Geum.ru

"Корпускулярные свойства света. Постоянная Планка" из раздела "Оптика"

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
  1   2   3   4

Соколова Н.Ю. Дидактический материал по квантовой физике с элементами медиаобразования (2000).

ссылка скрыта

Дидактический материал по квантовой физике с элементами медиаобразования


Соколова Н.Ю.,
м.н.с. лаборатории ТСО и медиаобразования ИОСО РАО

Зарождение квантовой теории. Фотоэффект. Теория фотоэффекта. Фотоны.
1. Выполните задание по CD-ROM "TeachPro Физика".
1 Установите диск. Ознакомьтесь со структурой учебного материала.
2 Откройте урок по теме "Корпускулярные свойства света. Постоянная Планка" из раздела "Оптика".
3 Внимательно просмотрите и прослушайте весь урок.
4 Есть ли замечания по этому уроку? Что бы вы изменили (добавили, убрали) в этом уроке? Письменно обоснуйте свой ответ. Нет ли замечаний по рисунку самого конспекта? Если есть, предложите свой вариант.
5 Ознакомьтесь с аннотацией курса на самом диске. Как по-вашему, соответствует ли рассмотренный вами урок заявленным требованиям? Подробно обоснуйте свой ответ.
6 Назовите достоинства и недостатки предложенного на диске виртуального урока по сравнению с традиционным.
7 Оцените уровень сложности этого урока: всем ли учащимся он доступен, соответствует ли уровню общеобразовательной школы, содержит ли избыточную, или наоборот, недостаточную информацию? Для чего и для кого может быть полезен?
8 По какому источнику учебной информации вы предпочли бы заниматься дома - по учебнику или по CD-ROM. Обоснуйте свой выбор.
2. Изучите материал, посвященный явлению фотоэффекта по учебнику (1). Найдите противоречие между текстом учебника (стр. 161) и рис. 158. Можно ли его разрешить? Предложите свое объяснение.
3. Выполните задание по Хрестоматии по физике (2):
1 В Хрестоматии по физике (2, 167-168) познакомьтесь с биографической справкой о А.Г.Столетове. Каковы его главные заслуги перед отечественной наукой?
2 Выполните письменно задание к материалу "Из статьи А.Г.Столетова "Актино-электрические исследования":
a Кто и когда впервые обнаружил действие излучения на заряженные тела, открыв тем самым явление, впоследствии названное фотоэффектом?
b Сравните установку А.Г.Столетова с установкой, изображенной в учебнике. Назовите их принципиальное сходство и различие.
c Найдите, какие именно (по номерам) из перечисленных А.Г.Столетовым результатов опыта превратились в известные нам законы фотоэффекта: а) фотоэффект безынерционен б) сила тока прямо пропорциональна энергии световой волны; в) существует "красная граница фотоэффекта".
d Какой из законов не мог быть установлен А.Г.Столетовым? Почему?
4. Выполните задание по программе "Физика в картинках" (НЦ "Физикон") с диска "Сборник обучающих программ для школьников"
1 Ознакомьтесь с компьютерной моделью демонстрации явления фотоэффекта. Пронаблюдайте явление.
2 Определите "красную границу" фотоэффекта. Запишите в тетрадь.
3 Вычислите работу выхода электронов для данного металла. Запишите.
4 Меняя частоту падающего света, проследите, изменяется ли энергия вылетающих электронов, изменяется ли ток насыщения. Объясните письменно, почему.
5 Изменяйте интенсивность падающего света, что вы наблюдаете? Объясните, почему.
6 Как вы думаете, можно ли изучать это явление, пользуясь только информацией, предложенной на данном диске, почему?
5. Познакомьтесь с лекцией по фотоэффекту на сайте b.ru/ref/arh/41/VDV-1372/Index.php. Сравните изложение учебного материала на данной странице и в учебнике. Назовите достоинства и недостатки этих двух источников. Нет ли на странице сайта ошибок, опечаток. Если есть, выпишете их, предложите исправленный вариант.
6. Подберите из всех доступных источников, включая СМИ и художественную литературу сообщения о применении явления фотоэффекта.
7. Выполните письменно задание по CD-ROM "Уроки физики Кирилла и Мефодия".
1 Установите диск. Ознакомьтесь со структурой учебного материала.
2 Откройте урок по теме "Фотоэффект" из раздела Квантовая физика.
3 Внимательно просмотрите и прослушайте весь урок.
4 Есть ли замечания по этому уроку? Что бы вы изменили (добавили, убрали) в этом уроке? Письменно обоснуйте свой ответ.
