Зеркала. 8 класс. Урок-эксперимент

Цель урока:
1. Образовательная:
А) знакомство с применением зеркального и диффузного отражения в природе и технике;
Б) продолжение работы по формированию навыков учащихся:
- анализа источников информации;
- экспериментальной работы;
- работы в группе;
В) закрепление знаний и умений:
- по теме «Зеркала»;
- умение составлять задачи и решать их.
2. Воспитательная:
А) воспитание мировоззренческих понятий:
- причинноследственные связи в окружающем мире;
- познаваемость окружающего мира и человечества.
Б) нравственное воспитание:
- воспитание любви к природе;
- воспитание чувства товарищеской взаимовыручки;
- воспитание этики групповой работы.
3. Развивающая:
А) развитие навыков и умений:
- классифицировать и обобщать;
- составлять схемы;
- формулировать выводы по изученному материалу.
Б) развитие самостоятельности мышления и интеллекта;
В) развитие грамотной устной речи;
Г) развитие навыков практической работы.

План урока (время урока 45 минут):
1. Организационная часть (1-2 минуты)
2. Активизация мыслительной деятельности. (5 мин)
3. Экспериментальные задачи, решение и обсуждение результатов (до 20 мин)
4. Познавательные страницы (до 1 минуты)
5. Проверка знаний и умений (до 5 мин)
6. Оптические опыты и обсуждение результатов (до 10 мин)
7. Оценивание работы учащихся, обобщение и завершение урока (2-3 мин)

Оборудование урока: 1. Схемы, фотографии
3. Видеофильмы или презентация «Зеркало»

Оформление доски и класса:
1. Тема урока. Дата.
2. Схемы, фотографии.
3. В кабинете парты расставлены для работы в группах (по 3-4 учащихся в каждой группе)
4. Телевизор (мультимедийный проектор) или компьютер с презентацией и видеороликом.

Подготовительный этап: Объяснение ученикам целей и задач урока. Формирование групп и раздача рабочего материала. Группы формируются по желанию учащихся. Каждая группа имеет компьютер с выходом в интернет и другие источники информации. В течение отведенного времени группа готовит тексты мини-рассказов (докладов), познавательную информацию. При подготовке используются различные источники информации: библиотечные ресурсы, электронные учебники, интернет, видиотека, мультимедийные источники информации. С помощью проектора мини – рассказы иллюстрируются слайдами, схемами, картинками.

Активизация мыслительной деятельности.
1.Физический словарик.
Перископ –от греческого слова peri – возле, около и греческого слова skopeo –смотрю, наблюдаю.
Сфера – от греческого слова spharia –шар.
Фокус –от латинского слова focus –очаг, огонь.
Рассеянный. В совр. переносном значении является словообразовательной калькой 18 в. Франц distrait – рассеянный. В прямом значении это слово заимствованно из старославянского языка, в котором оно образовано как страдательное причастие прошедшего времени от рассеяти, сеять.
Зеркало. Общеславянское. Образовано от слова «зеркать» - смотреть, видеть, родственного словам зреть, зоркий, зрак.

2. Решение качественных задач.
1.Для чего при изготовлении зеркал стекло тщательно полируют?
2.Угол падения луча на зеркало равен 30 градусов. Чему равен угол отражения луча?
3.Улитка движется к зеркалу со скоростью 1 см/мин. С какой скоростью приближается к зеркалу изображение улитки?
4.Человек находится на расстоянии 2 м от плоского зеркала. На каком расстоянии находится от зеркала изображение?
5.При каком угле падения луча на зеркало падающий и отраженный лучи совпадают?
6.Постройте изображения в зеркалах.


3. Познавательные и занимательные вопросы.
1. Пол Маккартни
Юный Пол Маккартни, решивший научиться играть на гитаре столкнулся при этом с затруднением, связанным с тем, что он был левшой. Он долго не мог придумать, как разрешить свою проблему, пока не догадался использовать некий предмет, который есть дома и у каждого из вас. Назовите этот предмет.
(Зеркало, отражение в стекле.)

