Интегрированный урок. Моделирование физических процессов. Свойства света. (Учитель информатики Дзиова М.П.)

Задание №1

Полное отражение (табличный редактор Exсel).

Составить таблицу предельных углов полного отражения по таблице показателей преломления веществ:

Для вычисления предельного угла воспользуйтесь формулой:

Учтите, что результат вы получите в радианах его следует перевести в градусную меру измерения, для чего его следует умножить на 180 и разделить на pi (Вставка – Функции – Математические – ПИ()). Результаты вычислений округлить до целых (Формат ячеек – Число – Числовой – Число десятичных знаков=0).

Оформить полученную таблицу. Можно вставить картинки в дополнительный столбец (для наглядности).

По полученным данным построить график зависимости предельных углов от показателя преломления вещества.

Задание №2

Дисперсия света (табличный редактор Exсel).

Используя табличные данные, построить график зависимости показателя преломления стекла n от длины световой волны .

Вычислить и сравнить скорости распространения световых волн разной длины в стекле. Скорость света в вакууме принять равной 3*10⁸ м/с. Выделить отдельную ячейку для этой величины и при выполнении расчетов учесть абсолютную адресацию этой ячейки.

Формула для вычисления скорости распространения световых волн в стекле:

Построить график зависимости скорости в стекле от длины волны

Задание №3

Интерференция света

(язык программирования Basic)

Составить программу для определения результата интерференции (n – четное – светлая полоса, n – нечетное – темная полоса).

Проверить выполнение программы для заданных величин: разности хода волн и длины волны.

1.

2.

Задание №4

Построение изображения в собирающей линзе

(язык программирования Basic)

Составить программу для построения изображения в собирающей линзе при заданных расстоянии от предмета до центра линзы (d=200), высоте предмета (h=70) и фокусном расстоянии линзы (F=120). Используя графический режим рисования SCREEN 12 (размеры экрана 640х460), задайте координаты центра линзы (центр экрана 320,230), и выполняя необходимые вычисления строим, используя подпрограмму, изображение относительно координат центра.

Необходимые формулы для расчетов (знакомы вам из курса физики):

Расстояние от центра линзы до построенного изображения S

Высота построенного изображения в тонкой линзе hi

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение СОШ №30

Конспект интегрированного урока

по физике и информатике на тему:

«Моделирование физических процессов.
Свойства света.»

Авторы: Могиленко Наталья Валерьевна учитель физики,
Дзиова Марина Петровна учитель информатики

г.Владикавказ

Интегрированный урок по физике и информатике на тему "Свойства света"

Цели урока:

• Обеспечить условия для усвоения знаний по геометрической и волновой оптике;

• cодействовать в применении знаний, полученных на уроках информатики, при решении физических задач;

• помочь учащимся осознать социальную, практическую и личностную значимость учебного материала;

• содействовать развитию у школьников умений выделять главное в познавательном объекте;

• создать условия для развития у школьников умения структурировать информацию;

• содействовать развитию у детей умений осуществлять самоконтроль, самооценку и самокоррекцию учебной деятельности;

• обеспечить активизацию интереса к предмету за счет краеведческой ориентации, развитие ценностного отношения к своему городу.

Тип учебного занятия: нетрадиционный урок (урок повторения и закрепления изученного материала).

Инструментарий:

• компьютеры “Pentium IV”;

• проектор, экран;

• презентация урока “Свойства света”;

• дидактический материал для каждого учащегося в виде карточки “Задачи по теме “Свойства света”;

• табличный процессор Excel;

• среда программирования QBasic;

• фрагменты видеуроков.

Этапы урока

I. Организационный

II. Мотивация и актуализация опорных знаний

III. Применение знаний при решении задач и контроль сформированности умений и навыков

IV. Информация о домашнем задании

V. Тест. Подведение итогов занятия

Ход урока

I. Организационный (на экране слайды презентации)

Учитель информатики: Здравствуйте! Кто сегодня отсутствует? Все ли готовы к уроку (наличие тетради, ручек, дневника)?

II. Мотивация и актуализация опорных знаний.

На экране проектора появляются слайды с видами Владикавказа.
Учитель физики: читает стихотворение (звучит тихая музыка):

На город я гляжу ночной порою:

В мильон свечей сверкает окон ряд,

И, подражая звездам над собою,

Они так переливчато горят!

Мне светит город мой в просторе темном –

Моей любви и гордости оплот,–

И кажется: он кораблем огромным

Спокойно в море бурное плывет!