5 Откройте практические упражнения, отмеченные значком (их в данном уроке 3). Письменно объясните ответы к ним.
6 Назовите достоинства и недостатки предложенного на диске виртуального урока по сравнению с традиционным.
7 Оцените уровень сложности этого урока: всем ли учащимся он доступен, соответствует ли уровню общеобразовательной школы, содержит ли избыточную, или наоборот, недостаточную информацию? Для чего и для кого может быть полезен?
8 По какому источнику учебной информации вы предпочли бы заниматься дома - по учебнику или по CD-ROM. Обоснуйте свой выбор.
8. Выполните письменно задание по уроку "Фотоэффект" в Виртуальной школе "Кирилла и Мефодия" m.ru
1 Внимательно ознакомьтесь с текстом всего урока.
2 Пронаблюдайте в первой части урока модельный эксперимент. Для этого нажмите значок > и немного подождите. Опишите, что происходит, объясните, почему.
3 Пронаблюдайте модельный эксперимент второй части урока. Сделайте по нему рисунок, опишите, что наблюдаете. Зачем из баллона откачивают воздух?
4 Выпишите вопрос после 3-ей части урока. Дайте письменное объяснение. (Для того, чтобы отвечать на вопросы, нужно зарегистрироваться. В специально предложенном окне введите логин, то есть имя, под которым вы хотите быть зарегистрированным. Затем введите пароль, то есть определенное сочетание букв, чтобы под вашим именем могли входить в школу только вы. Если не удалось зарегистрироваться с первого раза, попробуйте еще).
5 Ответьте на вопрос после 5-ой части урока.
6 Ответьте на вопрос после 6-ой части урока.
7 Каковы основные единицы измерения работы? Почему для работы выхода используют несистемные единицы - эВ? Чему численно равен 1 эВ, запишите.
8 Назовите достоинства и недостатки виртуальных уроков по сравнению с традиционными.
9 По какому источнику учебной информации вы предпочли бы заниматься дома - по учебнику или по компьютеру. Обоснуйте свой выбор.
9. Выполните лабораторную работу по изучению закономерностей явления фотоэффекта, используя модельный эксперимент, помещенный в конце страницы u.es/sbweb/fisica/cuantica/fotoelectrico/fotoelectrico.htm
1 Внимательно рассмотрите изображенную установку, перенесите рисунок в тетрадь, укажите на нем названия изображенных элементов.
2 Выберите следующие данные эксперимента: металл: цезий (Cesio), длина волны излучения 5000 А (1 ангстрем = 10 (-10) м), (запишите, какому цвету соответствует данная длина волны). Интенсивность излучения: 1 ед., значение потенциала облучаемой пластины -5 В. Нажмите "Пуск" (FotIn). Опишите, что вы наблюдаете. Поменяйте значение потенциала на +5 В. Что изменилось, почему? Объясните письменно.
3 Снова выберите потенциал, при котором фотоэффект наблюдается. Плавно меняйте интенсивность излучения от 1 до 5 единиц. Наблюдайте, что происходит. Запишите вывод в отчет.
4 Визуально пронаблюдайте, зависит ли кинетическая энергия вылетающих электронов от частоты (длины волны) излучения. Результат наблюдения запишите в отчет.
5 Плавно увеличивайте длину волны излучения. Что вы наблюдаете? При какой длине волны падающего света фотоэффект прекращается? Подберите значение экспериментально с максимальной точностью, какую позволяет данный эксперимент.
6 Определите экспериментально "красную границу" фотоэффекта для алюминия.
7 Вычислите теоретически "красную" границу фотоэффекта для этих металлов и сравните письменно полученные значения.
8 Запишите в выводе, какие законы фотоэффекта можно пронаблюдать на данном модельном эксперименте. Напишите достоинства и недостатки этой "виртуальной" лабораторной работы. Чтобы вы изменили в ней?
10. Выполните задание по Хрестоматии по физике (2):
1 Прочтите материал "Из статьи А.Эйнштейна "Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света" (2, с. 171-174).
2 Найдите, как Эйнштейн формулирует уравнение для фотоэффекта. Запишите его, сравните с уравнением в учебнике. Проанализируйте.
11. Выполните задание, пользуясь таблицами раздела "Квантовая физика" справочника по физике и технике А. С. Еноховича (3):
1 Проследите, как меняется энергия отдельных квантов видимого излучения различной частоты. Почему энергия кванта какого-либо цвета представлена одним значением?
2 Как отличаются друг от друга энергии фотонов рентгеновского, ультрафиолетового и инфракрасного излучений?