2.«Самое опасное животное на земле»
В Нью – Йоркском зоопарке находится каменный павильон с бронированными стеклами, на котором расположена надпись: «Здесь находится самое опасное животное на Земле». Назовите содержимое этого павильона.
(зеркало)

3.О ком идет речь?
В 1773 году Х впервые взглянул на небо в небольшой телескоп с фокусным расстоянием около 75 см, но наблюдения со столь малым увеличением не удовлетворили исследователя. Поскольку средств на покупку более светосильного телескопа не было, он решил сделать его сам. Купив необходимые инструменты и заготовки, он самостоятельно отлил и отшлифовал зеркало для своего первого телескопа. Преодолев большие трудности, Х в том же 1773 году изготовил рефлектор с фокусным расстоянием более 1,5 м. Шлифовку зеркал Х производил вручную (машину для этой цели он создал только через 15 лет), часто работая по 10, 12 и даже 16 часов подряд, так как остановка процесса шлифовки ухудшала качество зеркала. Работа оказалась не только тяжелой, но и опасной, однажды при изготовлении заготовки для зеркала взорвалась плавильная печь. Сестра Каролина и брат Александр были верными и терпеливыми помощниками Х в этой работе. Зеркала, изготовленные Х из сплава меди и олова, были прекрасного качества и давали совершенно круглые изображения звезд.
(Вильям Гершель)

4.Чтобы исследовать дно живого глаза, Х изготовил особый прибор: глазное зеркало (офтальмоскоп). Этот прибор давно уже стал обязательным снаряжением каждого глазного врача.
(Гельмгольц)

5.Обнаружить местонахождение людей в лесной чаще или в спасательной шлюпке среди океанских просторов не всегда легко. Весьма эффективным сигнальным средством служит зеркало. «Солнечный зайчик» сигнального зеркала, изготовленного Чечони (механик дирижабля «Италия», потерпевшего катастрофу в Центральной Арктике весной 1928 года) из деревянной дощечки, оклеенной станиолем из-под плитки шоколада, оказался «единственным сигналом, который летчик своевременно заметил» (командир итальянского спасательного самолета). Действительно вспышку от такого зеркала обнаруживают на расстояние 24 км, то есть раньше, чем любой другой визуальный сигнал.
Вопрос. Что такое «вспышка» от зеркала? Если угол падения света на зеркало 70 градусов, чему будет равен угол отраженного луча?
Ответ. Это отражение света. 70 градусов.

6.Самым сложным и непреодолимым препятствием в Арктике считается открытая вода – разводье и полыньи. Узнать о них можно заранее по цвету неба, в котором, словно в гигантском зеркале, отражается поверхность океана.
Вопрос. А каков цвет неба в этом месте?
Ответ. Более светлый.

7.Внутренние оболочки глаза у кошки подобны вогнутому зеркалу. Они собирают все лучи света в одну точку и сконцентрированным направленным пучком отражают их. Отраженный и более яркий пучок света выходит через зрачок и особенно хорошо заметен в темноте. Вот почему глаза кошки «горят», как два маленьких прожектора .
Задача. Сделайте чертеж и покажите ход лучей в этом случае.

Экспериментальная часть
Физический эксперимент (работа в группах).
Зеркальное и диффузное отражение.
Приборы и материалы: кусок оргстекла (возможно ненужная коробка от компакт-диска или магнитофонной кассеты), наждачная бумага, вода, фольга, цветная бумага.
Ход работы
1. Посмотрите на свое изображение в оргстекле. Что вы видите?
2. Приложите к стеклу фольгу, затем черную, зеленую, синюю, красную, белую бумагу. Посмотрите на свое изображение. Как изменяется изображение?
3. Возьмите кусок наждачной бумаги и потрите им поверхность оргстекла. Что случилось с отражением?
4. Смочите поцарапанную поверхность оргстекла водой. Изменилось ли при этом качество изображения?
Номер опыта Название действий Наблюдения и выводы
1
2
3
Примечание: Когда смотришь на гладкую поверхность, видишь реальные очертания предмета. При обработке стекла наждачной бумагой на ее поверхности образуются царапины, которые рассеивают световые лучи. Вода, попавшая на оцарапанную поверхность пластика, заполнила неровность и поверхность снова стала гладкой, в результате вернулась отражательная способность.
(по материалам Михаэля Диспезио «Занимательные опыты со светом и звуком», 1999 г.)

Познавательная страница
Индивидуальность творца
В поэме «Искандер-нами» Низами описал удивительный случай: Александр Македонский, завоевав одну из восточных стран и в честь победы выстроил триумфальную арку, внутри которой по обе ее стороны два художника, соревнуясь в мастерстве, стали расписывать стены. Арка была разделена занавесом, и художники не могли видеть работы друг друга. И вот занавеса снята. На одной стороне арки все увидели кружевной узор, а на противной стене он был в точности повторен. Зрители были поражены. По приказу полководца занавес вновь повесили, и тогда на одной стороне картина исчезла, а на другой продолжать сиять всеми красками. Военачальник разгадал тайну арки: один из художников так отшлифовал камень, что превратил его в зеркальную поверхность, отражающую картину второго художника.

Физический эксперимент (работа в группах).
Изучение свойств плоского зеркала.
Приборы и материалы: два зеркала, транспортир, небольшая игрушка, пластилин.
Ход работы.
1. Закрепите с помощью пластилина оба зеркала на столе так, чтобы они располагались отражающей стороной друг к другу и находились под углом 90 градусов.
2. Поместите игрушку между этими зеркалами и, глядя в одно из них, посчитайте количество ее отражений. Сколько отражений будет в другом зеркале. Будет ли отражение одинаковым в обоих зеркалах, или одно из них покажет игрушку немного ближе? Почему?
3. Измените угол между зеркалами до 60 градусов, до 45 градусов, до 135 градусов. Посчитайте количество отражений в зеркалах.
4. Сделайте чертеж к каждому опыту (*для сильных ребят)
Номер опыта Угол между зеркалами Количество отражений в первом зеркале Количество отражений во втором зеркале Чертеж *
1 90º
2 60º
3 45º
4 135º

Историческая справка.
В 4 веке до нашей эры зародилась катоприка (от греческого слова катоприкос, что означает зеркальный) – раздел оптики, в котором изучают зеркала и принципы отражения. Первые трактаты по оптике и катоптрике принадлежат знаменитому геометру Евклиду, жившему в 3 веке до нашей эры. Его продолжатели – Архимед, Герон и Птолемей, изучая различные типы зеркал (плоские, вогнутые, выпуклые, сферические, параболические), сумели достичь в этой области важных результатов. В частности, в сочинении Герона Александрийского описывается, как изготовить зеркало, в котором правая сторона будет видна слева, а левая –справа, а не наоборот, как в обычном зеркале; как можно увидеть то, что происходит сзади нас; наблюдать за тем, что делают люди на улице, не выходя из дому; видеть себя стоящим на голове, с тремя глазами и двумя носами и т.д. Похоже, греки знали толк не только в серьезной, но и в занимательной науке!

Физический эксперимент (работа в группах).
Изучение свойств плоского зеркала.
Приборы и материалы: два зеркала, небольшая игрушка, пластилин, линейка.
Ход работы.
1. Закрепите с помощью пластилина оба зеркала на столе так, чтобы они располагались отражающей стороной друг к другу и находились параллельно на расстоянии 15 см друг от друга
2. Поместите игрушку между этими зеркалами и, глядя в одно из них, посчитайте количество ее отражений. Сколько отражений будет в другом зеркале. Будет ли отражение одинаковым в обоих зеркалах, или одно из них покажет игрушку немного ближе? Почему?
3. Измените расстояние между ними до 20 см, 30 см, 50 см. Посчитайте количество отражений в зеркалах.
4. Сделайте чертеж к каждому опыту (*для сильных ребят)
Номер опыта Расстояние между зеркалами Количество отражений в первом зеркале Количество отражений во втором зеркале Чертеж *
1 15 см
2 20 см
3 30 см
4 50 см
Примечание: Два параллельных друг другу зеркала создают такие условия, что количество изображений бесконечно, Каждый раз, когда изображение отражается, лучи света от него попадают на другое зеркало, где опять отражаются.
(по материалам Михаэля Диспезио «Занимательные опыты со светом и звуком», 1999 г.)