Учитель физики: Это только малая часть той красоты, которой мы наслаждаемся ежедневно, глядя вокруг себя. Все это – благодаря свету. Наш урок посвящен свойствам света. Откройте тетради и запишите тему урока.

III. Применение знаний при решении задач и контроль сформированности умений и навыков.

Учитель физики: на этом уроке мы будем решать физические задачи с применением знаний, полученных на уроках информатики. Повторим некоторые основные понятия, необходимые для их решения (слайды).

Прямолинейное распространение света.

Свет в прзрачной однородной среде распространается прямолинейно.

(Образование тени и полутени, солнечное и лунное затмение).

Отражение света.

Преломление света.

Полное внутреннее отражение.

Если направить луч света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду, то по мере увеличения угла падения преломленный луч будет приближаться к границе раздела двух сред , затем пойдет по границе раздела , а при дальнейшем увеличении угла падения преломленный луч исчезнет, т.е. падающий луч будет полностью отражаться границей раздела двух сред

.

Линзы.

Прозрачное тело из оптического или органического стекла, ограниченное двумя сферическими поверхностями. По свойствам делятся на собирающие и рассеивающие.

Формула тонкой линзы.

Построение изображения в линзе.

Дисперсия

Зависимость показателя преломления от длины волны.

Луч белого света, проходя через трехгранную призму не только отклоняется, но и разлагается на составляющие цветные лучи.

• показатель преломления

• частота э/м колебаний

• длина волны

• скорость света в веществе

Интерференция

– это явление наложения когерентных волн

• когерентные волны

• разность хода

• условие максимума

• условие минимума

Когерентные волны - это волны, испускаемые источниками, имеющими одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

При наложении когерентных волн в какой-либо точке пространства амплитуда колебаний (смещения ) этой точки будет зависеть от разности расстояний от источников до рассматриваемой точки. Эта разность расстояний называется разностью хода.

Дифракция– это отклонение световых лучей от прямолинейного распространения при прохождении сквозь узкие щели, малые отверстия или при огибании малых препятствий.

• дифракционная решетка

• дифракционный максимум

• постоянная решетки

• угол отклонения

Принцип Гюйгенса-Френеля дает объяснение явлению дифракции:

1. Вторичные волны, исходя из точек одного и того же волнового фронта (волновой фронт – это множество точек, до которых дошло колебание в данный момент времени) когерентны, т.к. все точки фронта колеблются с одной и той же частотой и в одной и той же фазе;

2. вторичные волны, являясь когерентными, интерферируют.

Дифракционная решетка

- это оптический прибор для измерения длины световой волны.

Поляризация

Поляризованной волной называется такая поперечная волна, в которой колебания всех частиц происходят в одной плоскости.

Учитель информатики: повторим основные определения и понятия по информатике, которые помогут нам при решении задач (слайд).

Учитель информатики: вам предстоит решить расчетные задачи по физике, применив знания, полученные на уроках информатики.

Задание 1. Полное отражение (табличный редактор Exсel).

Составить таблицу предельных углов полного отражения по таблице показателей преломления веществ:

Для вычисления предельного угла воспользуйтесь формулой:

Учтите, что результат следует перевести в радианную меру измерения, для чего его следует умножить на 180 и разделить на pi (Вставка – Функции – Математические – ПИ()). Результаты вычислений округлить до целых (Формат ячеек – Число – Числовой – Число десятичных знаков=0).

Оформить полученную таблицу. Можно вставить картинки в дополнительный столбец (для наглядности).

По полученным данным построить график зависимости предельных углов от показателя преломления вещества.

Задание 2. Дисперсия света (табличный редактор Excel).

Используя табличные данные, построить график зависимости показателя преломления стекла n от длины световой волны .

Вычислить и сравнить скорости распространения световых волн разной длины в стекле. Скорость света в вакууме принять равной 3*10⁸ м/с. Выделить отдельную ячейку для этой величины и при выполнении расчетов учесть абсолютную адресацию этой ячейки.

Формула для вычисления скорости распространения световых волн в стекле:

Построить график зависимости скорости в стекле от длины волны

Задание 3. Интерференция света (язык программирования Basic).

Составить программу для определения результата интерференции (n – четное – светлая полоса, n – нечетное – темная полоса).

Проверить выполнение программы для заданных величин: разности хода волн и длины волны.

1.

2.

Задание 4. Построение изображения в собирающей линзе (язык программирования Basic)

Составить программу для построения изображения в собирающей линзе при заданных расстоянии от предмета до центра линзы (d=200), высоте предмета (h=70) и фокусном расстоянии линзы (F=120). Используя графический режим рисования SCREEN 12 (размеры экрана 640х460), задайте координаты центра линзы (центр экрана 320,230), и выполняя необходимые вычисления строим, используя подпрограмму, изображение относительно координат центра.

Необходимые формулы для расчетов (знакомы вам из курса физики):

Расстояние от центра линзы до построенного изображения S

Высота построенного изображения в тонкой линзе hi

Когда все задания выполнены, учитель проецирует решения на экран. От каждой группы выходит к экрану ученик и комментирует полученный результат. Остальные учащиеся участвуют в обсуждении.

IV. Тестовый опрос (программа Testgen)

1. Запустить программу Генератор тестов

2. Открыть тест к уроку Физика+Информатика. Тесты составлены на основе материалов для подготовке к ЕГЭ, разработанных ФИПИ 2012.

3. Выберать один из предложенных тестов:

   • Моделирование физических процессов (информатика)

   • Свойства света (физика)

4. Выполнить тест.

V. Подведение итогов занятия.

Учитель информатики: на этом уроке каждый из вас получает две оценки – по физике и информатике.

VI. Информация о домашнем задании.

Учитель информатики: На уроках информатики мы с вами начали знакомство с языком гипертекстовой разметки HTML. Я предлагаю вам обобщить все полученные знания по теме «Свойства света» и создать Web-страницу. (Демонстрация примерной работы, выполненной учениками)

8

Теоретический материал по информатике к открытому уроку

1. Что называется моделью? ( модель – это упрощенное представление объекта оригинала, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления или Модель – это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе изучения замещает объект оригинал, сохраняя некоторые важные для данного исследования типичные его свойства.)

2. В каких случая и для чего прибегают к построению различных моделей?

3. Виды моделей.

Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели знаковые (информационные). Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и др. свойства объекта в материальной форме. Это может быть глобус, муляжи, модель кристаллической решётки. Громоздкие объекты (корабли, самолёты, здания) представляются обычно в уменьшенном виде, а мелкие (атомы, молекулы), наоборот, в сильно увеличенном. Модели информационные представляют объекты и процессы в форме рисунков, схем, чертежей, таблиц, формул, текстов и т.д. В школе вы часто используете такие модели: рисунок цветка (ботаника), карта (география), формула (физика), блок-схема алгоритма (информатика), периодическая система элементов Менделеева (химия), уравнение (математика) и т.д. Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересует определённое свойство изучаемого объекта, модель оказывается полезным, а подчас и единственным инструментом исследования.

4. Что такое моделирование? (это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений)

5. Моделировать можно: объекты, явления, процессы. Приведите примеры

• моделей объектов…( копии архитектурных сооружений, наглядные пособия, глобус, модель атома водорода, детские игрушки);

• примеры моделей явлений…(модели физических явлений: грозового разряда, магнитных и электрических сил; геофизические модели: модель селевого потока, модель оползней);

• примеры моделей процессов….(модель развития вселенной; модели экономических процессов; модели экологических процессов)

6. Перечислите основные этапы построения моделей.

Объект – Модель –Изучение модели – Знания об объекте

• анализ проблемы или проблемной ситуации;

• постановка задачи;

• выбор цели моделирования;

• анализ моделируемого объекта;

• системный анализ (описание системных свойств объекта);

• выделение существенных для решения заданной задачи свойств;

• выбор формы оптимального представления модели;

• формализация задачи;

• анализ соответствия полученной модели заданной задаче;

• корректировка модели при несоответствии поставленной задаче и ожидаемому результату.

В настоящее время компьютерное моделирование в научных и практических исследованиях является одним из основных элементов познания. Технология моделирования требует от исследователя умения ставить корректно проблемы и задачи, прогнозировать результаты исследования, проводить разумные оценки, выделять главные и второстепенные факторы для построения моделей, выбирать аналогии и математические формулировки, решать задачи с использованием компьютерных систем, проводить анализ компьютерных экспериментов.

Для успешной работы исследователю необходимо проявлять активный творческий поиск, любознательность и обладать максимумом терпения и трудолюбия. При этом исследователь не только достигает целей исследования, но и развивает в себе все перечисленные качества, приобретая навыки, умения и знания в большом спектре фундаментальных и прикладных наук. Навыки моделирования очень важны человеку в жизни. Они помогут разумно планировать свой распорядок дня, учёбу, труд, выбирать оптимальные варианты при наличии выбора, разрешать удачно различные ситуации

Программа на языке программирования Basic

x0 = 320

y0 = 230

f = 120

h = 70

d = 200

GOSUB dr

DO

1 k$ = INKEY$

IF k$ = "" THEN 1

k = ASC(k$)

IF k = 56 THEN CLS : h = h + 5: GOSUB dr

IF k = 50 THEN CLS : h = h - 5: GOSUB dr

IF k = 52 THEN CLS : d = d + 5: GOSUB dr

IF k = 54 THEN CLS : d = d - 5: GOSUB dr

IF k$ = " " THEN END

LOOP

dr:

s = INT(f * d / (d - f))

hi = INT(h * s / d)

SCREEN 12

PRINT "d="; d, "h="; h, "hi="; hi

LINE (20, 230)-(620, 230)

LINE (320, 20)-(320, 440)

CIRCLE (320, 230), 120, 8, , , 7

x = x0 - d: y = y0 - h

LINE (x, y0)-(x, y), 4

x1 = x0 + s: y1 = y0 + hi

LINE (x1, y0)-(x1, y1), 2

LINE (x0 - d, y0 - h)-(x0, y0 - h), 14

LINE (x0, y0 - h)-(x0 + s, y0 + hi), 14

LINE (x0 - d, y0 - h)-(x0, y0 + hi), 14

LINE (x0, y0 + hi)-(x0 + s, y0 + hi), 14

RETURN

На город я гляжу ночной порою:

В мильон свечей сверкает окон ряд,

И, подражая звездам над собою,

Они так переливчато горят!

Мне светит город мой в просторе темном –

Моей любви и гордости оплот,–

И кажется: он кораблем огромным

Спокойно в море бурное плывет!

Моделирование физических процессов. Свойства света.

15 марта 2012

Геометрическая оптика

• прямолинейное распространение
• отражение
• преломление

Прямолинейное распространение

Свет в прозрачной однородной среде

распространяется прямолинейно.

Отражение

Преломление

Полное внутреннее отражение.

β max

α 0

13

Линзы.

Построение изображения в линзе

Волновая оптика

• Дисперсия
• Интерферения
• Дифракция
• Поляризация

Дисперсия

• показатель преломления
• частота э/м колебаний
• длина волны
• скорость света в веществе

Интерференция

• когерентные волны
• разность хода
• условие максимума
• условие минимума

Дифракция

• дифракционная решетка
• дифракционный максимум
• постоянная решетки
• угол отклонения

Поляризация

• плоскость поляризации
• поляризатор
• поляризованный свет
• неполяризованный свет

Вопросы по информатике:

• Что называется моделью?
• В каких случая и для чего прибегают к построению различных моделей?
• Виды моделей.
• Что такое моделирование?
• Моделировать можно: объекты, явления, процессы. Приведите примеры.
• Перечислите основные этапы построения моделей.

Задание 1

Полное отражение

(табличный редактор Ex с el ).

Составить таблицу предельных углов полного отражения по таблице показателей преломления веществ:

Вещество

лёд

Показатель преломления относительно воздуха, n

1,31

вода

глицерин

1,33

алмаз

1,47

2,42

Задание 2

Дисперсия света

(табличный редактор Excel ).

Используя табличные данные, построить график зависимости показателя преломления стекла от длины световой волны . Вычислить и сравнить скорости распространения световых волн разной длины в стекле. Скорость света в вакууме принять равной 3*10 8 м/с.

n

1,75

, мкм

Скорость

0,3

1,675

1,625

0,4

1,6

0,6

1

Задание 3

Интерференция света

(язык программирования Basic )

Составить программу для определения результата интерференции ( n – четное – светлая полоса, n – нечетное – темная полоса). Проверить выполнение программы для заданных величин: разности хода волн и длины волны.

Задание 4

Построение изображения в собирающей линзе

(язык программирования Basic )

Тестовый опрос (программа Testgen)

• Запустите программу Генератор тестов
• Откройте тест к уроку Физика+Информатика. Тесты составлены на основе материалов для подготовке к ЕГЭ, разработанных ФИПИ 2012.
• Выберите один из предложенных тестов:

• Моделирование физических процессов (информатика) Свойства света (физика)
• Моделирование физических процессов (информатика)
• Свойства света (физика)

4. Заполните информацию о тестируемом

5. Выполните тест