3 Проследите, как меняется массы фотонов в зависимости от частоты. Как это изменение объясняется?
12. Используя материал учебника, справочника и уроков по данной теме, составьте в тетради таблицу "Сравнительная характеристика частицы вещества (например, электрона) и фотона".
2. Применение фотоэффекта. Полупроводниковые фотоэлементы. Применение фотоэлементов в технике.
1. Выполните задание на основе информационных сообщений из журнальных и газетных статей:
1 Ознакомьтесь с информациями:
a "Небольшая берлинская фирма "Соларк" начала выпуск зарядного устройства на солнечных батареях для мобильных телефонов. Примененные ею фотоэлементы дают при хорошем освещении 0,4 Вт мощности электрического тока, что позволяет зарядить аккумуляторы телефона примерно за 5 часов (срок зависит от модели телефона и поставленных в нем аккумуляторов). Это зарядное устройство годится и для подзарядки других бытовых электроприборов - радиоприемника, карманного компьютера".
b "Немецкая электротехническая фирма "Сименс" совместно с австрийскими судостроителями создала речной трамвай, два электродвигателя которого работают от фотоэлементов. Он рассчитан на 60 пассажиров и развивает скорость до 16 км/ч. Солнечные батареи (их 45 штук) размещены на крыше. Если солнце скрывается за тучами, включаются аккумуляторы, что позволяет плыть с прежней скоростью еще 5 ч. И только в случае более продолжительной пасмурной погоды приходится приставать к пирсу, чтобы зарядить аккумуляторы от электросети. Это экологически безвредное и почти бесшумное судно особенно удобно для экскурсий по заповедникам".
c "Плавающая очистная станция сконструирована японскими специалистами для фильтрации речной воды, она испытывается сейчас на протекающей через Токио реке. За его сходство со сложившимся образом мифического "блюдца" - неопознанного летающего объекта - создатели назвали станцию "Феникс-НЛО". Она представляет собой автономное плавучее устройство, внутри которого расположены камеры и трубы с размещенными в них фильтрами и разной аппаратурой, а сверху десятиметровое в диаметре "блюдце" покрыто солнечными батареями. За счет энергии солнца они приводят в действие электродвигатели насосов, прокачивающих через станцию речную воду. Здесь она не только очищается. Но и насыщается кислородом. За солнечный день "Феникс НЛО" может извлечь из воды до 36 т загрязнений".
d "Ученые института проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН создали экспериментальный образец солнечного подводного аппарата (на верхней части его корпуса расположены фотоэлементы) с целью продления срока действия необитаемых подводных судов, где в качестве источника энергии используется, как правило, заряженные перед плаванием аккумуляторные батареи, что ограничивает время работы под водой. Аппарат с солнечными батареями, разработанный дальневосточниками, может выполнять те же виды подводных операций, что и судно только с внутренним источником энергии, причем в течение нескольких месяцев. Но для того чтобы зарядить аккумуляторные батареи, он должен подниматься на поверхность".
2 Озаглавьте каждый из предложенных текстов.
3 Какое из этих открытий с практической точки зрения наиболее целесообразно по вашему мнению?
4 Почему солнечные батареи так актуальны именно для плавающих средств?
2. По содержанию задачи № 1115 сборника задач Рымкевича (4) составьте описание лабораторной работы. Укажите название работы, цель, оборудование, схему эксперимента, кратко изложите ход работы, ожидаемый результат.
3. На основе полученной на уроках и самостоятельно подобранной информации из всех доступных источников составить схему "Виды фотоэлементов и их применение".
3. Давление света.
1. Выполните задание по CD-ROM "TeachPro Физика".
1 Установите диск.
2 Откройте урок по теме "Давление света" из раздела "Оптика".
3 Внимательно просмотрите и прослушайте весь урок.
4 Как вы поняли выражение "конвекционное токи"? Почему их необходимо было исключить? Письменно обоснуйте свой ответ.
5 Что общего и различного в опытах Лебедева и Опытах Кулона по взаимодействию зарядов?
6 Как, по-вашему, на все ли тела давит свет? Почему?
7 Как вы считаете, от чего зависит давление света?
8 Сравните содержание этого урока и соответствующего параграфа учебника. Прокомментируйте.
9 По какому источнику учебной информации вы предпочли бы заниматься дома - по учебнику или по CD-ROM. Обоснуйте свой выбор.
10 Как вы считаете, соответствует ли уровень данного виртуального урока прилагаемой к диску аннотации (на коробке)?
