სასწავლო კვლევითი პროექტი „შემკრები ლინზის ფოკუსური მანძილის განსაზღვრა“

პროექტის სახელწოდება

 ლინზის დამზადება და ლინზის ფოკუსური მანძილის განსაზღვრა

პროექტში მონაწილეები

მე-11 კლასის მოსწავლეები

პრობლემის ანალიზი

·         მატერიის რომელი სახეები გვხვდება განსახილველ საკითხში, რისგან შედგება ნივთიერება, რომელიც მის მიერ განსახილველ საკითხში მონაწილეობს;

·         რა თვისობრივი ცვლილებები მიმდინარეობს განსახილველ ფიზიკურ პროცესში და როგორ აღიწერება ეს ცვლილებები რაოდენობრივად;

·         ენერგია, როგორც სისტემის მდგომარეობის განმსაზღვრელი სიდიდე და ამ სისტემის მუშაობის შესრულების უნარი;

·         ენერგიის რომელი სახეებით ხასიათდება განსახილველი მოვლენაში მონაწილე სხეულები და როგორ გარდაიქმნება ენერგია;

·         დააკავშიროს ერთმანეთთან განსახილველი მოვლენის გამომწვევი მიზეზები და შედეგები.

საკითხები–

ქვესაკითხები–

ლინზა

სხივთა სხვა სამკუთხა პრიზმაში; სხივთა სვლა ლინზაში; გამოსახულების აგება ლინზაში.

·         სინათლე მატერიალურია და შესაძლებელია აღიწეროს, როგორც ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელება;

·         სხვადასხვა გარემოში სინათლის გავრცელების თავისებურებები დამოკიდებულია ამ გარემოს ფიზიკურ თვისებებზე, რომელსაც, თავის მხრივ, მოცემული გარემოს შემადგენელი ნაწილაკების გვარობა და განლაგება განსაზღვრავს;

·         სინათლის გარდატეხის მოვლენის აღწერა ოპტიკური მოვლენების ასახსნელად;

·         ექსპერიმენტების ჩატარება ვაკუუმსა და ერთგვაროვან ნივთიერებაში სინათლის წრფივი გავრცელების დასასაბუთებლად.

ენერგია:

·         ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგია/სინათლის ენერგია; შინაგანი ენერგია; მოლეკულების ქაოსურად მოძრაობის კინეტიკური ენერგია; შინაგანი ენერგია/მოლეკულების ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია.

·         ოპტიკური მოწყობილობის საშუალებით შესაძლებელია სინათლის ენერგიის ლოკალიზება და სხვა სახის ენერგიად გარდაქმნა.

ძალა:

·         გრავიტაცია გავლენას ახდენს სინათლის წრფივად გავრცელებაზე;

მოძრაობა და პროცესები:

·         ინფორმაციის მოძიების უნარის გამოყენება სინათლის სიჩქარის გაზომვის სხვადასხვა მეთოდების აღმოსაჩენად;

·          სხვადასხვა გარემოში სინათლის სიჩქარის/მიმართულების ცვლილება აღიწერება რაოდენობრივი და თვისობრივი მახასიათებლებით;

·         ექსპერიმენტის დაგეგმვა და უსაფრთხოდ განხორციელება პრიზმაში, ბრტყელ-პარალელურგვერდებიან ფირფიტასა და თხელ ლინზაში სინათლის სვლის აღსაწერად.

ფიზ.საშ.2. მეცნიერული მიღწევებისა და კვლევითი უნარ-ჩვევების გამოყენება სხეულთა ურთიერთქმედებისა და ურთიერთქმედების მიზეზების/შედეგების შესასწავლად;

ფიზ.საშ.3. მეცნიერული მიღწევებისა და კვლევითი უნარ-ჩვევების გამოყენება ენერგიის სახეებისა და მათი ურთიერთგარდაქმნის მიზეზების აღსაწერად;

ფიზ.საშ.4. მეცნიერული მიღწევებისა და კვლევითი უნარ-ჩვევების გამოყენება ბუნებაში მიმდინარე ფიზიკური მოვლენების/პროცესების დასახასიათებლად.

მოსწავლემ უნდა გააცნობიეროს, რომ:

• ექსპერიმენტის მსვლელობისას აუცილებელია უსაფრთხოების წესების დაცვა;

• რეალური მოვლენის მოდელირებისას შესაძლოა უგულებელყოფილ იქნას გარკვეული ფაქტორები, რის გამოც რეალობისაგან აცდენილ შედეგს მივიღებთ.

• მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარებისთვის აუცილებელია აღმოჩენები, ხოლო სხვადასხვა პროფესიის დაუფლებისთვის – მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების მიღწევების ცოდნა და კვლევითი უნარების ჩამოყალიბება.

·         იმსჯელოს სინათლის ორმაგი ბუნების, სინათლის გავრცელების, არეკვლის, შთანთქმის, გარდატეხის კანონებზე;

·         ვირტუალური და რეალური ექსპერიმენტებით დაადგინოს კანონზომიერები, როგორ ხდება სხივთა სხვა სამკუთხა პრიზმაში; სხივთა სვლა ლინზაში;

·         დაამზადოს შემკრები ლინზა და შეძლოს გამოსახულების აგება ლინზაში;

·         დაახასიათოს თვალი, როგორც ოპტიკური სისტემა და მოახდინოს ცოდნათა ურთიერთდაკავშირება ფიზიკასა და ბიოლოგიაში;

ჩაატაროს ექსპერიმენტები და გამოიანგარიშოს მის მიერ დამზადებული ლინზის ფოკუსური მანძილი.

·         გააცნობიეროს მდგრადი განვითარების მიზნებით დასახული ამოცანების განმხორციელების ეფექტურობა და აუცილებლობა;

·         გამოიმუშაოს გაცნობილი მასალის დამუშავების, გააზრების, სისტემაში მოყვანის, სამომავლოდ გამოყენების, გაანალიზება-ინტერპრეტირებისა და წარდგენა-გაზიარების უნარი.

მატერია

·         მეცნიერული მიღწევებისა და კვლევითი უნარ-ჩვევების გამოყენებით ნივთიერებების შემადგენელი სტრუქტურის დახასიათება;

 ენერგია

·         მეცნიერული მიღწევებისა და კვლევითი უნარ-ჩვევების გამოყენებით ენერგიის სახეებზე და მათი ურთიერთგარდაქმნის მიზეზებზე/შედეგებზე მსჯელობა ბუნებაში მიმდინარე ფიზიკური მოვლენების დასახასიათებლად;

 ფიზიკური პროცესი

·         მეცნიერული მიღწევებისა და კვლევითი უნარ-ჩვევების გამოყენებით ბუნებაში არსებული მიზეზ-შედეგობრივი კავშირების დასაბუთება ფიზიკური პროცესების/მოვლენების აღსაწერად და დასახასიათებლად.

·         სინათლეზე, როგორც მატერიის ერთ სახეზე და იმ ფიზიკურ პროცესებზე, რომლებიც თან ახლავს სინათლის გავრცელებას, შთანთქმასა და გარდატეხას;

·         საკუთარი რესურსებით დაამზადონ შემკრები ლინზა;

·         ჩაატარონ ექსპერიმენტები და გამოთვალონ შემკრები ლინზის ფოკუსური მანძილი.

·          განუვითარდებათ მაღალი სააზროვნო და ცოდნის ტრანსფერული უნარები;

·         გამოუმუშავდებათ უნარ-ჩვევები საინფორმაციო ტექნოლოგიებში (ინტერნეტში ინფორმაციის მოძიება; ინფორმაციის თარგმნა; მოდელის შექმნა; ექსპერიმენტის დაგეგმვა; საგანმანათლებლო პროგრამებით მუშაობა; პრეზენტაციების მოწყობა).

სინათლის გავრცელების, არეკვლის და გარდატეხის კანონების შესწავლა

·         კლასის გაყოფა ჯგუფებად;

·         პრეზენტაციების მომზადება და დისკუსიის წარმართვა:

ჯგუფი I – სინათლე სინათლის სიჩქარის გაზომვის მეთოდები; ჩრდილი და ნახევარჩრდილი; ფერადი ჩრდილი

ჯგუფი II – სინათლის არეკვლა და გარდატეხა; გამოსახულების აგება ბრტყელ სარკეში

ჯგუფი III – რა არის ფერი

ჯგუფი IV – ლინზა; გამოსახულების აგება ლინზაში

ჯგუფი V- თვალი ცოცხალი ოპტიკური სისტემა

სავარაუდო კითხვები I ჯგუფის პრეზენტაციისთვის:

სინათლე სინათლის სიჩქარის გაზომვის მეთოდები; ჩრდილი და ნახევარჩრდილი; ფერადი ჩრდილი

1.    როგორი ბუნება აქვს სინათლეს?

2.    როგორ გარემოში ვრცელდება სინათლე?

3.    როგორ ვრცელდება სინათლე ერთგვაროვან გარემოში?

4.    რა არის სინათლის სხივი?

5.    როდის არის სინათლის წყარო წერტილოვანი?

6.    რას ეწოდება ოპტიკური სიმკვრივე? გარემოს გარდატეხის მაჩვენებელი?

7.    როდის ჩნდება ჩრდილი? ნახევარჩრდილი?

8.    რატომ ხდება მზის დაბნელება?

9.    რატომ ხდება მთვარის დაბნელება?

10.  რატომ ვხედავთ მთვარეს სხვადასხვა ფაზაში?

სავარაუდო კითხვები II ჯგუფის პრეზენტაციისთვის:

სინათლის არეკვლა და გარდატეხა; გამოსახულების აგება ბრტყელ სარკეში

1.    რაში მდგომარეობს სინათლის არეკვლის კანონები?

2.    როდის ხდება სრული შინაგანი არეკვლა?

3.    როგორ განისაზღვრება სრული შინაგანი არეკვლის ზღვრული კუთხე?

4.    როდის გარდატყდება სინათლე?

5.    რა ხდება, როდესაც სინათლე ორი გარემოს გამყოფ საზღვარს ეცემა?

6.    რაში მდგომარეობს სინათლის გარდატეხის კანონი?

7.    რატომ გეჩვენება წყალში ფანქარი გატეხილი?

8.    შექცევადია თუ არა დაცემული და გარდატეხილი სხივები?

9.    რა არის გარემოს გარდატეხის აბსოლუტური და ფარდობითი მაჩვენებელი?

10.  რატომ ვხედავთ საგნებს?

11.  რა არის სარკული არეკვლა?

12.  რას ეწოდება დიფუზიური არეკვლა?

13.  რომელი არეკვლით ვხედავთ სხეულებს, სარკულით თუ დიფუზიურით?

სავარაუდო კითხვები III ჯგუფის პრეზენტაციისთვის:

რა არის ფერი

1.    როგორია ხილული სინათლის ტალღის სიგრძის და სიხშირის დიაპაზონი?

2.    დაასახელეთ სპექტრის ფერები?

3.    რა შემთხვევაშია ზედაპირი თეთრი ფერის?

4.    რა შემთხვევაშია ზედაპირი შავი ფერის?

5.    რა შემთხვევაშია ზედაპირი სხვადასხვა ფერის?

6.    რა არის ფერი?

7.    როგორ აღიქვამს ადამიანის თვალი ფერებს?

8.    რატომ არის ცა ცისფერი?

9.    როგორ ხდება სხივთა სვლა სამკუთხა პრიზმაში?

10.  რამდენჯერ გარდატყდება სხივი სამკუთხა პრიზმაში გასვლისას?

 სავარაუდო კითხვები IV ჯგუფის პრეზენტაციისთვის:

 ლინზა; გამოსახულების აგება ლინზაში

1.    საით გადაიხრება სამკუთხა პრიზმიდან გამოსული სხივი?

2.    რა არის ლინზა? თხელი ლინზა?

3.     რას ეწოდება გამბნევი ლინზა?

4.    რას ეწოდება შემკრები ლინზა?

5.    როგორ შეიძლება დამზადდეს ლინზა?

6.    შეიძლება თუ არა რომ ლინზა განვიხილოთ, როგორც პრიზმების ერთობლიობა?

7.    რას ეწოდება ლინზის ფოკუსური მანძილი?

8.    რას ეწოდება გრავიტაციული ლინზირება?

9.    რას ეწოდება ლინზის ოპტიკური ძალა?

10.  რას ეწოდება ლინზის გამადიდებლობა?

11.   განიხილეთ გამოსახულების აგება ლინზაში საგანსა და ლინზას შორის მანძილის ცვლილების მიხედვით.

12.   როგორია თხელი ლინზის ფორმულა?

სავარაუდო კითხვები V ჯგუფის პრეზენტაციისთვის:

თვალი ცოცხალი ოპტიკური სისტემა

1.    როგორი აგებულება აქვს ადამიანის თვალს?

2.    როგორ ხედავს ადამიანის თვალი?

3.    რას ეწოდება აკომოდაცია?

4.    სად ფოკუსირდება ნორმალური თვალის შემთხვევაში სხივები?

5.    რას ნიშნავს ახლომხედველი თვალი?

6.    რას ნიშნავს შორსმხედველი თვალი?

7.    როგორი (შემკრები თუ გამბნევი) ლინზისგან დამზადებული სათვალეა საჭირო შორსმხედველობის დროს?

8.    როგორი (შემკრები თუ გამბნევი) ლინზისგან დამზადებული სათვალეა საჭირო ახლომხედველობის დროს?

აქტივობა 2. მოსწავლეთა მიერ პრეზენტაციების წარდგენა

 პრეზენტაციების განხილვა, დისკუსიები და მასალის შეჯამება;

პრეზენტაციების წარდგენისას მოსწავლეებმა უნდა გამოიყენონ ვირტუალური ლაბორატორიის შესაბამისი ექსპერიმენტები.

აქტივობა 3. მოსწავლეთა მიერ შემკრები ლინზის დამზადება

თითოეულ ჯგუფს ეძლევა დავალება ინსტრუქციის მიხედვით დაამზადოს შემკრები ლინზა.

ინსტრუქციის ბმულები:

https://www.youtube.com/watch?v=_iOK-23hAL4

https://www.youtube.com/watch?v=1FSzVsCt1_U

აქტივობა 3. ექსპერიმენტის საშუალებით შემკრები ლინზის ფოკუსური მანძილის განსაზღვრა

ექსპერიმენტის მსვლელობა:

1.    მნათ საგანსა და ეკრანს შორის მოათავსეთ შემკრები ლინზა.

2.    ლინზის გადაადგილებით მიაღწიეთ საგნის მკაფიო გამოსახულებას (მიიღეთ როგორც გადიდებული, ასევე შემცირებული გამოსახულებები);

3.    ათვალეთ შესაბამისი d და f მანძილები – (d) მანძილი საგნიდან ლინზამდე, (f) მანძილი ლინზიდან გამოსახულებამდე);

4.    ცდა გაიმეორეთ 3-ჯერ, როცა სინათლის წყაროსა და ლინზას შორის არსებული d მანძილი დააკმაყოფილებს შემდეგ პირობას:F <d < 2F (ე.ი. საგნის გამოსახულება გადიდებულია);

5.     ახლა ლინზა ამოძრავეთ მანამ, სანამ ეკრანზე საგნის მკაფიო შემცირებულ გამოსახულებას არ მიიღებთ;

6.     აითვალეთ სათანადო მანძილები: საგნიდან ლინზამდე (d), ლინზიდან გამოსახულებლამდე (f);

7.     ცდა გაიმეორეთ 3-ჯერ საგნის შემდეგი მდებარეობისათვის:d > 2F;

8.    ყველა შემთხვევისთვის გამოთვალეთ შემკრები ლინზის ფოკუსური მანძილი:

9.    გააკეთეთ გაანგარიშებები და გამოთვალეთ აბსოლუტური და ფარდობითი ცდომილებები;

10.   შედეგები შეიტანეთ დაკვირვებათა ცხრილში;

11.  გამოთვალეთ ფოკუსური მანძილის საშუალო მნიშვნელობა;

12.  გამოთვალეთ აბსოლუტური და ფარდობითი ცდომილებები.

დაკვირვებათა ცხრილი:

https://rb.gy/9qsjuc

https://rb.gy/pvsicw

https://rb.gy/ctm4gu

https://phet.colorado.edu/en/simulations/color-vision

https://www.youtube.com/watch?v=f4ZHdzl6ZWg

https://www.youtube.com/watch?v=rkm3souCAg8

https://flexbooks.ck12.org/user:z2vvcmdpywnozw1pc3ryeteyqgdtywlslmnvbq../cbook/%E1%83%9B%E1%83%94%E1%83%AA%E1%83%9C%E1%83%98%E1%83%94%E1%83%A0%E1%83%94%E1%83%91%E1%83%90/?fbclid=IwAR25BL-1eXRlMR38wN3zF7X1i0w9_lrrTGCd1jegsVJ-cO7fbMgTlQq6luE

https://simtest.ck12.org/simulations/physics/diamond-cut/app/index.html?lang=ge&referrer=ck12Launcher&backUrl=https://simtest.ck12.org/simulations/physics.html

https://simtest.ck12.org/simulations/physics/prom-night/app/index.html?lang=ge&referrer=ck12Launcher&backUrl=https://simtest.ck12.org/simulations/physics.html

https://simtest.ck12.org/simulations/physics/rose-colored-glasses/app/index.html?lang=ge&referrer=ck12Launcher&backUrl=https://simtest.ck12.org/simulations/physics.html

https://simtest.ck12.org/simulations/physics/magnifying-glass/app/index.html?screen=sandbox&lang=ge&referrer=ck12Launcher&backUrl=https://simtest.ck12.org/simulations/physics.html

chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://educationhouse.ge/storage/books/%E1%83%9A%E1%83%98%E1%83%9C%E1%83%96%E1%83%90_2240.pdf

რესურსები:

ა) ბევრი რამ მასწავლა;

ბ) მასწავლა;

გ) ახალი თითქმის არაფერი მისწავლია;

დ) ახალი არაფერი მისწავლია.

2. მოცემულ დავალებებს დროულად ასრულებდით თუ არა?

ა) ყოველთვის;

ბ) ხშირად;

ბ) პერიოდულად;

დ) იშვიათად.

3. როგორ თვლი შენს როლს პროექტის განხორციელებაში?[td_smart_list_end]

ა) მნიშვნელოვანი როლი მქონდა;

ბ) ვთვლი, რომ გარკვეულწილად თავს ვართმევდი საქმიანობებს;

გ) უმნიშვნელო იყო;

დ) რომ არ ვყოფილიყავი პროექტში, არაფერი შეიცვლებოდა.

4.დაასახელე ამ პროექტის დადებითი და უარყოფითი ფაქტორები შენი შემდგომ პროექტში მონაწილეობისათვის.

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

5. რას შეცვლიდი პროექტში?

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

ვერ ამჟღავნებს შესაბამის ცოდნას.

აქვს ზედაპირული ცოდნა და უჭირს ცოდნის ტრანსფერი.

მსჯელობს სინათლის გავრცელების სიჩქარეზე, როგორც ელექტრომაგნიტურ ტალღაზე.

ამჟღავნებს სიღრმისეულ ცოდნას და ახდენს ცოდნის ტრანსფერს.

ვერ ამზადებს ლინზას და ვერ ატარებს დაგეგმილ ექსპერიმენტს.

შეუძლია ლინზის დამზადება ინსტრუქციის მიხედვით, მაგრამ ვერ მსჯელობს ლინზის მოქმედების პრინციპზე.

ატარებს ექსპერიმენტს, მაგრამ უჭირს აღებული მონაცემებით ლინზის ფოკუსური მანძილის განსაზღვრა. უჭირს ცოდნათა დაკავშირება.

შეუძლია ლინზის დამზადება ინსტრუქციის მიხედვით. ექსპერიმენტზე დაყრდნობით შეუძლია ლინზის ფოკუსური მანძილის განსაზღვრა.

მსჯელობს ლინზის საშუალებით ენერგიის კონცენტრირებასა და ენერგეტიკულ გარდაქმნებზე.

მსჯელობს ყოფა-ცხოვრებაში ლინზის გამოყენების სხვადასხვა მაგალითებზე.

პროცესი

როგორ ვრცელდება სინათლე ერთგვაროვან გარემოში, როგორი გამოსახულება მიიღება ბრტყელ სარკესა და ლინზაში; როდის ხდება სინათლის არეკვლა, სინათლის გარდატეხა, რა არის პრიზმა.

არ შეუძლია ცოდნათა ურთიერთდაკავშირება.

შეუძლია დაამზადოს მოდელი რესურსის გამოსაყენებლად, მაგრამ ვერ მსჯელობს მისი მოქმედების პრინციპზე.

გეგმავს ექსპერიმენტს პრიზმაში, ბრტყელ, პარალელურგვერდებიან ფირფიტასა და თხელ ლინზაში სინათლის სვლის აღსაწერად;

აგებს გამოსახულებებს სინათლის არეკვლის კანონებით ბრტყელ და სფერულ სარკეებში მათი ყოფა-ცხოვრებასთან დასაკავშირებლად;

სინათლის არეკვლის, გარდატეხისა და სრული შინაგანი არეკვლის მოვლენებს იყენებს სხვადასხვა ოპტიკური ხელსაწყოების/სისტემების (თვალი, სათვალე, ლუპა, ტელესკოპი, მიკროსკოპი, ოპტიკური ბოჭკო) მუშაობის პრინციპის ასახსნელად.