Конспект урока "Спектр электромагнитных волн" 11 класс


МКОУ ГРИБАНОВСКАЯ СОШ №3
ГРИБАНОВСКОГО РАЙОНА ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ
КОНСПЕКТ УРОКА
по физике в 11 классе
«ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ»
ЕФАНОВА ТАТЬЯНА ВАЛЕНТИНОВНА
Учитель физики I квалификационной категории
Пояснительная записка к уроку
Данный урок в 11-м классе – завершающий в разделах “Электромагнитные волны”,
“Оптика”. Учащиеся уже знают основные свойства электромагнитных волн, причины их
возникновения, способы их получения и регистрации, основные характеристики
электромагнитных излучений, знают формулы, описывающие волновые процессы, могут
приводить примеры практического применения электромагнитных излучений.
Материал урока имеет важное значение в формировании мировоззрения учащихся,
расширения и уточнения представлений о строении вещества и структуры объекта во
Вселенной.
Это интегрированный урок, позволяющий обобщить знания, полученные при изучении
основ естественных наук. В уроке реализована связь физики и астрономии, и отражено
единство законов природы. Урок, построенный в такой форме, дает возможность
повторить и обобщить большой объем изученного материала по данной теме, углубить и
закрепить знания и проконтролировать его усвоение.
Материалы урока могут быть использованы неоднократно в других классах, при
необходимости они легко корректируются.
Раздел программы: “Электромагнитные волны”, “Оптика”.
Тема урока: “Спектр электромагнитных волн”.
Тип урока: интегрированный, обобщающий урок.
Место урока в учебной программе: урок проводится после изучения разделов
“Электромагнитные волны”, “Оптика”. Продолжительность урока 45 мин.
Аудитория
учащиеся 11 класса.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор.
Программное обеспечение:
презентация по теме, выполненная на основе программы MS PowerPoint
Цели урока
1. Показать значимость темы “Спектр электромагнитных волн” в формировании
представлений учащихся о физической картине мира; уточнить представление о
строении вещества; составить более полную картину структуры объектов во
Вселенной.
2. Показать возможности компьютера в организации учебного процесса.
Задачи урока
Образовательные:
обобщить, систематизировать изученный раннее материал о всем диапазоне
электромагнитных излучений;
углубить знания по данной теме;
Развивающие:
совершенствование интеллектуальных способностей и развитие речи учащихся,
формирование умений выделять главное, сравнивать, обобщать, делать выводы;
стимулирование интереса к предмету путем привлечения дополнительного
материала;
формирование потребности к углублению и расширению знаний.
Воспитательные:
развитие познавательного интереса.
Общий план урока
1. Организационный момент.
2. Мотивация.
3. Сообщение плана урока:
Электромагнитные волны, их характеристика и основные свойства.
Общий обзор шкалы электромагнитных волн.
Всеволновая астрономия.
1. Решение задачи на применение соотношения волнового движения.
2. Выполнение тестовых заданий.
3. Заключение. Выводы.
4. Подведение итогов урока.
Содержание и ход урока
I. Организационный момент
Мотивация
Полный электромагнитный спектр занимает бесконечно большой диапазон длин волн.
Начиная от самых длинных, например большей, чем расстояние Земли от Солнца( равное
приблизительно 150000000 км), с длиной волны 1,5· 10
13
см до самых коротких гамма-
лучей радия с длиной волны 4,7·10
-11
см.
Самые длинные волны длиннее самых коротких в 3·10
23
раз.
Пространство нашей Вселенной пронизано электромагнитным излучением всех
диапазонов длин волн: от километров до миллиардной части сантиметра. Это излучение
несёт с собой разнообразную информацию о далеких небесных объектах.
В нашей повседневной жизни мы имеем дело с разными видами электромагнитных
излучений (слайд1)
II. Актуализация знаний
1. Фронтальный опрос
Учитель:
- Какую волну называют электромагнитной?
- Какова история электромагнитных волн? (слайд №2)
- Перечислите общие характеристики и свойства, позволяющие объединить все виды
электромагнитных излучений в шкалу электромагнитных волн.
Учащиеся (возможные ответы)
1. Скорость электромагнитной волны является конечной и в вакууме равна скорости
света.
2. Любой движущийся с ускорением или колеблющийся заряд излучает
электромагнитные волны.
3. Вокруг источника электромагнитных волн происходит периодическое изменение
характеристик электрического и магнитного полей (векторов напряженности и
магнитной индукции).
4. Направления колебаний векторов напряженности магнитной индукции взаимно
перпендикулярны, а также перпендикулярно направлению распространения волны,
это значит, что электромагнитные волны поперечны.
5. Электромагнитные волны имеют свойства: интерференции, дифракции,
поляризации, дисперсии.
Учитель:
- Какой формулой связаны длина волны и частота излучения?
2. Решение задачи на применение соотношения волнового движения (слайд №3)
В 1897 г. русский физик П.Н. Лебедев получил электромагнитное излучение с длиной
волны 6 мм. Вычислить частоту и период таких волн.( Ответ: 5
10
10
Гц,2
10
-11
с)
- Назовите излучения которые действовали на вас сегодня утром?
III. Сообщение темы и плана урока (слайд №4, 5)
Обратите внимание: на форзаце учебника изображена полная шкала электромагнитных
излучений.
Учащиеся дают характеристику каждому виду электромагнитного излучения.
Одновременно заполняется таблица в тетрадях:
Вид излучения
Длина волны
Источники
Свойства
Применение
Анализ источников электромагнитного излучения различных диапазонов частот и
выводы учащихся (слайд №6)
Учитель:
- Что является источниками волн?
Учащиеся. Волны, относящиеся к I и II участкам шкалы электромагнитных волн,
представляют собой искусственно возбуждаемое электромагнитное излучение,
получаемое с помощью колебательных контуров. С III участка школы начинаются волны,
которые излучаются атомами и молекулами вещества.
- Какими способами регистрируются а) радиоволны, б) видимое излучение, в)
рентгеновские лучи?
Учитель: Оптическое окно прозрачности – лежит в области видимого излучения. Другое
окно прозрачности – более широкое, лежит в радиодиапазоне (слайд №5)
Атмосфера Земли совершенно непрозрачна для излучения, длина волны которого меньше
2,9·10
-5
см (это диапазон УФ излучения). Другой край оптического окна прозрачности
атмосферы расположен в области с длиной волны около 10
-4
см. Инфракрасные лучи с
большой длиной волны сильно поглощаются парами атмосферной воды. А в
радиодиапазоне через атмосферу Земли проникают радиоволны с длиной волны от 1 до 4
мм и от 8 до 20 м.
Учитель. Проводя внеатмосферные наблюдения, получают информацию, которую несут
излучения, поглощаемые или сильно изменяемые земной атмосферой. В настоящее время
в астрономии используются практически все диапазоны от радиоволн до гамма-
излучений. Поэтому современную астрономию называют Всеволновой (слайд №7).
Превращение астрономии во всеволновую позволило зарегистрировать излучения из
таких областей, где материя (то есть вещество и излучение) находятся в так называемых
экстремальных (предельных) условиях, таких которые невозможно реализовать в
лабораториях на Земле, например, источниками электромагнитного излучения являются:
солнце, пульсары и квазары (слайд №8,9). Мощными источниками рентгеновского
излучения являются чёрные дыры (сообщение учащегося)
Учитель. Раньше всю информацию о Вселенной получали в видимом диапазоне с
помощью оптических телескопов. Первый телескоп был создан в 1609 году Г. Галилеем,
который открыл загадку Млечного пути.
В XX веке появилась возможность анализировать данные, поступающие в
радиодиапазоне, для этого используют радиотелескопы (слайд №10).
В настоящее время исследование галактик и других объектов Вселенной проводят в
инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском диапазонах с помощью детекторов,
установленных на космических кораблях и спутниках (слайд №11,12).
Космические аппараты позволили проводить исследования космических объектов во всех
диапазонах длин волн электромагнитных излучений. На слайде представлена фотография
солнца в различных лучах (слайд №13); млечный путь в различных диапазонах (слайд
№14).
Выводы
1. Исследования электромагнитного излучения имеют огромное значение для
уточнения наших представлений о строении вещества. Исследования
инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучений помогли выяснить
строение молекул и внешних электронных оболочек атомов; изучение
рентгеновского излучения позволило установить строение внутренних
электронных оболочек атомов и структуру кристаллов, а излучение гамма-лучей
дает много ценных сведений о строении атомных ядер.
2. Анализ информации, полученной во всем спектре электромагнитных волн,
позволяет составить более полную картину структуры объектов во Вселенной, тем
самым расширить границы познания природы.
3. Таким образом, чем меньше длина волны, тем больше частота излучения
IV. Работа в группах
Учащиеся объединяются в группы по 4 человека. Каждая группа получает задание
1 группа
1. Солнце излучает в пространство каждую секунду около 3,75
10
26
Дж энергии. На
сколько в связи с этим уменьшается масса Солнца.
2.анализ спектра (слайд№16)
2 группа
1. Когда через ионизированные слои атмосферы проходят спутники или космические
корабли, то они становятся источниками рентгеновского излучения. Как это
объяснить?
2. анализ спектра (слайд№16)
3 группа
1. Пронаблюдать с помощью стеклянной призмы разложение света в спектр и описать
его. (Оборудование: стеклянная призма, источник света)
2.анализ спектра (слайд№16)
Провести анализ выполненных заданий, оценить результат.
Рефлексия
Проведение тестовой работы по вариантам (текст выдаётся каждому ученику).
После выполнения теста проводится взаимопроверка в парах (ответы слайд №17)
1вариант
1. Свечение твёрдых тел, вызванное бомбардировкой их электронами, называется
А) электролюминесценцией Б) фотолюминесценцией в) тепловым излучением
Г) катодолюминесценцией
2. Спектральным анализом называется:
а) способ возбуждения атомов б) метод диагностики процентного состава вещества
в) метод определения химического состава вещества по его спектру г)метод
определения вида спектра
3. Вещество в газообразном атомарном состоянии даёт:
а) непрерывный спектр излучения б) линейчатый спектр излучения в) полосатый спектр
излучения г) сплошной спектр поглощения
4 Какое излучение имеет самую короткую длину волны:
а) ультрафиолетовое б)инфракрасное в) видимый свет г) радиоволны д) рентгеновские
лучи
5 Ультрафиолетовым излучением называется электромагнитное излучение с длинами
волн в вакууме в диапазоне
а)10-400нм б)400-800нм в) 800нм-1мм г) 0,001-10нм
6. Рентгеновские лучи имеют частоты в пределах 610
16
Гц до 7,510
17
Гц . Определите
длины волн этих лучей.
2 вариант
1. Излучение, при котором потери атомами энергии на излучение света компенсируется за
счёт энергии теплового движения атомов излучающего тела, называется:
А) электролюминесценцией Б) фотолюминесценцией в)тепловым излучением
Г) катодолюминесценцией
2. Вещество в газообразном состоянии, если газ состоит из молекул, слабо связанных друг
с другом, даёт:
а)спектр поглощения б) непрерывный спектр излучения в) полосатый спектр излучения
г) линейчатый спектр излучения д) непрерывный спектр поглощения
3. Нагретый кусок железа даёт:
а) линейчатый спектр излучения б) полосатый спектр излучения в) непрерывный
спектр излучения г) сплошной спектр поглощения д) линейчатый спектр поглощения
4. Какое излучение из перечисленных ниже имеет самую низкую частоту:
а) ультрафиолетовое б) инфракрасное в) видимый свет г) радиоволны
5. Инфракрасным излучением называется электромагнитное излучение с длинами волн в
вакууме в диапазоне
а)10-400нм б)400-800нм в) 800нм-1мм г) 0,001-10нм
6. Свет имеет частоты от 3,7510
14
Гц до 7,510
14
Гц. Каков интервал длин волн у
видимого излучения?
V. Итоги урока
Оценивание работы на уроке
Дом. задание: повторить главу «Электромагнитные волны»