Познавательная страница
Очки для специальных условий, например, «пляж» и «горы, снег»
В пляжных очках оптимальный вариант - зеркальные линзы. Они могут давать до 50% светопропускания, но за счет отражения света от зеркальной поверхности обеспечивают защиту от УФ: зеркала отражают 50% света да плюс столько же задерживают серые фильтры, получается, что у очков лишь 25% светопропускания, что и необходимо при ярком солнце. И в них можно читать. Но зеркальное покрытие само по себе не обеспечивает УФ защиту. Для полной защиты необходимо, помимо зеркального покрытия, еще одно – от УФ.
Есть стандартные требования и к очкам «горы/снег» - снижение светопропускания и защита от УФ до 400 нм предельно жесткие – несоблюдение грозит слепотой.

Физический эксперимент (проводится в группах).
Изучение свойств плоского зеркала.
Приборы и материалы: стекло, свеча, линейка, спички.
Ход работы
1. Установите стекло напротив горящей свечи и получите в нем изображение свечи.
2. Измерьте расстояние от свечи до стекла и от стекла до изображения, а также размеры свечи и изображения.
3. Измените расстояние от стекла до свечи и проделайте вновь измерения.
Номер опыта Расстояние от предмета до стекла ( м) Расстояние от изображения до стекла (м) Размеры предмета(м) Размеры изображения(м)
1
2
3
Сделайте вывод.

Физический эксперимент (проводится в группах).
Изучение свойств вогнутого и выпуклого зеркала.
Приборы и материалы: картон, фольга, ножницы, скотч.
Ход работы
1. С помощью картона и фольги сделайте зеркало.
2. Посмотрите на свое изображение в зеркале.
3. Изогните картон так, чтобы он образовал выпуклое зеркало. При этом центральная часть картона должна смотреть на Вас. Как изменилось ваше изображение? Измените радиус кривизны вашего зеркала. Как изменяется ваше изображение?
4. Теперь сделайте из картона вогнутое зеркало. Как изменилось ваше отражение. Можете ли вы определить расстояние, на котором ваше изображение переворачивается верх ногами?
Номер опыта Название действий Наблюдения и выводы
1
2
3
(по материалам Михаэля Диспезио «Занимательные опыты со светом и звуком», 1999 г.)

Познавательная страница.
В легендах и мифах многих народов зеркалам придается мистическая сила – считается, что за зеркальной поверхностью живут невидимые духи, которые могут оказывать определенное влияние на жизнь реальных людей. Верить или не верить в фольклорные истины – каждый решает для себя сам, но современные ученые частенько высказываются о зеркалах не менее уважительно, чем герои народных сказок.
Чтобы зеркалу было уютно в вашем доме и оно отражало жизнь в самом благоприятном свете, его нужно правильно разместить. Чаще всего считается, что зеркало должно висеть там, где посветлее. На самом деле хорошее освещение требуется не самому зеркалу, а тому объекту, который будет внимательно вглядываться в свое отражение. Зеркалам же совершенно противопоказан яркий солнечный свет и близость отопительных приборов – они стремительно мутнеют. Держать в доме помутневшее зеркало – дурная примета.
Ни в коем случае не рекомендуется держать зеркало с отколотым краем или трещиной – считается, что оно может повредить хозяевам дома, отражающимся в ущербном виде. Конечно, это не правда, но то, что треснутое зеркало может просто упасть и кого-нибудь травмировать – это точно.

Физический эксперимент (проводится в группах).
Изучение свойств вогнутого и выпуклого зеркала.
Приборы и материалы: вогнутое и выпуклое зеркала (начищенные до блеска металлические ложки).
Ход работы
1. Ложка имеет две стороны – выпуклую и вогнутую. Держите ложку (зеркало) вертикально перед собой и посмотрись в выпуклую часть ложки. Как выглядит ваше изображение? Видите ли вы себя прямо или перевернутым вверх ногами? Отражение растянуто или нет?
2. Переверните ложку горизонтально. Как изменилось при этом изображение?
3. Опять возьмите ложку (зеркало) вертикально, переверните так, чтобы смотреть в вогнутую сторону ложки. Как теперь выглядит ваше изображение? Оно перевернуто? Изменились ли ваши черты?
4. Переверните ложку горизонтально. Как изменилось при этом изображение?
5. Медленно поднесите ложку (зеркало) к глазам. Повернулось ли изображение вверх ногами, или все осталось по-прежнему?
6. Сделайте чертеж* (для способных и одаренных школьников)
Номер опыта Название действий Наблюдения и выводы Чертеж*
1
2
3
(по материалам Михаэля Диспезио «Занимательные опыты со светом и звуком», 1999 г.)