2. Выполните задание по хрестоматии (2). Познакомьтесь с материалом хрестоматии "Из статьи П.Н.Лебедева "Световое давление" и с биографической справкой после статьи (2, с. 164-167). Напишите по нему отзыв.
3. Выполните письменно задание по уроку в Виртуальной школе "Кирилла и Мефодия" m.ru:
1 Познакомьтесь с содержанием урока "Давление света" в Виртуальной школе.
2 Есть ли в этом уроке ошибки, неточности? Если есть, найдите и внесите предложение по их исправлению.
3 Назовите достоинства и недостатки виртуальных уроков по сравнению с традиционными.
4 По какому источнику учебной информации вы предпочли бы заниматься дома - по учебнику или по компьютеру. Обоснуйте свой выбор.
4. Химическое действие света. Фотография.
1. Выполните задание по учебнику Г. С. Ландсберга (5):
1 Найдите параграфы: фотохимическое действие света; фотография, фотохимическая теория зрения. Прочитайте их.
2 Сделайте по одному из них пересказ.
2. Используя материал урока, учебник, доступные дополнительные источники, составьте таблицу "Сравнительная характеристика получения и использования изображений на фотопленке (фотография, диафильм, кинофильм) и на видеопленке". Отразите в таблице следующие вопросы: какие физические процессы лежат в основе преобразования информации из одного вида в другой в каждом случае? Каковы достоинства и недостатки каждого способа? Приведите примеры использования.
5. Развитие взглядов на природу света.
1. Используя материалы уроков и учебник, составьте таблицу "Экспериментальные доказательства волновой природы света и корпускулярной природы света".
2. Выполните задание к следующей информации:
1 Ознакомьтесь с информацией: "Американские исследователи из института Rowland, штат Массачусетс, добились сенсационного результата - им удалось остановить луч света в газовой среде, температура которой близка к абсолютному нулю. Само словосочетание "остановленный свет" звучит как метафора. Между тем, коллектив исследователей под руководством Лин Хау сумели добиться этого в реальности… Открытому эффекту уже сейчас можно предсказать революционное будущее: используя принцип задержки света, можно реализовать процесс хранения и пересылки данных в "квантовых" компьютерах".
2 Означает ли это открытие несостоятельность второго постулата теории относительности о постоянстве скорости света?
3 Как сейчас относиться к характеристикам фотона (см. урок 4): p № 0, v = c?
4 Можно ли считать природу света окончательно выясненной?
3. Выполните задания по тексту одной телевизионной рекламы.
1 Ознакомьтесь с текстом: "Прорыв, который сделала наша медицина, по важности значения можно сравнить лишь с первым полетом человека в космос. Аппарат "Витязь" - это результат революционного достижения науки, открытие нового направления современной медицины - квантовой терапии. По сути же своей квантовая медицина -основана на воздействии на организм человека естественно-природными электромагнитными полями, я подчеркиваю, естественно-природными электромагнитными полями, это очень важно уточнить и понять. С помощью аппарата "Витязь" можно вылечить более 150 заболеваний: импотенция, язва желудка, перелом конечностей, ожоги, гепатит, остеохондроз, сердечно-сосудистые заболевания… да всех и не перечислить. Всего 10 сеансов - и болезнь отступает. Несмотря на то, что цифра 150 заболеваний весьма и весьма не маленькая, вам легко будет понять, что полифакторное воздействие нашего аппарата помогает при этих 150 заболеваниях. Аппарат квантовой терапии "Витязь" состоит из двух частей: это блок управления и действующий терминал, с помощью которого вы и проводите курс лечения. Третья наиболее существенная часть нашего аппарата это методические рекомендации к его применению. Сам процесс лечения очень прост: Вы находите свой диагноз, ну, например, это остеохондроз позвоночника, открываете методические рекомендации на соответствующей странице и видите перед собой подробную схему, в которой перечислено, с какой частотой, какое время и какую собственно зону Вы должны обработать с помощью нашего терминала. Принцип должен быть такой: заболело - свети туда, ставь аппарат туда, где болит, используя ту частоту, которая рекомендуется в рекомендациях по данному органу... "Витязь" даст возможность проводить лечение в любое время, не обращаясь к врачам, без медикаментозного лечения, без хирургических вмешательств, без лишних трат времени и денег… Да, это сумма, казалось бы, большая, но если задуматься, то в течение полугода аппарат окупает себя полностью: не идешь ни к какому врачу, потому что каждый больной знает себя гораздо лучше, чем его знает врач. Здоровье можно купить: ведь покупая аппарат "Витязь", Вы покупаете здоровье не только себе, но и своим близким на долгие годы. Аппарат квантовой терапии "Витязь" - цена 10 900 рублей. Чтобы выполнить заказ звоните по телефонам…"
2 Ответьте на вопросы:
a Кто предлагает эту рекламу, кому и с какой целью?
b Чем оправдывается название "Аппарат квантовой терапии"? Что оно обозначает?
c Что, по-вашему, обозначают термины "новых" открытий: "квантовая медицина", "полифакторное воздействие", "естественно-природные электромагнитные поля"? В чем новизна этих открытий?
d Каков механизм воздействия ЭМП на организм человека? Может ли это воздействие нанести человеку вред? Как вы относитесь к пропаганде самолечения? Обоснуйте свой ответ.
