрелин).

Учащиеся получают задание придумать задачу «черный ящик», заполненный прозрачным материалом с другой оптической плотностью.
Занятие 4. Рассмотрение некоторых задач «черные ящики».
Занятие 5. После рассмотрения различных случаев использования призм учащимся дается задание придумать «черные ящики» с призмами.
Занятие 8. После анкетирования и тестирования подводятся итоги по выполнению учащимися творческих заданий. Оценивается степень самостоятельности, оригинальность, использование Интернета или какой-либо литературы (ссылка обязательна). Баллы накапливаются и по желанию учащихся могут быть выставлены по предмету.

Материал, подготовленный учащимися, может быть использован во внеклассной работе.
В качестве итогового теста может использоваться тест, составленный на основе программированных заданий по физике – 10 класс (составители

Пеннер Д.И. и Корж Э.Д.) и контрольных и проверочных работ по физике –

7 – 11 классы (Кабардин О.Ф. и др.) – см. Приложение.

Учитывая предполагаемое сравнительно небольшое число учащихся, можно ограничиться одним вариантом теста.

5

Список литературы
1. Перышкин А.В., Чемакин В.П. Факультативный курс физики. 7 класс.- М.:

Просвещение, 1975.

2. Миннарт М. Свет и цвет в природе. – М.: Наука, 1969.

3. Брэгг У. Мир света. Мир звука. – М.: Наука, 1967.

4. Толанский С. Оптические иллюзии. – М.: Мир, 1967.

5. Рутерсвард О. Невозможные фигуры. – М.: Стройиздат, 1990.

6. Бурсиан Э.В. Физические приборы: Учебное пособие для студентов физ.-мат. фак. пед. ин-тов. – М.: Просвещение, 1984.

7. Цедрик М.С., Варикаш В.М. Электричество и оптика в вопросах и ответах. – Минск.: Народная асвета 1967.

8. Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе. Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1972.

9 . Кирик Л.А. Самостоятельные и контрольные работы по физике. Оптика.- Москва-Харьков.: Развивающее обучение, 1996.

10.Скрелин Л.И. Дидактический материал по физике. 10 кл. Пособие для учителей.- М.: Просвещение, 1977.

11.Физика. Программированные задания для Х класса. – Владимир.: 1980.

12.кабардин О.Ф. и др. Контрольные и проверочные работы по физике. 7 -11 кл.: Метод. пособие / О.Ф.Кабардин, С.И.Кабардина, В.А.Орлов. – М.: Дрофа, 1997.


7


7. На каждый из пяти предложенных вопросов (I – V) дайте один из ответов

( А- Б-В).

I. Находясь на дне моря и глядя вверх, водолаз видит отдаленные участки дна. Это объясняется…

II. Образование тени от предмета объясняется…

III. Истинная глубина водоема больше кажущей-

ся; это объясняется…

IV. Работа перископа (рис. 6) объясняется…

V. Из воды Солнце видно под углом большим, чем

над водой. Это объясняется…

А. прямолинейным распространением света.

Б. преломлением света на границе двух сред.

В. полным отражением.

Рис.6


Код ответов. 1 Г, 2 В, 3 А, 4 Б, 5 В, 6 Б, 7 I B, 7 II A, 7 III Б, 7 IV A, 7V Б.

Результат выполнения теста каждым учащимся должен соотноситься с его личным уровнем и не является однозначнозаданным.

Желательно предупредить учащихся, что недостаточно дать ответ на вопрос. Для вопросов 1, 2, 3 желательно выполнить соответствующий чертеж-решение. Для задания 7 желательно дать обоснование каждому ответу. Только при этом условии при проверке можно будет судить о подлинном результате.

8

К применению полного отражения. Для бриллианта, имеющего очень большой показатель преломления, предельный угол полного отражения равен всего только 24º . Вследствие этого при правильной огранке бриллианта большая часть света, падающего на бриллиант со всех сторон, полностью отражается и выходит из верхней грани бриллианта. Поэтому бриллиант кажется сверкающим. Если при производстве стекла добавит к нему свинец, то показатель преломления сильно увеличится. Такое стекло применяется для производства хрустальной посуды. Чем выше показатель преломления, тем больше преломление и тем большую «игру» можно получить.