Проверка знаний и умений.
1.Задачи для любителей литературы (работа в группах).
Задачи для 1 группы
По произведению А. С. Пушкина «Руслан и Людмила».
1…Напрасно зеркало рисует
Ее красы, ее наряд:
Потупя неподвижный взгляд,
Она молчит, она тоскует …

Вопрос. А как строится изображение в плоском зеркале? Расскажите об особенностях изображения в плоском зеркале.
Ответ. Изображение в плоском зеркале строится на основе закона отражения света. Изображение обладает следующими особенностями: оно мнимое, прямое, равное по размерам предмету, симметричное, находится на таком же расстоянии от зеркала, что и предмет.

Из произведения А. Солженицына « В круге первом»
2.Прянчиков, как притянутый, остановился около зеркала. Он подошел к нему очень близко, с удовлетворением рассмотрел свое чистое, свежее лицо… Потом стал медленно отходить, неотрывно оглядывая себя в анфас, в три четверти и в профиль.

Вопрос. Сделайте чертеж. Какие минимальные размеры должно иметь зеркало (плоское), чтобы человек видел свое изображение в три четверти, в полный рост ?
Ответ: Если высота человека h , то чтобы он видел себя в полный рост необходимо плоское зеркало размерами 0.5h , а в три четверти 3/8 h.

3. И сияет, и блестит,
Никому оно не льстит,
А любому правду скажет –
Все, как есть, ему покажет.
( зеркало )
Вопрос. А в каких зеркалах можно получать увеличенное изображение предмета ?
Ответ. В вогнутых сферических зеркалах, если предмет находится между фокусом и зеркалом, то мы получаем увеличенное, мнимое изображение. Если же предмет поместить между фокусом и центром зеркала, то мы получим увеличенное, действительное изображение.
Вопрос. А в каких зеркалах можно получать уменьшенное изображение?
Ответ. В сферическом выпуклом зеркале всегда мы получим уменьшенное, мнимое изображение. А в сферическом вогнутом зеркале мы получим уменьшенное, действительное изображение, если поместим предмет дальше центра зеркала.

Задачи для 2 группы
По Козьме Пруткову.
1. Смотри вдаль – увидишь даль,
смотри в небо – увидишь небо,
взглянув в маленькое зеркальце,
увидишь только себя.

Вопрос. А можем ли мы увидеть полное изображение в маленьком зеркальце?

По роману Николая Носова «Незнайка на Луне».
2.Внизу, вдоль тротуаров, были выставлены кривые зеркала, и каждый мог вдосталь нахохотаться, глядя на отражение своей вытянутой, сплюснутой или перекошенной самым неестественным образом физиономии…

Вопрос. В чем разница между плоским и сферическим зеркалом ? Сделайте чертежи и покажите, в каком зеркале можно получить уменьшенное изображение, увеличенное изображение, равное по размерам предмету изображение.
Ответ. Сферическое зеркало имеет сферическую поверхность, а плоское зеркало имеет поверхность плоской формы. В сферических зеркалах имеется точка, в которой параллельный пучок света собирается – фокус. В плоском зеркале размеры предмета и изображения всегда равны.

Задачи для 3 группы
1.Я увидел свой портрет,
Отошел – портрета нет.
(зеркало)
Вопрос. Мы видим свое изображение, стоя в двух метрах от зеркала. На каком расстоянии мы видим свое изображение?
Ответ. 4 м.

Из произведения Александра Беляева « Человек – Амфибия».
2.За конусом расстилалась блестящая поверхность воды, в которой, как в зеркале, отражались подводные предметы: скалы, водоросли и рыбы .
Вопрос. Размеры рыбки, которую увидел Ихтиандр, равны 15 см. Чему равны размеры изображения этой рыбки в зеркале?
Ответ. 15 см.

3.Объясните, как образовалась солнечная дорожка на фотографии.

Задачи для 4 группы
1. Из произведения Александра Беляева « Человек – Амфибия».Ихтиандр повернулся на грудь, поплыл к берегу и уселся под водою меж скал, невдалеке от отмели. Рыбаки сошли с лодки в воду и тянули лодку на берег. Один из них отпустил ноги по колени в воду. Ихтиандр видел над водой безного рыбака, а в воде – только его ноги, а они снова отражались в зеркале водной поверхности.
Вопрос. Какое явление описывает писатель – фантаст?