4. Используя материал учебника и справочник по физике и технике Еноховича (3), составьте хронологическую таблицу "Развитие взглядов на природу света".
6. Опыт Резерфорда. Ядерная модель атома.
1. Используя справочник по физике и технике Еноховича, составьте выборочную хронологическую таблицу "Из истории развития идей в планетарной модели строения атома" (3, с.264-265).
2. Выполните задание по CD-ROM "TeachPro Физика".
1 Установите диск. Ознакомьтесь со структурой учебного материала.
2 Откройте урок по теме "Опыт Резерфорда. Планетарная модель строения атома" из раздела "Атомная физика".
3 Внимательно просмотрите и прослушайте весь урок.
4 Есть ли какие-либо ошибки или неточности в этом уроке? Письменно обоснуйте свой ответ.
5 Назовите достоинства и недостатки предложенных на диске виртуальных уроков по сравнению с традиционными.
6 Все ли возможности компьютера используются в данных "виртуальных" уроках? Если нет, напишите, что бы вы предложили в них изменить.
3. Выполните письменно задание по теме "Строение атома" в Виртуальной школе "Кирилла и Мефодия" " m.ru/:
1 Откройте урок 20 "Теория Резерфорда-Бора" из раздела "Квантовая физика".
2 Внимательно ознакомьтесь с содержанием всего урока.
3 В тетради запишите тему урока, ответьте письменно на вопрос после 2-ой части урока. Ответ обоснуйте. (Для того, чтобы отвечать на вопросы, нужно зарегистрироваться. В специально предложенном окне введите логин, то есть имя, под которым вы хотите быть зарегистрированным. Затем введите пароль, то есть определенное сочетание букв, чтобы под вашим именем могли входить в школу только вы. Если не удалось зарегистрироваться с первого раза, попробуйте еще).
4 "Проиграйте" модель в 4-ой части урока. Выполните аналогичные рисунки для переходов со 2-ого уровня на третий и наоборот. Поглощается или излучается при этом энергия? Напишите.
5 Ответьте письменно на вопрос после 4-ой части урока. Нет ли ошибки в вопросе? Обоснуйте ответ.
6 Выполните письменно все три задания, помещенные в конце урока (они отмечены значком ?), 1-е и 3-е оформите как задачи.
7. Квантовые постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.
1. Выполните задание по CD-ROM "TeachPro Физика".
1 Ознакомьтесь с уроком "Квантовые постулаты Бора".
2 Если есть в нем неточности или ошибки, напишите. Откройте задачу 01 по данной теме. Разберите ее решение. Запишите, как на ваш взгляд должна быть решена и оформлена эта задача.
3 Ознакомьтесь с уроком "Непрерывный и линейчатый спектры".
4 Как по-вашему, должен выглядеть график I(?) для полосатого спектра? Начертите свой вариант.
5 Назовите достоинства и недостатки предложенных на диске виртуальных уроков по сравнению с традиционными.
6 Все ли возможности компьютера используются в данных "виртуальных" уроках? Если нет, напишите, что бы вы предложили в них изменить.
7 По какому источнику учебной информации вы предпочли бы заниматься дома - по учебнику или по CD-ROM. Обоснуйте свой выбор
2. Выполните задание по CD-ROM "1С: Репетитор. Физика"
1 Установите диск. Ознакомьтесь со структурой учебного материала.
2 Откройте урок по теме "Опыт Резерфорда. Модель атома Бора" из раздела "Квантовая физика".
3 Ознакомьтесь с историческими сведениями о Э. Резерфорде, Д. Д. Томсоне, Н. Боре. По одному из них составьте письменно краткую биографию (5-6 пунктов).
4 Внимательно просмотрите, прочитайте и прослушайте весь урок (опуская математические выкладки). Найдите формулировки постулатов Бора. Выпишете. Чем они отличаются от формулировок в учебнике, какой вариант на ваш взгляд наиболее правильный? Напишите.