Загадка цвета. Если из солнечного спектра изъять красный цвет, то в результате получится голубовато-зеленый свет; если изъять голубой, то в результате получится желтый свет; а если изъять зеленый, то в результате окажется пурпуровый. С другой стороны, если сложить голубовато-зеленый и красный цвета, то в результате опять получится белый свет. Ньютон назвал два цветных света, дающих при сложении белый свет, дополнительными цветами…

В 1807 году Томас Юнг обнаружил, что белый или серый цвет можно получить комбинацией красного, зеленого и голубого цветов и что все другие цвета видимого спектра можно получить различными комбинациями этих трех. Красный, зеленый, голубой были названы первичными цветами света. Ни один из этих первичный цветов не мог быть получен никакими комбинациями других цветов.

Театральные эффекты. Можно заставить почти совершенно исчезнуть замаскированную фигуру в красном, находящуюся на черном фоне, если переключить свет с белого на соответствующий оттенок зеленого. Красный цвет поглощает зеленый, так что ничего не отражается и, следовательно, фигура кажется черной и сливается с фоном. Лица, раскрашенные красной жирной краской или покрытые красными румянами. Кажутся естественными в свете красного прожектора, но кажутся черными при освещении зеленым прожектором. Точно так же красные губы кажутся черными в зеленом или голубом свете танцевального зала. Желтый костюм превратится в яркокрасный в малиновом свете. Малиновый костюм покажется голубым в лучах голубовато-зеленого прожектора…

Правильное и неправильное сочетание цветов. Дома, костюмы. Шляпы, платья, хотя бы и очень дорогие, могут казаться очень простыми и даже казаться смешными, если в них неправильно применены комбинации цветов.

С другой стороны, хорошее сочетание цветов может значительно усилить очарование и привлекательность.

Различные тона и оттенки любого цвета заведомо гармонируют друг с другом в костюме или в отделке дома. Но некоторое добавление белого, черного или их обоих вместе значительно оживит это сочетание. Голубой костюм имеет очень хороший вид с белой рубашкой, белой соломенной

шляпой и черным галстуком.

9

Другим примером является сочетание голубого, голубовато-зеленого и зеленого. Только голубой и зеленый цвета могут дисгармонировать друг с другом, но если добавить для смягчения голубовато-зеленый, то можно получить приятное сочетание.

Цвета, расположенные рядом в цветовом треугольнике и имеющие в своем составе общий цвет, обычно хорошо сочетаются друг с другом. Примером может служить сочетание зеленого, желтого и оранжевого, имеющих в составе общий желтый цвет.

. Только голубой и зеленый цвета могут дисгармонировать друг с другом, но если добавить для смягчения голубовато-зеленый, то можно получить приятное сочетание.

Яркие дополнительные цвета резко дисгармонируют и очень неприятны. Но если уменьшить их интенсивность и значительно сократить площадь, занимаемую одним цветом, по отношению к площади другого, то один цвет будет обогащать противоположный ему и создавать одно из наилучших сочетаний

Имеются два основных закона гармонического сочетания цветов: 1) цвета должны быть в каком-нибудь определенном отношении родственны; 2) один цвет должен быть главенствующим. Если только нет желания специально бить на эффект, то следует возможно реже применять яркие цвета. Да и в этих случаях сочетать их с белым, черным или серым. Если мы хотим покрасить ставни дома ярко-зеленым цветом, то нужно выкрасить дом белым или бледносерым цветом.

Дальтонизм (цветовая слепота). Способность различать цвета и очень мелкие предметы присуща колбочкам (≈ 7000000 ). Колбочки образуют аппарат дневного и цветного зрения. Колбочки сосредоточены в желтом пятне (особенно в его центральной ямке). Дальтон обнаружил у себя только в 26 лет, что плохо отличает по цвету красные ягоды от зеленой травы. Кстати, именно Юнг открыл один из дефектов зрения – дальтонизм (неспособность различать красный и зеленый цвета). По иронии судьбы это открытие обессмертило в медицине имя не врача Юнга, а физика Дальтона, который оказался первым, у кого обнаружился этот дефект. Из каждых десяти мужчин один не может отличить красный цвет от зеленого, а один из каждых пятидесяти вообще не видит красный свет, каким бы ярким он ни был. Особенно редко встречается ослабление восприятия синего цвета. Собаки вообще не различают цветов, природа одарила их только черно-белым зрением. У сов на сетчатке только палочки, а у кур – только колбочки…

Из женщин дальтониками являются только около 0,5 %. Однако, как оказывается, дальтонизм передается по наследству от одного поколения к следующему

10

Лабораторная работа «Изучение свойств глаза»



1. Наблюдение изменения диаметра зрачка.

Приборы и материалы: зеркало плоское, лист черной бумаги размером 6090 мм с отверстием диаметром 1 мм.
1. Поднесите к глазу плоское зеркало и повернитесь в сторону какого-либо темного предмета. Наблюдая в зеркале изображение своего глаза, заметьте диаметр зрачка.

2. Переведите взгляд на хорошо освещенный предмет (окно или горящую лампочку). Изменился ли диаметр зрачка?

3. Опыт повторите несколько раз.

4. Измените опыт. Для этого закройте один глаз листом черной бумаги и через малое отверстие в листе посмотрите на какой-нибудь хорошо освещенный предмет. Запомните, каким Вам кажется отверстие в бумаге. Затем закройте второй глаз, а через несколько секунд откройте. Опыт повторите несколько раз.

5. Изменился ли кажущийся диаметр отверстия в бумаге? Почему?

Как изменяется диаметр зрачка в зависимости от освещенности глаза?

2. Наблюдение аккомодации глаза.

Приборы и материалы: книга (учебник), карандаш, лента измерительная (рулетка).
1. Посмотрите одним глазом на карандаш, расположенный от глаза на расстоянии 10-15 см на фоне удаленного предмета.

Четко ли виден удаленный предмет при рассматривании карандаша?

2. Переведите взгляд на удаленный предмет.

Четко ли виден карандаш при рассматривании удаленного предмета?

3. Определите расстояние до ближайшей точки аккомодации глаза. Для этого приближайте медленно к глазу печатный текст до тех пор, пока буквы перестанут быть ясно видимы. Затем измерьте расстояние от глаза до книги.

Чему равно расстояние до ближайшей точки аккомодации Вашего глаза?

Как объяснить способность глаза четко видеть предметы, расположенные на различных расстояниях от глаза?

3. Наблюдение изображения на сетчатке глаза.

Приборы и материалы: лист черной бумаги размером 60 мм 90 мм с отверстием диаметром 1-2 мм, небольшой остроугольный бумажный треугольник.
1. Получите тень от какого-либо предмета на сетчатке глаза, например, от угла листа бумаги. Для этого поднесите к глазу на расстояние 5-7 см лист черной бумаги с малым отверстием и посмотрите через него на хорошо освещенный предмет (окно, плафон горящей лампы). Между отверстием в

11
бумаге и глазом расположите бумажный треугольник так, чтобы его острый угол был виден на фоне светлого кружка-отверстия.

Какое Вы видите изображение тени: прямое или обратное?

2. Перемещайте медленно бумажный треугольник вверх, вниз, влево, вправо и каждый раз следите за направлением движения его тени.

В какую сторону движется тень относительно направления движения предмета? Как объяснить наблюдаемое явление?

4. Зрение двумя глазами.

Приборы и материалы: два карандаша.
1. Возьмите в каждую руку по карандашу и расположите их вертикально напротив переносицы так, чтобы один был на расстоянии 25-30 см, а другой – 50-60 см от глаз. Посмотрите на карандаши то левым, то правым глазом.

Как изменяется положение карандашей при рассматривании их каждым глазом?

2. Увеличьте расстояние между карандашами и снова повторите наблюдение.

Как изменилось боковое смещение карандашей при рассматривании их каждым глазом ?

3. Посмотрите на каждый карандаш поочередно двумя глазами. При этом пусть Ваш товарищ следит за движением Ваших глаз.

Какие движения совершают глаза при переводе взгляда с одного карандаша на другой? Почему при рассматривании одного карандаша (ближнего или дальнего) второй «двоится»? Можно ли оценить расстояние до карандашей при рассматривании их одним глазом? Двумя глазами?

4. Повторите последнее наблюдение, поменявшись ролями с товарищем.

5. Обнаружение «слепого пятна».

Приборы и материалы: карточка размером 80 мм40 мм, на которой на расстоянии 50 мм друг от друга расположены кружок и крестик (зачерненные) размером 7 мм..
1. Закрывают правый глаз и смотрят пристально на крестик левым глазом.

Приближая к глазу или удаляя от него рисунок, находят положение, при котором черный кружок перестает быть видимым – его изображение попало на «слепое пятно» левого глаза.

2. Аналогично обнаруживается «слепое пятно» в правом глазу.

В какую сторону от главной оптической оси каждого глаза сдвинуто «слепое пятно»?