По загадкам.
2.Прозрачное озеро.
Себя видно,
А дна не найдешь.
( зеркало )
Вопрос. Какое изображение мы видим в зеркале? Постройте изображение любого предмета в зеркале. Определите минимальные размеры зеркала, в котором видна 1/3 часть предмета.
Ответ. Если размеры предмета равны h, то размеры зеркала должны быть не меньше 1/6 h.

3. Объясните отражательную способность воды, как возникло изображение айсберга в воде.


Задачи для 5 группы
1.Языка нет,
А правду скажет.
( зеркало)
Вопрос. Всегда ли зеркало «говорит» правду?
Ответ. Нет. Существуют сферические зеркала, в которых изображения получаются уменьшенными или увеличенными.
Вопрос. Если в этих зеркалах предмет поместить на расстоянии, равном фокусному от зеркала, какое изображение получится?
Ответ. В вогнутом зеркале получится мнимое, прямое, увеличенное изображение. В выпуклом зеркале мнимое, прямое, уменьшенное изображение.

2.В стуле вода,
В огороде стрела;
За морем огонь
Добро ясно горит.
(зеркало)
Вопрос. Какие минимальные размеры должно иметь плоское зеркало, чтобы в него можно было бы увидеть человека высотой 2 м в полный рост?
Ответ. 1 м, зеркало должно располагаться на уровне глаз.
По пословицам и поговоркам.
3.Худая харя зеркала не любит.
Зеркало не виновато, коли рожа крива.
На зеркало нечего пенять, коли рожа крива.

Вопрос. Какие особенности имеет изображение предмета в плоском зеркале ?
Ответ. Изображение в зеркале мнимое. Расстояние от зеркала до изображения равно расстоянию от предмета до зеркала. Линейные размеры предмета равны линейным размерам изображения.

Задачи для 6 группы
1.Золото гумешко,
Овсяный бережок.
(зеркало)
Вопрос. Вы, стоя у плоского зеркала, держите свечу в правой руке. В какой руке будет свеча у вашего изображения?
Ответ. В левой.

2. Из произведения Александра Беляева « Человек – Амфибия».
Ихтиандр оттолкнулся от люстры и поплыл к пальмам. Вдруг он в изумлении остановился. Навстречу ему плыл какой-то человек, повторяя его движения. «Зеркало», - догадался Ихтиандр. Это огромное зеркало занимало всю стену, тускло отражая в воде внутреннее убранство салона …
Вопрос. Если Ихтиандр плыл со скоростью 5 м/с относительно зеркала, то с какой скоростью перемещалось его изображение относительно зеркала?
Ответ. 5 м/с

3.В кривом зеркале и рот на боку.
Вопрос. А какие виды зеркал вы знаете?
Ответ. Зеркала делятся на плоские, сферические: вогнутые и выпуклые, цилиндрические: вогнутые и выпуклые.

2.Самостоятельная работа. Индивидуальные карточки-задания
11.Построить отраженные лучи. 2.Построить изображение в плоском зеркале. 21.Построить отраженные лучи. 2.Построить изображение в плоском зеркале.
31.Построить отраженные лучи. 2.Построить изображение в плоском зеркале. 41.Построить отраженные лучи. 2.Построить изображение в плоском зеркале.

Оптические опыты. Работа в группах
Для 1-2 групп
«Зеркальная комната»
Приборы и материалы: три маленьких прямоугольных зеркала, пластилин, маленькая бусинка или игрушка, резиновые кольца, скотч.
Ход работы
С помощью скотча и резиновых колец закрепите три зеркала, чтобы получился треугольник. Поместите бусинку или игрушку в центре этой маленькой «зеркальной комнаты». Внимательно посмотрите в середину. Что вы видите?
Примечание. Вы увидите многократное отражение

Для 3-4 групп
«Калейдоскоп»
Приборы и материалы: три маленьких прямоугольных зеркала, пластилин, цветные прозрачные бусинки или маленькие игрушки, липкая лента, калька.
Ход работы
С помощью пластилина закрепите три зеркала, чтобы получился треугольник. С помощью кальки и скотча закройте одно из отверстий. Положите бусинки и посмотрите в свободный конец трубы. Что вы видите? Потрясите трубу, что вы видите теперь?
Примечание. Вы увидите многократное отражение бусинок. Однако фигура, образованная тремя зеркалами, ограничивает число отражений. Каждое изображение получается соединенным со своими двумя соседями.

Для 5-6 групп
«Перископ»
Приборы и материалы: два маленьких прямоугольных зеркала, пластилин, длинная коробка, липкая лента, калька.
Ход работы

Срежьте ножницами дно и вверх коробки. Прорежьте окошки для наблюдения. С помощью липкой ленты установите зеркала под углом 45 градусов (см. рис). Посмотрите через одно из наблюдательных окошек. Что вы видите? Если ничего невидно необходимо немного подкорректировать положение зеркал.

Подведение итогов
Заканчивая урок о зеркалах, мы увидели необычное в обычном. Мы узнали, что даже обычные природные явления, над которыми раньше не задумывались, имеют интересные физические объяснения. Может быть, до этого урока многие ученики не обращали внимания на зеркало, как объект интересных загадок и фокусов. Теперь у них появится интерес к этому удивительному изобретению человечества.
Наиболее активным ребятам выставляю оценки (оцениваю самостоятельную работу и работу в группах).
В качестве домашнего задания предлагаю детям поэкспериментировать:
1. С помощью пульта дистанционного управления телевизором и зеркала установить закон отражения.
2. С помощью лазерной указки и зеркала установить закон отражения света.
3. С помощью зеркала придумать установку для шифровки записей.
4. С помощью упаковочной пленки изготовить одностороннее зеркало (примечание: объект по одну сторону зеркала должен быть хорошо освещен).
5. С помощью прозрачного стекла изготовить простое копировальное устройство.
6. С помощью фотоаппарата сделать снимки отраженных в зеркале объектов.
Внеурочный эксперимент 1* (исследовательский). Определение фокусного расстояния выпуклого сферического зеркала методом параллакса
Для опыта необходимы: выпуклое сферическое зеркало на подставке (из набора линз и зеркал) с заводскими характеристиками фокусного расстояния равными 208 мм + 10 %, плоское зеркало на подставке, спица металлическая длиной 25 см на стойке, линейка.




А
А1
С Направление
О F С1 луча зрения
В1
В Спица

n

f d

Рис. 67. Схема опыта по определению фокусного расстояния
выпуклого сферического зеркала
Фокусное расстояние выпуклого сферического зеркала можно определить по формуле сопряженных расстояний для оптических тел:
1 1 1
= + ,
F d f
где F - фокусное расстояние сферического зеркала, d - расстояние от предмета до сферического зеркала, f - расстояние от зеркала до мнимого изображения предмета (расчеты по формуле производятся с учетом правила знаков).
Но непосредственно определить расстояние от зеркала до мнимого изображения не представляется возможным. Определить это расстояние экспериментально можно, если прибегнуть к помощи плоского зеркала, которое дает также мнимое изображение предмета. Оба зеркала надо установить так, чтобы мнимые изображения предмета в них совпали. Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 67.
Если посмотреть на установку по направлению зеркал, то в выпуклом зеркале будет видно изображение верхней части спицы А1С1 (оно уменьшенное, а поэтому изображение спицы выглядит тоньше), а в плоском зеркале будет видно изображение нижней части спицы В1С1. Если мнимые изображения не совпали, то при легком перемещении головы по горизонтали вправо-влево можно заметить, что оба мнимых изображения спицы отходят друг от друга (не совпадают по вертикали). Передвигают спицу вдоль луча зрения либо к себе, либо от себя. Вновь отклоняют голову вправо-влево, что позволяет сдвинуть глаза в обе стороны относительно главной оптической оси выпуклого зеркала. Когда оба мнимых изображения спицы в зеркалах совпадут, то изображения будут находиться на одной вертикали в плоскости, перпендикулярной к главной оптической оси выпуклого зеркала, и при перемещении головы вправо-влево расходиться не будут.
Из законов отражения известно, что расстояние от плоского зеркала до мнимого изображения предмета, полученного с помощью этого зеркала, равно расстоянию от предмета до плоского зеркала. На основании этого можно определить расстояние от выпуклого сферического зеркала до мнимого изображения предмета, полученного в этом зеркале: f = 2 n - d,
где n - расстояние от спицы до плоского зеркала.
Подставив это выражение в формулу сопряженных расстояний для выпуклого сферического зеркала, будем в нашем случае иметь следующую формулу для расчета фокусного расстояния этого зеркала: F = d ( 2 n - d ) / (2 n - 2 d ).
В экспериментальной установке выпуклое сферическое зеркало и плоское зеркало устанавливаются на расстоянии 20 - 25 см друг от друга. Отражательные плоскости зеркал должны быть обращены к глазу наблюдателя. Верхний край плоского зеркала должен быть на уровне главной оптической оси выпуклого сферического зеркала, т.е. на высоте его полюса. Спица устанавливается перед плоским зеркалом примерно на расстоянии 30 - 35 см от него. На установку смотрят со стороны спицы и стараются увидеть оба ее мнимых изображения в зеркалах. Зеркала необходимо чуть покрутить вокруг вертикальной оси с тем, чтобы мнимые изображения спицы в них находились на одной вертикальной линии и посередине зеркал. Долее следует слегка перемещать голову по горизонтали вправо-влево. Если мнимые изображения спицы в зеркалах расходятся, то нужно передвинуть спицу вдоль луча зрения к себе или от себя. Передвижения спицы осуществляются до тех пор, пока мнимые изображения спицы в зеркалах не будут отходить друг от друга при перемещении головы в горизонтальной плоскости вправо-влево.
После этих действий остается произвести необходимые измерения расстояний с помощью миллиметровой линейки и вычислить фокусное расстояние выпуклого сферического зеркала.
Подсчет относительной и абсолютной погрешностей вычисления фокусного расстояния выпуклого сферического зеркала можно сделать по следующим формулам (для одного измерения):
D F D d 2 D n + D d D n + D d
e F = = + + ,
F d 2 n - d n - d
D F = e F F.
Учащимся можно предложить для обсуждения следующие вопросы, связанные с особенностями выпуклого сферического зеркала.
1. В лунную безоблачную ночь вертолет завис над водной гладью озера. Пассажиры вертолета в спокойной водной глади видят изображение Луны. На каком расстоянии от водной поверхности озера наблюдается мнимое изображение Луны?
2. Может ли изображение светящейся точки в вогнутом зеркале быть на оси между зеркалом и его главным фокусом? Решите этот же вопрос для выпуклого зеркала.
3. Почему у линзы два фокуса, а у зеркала только один?
4. Докажите, что отношение длины изображения, даваемого вогнутым зеркалом, к длине предмета равно отношению их расстояний до зеркала.
(по материалам С.М. Новикова «Опыты по физике с простым оборудованием», М, 1999г)
Внеурочный эксперимент 2 (исследовательский). Определение фокусного расстояния вогнутого зеркала
Обычно фокусное расстояние вогнутого зеркала определяется путем получения изображения на экране; для опыта нужны, кроме зеркала, источник света и экран. При наличии короткофокусных вогнутых зеркал эксперимент значительно упрощается. Опыт проводится так. Предмет, например острие карандаша, располагают перпендикулярно главной оптической оси и перемещают вдоль этой оси. Наблюдают за действительными изображениями предмета в зеркале, все время, совмещая их с самим предметом. Положение, при котором изображение и предмет будут иметь одинаковые размеры, соответствует нахождению предмета в оптическом центре зеркала. Измерив расстояние от оптического центра до зеркала и разделив его пополам, находят фокусное расстояние. Преимущества предлагаемого способа следующие: 1.Для опыта необходимо иметь только зеркало, надобность в экране и специальном источнике света отпадает. 2. Эксперимент проводится очень быстро и связан с элементарным расчетом. 3. Учащиеся имеют возможность непосредственно рассматривать различные изображения (увеличенные и уменьшенные, прямые и обратные, действительные и мнимые), распознавать их и прослеживать, как меняются они с изменением расстояния от предмета до зеркала.
(по материалам С.М. Новикова «Опыты по физике с простым оборудованием», М, 1999г)
*Внеурочный эксперимент проводится со способными и одаренными ребятами на факультативе или кружке