План-конспект уроку фізики у 11 класі “Кут зору. Оптичні прилади та їх застосування”

План-конспект уроку є дипломантом ІІ ступеня Всеукраїнського конкурсу на кращий план-конспект уроків природничих дисциплін із елементами медіаграмотності для 1-11 класів у 2018/19 н.р. («Фізика»)


11 клас

Тема: Кут зору. Оптичні прилади та їх застосування

Мета: розширити знання  про принцип дії найпростіших оптичних приладів – фотоапарата, телескопа тощо; познайомити з правилами  фотозйомки; навчити учнів  виявляти фейки, маніпуляції та протистояти їм;

активізувати пізнавальний інтерес учнів; розвивати інтерес до вивчення фізики; показати практичну значущість набутих знань; встановити міжпредметні зв’язки з курсами інформатики та астрономії;

виховувати вміння самостійної роботи з інформацією, аналізу даних.

Обладнання: фотографії, мультимедійний проектор з екраном.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Хід уроку

  1. Оголошення теми та мети уроку.

Вчитель: Колись її називали геліографія, потім стали називати дагеротипія. Сьогодні ні одна соціальна мережа не обходиться без неї. Як її називаємо ми?

Відповідь:  фотографія.

На цьому уроці ми маємо сформувати уявлення про принципи дії оптичних приладів, зокрема фотоапарата, засвоїти знання про методи створення фотографій та опануємо навиками створення хорошого фото, навчимося

  1. Мотивація навчальної діяльності.

Вчитель:

  • Подивіться уважно на ці фото. Як ви думаєте що їх об’єднує?

  • Ці фото стали свого часу сенсацією. Перше фото оприлюднили 10 квітня 2019 року, а друге в 1826 році. На першому знімку справжня чорна діра в центрі галактики М87 в сузір’ї Діви. Для того щоб це фото отримати на протязі 2 років працювали телескопи по всій Землі, а вчені обробляли дані. Для того щоб оцінити унікальність  фото необхідно розглянути кілька понять. Але спочатку давайте повторимо те, що ви вивчили в курсі оптики 9 класу.
  1. Актуалізація опорних знань

1. Яке призначення лупи?

2. Де потрібно розміщувати предмет, якщо його розглядати за допомогою лупи?

3. Яке збільшення зображення предмета може давати лупа?

4. Для чого призначено мікроскоп?

5. Яке збільшення зображення предметів може давати мікроскоп?

Відповіді:

1) Лупа (франц. loupe – «наріст») – оптичний прилад, що є збиральною лінзою, застосовується для розглядання дрібних деталей, погано помітних неозброєним оком.

2) Щоб побачити зображення предмета збільшеним, лупу потрібно розмістити так, щоб даний предмет був між лупою і її фокусом

3) Збільшення лупи визначається за формулою Г=0,25/F, і це збільшення повинно бути більше одиниці, тобто 0,25/F> 1, а це означає, що F <0,25 м. збиральна лінза з фокусною відстанню меншою ніж 25 см може служити лупою, а більшою ніж 25 см – не може, тому, що при акомодації ока на відстань найкращого зору лінза буде давати зменшене оптичне зображення предмета. Отже, збиральна лінза не може бути лупою при F> 0,25 м і збільшенні Г< 1.

4) Мікроскоп (грец. mikro – «малий», skopeo – «розглядаю») – оптичний прилад для розглядання дрібних предметів та їх деталей

5) Перше збільшення зображення предмета дає об’єктив. Предмет у мікроскопі розміщується трохи далі від фокуса об’єктива. У результаті цього виходить збільшене і перевернуте зображення предмета. Це зображення збільшується ще раз лінзою-окуляром: воно ніби слугує для окуляра предметом. Окуляр, подібно до лупи, розміщують на відстані (меншій від фокусної) від проміжного зображення. У результаті ми отримуємо нове, значно збільшене зображення.

Якщо, наприклад, об’єктив мікроскопа дає зображення предмета, збільшене у 20 разів, а окуляр збільшує це зображення в 15 разів, то загальне збільшення, яке дає мікроскоп, складатиме вже 20 • 15 = 300 разів.

Сучасні електронні мікроскопи дають збільшення в десятки тисяч разів. Наприклад, так виглядають під мікроскопом бактерії, збільшені у 25000 разів

  1. Вивчення нового матеріалу

Вчитель: Кутом зору називають кут, який утворюють промені, що виходять із крайніх точок предмета і проходять через оптичний центр ока.

Граничний кут зору – це найменший кут зору, за якого людина ще розрізняє дві точки роздільно, приблизно дорівнює 1/60 градуса.

Для збільшення кута зору використовують оптичні прилади. За своїм призначенням оптичні прилади можна поділити на дві великі групи:

Прилади для розглядання дуже дрібних предметів (лупа, мікроскоп), що надають можливість “збільшити” предмети спостереження.

Прилади для розглядання віддалених об’єктів (зорова труба, бінокль, телескоп). Ці предмети “наближають” предмети спостереження.

