Энергия Света - Урок - Учим Инжиниринг

  1. Резюме В этом введении к световой энергии студенты узнают об отражении и преломлении, поскольку они...
  2. Цели обучения
  3. Образовательные стандарты
  4. NGSS: Стандарты науки следующего поколения - Наука
  5. Государственные стандарты
  6. Рабочие листы и приложения
  7. Введение / Мотивация
  8. Основы урока и концепции для учителей
  9. Сопутствующая деятельность
  10. Закрытие урока
  11. Словарь / Определения
  12. оценка
  13. Мероприятия по продлению урока
  14. Рекомендации
  15. Авторы
  16. авторское право
  17. Вспомогательная программа
  18. Подтверждения

Резюме

В этом введении к световой энергии студенты узнают об отражении и преломлении, поскольку они узнают, что свет распространяется в форме волны. Через практические занятия они видят, как работают призмы, лупы и поляризованные линзы. Они также получают представление о цветах радуги как видимого спектра, каждый цвет соответствует своей длине волны. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам следующего поколения ( NGSS ).

Инженерное соединение

Инженеры используют свойства света для создания многих вещей, которые приносят пользу обществу. Чтобы уменьшить потребление энергии, инженеры-светотехники используют естественный свет, иногда отражая солнечный свет от поверхностей помещения, чтобы доставить свет в места на расстоянии от окон. Инженеры создают лазеры, которые настолько ярки, что могут прожечь металл. Лазеры используются в промышленности, медицине и хирургии для изготовления голограмм, считывания штрих-кодов и компакт-дисков, а также для отправки сообщений по оптоволоконным кабелям. Свойства света также используются при проектировании медицинского оборудования, камер и микроскопов.

Цели обучения

После этого урока студенты должны быть в состоянии:

  • Объясните: свет - это форма энергии, которую можно охарактеризовать как волну.
  • Объясните, что разные цвета спектра представляют световые волны, вибрирующие на разных частотах.
  • Опишите отражение и преломление световых волн.
  • Объясните, как инженеры используют световые волны.

Образовательные стандарты

Каждый урок или деятельность TeachEngineering соотносится с одним или несколькими образовательными стандартами K-12 в области науки, техники, техники или математики (STEM).

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) , проектом D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , государством; внутри источника по типу; например , наука или математика; в пределах типа по подтипу, затем по классу и т . д.

NGSS: Стандарты науки следующего поколения - Наука
Международная ассоциация инженеров-технологов - технология
Государственные стандарты
Предложить выравнивание, не указанное выше

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/lessons/view/cub_energy2_lesson03], чтобы распечатать или загрузить.

Введение / Мотивация

Что такое свет? Можете ли вы привести пример света? (Возможные ответы: лампочка, фонарик, солнце.) Откуда приходит свет? Свет - это форма энергии. Такие предметы, как лампочки и телевизионные экраны, излучают эту световую энергию. Наши глаза превращают видимые световые энергетические волны в то, что мы можем видеть. Видимая световая энергия - это всего лишь одна из форм световой энергии . Существуют невидимые формы световой энергии или энергии света, которые мы не можем видеть, такие как инфракрасная, ультрафиолетовая, радио и рентгеновская световая энергия. Вся световая энергия генерируется световыми волнами .

Идея демонстрации: если имеется слинки , используйте его, чтобы показать, как волны вибрируют на разных длинах волн . Объясните, как разные «длины волн» соответствуют разным цветам. Используйте slinky, чтобы показать классу, что волны могут вибрировать в любой плоскости (вертикальной, горизонтальной или под любым углом между ними). Белый свет содержит все длины волн видимого спектра и все возможные углы, показанные в обтяжку.

Цвет - это продукт энергии видимого света. Различные цвета представляют световые волны, вибрирующие с разными скоростями (частотами). Знаете ли вы, что большинство цветов света можно получить, смешав всего три цвета - красный, синий и зеленый?

У света есть и другие свойства, которые делают его интересным для изучения. Световые волны могут отражаться от объекта; это называется отражением . Вы можете видеть это, когда смотрите на свое отражение в зеркале или видите небо и облака, отраженные в луже воды. Свет отражается от блестящей поверхности (зеркальное стекло или вода). Световые волны также могут преломляться ; это происходит, когда световые волны изгибаются, когда проходят сквозь чистый предмет. Линза в очках помогает людям более ясно видеть, изгибая лучи света, чтобы помочь глазу человека отрегулировать изображения на расстоянии, близком или большом.

Световые волны различной длины отражаются одинаково, но не преломляются одинаково. При преломлении красные световые волны изгибаются меньше всего, а фиолетовые световые волны изгибаются больше всего, что дает нам эффект радуги, когда свет отражается от призм, стекла и капель дождя.

Яркость любого источника света определяется количеством световой энергии, которую он содержит. Знаете ли вы, что лазерный луч даже ярче солнечного? У него так много концентрированной энергии, что он может прожечь металл. Инженеры используют лазеры сотнями способов - в промышленности, медицине и хирургии, чтобы делать голограммы, считывать штрих-коды и компакт-диски и отправлять сообщения по оптоволоконным кабелям.

Солнце и другие звезды излучают радиоволны, отправляя их в космос. Чтобы обнаружить их на Земле, авиакосмические инженеры используют радиотелескопы. Эти огромные диски обращены к небу, чтобы собирать и фокусировать энергию волн. Самый большой радиотелескоп с одним блюдом находится в Аресибо, Пуэрто-Рико. Блюдо встроено в карстовую топографию - естественную впадину в земле - и имеет 1000 футов в поперечнике. Когда Земля движется, диск поворачивается, чтобы указывать на разные части неба.

Энергия света используется инженерами и во многих других отношениях. Инженеры научились управлять светом, используя такие вещи, как призмы и увеличительные линзы . Инженеры используют свет для разработки медицинского оборудования, рентгеновских аппаратов, телескопов, камер, компьютеров и микроскопов. Инженеры должны знать, как работает световая энергия, чтобы создавать эти классные продукты и оборудование, которые помогают людям каждый день. Сегодня мы собираемся узнать больше об энергии света и о том, где она находится вокруг нас.

Основы урока и концепции для учителей

Свет - это тип энергии, образованный комбинацией электрических и магнитных лучей, известных как электромагнитные (ЭМ) волны. (Хорошее базовое описание и графики электромагнитного спектра см. На веб-сайте НАСА «Представьте себе Вселенную» по адресу http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/emspectrum.html.) Используйте прилагаемый документ. Электромагнитный спектр для классной наглядной помощи; он подходит для изготовления прозрачных пленок для проектора или раздаточных материалов для студентов.

Электромагнитный спектр   для классной наглядной помощи;  он подходит для изготовления прозрачных пленок для проектора или раздаточных материалов для студентов

Copyright © НАСА http://saturn.jpl.nasa.gov/mission/nav-uplink.cfm

Видимый свет - это только один тип электромагнитной волны. Мы используем различные виды электромагнитных волн для разных целей. Например, радиопередатчики генерируют искусственные радиоволны, которые передают радио- и телевизионные программы в кодированной форме, изменяя высоту волн.

Мы видим свет. Мы используем свет каждый день бесконечными способами. Свет - это тип энергии, созданный комбинацией электрических и магнитных полей. В некотором смысле свет распространяется в виде волн, придающих ему типичные волновые особенности. Например, цвет света зависит от длины волны луча света. Однако в других отношениях свет кажется потоком крошечных частиц или пакетов энергии, называемых фотонами . Ученые пришли, чтобы принять оба эти способа понимания света. Они называют комбинацию этих двух свойств «дуальностью волны-частицы» света. Ничто не движется быстрее, чем свет, который движется со скоростью 186 000 миль (299 792 километров) в секунду.

Сопутствующая деятельность

  • Станции Света - Студенческие группы вращаются через четыре станции, чтобы исследовать поведение энергии света: преломление, увеличение, призмы и поляризацию.

