Конкурс "Я иду на урок"

Свет. Оптические явления. 9-й класс

Урок объяснения нового материала с использованием кадров из мультфильмов

Жаль, астрономия как учебный предмет уходит из школы. Интеграция с физикой, может быть, и полезна, но вряд ли физики будут уделять много времени  изучению астрономических явлений. И школьники много потеряют. Согласитесь, изучение Солнечной системы в 5-м классе вряд ли останется в памяти учащихся, а в рамках теории относительности, конечно, никто не станет говорить о летнем и декретном времени. И вот уже с большого экрана слышим: «Удары МЕТЕОРОВ стали причиной гибели динозавров», «...летнее время опережает поясное на 2 ч» и т.п. Многие начинают верить в то, что падают звёзды, а при переезде из Астрахани в Москву можно увидеть больше созвездий. При изучении линз в школьной программе не найдётся времени, чтобы изучить устройство телескопов. И ученики так и будут думать, что «телескопы приближают планеты» вместо «телескопы увеличивают угол зрения». В механике нет места изучению движения метеоров и метеоритов. И некоторые начинают верить, что падают звёзды. Но не будем о грустном.

Статья подготовлена при поддержке интернет-магазина «Протектор». Если вы решили приобрести качественные и надежные автомобильные шины, то оптимальным решением станет обратиться в интернет-магазин «Протектор». Перейдя по ссылке: «шины Marshal», вы сможете, не отходя от экрана монитора, заказать шины по выгодной цене. Более подробную информацию о ценах и акциях действующих на данный момент вы сможете найти на сайте tyres-spb.ru.

Предлагаемый урок можно провести при изучении прямолинейного распространения света в теме «Оптические явления». К этому уроку я сделал DVD-диск, оцифровав и переозвучив записи на видеокассете передач 1991г. Конечно, качество  оставляет желать лучшего. Было бы неплохо, если бы наше Министерство образования выпускало 5–10-минутные фильмы для уроков, как это было лет 15–20 назад. Сейчас есть диски «Открытая физика», «Открытая астрономия», но всё же хотелось бы иметь фильмы. Может быть, я нарушил авторские права наших мультипликаторов, но демонстрация фрагментов мультфильмов на уроках физики позволяет взглянуть на видеоматериал с другой стороны – учебной.  Когда-то по каналу «Россия» были показаны
26 серий канадского мультсериала «Волшебный школьный автобус». С точки зрения педагогики он был бы полезен во внеклассной работе, а фрагменты можно было бы включать на уроках и физики, и биологии, и астрономии. Но где взять этот мультфильм? У меня есть видеомагнитофонные записи, кое-что включаю на уроках, но теперь хочется иметь записи и более высокого качества, ведь в школах появились мультимедийные проекторы.

В конце урока можно показать двухминутный фильм о затмениях как следствии прямолинейного распространения света и решить 2–3 задачи из книги КАКОЙ?? Малаховой Г.И., Страута Е.К.

После этого урока учащиеся захотели больше узнать о Луне, поэтому я организовал вечер вопросов и ответов, где показал старые записанные на DVD-диски фильмы о Луне. Отвечали на вопросы и учащиеся, которые имели опыт участия в школьных НПК.

Цели урока:  выяснить, что такое свет; понять, почему мы видим источники света и тела, которые не являются источниками; почему изменяется вид Луны на небе; научиться рассчитывать длину волны излучения, если известна его частота, рисовать расположение Земли, Солнца и Луны и определять время суток (вечер, утро) при различных лунных фазах, научить ориентированию на местности по фазам Луны; провести наблюдения Луны в течение нескольких вечеров.

Учитель. Жизнь на Земле возникла и существует благодаря лучистой энергии солнечного света. Костёр первобытного человека, нефть, топливо космической ракеты – всё это световая энергия, запасённая когда-то растениями и животными. Как вы думаете, что произойдёт, если Солнце погаснет? Остановись солнечный поток, и на Землю выпадут дожди из жидкого азота и кислорода. Температура приблизится к абсолютному нулю, т.е. к –273 °С. Семиметровый панцирь из замёрзших  атмосферных газов покроет земную поверхность. Только иногда в этой ледяной пустыне встретятся лужицы жидкого гелия.

Как утверждают астрономы, Солнце будет ещё долго находиться в стационарной стадии.  И всё это время будет нести на Землю тепло и свет. Что можно узнать благодаря солнечным лучам? Благодаря световому потоку мы воспринимаем и познаём окружающий мир. Лучи света сообщают нам о положении близких и удалённых предметов, об их форме и цвете. В однородной среде лучи распространяются прямолинейно.

Что же такое свет? Светом называют электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Длины волн этого излучения очень малы и заключены в узком интервале – от 0,38 до 0,77 мкм (380–770 нм).Свет имеет электромагнитную природу. (На экране или на интерактивной доске таблица «Излучение и частота».)

Излучение	Диапазон частот, ТГц
Радиоволны	До  0,3
Инфракрасное	0,3–400
Видимое	400–800
Ультрафиолетовое	800–30 000
Рентгеновское, гамма-излучение	Свыше 30 000

 Задачи «Виды излучений»

• К какому виду излучений относятся электромагнитные волны частотой 30 ГГц? 600 ТГц? 100 кГц? 1200 ТГц?

• Рассчитайте длины волн этих излучений.

Источники света

Учитель. Заполним таблицу (учащиеся называют источники света, и соответствующие ячейки таблицы «открываются»)/

Естественные источники	Искусственные источники
Звёзды	Лампы
Полярные сияния	Свечи
Молнии	Экраны включённых телевизоров
Светящиеся насекомые

Источники излучения мы видим потому, что создаваемое ими излучение попадает нам в глаза. Но ведь мы можем видеть и тела, которые не являются источниками излучения. Почему? Всё дело в отражении света. Мы видим только освещённые тела. В темноте все кошки серы, потому что нет света, а значит, он не отражается от предмета. Демокрит первым понял, что Луна светит отражённым солнечным светом. В зависимости от расположения Солнца, Земли и Луны вид Луны постоянно изменяется.

Изучение лунных фаз

(Демонстрируется видеофильм на 2,5 мин. Приводим дикторский текст.) Человек всю жизнь словно бежит по лунной дорожке. В первый раз он ступил на неё, когда поднял голову и спросил себя: «Почему Луна такая разная: сегодня – круглая, а завтра – серповидная?» Через тысячи лет он понял: Луна светит отражённым от Солнца светом. И она обращается вокруг Земли. Во время этого путешествия Луна оказывается между Землёй и Солнцем, поэтому к нам повёрнута тёмная сторона Луны, и мы не видим её. Это новолуние.

Примерно через 7 суток наступает первая четверть. Правая половинка Луны видна в южной стороне неба во время захода Солнца. Около полуночи Луна зайдёт за горизонт в западной части небосвода.

Пройдёт ещё примерно 7 суток, и мы увидим полную Луну. Она появляется вечером в восточной стороне неба. Теперь Земля располагается между Луной и Солнцем. В полночь полная Луна окажется на максимальной высоте в точке юга.

Но полночь – это не 0^ч. В Воронеже полночь наступает 0^ч 23^м  зимой и в 1^ч 23^м летом. В Москве – в 0^ч 30^м и 1^ч 30^м соответственно. В других административных центрах – в другое время. (См. «Часовые пояса на территории России» в газете  «География-ПС»,
№ 39/2001. Исправлению подлежит строка для Томской  и Кировской областей: теперь в Томске введено время VI часового пояса вместо VII, а в Кировской  – III часового пояса вместо IV, поэтому время наступления полудня надо уменьшить на 1 ч).

После полуночи высота Луны начинает уменьшаться, и утром в западной стороне неба полная Луна зайдёт за горизонт.

Следующая фаза Луны – последняя четверть. Луна появляется в восточной стороне в полночь и будет видна до утра. Когда взойдёт Солнце, старый месяц как бы «растворится» в южной стороне небосвода…

Так человек объяснил себе, что такое лунные фазы. И Луна стала чуточку понятнее, словно ближе.

Заполнение таблицы «Фазы Луны»

(На экране – пустая таблица, при объяснении «открываются» соответствующие ячейки.)

Учитель. Нарисуйте расположение Луны, Солнца и Земли, когда Луна в фазе новолуния. (Ученики выполняют схематический рисунок.)

А если Луна находится в фазе первой четверти? (Учащиеся выполняют рисунок.)

 Видя на небе неполный диск Луны, не всякий безошибочно определит, молодой это месяц или на ущербе. Узкий серп недавно народившегося месяца и серп старой Луны различаются только тем, что обращены выпуклостями в противоположные стороны. В Северном полушарии молодой месяц всегда направлен выпуклой стороной вправо, старый – влево. В средних широтах Южного полушария всё наоборот. 

 

Задачи  «Фазы   Луны в мультипликационных фильмах»

 1. Показ фрагмента из мультфильма «Каникулы в Простоквашино». 

На экране дядя Фёдор, кот и пёс. «Это, наверное, мне фоторужьё пришло», – говорит пёс. Все вздыхают.  А над домом виден узкий серп месяца выпуклостью вправо.

? В какое время суток «пришло» фоторужьё? Нарисуйте расположение Луны, Земли и Солнца.

Подсказка. Обратите внимание: месяц узкий (почему?). Делаем вывод: Солнце где-то недалеко (где? в какой стороне?), небо не совсем тёмное (почему?). Мы видим только яркие звёзды.

2. Показ фрагмента из мультфильма «Сказка о семи богатырях».

Царевич Елисей обращается к месяцу с просьбой найти царевну. На что месяц отвечает: «Братец мой,// Не видал я девы красной. //На стороже я стою // Только в очередь мою. //Без меня царевна, видно, //Пробежала». «Как обидно», – вздыхает Елисей. На экране узкий серп месяца, обращённый выпуклостью влево.

? С каким месяцем (молодым или старым) разговаривает царевич Елисей?

Подсказка. Месяц невысоко над горизонтом. В какую сторону он будет двигаться? 

 3. Показ фрагмента из мультфильма «Бременские музыканты».

На экране Трубадур: «Луч Солнца золотого тьмы скрыла пелена. //И между нами снова вдруг выросла стена.//Ночь пройдёт, пройдёт пора ненастная, Солнце взойдёт». 

? В какой стороне горизонта видна Луна?

Подсказка. На экране мы видим полную Луну невысоко над горизонтом. Когда восходит полная Луна? Когда она заходит за горизонт?

4. Показ фрагмента из мультфильма «Трое из Простоквашино».

Дядя Фёдор со своими друзьями ищет клад.

? Какое время суток в это время?

Подсказка. Какой месяц вы видите? В какую сторону он должен двигаться?

5. Показ фрагмента из мультфильма «Трое из Простоквашино».

Почтальон Печкин стучит в дверь. А над домом виден узкий серп месяца выпуклостью вправо.

 ? В какую сторону горизонта смотрят окна?

6. Показ фрагмента из мультфильма «Снеговик-почтовик».

Лиса несёт письмо. Но путь преграждает волк. Светит Луна.

? В какую сторону горизонта падает тень?

Подсказка. Какую фазу имеет Луна? Где её можно видеть?

Задачи на внимательность, или Найдите ошибку

1. Показ фрагмента из мультфильма «Катерок».

? Чем интересен этот слайд? Где можно наблюдать Солнце высоко над головой?

Подсказка. На слайде мы видим и Солнце, и Луну. Но какой стороной к Солнцу обращён месяц?

2. Показ слайдов из мультфильма  «Ночь перед Рождеством».

«Последний день перед Рождеством прошёл. Зимняя ясная ночь наступила. Месяц величаво поднялся на небо посветить добрым людям и всему миру».

? Какую фазу имеет месяц, который «поднялся» над горизонтом? Когда можно видеть такой восход месяца?

Подсказка. Месяц поднимается над горизонтом. А Солнце? (Ждём ответ.) Солнце ведь тоже должно подниматься… Кто из вас видел поднимающийся над горизонтом месяц в такой фазе?

3. Показ слайдов из мультфильма  «Трое из Простоквашино».

Шарик. Это ты виноват, что дядя Фёдор заболел.

Матроскин. Почему я?

Шарик. Ты же его холодным молоком напоил. И ещё хвастался: вот какое холодное молоко моя корова даёт!

(Стук в дверь.)

Шарик. Кто там?

Голос. Свои…

Шарик. В такую погоду свои дома сидят, телевизор смотрят.

? В какое время суток приехали родители мальчика? Согласуется ли данная фаза Луны с фразой Шарика: «В такую погоду свои дома сидят, телевизор смотрят»?

Подсказка. На первом слайде мы видим двух героев мультфильм, на втором – вид Луны из их окна. Можно ли сказать, в какое время суток выясняют отношения пёс и кот?

4. Показ фрагмента  из мультфильма  «Двенадцать месяцев».

 ...Тает месяц молодой.// Гаснут звёзды чередой.

? Соответствует ли тексту фрагмент мультфильма или эти слайды?

Подсказка. Мы видим на левом слайде месяц невысоко над горизонтом, на втором – тёмное небо становится светлым. Звёзды уже не видны. В какое время суток можно увидеть такой месяц?

5. Слайды из мультфильма «Двенадцать месяцев».

...Из распахнутых ворот Солнце красное идёт!

? Где можно наблюдать такой восход Солнца?

Подсказка. На каждом последующем слайде Солнце всё выше и выше. Обратите внимание на траекторию движения Солнца. Так ли Солнце поднимается в средних широтах?  (Это трудный вопрос для девятиклассников. Но если они не смогут ответить, вопрос можно дать  на дом, а на следующем уроке отвести на ответ 1–2 мин.)

Учитель. Сегодня на уроке мы решали задачи, смотрели мультипликационные фильмы и определяли фазы Луны.  Теперь, я думаю, вы без труда сможете определить, молодой месяц или старый находится на небе. Если на небе мы «видим» букву «С» – это старый, убывающий месяц. А если получится буква «Р», когда мы проводим прямую линию через две «крайние» точки месяца, то перед нами месяц растущий, молодой. У французов – свои приметы. Если они видят латинскую букву «Р», что значит premier – первый,  то это указывает на первую четверть Луны, растущую. Если получилась буква «d» – dernier, последний, последняя фаза Луны, а месяц – старый.

В южных широтах нашего полушария можно заметить, что серп месяца сильно клонится набок, а ближе к экватору ложится так, что кажется лодкой, качающейся на волнах, или светлой аркой. В любом случае следует помнить, что молодой месяц виден вечером в западной стороне неба, старый – утром в восточной части неба.

Ничто так не потрясает  своей величественной медленно разворачивающейся красой, как полное солнечное затмение. На этом уроке (а если есть возможность, то и на следующем) следует рассмотреть также условия наступления солнечных и лунных зат­мений, ведь они являются следствием прямолинейного распространения света. Чтобы не перегружать учащихся видеозаписями, эту часть урока можно провести в традиционной форме, используя текст учебника и задачи из сборника дидактического материала по астрономии.

Блиц-опрос

 Что такое свет? Какие виды электромагнитных излучений не воспринимаются глазом человека? Чем отличаются невидимые электромагнитные излучения от видимых? Почему в разные дни месяца Луна на небе видна по-разному: то узким серпом, то в виде диска?

Домашнее задание

Нарисуйте расположение Земли, Солнца и месяца, с которым разговаривал царевич Елисей. Нарисуйте, как выглядит Луна в первой четверти. В какое время суток она видна в этой фазе? Посмотрите главу вторую книги «Занимательная астрономия» Я.И.Перельмана и получите ответы на многие вопросы, касающиеся вида Луны. Когда и где виден молодой месяц и старый?

Ответы

Виды излучений

1. 30 ГГц = 0,030 ТГц, но 0,03 ТГц  <  0,3 ТГц, значит, это радиоволна. Если скорость света равна произведению длины волны на его частоту, то длину волны найти легко, ведь скорость света известна и равна 300 000 км/с или 3 • 10⁸ м/с.

Следовательно,  = v/n = 1 cм.

2. 600 ТГц принадлежит интервалу частот видимого излучения.  = 500 нм.

 3. 100 кГц во много раз меньше 0,3 ТГц, и это радиоволны.  = 3 км.

4. Легко понять, что 1200 ТГц находится в интервале частот ультрафиолетового излучения.  = 250 нм.

Фазы Луны в мультфильмах

1. Месяц над крышей выпуклостью вправо. Это молодой месяц. Серп узкий, значит, он расположен недалеко от Солнца. Каникулы летние. Солнце садится на северо-западе, значит, месяц виден в западной части горизонта.

2. Узкий серп выпуклостью влево –  старый месяц. Скоро взойдёт Солнце. Такой месяц виден ранним утром в восточной стороне горизонта.

3. Ответить на этот вопрос, посмотрев фрагмент мультфильма, трудно. Полная Луна видна вечером на востоке. В полночь её можно видеть на юге, а утром – на западе. Но если в песне есть слова «Ночь пройдёт – наступит утро...» (будущее время), а Луна невысоко над горизонтом, то, может быть, она видна в восточной стороне. Или в южной, но точно не в западной.

4.Через один-два дня Луна будет в фазе первой четверти. В этой фазе угол между меридианами, где находятся Луна и Солнце, составляет примерно 90°. Значит, в настоящее время между Луной и Солнцем примерно 60–70°. Серп старого месяца невысоко над горизонтом. Месяц медленно поднимается над горизонтом. Скоро встанет и Солнце. Примерно через 3–4 часа будет светло. Трое из Простоквашино ищут клад, по всей видимости, где-то после полуночи или ранним-ранним утром.

5.  Мы видим узкий серп месяца, обращённый вправо. Это молодой месяц, следовательно, перед нами – западная сторона. А это значит, что окна «смотрят» на восток.

6. Ответить крайне затруднительно, т.к. при благоприятной погоде полная Луна видна всю ночь: и вечером, и в полночь, и утром. Можно сказать так: тень точно не падает на юг. В средних широтах Северного полушария Луна движется слева направо и проходит над точкой юга. Но если это вечер, то тень падает на запад. Если это полночь, то на север,  а если это утро,  то тень направлена в восточную сторону.

 Задачи на внимательность («Найдите ошибки»)

1. Солнце высоко над головой. Это возможно в тропическом поясе. К Солнцу обращена неосвещённая часть Луны. Может ли быть такое? Конечно, нет.

2. Жители средних широт Cеверного полушария скажут: «Это молодой месяц, и он должен приближаться к горизонту в западной стороне неба. Но месяц почему-то поднимается над горизонтом. Это может быть только в мультфильмах, в жизни – никогда!»

Жители средних широт Южного полушария будут утверждать: «Это “старый” месяц, и он действительно будет подниматься над горизонтом, но в восточной стороне, а его путь будет идти справа налево, а не так, как показано в мультфильме».

3. Обратите внимание: за окном старый месяц, значит, родители приехали ранним утром. При этом звучит фраза: «В такую погоду свои дома сидят, телевизор смотрят». Но телевизор обычно смотрят по вечерам. Художникам следовало нарисовать не утренний месяц, а вечерний.

4. Для жителей Cеверного полушария это молодой месяц. В лучах зари вечерний (молодой) месяц не может «таять». Жители Южного полушария 12–13 раз в году наблюдают, как в лучах утренней зари «тает»  такой месяц, и вслед за ним «из распахнутых ворот Солнце красное идёт». Но молодым такой месяц они не назовут. Он всё-таки старый для жителей Австралии и Южной Америки. Может-быть, такую «картину» С.Я.Маршак наблюдал в Южном полушарии, и, не разобравшись, назвал его молодым?

5.  Учащиеся знают, что в средних широтах Северного полушария Солнце поднимается над горизонтом, перемещаясь слева направо. Из уроков географии школьники помнят, что только на экваторе Солнце поднимается под прямым углом к горизонту, следовательно, герои мультфильма оказались в тропиках. Но это бывает только 2раза в году: в дни весеннего и осеннего равноденствий. Учитель может сказать, что перед Новым годом Солнце взойдёт перпендикулярно горизонту на параллели 23,5° южной широты.

Но такой снежной зимы, как показано в мультфильме, в тропиках не бывает! Художники должны были сместить Солнце в правую сторону при его подъёме над горизонтом.

Литература

Беспалов В.Н. Часовые пояса на территории России. – «География-ПС», № 39/2001 или http://besp.narod.ru

Громов С.В. Физика-9. – М.: Просвещение, 2003.

Левитан Е.Н. Астрономия: Учебник для 11 класса. – М.:  Просвещение, 1994 (и все последующие издания).

Малахова Г.И., Страут Е.К. Дидактический материал по астрономии. – М.: Просвещение, 1989 (и все последующие издания).

Перельман Я.И. Занимательная астрономия. – М.: Наука, 1966.

Скворцова Г. Компетентностный подход: правила постановки учебных целей. – Первое сентября, № 4, 5/2008.