Конспект урока физики в 9 классе «Прямолинейное распространение света. Солнечные и лунные затмения»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

«ЛУГАНСКОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ – СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 49 им. Ю.А. ГАГАРИНА»

Малушко Лариса Ивановна

Учитель физики и математики

Конспект урока

Тема: «Прямолинейное распространение света. Солнечные и лунные затмения»

Цели:

сформировать знания о законе прямолинейного распространения света и его применении для объяснения физических явлений, в конструкции приборов, в практической деятельности человека;

показать применение закона для объяснения солнечных и лунных затмений;

формировать интерес к изучению физики и навыки работы с дополнительными источниками информации.

Урок усвоения знаний, умений и навыков.

Оборудование: проектор, презентации, фрагменты «Солнечные затмения», « Лунные затмения»,  «Волшебный луч», «Танец тысячи рук»,

Лазерная указка, мензурка с водой, фонарь для теневого проектирования, матовый плафон, деревянные бруски с неровностью, с вбитыми по одной прямой гвоздями, теллурий, камера-обскура, модель для демонстрации образования тени, картонные кружки-смайлики (для каждого)

Карточки с заданиями для самостоятельной работы, чертёжные инструменты.

Актуализация опорных знаний и проверка домашнего задания (4 мин).

А) Физический диктант :

Оптика изучает свойства ….

Частица света называется….

Его скорость распространения равна….

Тела, излучающие свет, называются….

Выполняется на карточках:

 

Б) Устный опрос:

Что называется световым лучом?

Что называется световым пучком?

Что называется точечным источником света?

Что называется протяжённым источником света?

Постановка проблемы.

А) Демонстрация фр. «Танец тысячи рук» - в чём секрет этого танца?

Б) Отгадайте загадку:

Попутчица за мною ходит вслед,

Мне от неё ни зла, ни пользы нет.

Кто, когда и для чего может применить полученные сегодня на уроке знания и могут ли они пригодится в вашей жизни?

Формулирование темы урока: «Прямолинейное распространение света. Солнечные и лунные затмения»

На уроке присутствуют эксперты:

истории и археологии

литературы и изобразительного искусства

астрономии

(получили опережающее задание и поделятся своими исследованиями на уроке)

а также учёный секретарь (ведёт учёт правильных ответов), лаборант ТСО

(роли распределяются заранее между учащимися)

Оценка за урок состоит из оценки за с/р №1 5 баллов + с/р №2 4 балла(в конце урока) + работа в процессе урока.

В тетради выполняются краткие записи.

Усвоение знаний, умений и навыков.

Презентация 1 "начало урока". Объяснение учителя.

Начало урока.
PPTX / 1.26 Мб

Впервые сформулировал закон прямолинейного распространения света древнегреческий учёный, основоположник геометрии и геометрической оптики Евклид, живший в III веке до н.э. В трудах «Оптика», «Катоптрика» изложены основы геометрической оптики. В работе «Оптика» Евклид впервые сформулирован закон прямолинейного распространения света.

Работа с учебником:

Найдите в учебнике формулировку закона и запишите её:

В однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Как подтвердить закон экспериментально?

 

Демонстрация луча от лазерной указки в воздухе; в воде, подкрашенной молоком (почему в воздухе луч не виден, а в воде виден?)

Демонстрации

Как столяр проверяет качество обработки детали?

Как точно вбить гвозди (посадить деревья? Поставить столбы?) вдоли одной прямой.

Учащиеся показывают решения на моделях.

Есть и другие экспериментальные подтверждения. Рассмотрим их вместе с практическим применением.

Применение знаний для объяснения физических явлений, приборов.

А) Образование тени.

Демонстрация: театр теней с помощью теневого проектора.

Вопросы учащимся:

Как образуется тень? Какую форму она имеет?

Построить тень от различных источников света (построения на доске и в тетрадях)

А) точечный источник света: Б) неточечный источник света.

В процессе построения эвристическая беседа, мозговой штурм (как построить тень от неточечного источника света, нельзя ли свести более сложную задачу к предыдущей, более простой).

Демонстрация: расположить картонный диск перед глазом так чтобы глаз оказался в области полной тени; полутени; за пределами тени. Как изменяется размер тени, если перемещать кружок?

Демонстрация модели для построения тени, с её помощью выяснить:

Как изменится размер тени, если предмет приблизить к источнику света? Отодвинуть от него? 

Как изменится размер полной тени, если изменить положение предмета? Экрана? Размер источника света? Можно ли добиться, чтобы была только полутень, и не было полной тени?

Кому это может пригодиться? (бестеневые лампы, медицина)

Демонстрация: накрыть теневой проектор матовым плафоном, как изменилась тень?

Как построить тень от вертикального предмета?

Что будет, если на пути света будет отверстие?

(построения на доске и в тетрадях)

Литературовед. Фёдор Иванович Тютчев писал:

День вечереет, ночь близка,

Длинней с горы ложится тень,

На небе гаснут облака…

Уж поздно. Вечереет день.

Почему вечером тени удлиняются?

 

Поговорим о других применениях закона прямолинейного распространения света. Подумайте, людям каких профессий могут пригодиться эти знания?

Презентация "Применение прямолинейного распространения света"

Применение прямолинейного распространения света.
PPTX / 2.77 Мб

Б) Передача информации при помощи света 

Один из самых древних видов связи – это использование света. На Кавказе до сих пор сохранились сигнальные башни, на вершинах которых жгли костры, извещающие о приближении неприятеля. Маяки - это те же сигнальные башни.

В) Камера-обскура 

Ка́мера-обску́ра (лат. camera obscūra — «тёмная комната») — устройство, позволяющее получать оптическое изображение объектов. Это светонепроницаемый ящик с отверстием в одной из стенок и экраном (матовым стеклом или тонкой белой бумагой) на противоположной стенке. Лучи света, проходя сквозь отверстие диаметром приблизительно 0,5-5 мм, создают перевёрнутое изображение на экране.

Упоминания о камере-обскуре встречаются ещё в IV веке до н. э. — последователи китайского философа Мо-цзы описали возникновение перевёрнутого изображения на стене затемнённой комнаты. Упоминание о камере-обскуре встречаются у Аристотеля.

В средние века камера-обскура неоднократно использовалась для астрономических наблюдений.

С её помощью создавали свои произведения известные художники. Судя по всему, первым использовал камеру-обскуру для зарисовок с натуры Леонардо да Винчи. Он также подробно описал её в своём «Трактате о живописи».

создавал свои пейзажи при помощи камеры-обскуры.

Некоторые художники, например, Ян Вермеер Дельфтский использовали камеру-обскуру для создания своих произведений — пейзажей, портретов, бытовых зарисовок. С развитием оптики объективы усложнялись, а после изобретения светочувствительных материалов камеры-обскуры стали фотокамерами.

Литературовед. Николай Васильевич Гоголь в «Повести о том, как поссорились Иван Иванович с Иваном Никифоровичем» писал:

«…Комната, в которую вступил Иван Иванович, была совершенно тёмной… и солнечный луч, проходя в дыру в ставне…и ударяясь о противоположную стену, рисовал на ней пёстрый ландшафт из крыш, деревьев и развешенного на дворе белья, всё только в обращенном виде…». Объясните это явление.

Г) Гномон. Солнечные часы 

Уже более 4000 лет человечество измеряет время по солнечным часам. Сначала это была палка просто воткнутая в землю, а потом создан гномон.

Гно́мон (др.греч. « указатель») — древнейший астрономический инструмент, вертикальный предмет, позволяющий по наименьшей длине и положению тени определять время, астрономический полдень, высоту солнца над горизонтом, направление на север.

Принято считать, что гномон изобрёл древнегреческий философ и астроном Анаксимандр Милетский.

В солнечных часах небольшой стержень (гномон) укрепляли на плоскости (кадран), разграфленной линиями, — циферблате, часовой стрелкой служила тень от гномона.

В полдень, когда тень самая короткая, она направлена точно на север.

С помощью чашеобразных солнечных часов – скафена известный Александрийский математик и географ Эратосфен в III в до н.э. определил длину окружности Земли и ошибся всего на 100 км в сравнении с современными данными. Этот результат оставался непревзойдённым до XVII века.

Д) Солнечные и лунные затмения.

Демонстрация: расположите картонный круг перед глазами и представьте, что лампа – это Солнце; круг – луна; вы – наблюдатель на земле.

Эвристическая беседа:

Отбрасывает ли Луна тень? Может ли тень попасть на Землю? Какие области можно выделить?

Будете ли вы видеть Солнце, если окажетесь в области полной тени? Полутени? За пределами тени?

Какие виды затмений Солнца можете назвать?

Отбрасывает ли Земля тень? Что будет, если Луна попадёт в тень Земли?

Кто из наблюдателей на Земле может видеть затмения Солнца? Луны? Сравните количество наблюдателей.

Демонстрация: слайды и фрагменты «Солнечные затмения», «Лунные затмения»

Солнечные затмения.
WMV / 11.75 Мб

Ролевая игра.

На уроке присутствуют эксперты. Они подробнее расскажут о затмениях.

