Г.Н. БУТАКОВА,
учитель физики
МОУ СОШ № 57, г. Тюмень

Клеточное строение вещества.
Линзы, оптические приборы и их применение

Интегрированный урок по физике и биологии

Цели урока: ознакомление со свойствами линзы, способами получения изображений с ее помощью, практическим применением основных понятий и законов оптики в конструкциях микроскопа, диапроектора, фотоаппарата; изучение клеточного строения организмов; изучение различий между животной и растительной клетками; воспитание аккуратности и четкости при выполнении чертежей и рисунков; формирование умения внимательно наблюдать.

Демонстрационное оборудование: линза, микроскоп, диапроектор, фотоаппарат, плакаты, демонстрирующие ход лучей в этих приборах, плакаты с растительной и животной клеткой.

Комплект оборудования на каждом рабочем столе для фронтальной лабораторной работы: свеча или другой источник света и ширма с фигурным отверстием, линза собирающая (с известным фокусным расстоянием), экран с щелью, измерительная лента, микроскоп, луковица, помидор, предметные и покровные стекла, препарат животной клетки.

ХОД УРОКА

I. Организационный этап

II. Постановка задачи

Учитель физики. Сегодня мы будем работать как естествоиспытатели, т.е. проводить наблюдения, высказывать предположения, проверять их на опыте и делать выводы. Цель нашего урока – изучить строение организмов, используя физические приборы, и изучить свойства этих приборов.

III. Изучение нового материала

Учитель биологии. В прошлом году вы изучали строение вещества и выяснили, что все вещества состоят из молекул. Молекулы состоят из одного или нескольких атомов – мельчайших частичек, которые не изменяются при химических превращениях веществ, поэтому называются химическими элементами. Обычно молекулы настолько малы, что их нельзя увидеть с помощью каких-либо оптических приборов.
Все окружающие нас физические тела, в том числе и организмы растений, животных и человека, состоят из веществ. Английский физик Роберт Гук, старший современник Ньютона, одним из первых создал микроскоп и с его помощью пытался исследовать строение веществ. Рассматривая срез пробки, он увидел множество мелких полостей, похожих на пчелиные соты, и назвал их клетками. Только через 170 лет после этого открытия немецкий физиолог и цитолог Т.Шванн обобщил все накопившиеся к тому времени данные и сформулировал основные положения клеточной теории строения организмов.
Клетка – это самая маленькая структурная единица организма. Некоторые клетки достаточно велики, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Однако чтобы рассмотреть клетки как следует и, тем более, изучить их строение, необходимы оптические приборы. Сегодня мы познакомимся с устройством лупы и микроскопа и научимся с ними работать.

Учитель физики. На столе у меня много приборов. У всех этих приборов есть основная деталь – линза – прозрачное тело, ограниченное с двух сторон кривыми поверхностями. Возьмите в руки линзу, потрогайте ее и убедитесь в этом сами. Линза позволяет получать увеличенное или уменьшенное изображение предмета. (Демонстрация различных типов линз – собирающих и рассеивающих, объяснение понятий фокуса, оптического центра линзы, ознакомление со способами измерения фокусного расстояния.)
В зависимости от расположения предмета относительно собирающей линзы на экране получаются различные изображения. Исследуем это явление, для чего проведем лабораторный опыт. (Лабораторный опыт проводится по описанию в учебнике физики.)
Источник располагаем от линзы на расстоянии большем, чем 2F. Получаем изображение на экране, измеряем и записываем в тетрадь расстояние от источника до линзы L₁ и от линзы до экрана L₂, а также характер изображения. Каким получилось изображение?

Учащиеся. Изображение получилось уменьшенное и перевернутое.

Учитель физики. Запишите вывод в тетради: если предмет находится от линзы на расстоянии, большем удвоенного фокусного, то изображение получается уменьшенным и перевернутым.
Повторим эксперимент, но на этот раз расположим источник света на расстоянии большем, чем F, но меньшем, чем 2F. Каким получилось изображение?

Учащиеся. Изображение получилось увеличенное и перевернутое.

Построение изображения в собирающей линзе

Построение изображения в рассеивающей линзе

Учитель физики. Запишите вывод в тетради: если предмет находится от линзы на расстоянии большем, чем F, но меньшем, чем 2F, то изображение получается увеличенным и перевернутым. Снова повторим эксперимент, но источник расположим на расстоянии меньшем, чем F. На экраненикакого изображения не получается. Убираем экран и смотрим сквозь линзу. Изображение, которое вы видите, называется мнимым. Каким получилось изображение?

Учащиеся. Если посмотреть через линзу, то изображение получается прямое увеличенное.

Учитель физики. Запишите вывод в тетради: если предмет находится от линзы на расстоянии меньшем F, то изображение получается мнимое, прямое, увеличенное. При таком использовании двояковыпуклая линза называется лупой.

Собирающие (а) и рассеивающие (b) линзы

Учитель биологии. Разломите розовый недозрелый плод томата (помидора), арбуза или яблока с рыхлой мякотью. Мякоть плодов состоит из мельчайших крупинок. Это клетки. Рассмотрите через лупу увеличенное изображение растительной клетки: лупу надо взять за рукоятку и приблизить ее к кожице лука на такое расстояние, при котором изображение становится наиболее четким. Теперь рассмотрите через лупу препарат животной клетки. Что общего в этих клетках и каковы их различия?

Учащиеся. Лук и препарат животных клеток состоят из ячеек. Растительная клетка имеет более правильную формы.

Учитель биологии. Зарисуйте клетки в таблицу.

Учитель физики. При создании оптических приборов используются явления преломления и отражения света. У вас на столах стоят микроскопы. Световой микроскоп – это оптический прибор, увеличивающий изображение предмета в несколько сотен и даже тысяч раз. Главные части светового микроскопа – линзы, вставленные в трубку, или тубус. В верхнем конце тубуса находится окуляр, состоящий из оправы и двух линз. Название «окуляр» происходит от латинского слова «окулюс», что значит «глаз». При рассматривании предмета с помощью микроскопа, глаз располагают вплотную к окуляру.
На нижнем конце тубуса помещается объектив, состоящий из оправы и нескольких линз. Название «объектив» происходит от латинского слова «объектум», что значит «предмет».
Тубус прикреплен к штативу. К штативу прикреплен также предметный столик, в центре которого имеется отверстие, а под ним – зеркало.

Учитель биологии (по таблице рассказывает о строении клетки). Каждая клетка имеет плотную прозрачную оболочку, в которой местами есть более тонкие участки – поры. Под оболочкой находятся бесцветное вязкое вещество – цитоплазма. В цитоплазме находится плотное тельце – ядро, в котором можно различить ядрышко.
В растительных клетках есть вакуоли, они заполнены клеточным соком.
В цитоплазме растительной клетки находятся многочисленные мелкие тельца – пластиды. Зеленые пластиды называют хлоропластами.
С помощью микроскопа можно рассмотреть клетки всех органов растений и животных. Рекомендуется соблюдать следующую последовательность работы с микроскопом.

1. Микроскоп поставить штативом к себе, на расстоянии 5–6 мм от края стола.
2. Свет с помощью зеркала направить в отверстие предметного столика.
3. Приготовить препарат, поместить его на предметный столик и закрепить двумя зажимами.
4. Пользуясь винтом, плавно опустить тубус так, чтобы нижний край объектива оказался на расстоянии 1–2 мм от предмета.
5. Глядя в окуляр, медленно поднимать тубус, пока не получится четкое изображение предмета.
6. После работы микроскоп убрать в футляр.

Учащиеся. (рассматривают через микроскоп растительные и животные клетки, которые рассматривали через лупу, делают выводы). У растительной клетки видно ядро, вакуоли и хлоропласты, а у животной клетки хорошо видно оболочку и ядро (зарисовывают клетки в таблицу).

(Просмотр диафильма о клеточном строении организмов 2–3 мин).

IV. Итог урока

Учитель физики. Ответьте, пожалуйста на следующие вопросы.

1. Какое физическое явление лежит в основе работы линзы?
2. С какими свойствами линзы вы познакомились?
3. С помощью каких приборов можно получить увеличенное изображение предмета?
4. Какой прибор дает более подробное изображение?
5. Как пользоваться этими приборами?
6. Какое строение имеют все живые организмы?

V. Рефлексия

Учащиеся приходят к выводу, что все организмы состоят из клеток, которые имеют общие черты строения (оболочка, ядро, цитоплазма и т.д.), а знание физики необходимо для изучения клеточного строения организмов.