Закрытие урока

Сегодня мы узнали о световой энергии. Энергия света движется волнами. Какие виды световой энергии? (Ответ: видимый, инфракрасный, ультрафиолетовый, рентгеновский и радио.) В какую световую энергию попадают цвета? (Ответ: видимая световая энергия.) Каковы некоторые свойства световой энергии? (Ответ: отражение, преломление, волны, фотоны, длины волн.) Что такое отражение? (Ответ: когда свет отражается от поверхности объекта.) Что такое преломление? (Ответ: когда свет изгибается, когда он проходит через материал.) Инженеры используют свет, чтобы создать много вещей, которые приносят пользу нашему обществу. Какие объекты используются инженерами для управления световой энергией? (Возможные ответы: очки, микроскопы, медицинское оборудование, увеличительные стекла, призмы, поляризованные солнцезащитные очки.) Когда вы отправитесь домой сегодня вечером, расскажите другу или члену семьи, что вы узнали о световой энергии, и укажите что-то вокруг вас, что разработал инженер который использует энергию света, такую ​​как лампа, объектив камеры, очки для чтения, телевизор или компьютер.

Словарь / Определения

электромагнитный спектр: Весь диапазон длин волн или частот электромагнитного излучения простирается от гамма-лучей до самых длинных радиоволн, включая видимый свет. В порядке убывания частоты: фотоны космических лучей, гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение, микроволны и радиоволны.

объектив: Изогнутый кусок стекла, который преломляет световые волны.

энергия света: Видимая световая энергия, например, от лампочки, светлячка, экрана компьютера или звезды, является одной из форм электромагнитной энергии. Другие формы включают инфракрасные, ультрафиолетовые, радио и рентгеновские лучи. Ваши глаза - это детекторы видимой энергии света.

скорость света: Скорость, с которой свет распространяется в вакууме. Определяется как ровно 299 792 458 метров в секунду. (Мера скорости.)

световой год: Расстояние, которое свет проходит в вакууме за один год. Определяется как 9,46 триллиона километров или 5,88 триллиона миль. (Мера расстояния, а не времени.)

фотон: Крошечная частица или пакет энергии. Квант электромагнитной энергии, как правило, рассматривается как дискретная частица, имеющая нулевую массу, отсутствие электрического заряда и бесконечно большое время жизни.

поляризация: Явление, при котором волны света или другого излучения ограничены в направлении вибрации.

призма: Сплошная фигура, основания или концы которой имеют одинаковый размер и форму и параллельны друг другу, а каждая из сторон является параллелограммом. Прозрачное тело этой формы, часто из стекла и обычно с треугольными концами, используется для разделения белого света, прошедшего через него, на спектр или для отражения лучей света.

отражают: Вернуть или показать изображение объекта, например, в зеркале. Свет отражается или «отражается» от поверхности объекта.

преломлять: Изгиб света, когда он пересекает поверхность двух прозрачных материалов.

рефракции: Способность света изгибаться, когда он пересекает прозрачную среду.

волна: (Физика) Возмущение, распространяющееся через среду, посредством которого энергия передается от одной частицы среды к другой, не вызывая какого-либо постоянного смещения самой среды.

длина волны: Длина между вершинами или впадинами волны. Это расстояние определяет цвет луча света.

оценка

Оценка перед уроком

Диаграмма Знать / Хочу Знать / Учиться (KWL): Перед уроком попросите студентов записать в верхнем левом углу лист бумаги (или в виде группы на доске) под заголовком: « Знай , все, что им нужно». знать о световой энергии. Затем в правом верхнем углу под заголовком « Хотите знать» попросите студентов записать все, что они хотят знать о световой энергии. После урока попросите учащихся перечислить в нижней половине страницы под заголовком « Изученные» все, что они узнали о световой энергии.

Оценка после введения

Обсуждение: в классе рассмотрите и обсудите понимание студентами световой энергии. Спросите студентов:

  • Какие виды световой энергии мы обсуждали? (Ответы: видимые, рентгеновские, радио, ультрафиолетовые, инфракрасные.)
  • Что ярче, лазер или солнце? (Ответ: лазер, потому что он имеет более концентрированную световую энергию, чем солнце.)
  • Какой другой вид энергии излучает солнце? (Ответ: Помимо света, солнце также выделяет тепло.)
  • Вы слышите, как кто-то кричит в соседней комнате? (Напомните учащимся, что звук должен проходить сквозь вещество [воздух, стены и т. Д.].) Работает ли свет одинаково? (Укажите, что мы получаем свет от солнца через космический вакуум. Свет может двигаться через воздух, воду, стекло и другие прозрачные материалы.)
  • Вы видите черную кошку в темноте? Почему или почему нет? (Объясните: когда мы видим объект, наши глаза обнаруживают свет, отраженный от объекта. Таким образом, наши глаза не могут обнаружить ничего в отсутствие света. Черные объекты не отражают свет; белые объекты отражают весь свет.)

Итоговая оценка урока

Круглый стол: разделите класс на команды по 3-5 человек в каждой. Задайте классу вопрос с несколькими возможными ответами: Как инженер использует световую энергию? Попросите студентов из каждой команды составить список ответов, по очереди записывая идеи на листе бумаги. Студенты передают список вокруг группы, пока все идеи не будут исчерпаны. Пусть команды прочитают вслух ответы и / или напишут их на доске.

Диаграмма KWL (Заключение). После урока попросите студентов перечислить в нижней половине страницы под заголовком « Изучено» (или на доске) все, что они узнали о световой энергии.

Определения класса: Чтобы укрепить знания, попросите учащихся разработать свои собственные определения для рефракции, отражения, видимого света и длины волны. Сделайте это во время обсуждения в классе или в группах, в которых учащиеся разрабатывают определение (письменное и / или иллюстрированное) и читают его вслух остальным членам класса. Разместите определения классов в классе или на доске.

Мероприятия по продлению урока

Для превосходной демонстрации, показывающей преломление и отражение света, поместите мультимедийную лазерную указку в аквариум. Наполните аквариум водой, поместите зеркало на дно, выключите свет и направьте лазерную указку в воду.

Рекомендации

Dictionary.com. Лексико Издательская группа, ООО. По состоянию на 22 сентября 2005 г. (Источник некоторых словарных определений с некоторой адаптацией.) Http://www.dictionary.com/

Электромагнитный Спектр . Обновлено 1997-2005. НАСА «Представь себе Вселенную», Центр космических полетов Годдарда. По состоянию на 22 сентября 2005 г. (хорошее базовое описание и графика) http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/emspectrum.html

Грэм И., Тейлор Б., Фарндон Дж. И Окслэйд С. Научная энциклопедия . 1999, р. 78-90.

Ирвинг, Брюс. Оптика для детей: наука и техника . Оптические исследования Associates, Пасадена, Калифорния. По состоянию на 28 сентября 2005 г. (Отличный ресурс с графикой) http://www.opticalres.com/kidoptx.html

Авторы

Шарон Д. Перес-Суарес; Джефф Люнг; Малинда Шефер Зарске; Дениз В. Карлсон

авторское право

© 2005, Регенты Университета Колорадо

Вспомогательная программа

Интегрированная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо, Боулдер

Подтверждения

Содержание этого учебного плана по созданию цифровой библиотеки было разработано в рамках грантов Фонда усовершенствования последипломного образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда (грант GK-12 № DGE 0338326). Тем не менее, это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вы не должны принимать одобрение со стороны федерального правительства.

Последнее изменение: 18 апреля 2019 г.

Можете ли вы привести пример света?
Откуда приходит свет?
Знаете ли вы, что большинство цветов света можно получить, смешав всего три цвета - красный, синий и зеленый?
Знаете ли вы, что лазерный луч даже ярче солнечного?
Какие виды световой энергии?
В какую световую энергию попадают цвета?
Каковы некоторые свойства световой энергии?
Что такое отражение?
Что такое преломление?
Какие объекты используются инженерами для управления световой энергией?
www.musicindetails.ru Powered by © 2013