Презентация "Солнечные и лунные затмения"

Затмения.
PPTX / 3.29 Мб

А) Научные сотрудники института истории и археологии.

Затихает или неожиданно налетает ветер, перестают кричать птицы, беспокоятся животные, холодеет воздух. Становится темно и на небе среди бела дня зажигаются звёзды. Это бог Гелиос уходит и оставляет людей одних, в лапах тёмного космоса.

Греки называли затмения словом eclipsis, что означает «оставление».

Затмения в древней литературе.

А вот как говорит о солнечном затмении Овидий в Метаморфозах: «И печальный образ солнца доставлял взволнованным землям лишь бледное сияние».

А вот и поэт Тибулл в своих «Элегиях»:

«Казалось, что даже свет самого солнца затмился,

И бледные тучи запрягают старых лошадей».

«Месяца августа в 11 день, перед вечерней, почтя убывати солнця, и погибе все. О велик страх и тьма бысть» - это запись из «новгородской летописи» 1124 года.

Владимир Галактионович Короленко «На затмении», 1887 г., г. Юрьевец на берегу Волги.

«Солнце тонет на минуту в широком мглистом пятне и показывается из облака уже значительно ущербленным. Тишина. День начинает заметно бледнеть. Тени человеческих фигур лежат на земле бледные, неясные. Однако, пока остается тонкий серповидный ободок солнца, все еще царит впечатление сильно побледневшего дня. "Неужели, - думалось мне, - эта остающаяся еще ничтожная искорка солнца, горящая, как последняя, забытая свечка в огромном мире, так много значит?.. Неужели, когда она потухнет, вдруг должна наступить ночь?"

Но вот эта искра исчезла. Она как-то порывисто, будто вырвавшись с усилием из-за темной заслонки, сверкнула еще золотым брызгом и погасла. И вместе с этим пролилась на землю густая тьма. Она появилась на юге и, точно громадное покрывало, быстро пролетела по горам, по реке, по полям, обмахнув все небесное пространство, укутала нас и в одно мгновение сомкнулась на севере. Но это не была обыкновенная ночь. Казалось, тонкий, не различимый для глаза, пепел рассыпался сверху над землей, или будто тончайшая и густая сетка повисла в воздухе. И над всею смущенною природой чудною панорамой бегут тучи, а среди них происходит захватывающая борьба... Круглое, темное, враждебное тело, точно паук, впилось в яркое солнце, и они несутся вместе в заоблачной вышине».

 

Суеверия и древние представления.

Затмения всегда считались вестником бед, несчастий и поражения в войне. Не зная причин затмений, люди «включали» воображение. Одни считали их особым знамением, другие видели нападение на Солнце огромного чудовища, пытающегося сожрать небесное светило.

Малодушные в панике разбегались, а более храбрые, вооружались бубнами, барабанами, копьями и камнями, и пытались прогнать чудовище. И к радости своей скоро обнаруживали, что Солнце снова принимает свой обычный вид.

Индейцы помо называли затмение «схваткой с небесным медведем»; для жителей Вавилона затмение означало, что семь дьяволов похитили Солнце и держат его в плену; народы Южной Сибири приписывают затмения демону Аракхо; индейцы майя считали, что зубастая змея пожирает Солнце.

В древних крупных государствах, при их правителях, были придворные жрецы-астрологи, которые были обязаны вести наблюдения за небом. С астрологами обязательно советовались перед принятием важных государственных решений.

В Китае затмение считалось признаком приближающегося распада государства. Придворные астрономы должны были предупреждать своих правителей о предстоящих затмениях, но не всегда могли это сделать. В старинной китайской книге "Шуцзин" ("Книга истории") описывается история о китайских астрономах Хи и Хо, которые « забыли свои обязанности, нарушили годовой счёт неба» и в результате случалось полное солнечное затмение, оно было не предсказано и вызвало панику и беспорядки. Как теперь установлено, это было затмение 22 октября 2137 г до н.э. , начавшееся через 19 мин. после восхода Солнца.

Ацтеки тоже считали затмение ужасным событием. В книге «Флорентийского кодекса», можно прочесть о солнечном затмении над средневековой Мексикой: «Солнце сделалось красным, и дневной свет померк. Начались смятения и беспорядки. Люди со светлым цветом кожи были принесены в жертву; на улицах слышались причитания и воинственные кличи так как если "Если солнечное затмение завершится, то наступит вечная тьма. Демоны тьмы спустятся вниз и поглотят людей"».

Даты исторических событий.

Изучение древних документов, в которых описываются затмения, очень важно для историков, так как это позволяет точно определить даты исторических событий и системы древних летоисчеслений. Затмения – это «карта времени». Приведу несколько примеров.

Геродот описывает знаменитый Саламинский морской бой, в котором персидский флот из 800 судов потерпел полное поражение от 350 кораблей греческого флота. В этот день произошло полное затмение Солнца и по нему была вычислена дата боя - 2 октября 480 г. до н.э.

В начале войны между городами Афинами и Спартой солнечное затмение 3 августа 431 года чуть было не привело к поражению армии афинян, которой командовал Перикл. Он хорошо знал причину солнечных затмений. Когда афинский флот был готов к отплытию, началось затмение Солнца. Наступившая темнота повергла моряков и солдат в ужас и была воспринята ими, как дурное предзнаменование. Видя, что лоцман совершенно не в состоянии вести корабль, Перикл взял свой плащ, закрыл им лоцману глаза и спросил его, видит ли он в этом плаще что-либо ужасное или какое-то плохое предзнаменование. Получив от лоцмана отрицательный ответ, Перикл сказал ему: "Так в чем же тогда различие между этим плащом и тем телом, которое закрыло Солнце, разве только в том, что оно больше моего плаща!"

Самое известное затмение в русской истории описано в «Слове о полку Игореве». 1 мая 1185 года в начале похода на половцев, войска князя увидели в небе «солнце, стоящее яко месяц». Затмение считалось плохим предзнаменованием. В тот раз Игорь проиграл битву.

 

Затмения останавливали войны и помогали правителям и путешественникам.

Самое знаменитое затмение прошлого завершило 5-летнюю войну между лидийцами и мидянами. 28 мая 585 г до н.э. две армии сошлись в бою, когда «день обратился в ночь». Воины на столько были поражены небесным шоу, что прекратили битву и заключили мир.

Во время четвёртого плавания Колумба к берегам Вест-Индии его экспедиция оказалась на грани катастрофы, так как местные правители отказались снабжать белокожих пришельцев съестными припасами. Перед угрозой голодной смерти Колумбу пришлось пойти на хитрость. У Колумба всегда был сборник справочных астрономических таблиц «Эфемериды», изданных в Нюнберге. Зная из справочника о предстоящем 29 февраля 1504 г. лунном затмении, он пригрозил, что в наказание отнимет Луну, пригласил к себе правителей и как хороший актёр прекрасно провёл сцену «отнятия» и великодушного «возвращения» Луны. Все проблемы были решены.

Болеслав Пруст в романе «Фараон», описывает противостояние между правителем Египта Рамсесом XIII и жрецами. Фараон решил ограничить самоуправство жрецов, а они не могли оказать фараону вооруженное сопротивление. В момент осады храма «…не смотря на полдень тьма сгущалась… Внезапно над храмом прозвучал голос: «Отвращаю лик свой от проклятого народа, и да снизойдёт на землю тьма!» И случилось нечто ужасное. С каждым словом Солнце утрачивало свою яркость, стало темно, как ночью. В небе зажглись звёзды, а вместо солнца стоял чёрный диск в кольце огня…». Толпа в ужасе пала ниц и молила о пощаде. Верховный жрец вступился за народ перед Осирисом, и бог внял просьбе жреца, тьма рассеялась. Так Жрецы одержали победу над фараоном.

Б) Научные сотрудники института астрофизики и физики Солнца.

Наука о затмениях.

Настоящую причину затмений астрономы сумели установить уже к началу VI века до н.э.

Фильм. (Ни одной планете Солнечной системы такое зрелище не доступно. Землянам подарено замечательное совпадение: Солнце примерно в 400 раз дальше от Земли, чем Луна и оно же больше Луны по диаметру в 400 раз, поэтому с Земли они выглядят примерно одинаковыми и диск Луны может полностью закрыть диск Солнца)

 

Учёные рассчитали траектории движения небесных тел и вычислили даты и полное описание затмений с 2500 г до н.э. и предстоящих затмений до 30000 года с точностью до 1 секунды.

Это помогло историкам упорядочить даты исторических событий.

Продолжительность затмения.

Солнечные затмения бывают:

Полные

Кольцеобразные.

Частные

Полное затмение длится от нескольких мгновений до 7 мин 40 сек. Наибольшая продолжительность кольцеобразного затмения 12,3 минут, а частного затмения - до 3,5 часа. Общая же длительность полного затмения, с момента вступления лунной тени на нашу планету до момента схода тени с нее, обычно составляет от 1 до 3,5 часов, и за этот промежуток времени лунная тень пробегает по Земле путь от 6000 до 12 000 км со скоростью 0,5 км/с. Полное солнечное затмение наибольшей продолжительности (7 минут 29 секунд) произойдет 16 июля 2186 г.

Ещё вавилонские астрономы знали, что затмения повторяются каждые 18 лет 11 дней. Этот период называется «сарос». В наши дни астрономы не пользуются саросом, так как движения планет так хорошо изучены, что затмения вычисляют с точностью до секунды.

В год бывает от 2 (ежегодно) до 5 (редко) солнечных затмений, в данном месте можно наблюдать солнечное затмение 1 раз в 200-300 лет. Ширина полосы около 200км

Лунные затмения ( фильм) могут наблюдать все жители, находящиеся на ночной стороне Земли и продолжается оно, пока Луна не выйдет из земной тени от 1ч. 40 мин. до 2 ч. В год бывает 1-2 затмения, иногда 3, а иногда нет совсем.

Всего в год бывает не больше 7 затмений 2 лун +5 солн или 3 лун+ 4 солн

 

Затмение позволило уточнить форму Земли. Форма тени зависит от формы предмета. Интересна история первого кругосветного путешествия Магеллана. Путешествие по бескрайним водам Тихого океана продолжалось не первый день, матросы пришли в отчаяние, не надеясь достигнуть твёрдой Земли. Один Магеллан не утратил надежды. «Хотя церковь постоянно твердила, что Земля – обширная равнина, окруженная водами, Магеллан черпал уверенность в следующем соображении: при затмениях Луны, бросаемая на неё земная тень, - круглая, а какова тень, таков и предмет её бросающий» - писал один из спутников Магеллана.

 

В) Литературовед. Владимир Галактионович Короленко «На затмении», 1887 г., г. Юрьевец на берегу Волги.

«Солнце тонет на минуту в широком мглистом пятне и показывается из облака уже значительно ущербленным. Тишина. День начинает заметно бледнеть. Тени человеческих фигур лежат на земле бледные, неясные. Однако, пока остается тонкий серповидный ободок солнца, все еще царит впечатление сильно побледневшего дня. "Неужели, - думалось мне, - эта остающаяся еще ничтожная искорка солнца, горящая, как последняя, забытая свечка в огромном мире, так много значит?.. Неужели, когда она потухнет, вдруг должна наступить ночь?"

Но вот эта искра исчезла. Она как-то порывисто, будто вырвавшись с усилием из-за темной заслонки, сверкнула еще золотым брызгом и погасла. И вместе с этим пролилась на землю густая тьма. Она появилась на юге и, точно громадное покрывало, быстро пролетела по горам, по реке, по полям, обмахнув все небесное пространство, укутала нас и в одно мгновение сомкнулась на севере. Но это не была обыкновенная ночь. Казалось, тонкий, не различимый для глаза, пепел рассыпался сверху над землей, или будто тончайшая и густая сетка повисла в воздухе. И над всею смущенною природой чудною панорамой бегут тучи, а среди них происходит захватывающая борьба... Круглое, темное, враждебное тело, точно паук, впилось в яркое солнце, и они несутся вместе в заоблачной вышине».

Аполлинарий Васнецов . "Солнечная корона. Полное солнечное затмение в Крыму" (1914).

Младший брат знаменитого Виктора Васнецова - Аполлинарий Васнецов превосходный мастер-пейзажист, прославился как знаток и поэт старой Москвы.

Специально интересуясь и как ученый и как художник таким явлением, как солнечное затмение, он написал картины "Солнечное затмение на реке Вятке" (1887), "Надвигающаяся на Феодосию лунная тень" (1914) и "Солнечная корона. Полное солнечное затмение в Крыму" (1914). Его как художника интересовала смена красок при этом необычном явлении природы. Свои яркие впечатления Васнецов изложил в 1914 году в статье "Заревое кольцо во время полного солнечного затмения".

Г) Представители  обсерватории.

Затмения этого года.

В 2018 году землян ожидают пять  затмений: два полных лунных и три частных солнечных затмения.

Первое лунное затмение произойдет 31 января 2018 года. Его можно будет наблюдать в  Северной Америке, в Северной Европе, России, Азии и Австралии.

15 февраля  произойдет  солнечное затмение, его можно будет увидеть на юге Южной Америки, в Антарктиде, в южной части Тихого и Атлантического океанов. На территории России оно не будет видимо.

13 июля произойдёт ещё одно солнечное затмение  доступное для наблюдения на юге Австралии, в южной части Тихого и Индийского океанов.

27 июля  полное лунное затмение будет  доступно для наблюдения на большей части Европы, Азии, на юге Северной Америки, в Австралии, Антарктиде, Африке, Южной Америке. В России его также можно наблюдать.