Bildentstehung bei Linsen und im menschlichen Auge
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Bildentstehung bei Linsen und im menschlichen Auge
Heike Hofmann Bildentstehung bei Linsen und im menschlichen Auge Unterrichtsstunden zum Bereich optische Geräte odik Lernmeth Nach der einz Klippert von Dr. H Downloadauszug aus dem Originaltitel: Physik Optik gen der la d n u r ›G Geräte › Optische Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen schulweiten Einsatz und Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte (einschließlich aber nicht beschränkt auf Kollegen), für die Veröffentlichung im Internet oder in (Schul-)Intranets oder einen weiteren kommerziellen Gebrauch. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich verfolgt. LS 02 Optische Geräte LS 02 Die Eigenschaften der Lichtbrechung an Konvexlinsen untersuchen Zeit Lernaktivitäten Material 1 PL 5’ L erklärt den methodischen und inhaltlichen Verlauf der Doppelstunde. 2 EA 10’ S vollziehen den Versuchsaufbau in EA nach. 3 PA 15’ S besprechen ihr Vorgehen mit einem Partner. 4 PL 10’ Ein ausgelostes Tandem erklärt im PL den Versuch. 5 EA 30’ Der Versuch wird durchgeführt. 6 GA 10’ Die Ergebnisse werden in der Gruppe ausgetauscht. 7 PL 5’ Eine ausgeloste Gruppe stellt ihre Ergebnisse vor. 8 PA 5’ Reflexion der gemeinsamen Arbeit. Kompetenzen – Vorwissen einsetzen, um einfache Experimente zu planen und durchzuführen M1 – sich absprechen und auf einheitliches Vorgehen einigen – Ergebnisse g auswerten Sammellinsen – Arbe Arbeitsweise reflektieren (verschiedene Dicken), Lichtquelle M1 auf Folie M2 Merkposten Merkpost Erläuterungen zur Lernspirale Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Ziel der Doppelstunde ist die Erarbeitung d des es Strahlengangs an konvexen Linsen. