Проект «Филология, история, физика и математика зазеркалья»

Актуальность идеи создания Проекта

В необходимости привлечения внимания учащихся к предметам естественного цикла в рамках реализации ФГОС.

Расширение ИКТ компетентности учащихся в рамках Проекта с учетом требований ФЗ «Об образовании в Российской Федерации».

Зеркало - неотъемлемая часть нашего быта. Мы часто смотримся в своё отражение и не задумываемся над тем, как устроены зеркала; как и по каким законам, получается изображение в плоском зеркале.

Приборы с зеркалами в наше время используют повсеместно. Необычные свойства зеркал - это актуальная тема.

Свойства зеркал изучаются сдавних времён и по настоящее время, учёные открывают новые факты.

Результаты данного исследования будут предложены для ознакомления родителям и учащимся нашей школы.

Цель проекта: изучить и исследовать свойства плоских зеркал (слайд 2).

Задачи проекта:(слайд 3)

Рассмотреть определение понятия зеркала в различных источниках.

Изучить историю появления зеркала. Изучить технологию изготовления зеркал.

Изучить свойства плоского зеркала. Провести эксперименты с зеркалами.

Рассмотреть, где используются зеркала в жизни.

Подготовить проект к защите и презентации.

Объект исследования: плоское зеркало

Характеристика проекта

Выполненный проект характеризуется и классифицируется:
1. По характерной доминирующей в проекте деятельности относится к творческому проекту с элементами исследовательской деятельности, имеющему практико-ориентированный прикладной характер.

2. По предметно-содержательной области относится к межпредметному проекту на стыке знаний в области физики, математики, истории, русского языка.

3.По количеству участников проекта – групповой проект. 

4. По продолжительности проекта – краткосрочный проект (в течение апреля-мая 2018 года).

Этапы выполнения проекта

Этап ориентирования и разработки проекта

1.Обсуждение вопросов, связанных с организацией выполнения проекта.

2.Создание групп общения, в которых обсуждаются и исследуются вопросы,

связанные с разработкой проекта.

3.Формулировка цели проекта.

4.Планирование деятельности.

5.Разработка индивидуальных задач.

6.Разработка коллективных задач.

7.Определение ресурсов.

II. Этап реализации проекта

Сбор информации об определениях понятия зеркала в различных источниках.

Сбор информации об истории появления зеркал.

Изучение свойств плоского зеркала. Проведение экспериментов с зеркалами.

Изучение областей практического применения зеркал.

Просмотр и обсуждение результатов работы.

Творческое оформление результатов: мультимедийная презентация.

Подготовка проекта к защите и презентации.

III.Этап оценивания собственных результатов деятельности

1.Просмотр презентации.

2.Исправление недостатков.

IV.Завершение работы

1.Защита проекта.

Проект «Филология, история, физика и математика зазеркалья»

Зеркала с точки зрения языкознания или – заглянем в толковый словарь.

Мы обратились к словарям и выяснили, что же такое зеркало.

Малый энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона дает такую формулировку: «Всякая гладкая поверхность, плоская или кривая, способная отражать свет по определенным направлениям относительно падающего света, в противоположность матовой, отражающей свет по всем направлениям»

В толковом словаре В. Даля мы прочитали: «Весьма гладкая, металлическая или стеклянная доска, отражающая предметы»

В словаре С.И. Ожегова сказано: «Предмет со стеклянной или металлической отполированной поверхностью, предназначенный для отображения того, что находится перед ним»

В Большой Советской Энциклопедии дается такое определение зеркала «Тело, обладающее полированной поверхностью и способное образовывать оптические изображения предметов (в т. ч. источников света), отражая световые лучи».

В учебнике физики 8 класса написано «Плоским зеркалом называют плоскую поверхность, зеркально отражающую свет»

История появления зеркал (слайд 4).

Первым зеркалом служила водная гладь. Издавна люди любовались своим отражением и отражением окружающей природы в спокойной воде, озер и рек.

Мы все помним мультфильм о Крошке Еноте, который хотел добраться на другой берег пруда, но ужасно боялся Того, Кто Сидит в Пруду? Что только Енот ни делал: и грозил ему кулаком, и замахивался палкой — все напрасно. Каждый раз Тот, Кто Сидит в Пруду, отвечал Крошке тем же. И только улыбка решила все проблемы. В ответ на улыбку Крошки Енота Тот, Кто Сидит в Пруду, тоже улыбнулся. Конечно же, в пруду Енот видел свое отражение. Каждый раз, подходя к зеркалу, мы, как и Крошка Енот, видим в нем своего «двойника». Конечно, никакого «двойника» там нет — мы говорим, что видим в зеркале свое изображение.

Возраст самых первых зеркал составляет примерно семь тысяч лет, для их изготовления применялись металл: олово, бронза, горный хрусталь, медь, серебро, золото и камни. С появлением металла люди смотрели на свое отражение в металлическую поверхность, хорошо отполированную и начищенную до блеска. Чего только не полировали: камни, монеты, золотые и серебряные пластины. У таких зеркал из металла был очень большой недостаток – они быстро становились матовыми, теряли блеск.

В 13 веке, с началом производства сосудов из прозрачного стекла, стеклодув заливал внутрь такого сосуда олово, а когда оно остывало, разбивал сосуд. Эти кривые осколки и служили зеркалом. Позднее стекло научились раскатывать в плоские листы.

Изобретение зеркал приближенных по качеству к современным, остается за венецианцами, которые научились производить листовые зеркала. Они делали зеркала из оловянной фольги, которая накладывалась на лист бумаги, с другой стороны бумага покрывалась ртутью, на ртуть снова клали лист бумаги, затем получившийся пирог накрывали стеклом и вытаскивали бумагу. До 1835 года такой процесс изготовления зеркал оставался практически неизменным, пока профессор из Германии Юстус фон Либих не открыл, что с помощью серебра, можно добиться более сверкающих и ясных зеркал.

В 1454 году был издан приказ, запрещавший зеркальщикам покидать страну, а тем, кто это уже сделал, повелевавший вернуться домой. «Невозвращенцам» грозили карами в отношении их родных. По следам особенно упорствовавших беглецов посылали убийц. В результате этих действий зеркало три века оставалось невероятно редким и фантастически дорогим товаром. Стоимость одного венецианского зеркала равнялась стоимости небольшого морского судна, и для их покупки французские аристократы иногда были вынуждены продавать целые имения.

В XVI веке королева Франции Анна Австрийская была в восторге от зеркал и скупала их у венецианцев десятками за бешеные деньги. Министр финансов Кольбер не мог с этим смириться и отправил в Мурано (город в Венеции) своих доверенных лиц, которые смогли подкупить четырёх мурановских мастеров и под покровом ночи вывезли их на маленькой лодочке во Францию. Спустя некоторое время мастера стали умирать от рук наемных убийц, так Венеция пыталась сохранить свою монополию. Но французы все же успели перенять секреты изготовления зеркал и превзошли своих учителей. После открытия французской зеркальной мануфактуры цены на зеркала стали резко снижаться и искусство изготовления зеркал распространилось по всей Европе.

В16 веке для производства зеркал впервые применили амальгаму - сплав ртути и олова. "Стеклянные зеркала чернятся с исподу или покрываются оловянным листком, нартучиваются," - так сказано о зеркале в толковом словаре Даля. Зеркала, покрытые амальгамой, давали бледное отражение. При их изготовлении приходилось иметь дело с ядовитыми веществами. Бывали случаи, когда рабочие отравлялись насмерть ртутными парами. Поэтому через какое-то время от амальгамы отказались.

В 19 веке немецкий ученый Ю. Либих придумал безвредное, в отличии от ртути, покрытие для зеркала. Вместо этого стали наносить на стеклянный лист тончайший слой серебра. Чтобы нежная серебряная пленка не повредилась, сверху её научились покрывать слоем краски. Такие зеркала давали очень яркое изображение (слайд 5).

Работая над проектом, мы нашли очень интересную притчу о зеркале (слайд 6).

Современное зеркало состоит из стекла и нанесённого на одну его сторону отражающего слоя, покрытого защитным слоем лака или краски. Существует несколько основных технологий изготовления зеркального полотна.

1. Устаревающая технология. Зеркала изготавливают из обычного стекла. И сначала из листового полированного стекла вырезают заготовки нужной формы, шлифуют края. Затем стекло моют специальным раствором, чтобы поверхность была абсолютно чистой. Далее следует самый сложный этап в производстве - это напыление алюминия, реже титана или других металлов и сплавов. После напыления наносится защитное лакокрасочное покрытие. Этот способ дешев, но использование алюминиевых зеркал ограничено их малыми размерами.

2. Более современная технология. При изготовлении серебряных зеркал в качестве отражающего слоя используется раствор серебра, на который затем наносится защитный слой меди или специальных склеивающих химикатов, а уже затем два слоя защитного лакокрасочного покрытия. Преимуществом данной технологии является отличное качество зеркал и большие размеры. Серебряные зеркала имеют повышенную влагостойкость.

Изучение свойств плоских зеркал. Проведение экспериментов с зеркалами

(слайд 7).

К ак и каким получается изображение предмета в плоском зеркале? Ответить на эти вопросы можно, опираясь на закон отражения света.

Впервые закон отражения упоминается в «Катоптрике» Евклида, датируемой примерно 300 годом до н. э. (слайд 8).

«Катоптрика» Евклида - это научный труд о зеркалах и преломлении света.

Мы провели опыт 1 (слайд 9), в котором рассмотрели, как свет отражается от зеркальной поверхности.

Мы убедились, что угол падения светового луча на зеркало равно углу отражения. И угол падения луча и угол отражения в данном опыте равны по 45⁰.

Мы меняли угол падения луча. Во всех случаях угол отражения был равен углу падения луча.

Опыт 2(слайд 10)подтверждает, что изображение предмета является мнимым.

Здесь мы видим изображение предмета в зеркале. Возникает ощущение, что изображение находится за зеркалом.

А здесь мы видим, что за зеркалом ничего нет.

Такое изображение предмета называется мнимым.

Теперь объясним это свойство изображения, используя закон отражения света.(слайд 11).

Пусть из точечного источника света S падают на зеркало MNрасходящиеся лучи SO.SO₁.SO₂. По закону отражения света луч SOотражается от зеркала под углом 0⁰; луч SO₁– под угломβ₁= α₁; лучSO₂ отражается под углом β₂= α₂. В глаз попадает расходящийся пучок света. Если продолжить отраженные лучи за зеркало, то они сойдутся в точке S₁. В глаз попадет расходящийся пучок света, исходящий как будто из точки S₁. Эта и есть мнимое изображение точки S.

Опыты 3 (слайды 12-13)подтверждает, что мнимое изображение предмета в плоском зеркале находится на таком же расстоянии от зеркала, на каком находится сам предмет.

М ы положили на пластиковый коврик линейку на магнитной полосе. Воткнули на максимальном расстоянии от центра коврика вертикально булавку с желтой головкой и расположили зеркало примерно посередине коврика. По другую сторону от зеркала воткнули в коврик булавку с зеленой головкой.

Здесь мы видим булавку с желтой головкой и ее изображение в зеркале.

А здесь мы видим, что изображение одной булавки и часть булавки за плоскостью зеркала слились в одно целое.

По линейке мы определяем, что расстояния от булавки до зеркала и от ее изображения до зеркала равны. В данном случае эти расстояния равны по 4,5 см.

Опыт 4 (слайд 14)подтверждает равенство расстояний от предмета до зеркала и от изображения до зеркала.

Расстояние от магнита до зеркала равно 5 см.

Расстояние от изображения магнита до зеркала тоже равно 5 см.

Докажем это свойство изображения, используя закон отражения света и признаки равенства треугольников(слайды 15 - 16).

Дано:

SO ┴ MN,

∠α₁=∠β₁

Докажем, что OS₁ = OS.

Доказательство:

Продолжим лучиSO₁, SO и перпендикуляр к зеркалу MN за зеркало.

∠ α ₁= ∠ α₂ (как вертикальные),

∠ β ₁= ∠ β ₂ (как вертикальные),

Т.к. ∠α₁=∠β₁ (по условию), ∠ α ₁=∠ α₂,∠ β ₁=∠ β ₂ ,

то ∠ ₁ = ∠₂.

Следовательно, SO₁O = S₁O₁O(как прямоугольные по катету и прилежащему острому углу),а значитOS₁ = OS.

Опыт 5 (слайд 17)подтверждает, что размеры изображения предмета в плоском зеркале равны размерам предмета.

Здесь высота мышонка равна 3 см.

Высота изображения мышонка в зеркале тоже равна 5 см.

Опыт 6(слайд 18)подтверждает симметрию предмета и его изображения.

Опыт 7 (слайд 19)подтверждает симметрию предмета и его изображения.

Опыт 8(слайд 20)подтверждает симметрию предмета и его изображения.

Мы видим, что предмет и его изображение в плоском зеркале представляют собой не тождественные, а симметричные фигуры. Такая симметрия называется зеркальной. В ней правое и левое меняются местами.

Вывод: (слайд 21)

Опыт 9. Многократное отражение (слайд 22).

Скрепку поместили между двумя зеркалами, расположенными сначала под углом 90⁰.

Получили вот такую картину (слайд 23).

Затем угол между зеркалами уменьшили.

Практическое применение зеркал

С древности люди старались найти применение зеркалам. Бронзовые выпуклые зеркала были установлены на маяке на о.Форос. для усиления света сигнального огня. Использовали зеркала и для освещения пространства.

По преданию Архимед поджег римский флот, находившийся в 150 метрах от берега и осаждавший его родной город Сиракузы, выпуклым стеклом.

Разведки Испании и Франции двести лет подряд успешно пользовались системой шифров, изобретенной еще в 15 веке Леонардо да Винчи. Депеши писались и зашифровывались в «зеркальном отражении» и без зеркала были попросту нечитаемы.

Применение зеркал в настоящее время

В быту (слайд 24):

Первые зеркала были созданы, чтобы следить за собственной внешностью. В настоящее время зеркала, особенно большие, широко используются в дизайне интерьера, чтобы создать иллюзию пространства, большого объёма в небольших помещениях. Такая идея возникла во Франции в 17 веке в эпоху правления Людовика ХIV, «короля-солнца».

На море (слайд 25):

Для наблюдения за поверхностью моря с подводной лодки, идущей на небольшой глубине, или для наблюдения за местностью из бункера используют прибор перископ (от греческого перисконо – смотрю вокруг, осматриваю). Простейшая форма перископа – труба, на обоих концах которой закреплены зеркала, наклоненные относительно трубы на 45⁰  для изменения хода световых лучей.

Для автотранспорта(слайд 26):

В тех случаях, когда обзор человека по каким-либо причинам ограничен, зеркала особенно полезны. Так, в каждом автомобиле, на дорожных велосипедах, имеется одно или несколько зеркал, иногда слегка выпуклых – для расширения поля зрения. Иногда или в некоторых случаях устанавливают зеркало на дороге у крутого поворота. В системах видеонаблюдения зеркала обеспечивают обзор в большем числе направлений с одной видеокамеры.

У животных:

У некоторых животных работа глаза основана на зеркальной оптике. Природа создала многослойные зеркала. Важной структурой глаза, улучшающей ночное зрение многих наземных животных, ведущих ночной образ жизни – это плоское многослойное зеркальце  «тапетум», благодаря которому и светятся в темноте глаза. Поэтому кошки могут видеть окружающие предметы при освещенности в 6 раз меньшей, чем требуется человеку. Такое же зеркальце обнаружено у некоторых рыб.

В медицине (слайд 27):

Гастроскоп (медицинский перископ) позволяет исследовать желудок: выявлять язву, опухоль и т. д; зеркальца у стоматолога.

В кино (слайд 28):

Зеркала применяют для дополнительной под­светки, например, при киносъемке. Отражающие свойства плоских зеркал используют в видоиска­телях фотоаппаратов и съемочных камер.

Список информационных источников:

Значение слова ЗЕРКАЛО в Энциклопедии Брокгауза и Ефрона https://slovar.cc/enc/brokhauz-efron/1613099.html

Значение слова ЗЕРКАЛО в Словаре Даля https://slovar.cc/rus/dal/547908.html

Словари. 299. Ру http://slovari.299.ru/word.php?id=10225&sl=oj

http://moyslovar.ru/slovari/vse/slovo/зеркало

Перышкин А.В. Физика 8 кл,, учебник.- Москва: Дрофа, 2014

Картинка http://www.bugaga.ru/uploads/posts/2011-04/1303273899_22.jpg

Интересные факты о зеркалах http://secrets-world.com/interesting/10135-interesnye-fakty-o-zerkalah.html

Класс!ная физика http://class-fizika.ru/serk6.html

Кто придумал Зеркало - Когда Изобрели? http://altpp.ru/izobretenie-izmenivshie-istoriyu-chelovechestva/zerkalo.html

Картинкаhttps://ds04.infourok.ru/uploads/ex/0f46/000dcae5-181a74dd/hello_html_4b696ee.jpg

Отражение (физика) https://ru.wikipedia.org/wiki/Отражение_(физика)

Евклид http://library.bdpu.org/wp-content/uploads/2017/04/Evklid-262x300.jpg

Картинка http://itd1.mycdn.me/image?id=849256739912&t=20&plc=WEB&tkn=*rD6Z-Lm0AeDPzFxs0RbXwqnfCmE

Картинка https://ds03.infourok.ru/uploads/ex/0f01/00065090-4283e9b5/img14.jpg

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/334218-proekt-filologija-istorija-fizika-i-matematik