Оптичні прилади — прилади, будова яких ґрунтується на законах поширення світла або на використанні властивостей світла.

Завдання:

Знайдіть в   хмарі слів відомі вам оптичні прилади.

Відповідь: фотоапарат, телескоп, мікроскоп, лазер, кінопроектор, кінокамера, псевдоскоп, епіскоп, камера-обскура, діаскоп, епідіаскоп, графоскоп, лорнета, лупа, відеокамера, монокль, окуляри, перископ, теодоліт, проектор, рефлектор.

Телескоп має три основні призначення:

  1. Збирати слабке випромінювання від небесних світил на приймальний пристрій (око, фотографічну пластинку, спектрографта ін.), що дозволяє побачити тьмяні об’єкти;
  2. Будувати у фокальній площині зображення об’єкта або певної ділянки неба, що дозволяє зафіксувати його;
  3. Розрізняти об’єкти, розташовані на близькій кутовій відстані один від одного, що зливаються під час спостережень неозброєним оком.
  4. Оптична система телескопа складається з декількох оптичних елементів (лінздзеркал).

Основною оптичною складовою телескопа є об’єктив, який збирає світло й будує зображення об’єкта або ділянки неба. Об’єктив з’єднується з приймальним пристроєм трубою (тубусом). Якщо приймачем світла є око (під час візуальних спостережень), то обов’язково потрібен окуляр, в який розглядається зображення, побудоване об’єктивом.

Оскільки світлові промені з різною довжиною хвиль заломлюються неоднаково (це явище має назву дисперсія світла), то одиночна лінза дає забарвлене зображення. Це явище називається хроматичною аберацією. Хроматичну аберацію значною мірою усунено в об’єктивах, складених із двох лінз, виготовлених зі скла з різними коефіцієнтами заломлення (ахроматичний об’єктив або ахромат).

Збільшення кутового розміру об’єкта, що спостерігається у телескоп є відношенням фокусної відстані об’єктива до фокусної відстані окуляра. Отже, чим більшою є фокусна відстань об’єктива, тим більшим є збільшення.

Поле зору — це кут на небесній сфері, зображення з якого реєструється телескопом.

Творче завдання

Домашнім завданням на цей урок було намалювати сучасного астронома та телескоп. Нехай у цей момент  усі одночасно піднімуть малюнки. Вчитель має можливість розвіяти стереотипи (зображення середньовічних астрологів з примітивним телескопом не відповідає сучасним реаліям  і т. д.)

Фокусна відстань об’єктива телескопа може досягати десятків метрів. Такі телескопи “наближають” у тисячі разів. Для зйомки чорної діри об’єднали в одну мережу 8 радіотелескопів на 4 континентах, отримавши телескоп розміром із Землю. Це приклад творчого характеру сучасного інформаційного суспільства. Чорна діра знаходиться на відстані 54 млн. світових років від нас, її маса 6,5 млрд Сонячних систем

Зображення в телескопах отримують чорно-білі.

Дискусія

Повертаємось до нашого сенсаційного фото. Що ви можете сказати про достовірність першого фото?

Але наявність кольору – це ще не привід стверджувати про фейк та підробку (це фото було підфарбоване спеціально, щоб відтінити чорну діру).

Розпочнемо з досить очевидного способу визначити фейк. Уважно придивіться до фотографії. Спробуйте її максимально збільшити. Можливо, фотографія неякісна? Якісь елементи сильно виділяються? Здається, ніби деякі шматки додані, адже не збігаються за кольором та світлом? Або тіні дивно падають?

Як і при перевірці будь-якої інформації, можна пошукати ім’я фотографа. Так ви дізнаєтеся, чи він взагалі існує. На уроках інформатики ви вже розглядали методики перевірки достовірності зображення. Повторимо.

Найпростіший та найпопулярніший спосіб перевірити зображення — пошукати його на сайті images.google.com

Тут є три способи пошуку:

  1. Завантажити зображення
  2. Ввести адресу зображення
  3. Якщо у вас браузер Google Chrome, можна клацнути на картинку з будь-якого сайту правою кнопкою миші та обрати пошук через гугл зображення.

Існують плагіни для Google Chrome та Mozilla Firefox.

Окрім Google images, можна скористатися іншими онлайн-сервісами:

— ImageEdited. Він дозволяє перевірити, чи файл редагували, а також отримати дані про фотокамеру.

— fotoforensics.com. Цей сервіс показує, які частини фото однорідні, а які значно відрізняються. А отже, найімовірніше, були відредаговані. Тобто, ви зможете побачити об’єкти, що додали або домалювали до основного фото.

Фотокамера — це оптичний пристрій, спроможний відтворити зображення об’єкту чи сцени, і записати його на електронний сенсор чи фотоплівку.

У всіх камерах застосовується однакова базова конструкція: світло входить у замкнутий корпус камери крізь збиральну лінзу, і зображення записується на світлочутливому носії (електронна матриця, фотоплівка тощо). Механізм затвора контролює тривалість часу, протягом якого світло матиме змогу проникати в камеру. У більшості фотокамер наявні такі функції, які дають змогу фотографові переглядати сцену, що має бути сфотографована, фокусувати камеру на певній частині такої сцени, а також — контролювати час витримки й експозицію, щоб знімок вийшов не надто яскравим і не надто тьмяним. Дисплей даних, досить часто — рідкокристалічний дисплей (LCD) — дозволяє користувачеві переглядати такі настройки камери, як налаштування світлочутливості, експозиції та витримки.

Відеокамера працює за тим же принципом, що й фотокамера, тільки вона робить велику кількість фотографій у дуже швидкій послідовності, зазвичай — із частотою у 24 кадри на секунду. Після того, як зображення об’єднуються і відтворюються по черзі — виникає ілюзія руху

Всі ви, безперечно, думаєте, що вмієте фотографувати. Та чи знаєте ви основні правила зйомки?

Правила зйомки:

  1. Проводьте зйомку таким чином, щоб фотокамера знаходилася на одному рівні з об’єктом зйомки, так би мовити – очі в очі. Такої позиції у першу вимагає зйомка дітей та тварин. Якщо проводити зйомку зверху, то ракурс буде зовсім іншим, а також з’являються непотрібні спотворення.
  2. Виконуючи знімки особливо високих об’єктів, таких як висотні споруди, хмарочоси, дерева, якщо вони знаходяться окремо, то намагайтеся тримати камеру вертикально, щоб повністю охопити висоту і при цьому не помістити зайвого об’єкта в кадр.
  3. По можливості намагайтеся проводити зйомку при природному освітленні, тобто на відкритому повітрі, а не в приміщеннях.
  4. Намагайтеся мінімально використовувати спалах. Згадуйте про нього тільки в тих випадках, якщо без нього практично неможливо провести хорошу зйомку. Але пам’ятайте, що це стосується вбудованого спалаху, але ніяк зовнішнього.
  5. Намагайтеся використовувати при зйомці всі три плани – передній, середній і задній.
  6. Уявіть собі, що фотографія виглядає як терези, ну такі, звичайні, як на ринку, і порівняйте її з рівновагою кадру.
  7. Якщо ви фотографуєте людину в темному, то фотографуйте її на світлому фоні, і навпаки. Якщо ви хочете, щоб об’єкт зйомки можна було побачити серед багато чого іншого, то співставте об’єкт з контрастним «сусідом».

Якщо ви захоплюєтеся фотографією, вам сподобається цей інструмент — exifdata.com. Тут показані мета-дані фотографій: дата та час зйомки, витримка, фокусна відстань, роздільна здатність, камера, на яку зробили фото, інші технічні параметри. Професійний фотограф зможе зрозуміти як саме робили світлину

Перед вами дві світлини, але фотомонтаж присутній тільки на одній з них.

Друге фото 1858 року є першим відомим  фотомонтажем. Всі інші фото – творіння фотографа Філіпа Рамета (Philippe Ramette).

До речі, щоб зберегти ілюзію гравітації, автор знімків завдає велику кількість гелю на своє волосся. Для кожної конкретної зйомки він винаходить спеціальний пристрій, який допомагає обдурити очі глядачів. Хитрі конструкції ховаються під одягом фотографа.

  1. Закріплення та узагальнення вивченого

Фронтальна бесіда

1) Які оптичні прилади ви знаєте? Для чого їх застосовують?

2) Що таке кут зору? Який граничний кут зору людини?

3)  Поясніть, як діє телескоп.

4) Дійсне чи уявне зображення створює об’єктив фотоапарата на плівці?

5) Що буде із зображенням на екрані смартфона, якщо на камеру випадково попаде капля води?

  1. Підсумки уроку

Підсумки уроку можна провести, зупинившись на основних питаннях, розглянутих на уроці.

  1. Домашнє завдання

Опрацювати матеріал за підручником, вивчити конспект, зробити фото, використовуючи правила, подані вище, знайти фейкове фото в стрічці новин соціальної мережі, де ви зареєстровані.

Використані джерела:

1. Основні прийоми і правила фотографування [Електронний ресурс] – Режим доступу до ресурсу: http://yaryna.net/pravyla.

2. Найпростіші оптичні прилади [Електронний ресурс] – Режим доступу до ресурсу:  https://mozok.click/2115-nayprostsh-optichn-priladi.html

3. Телескопи [Електронний ресурс] – Режим доступу до ресурсу:

https://docs.kde.org/trunk5/uk/extragear-edu/kstars/ai-telescopes.html

4. Фотокамера [Електронний ресурс] – Режим доступу до ресурсу:  https://uk.wikipedia.org/wiki/


Підготувала: Форостян Ніна Леонідівна, вчитель фізики Коробівського навчально-виховного коплексу “Загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів – дошкільний навчальний заклад” Золотоніської районної ради Черкаської області

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *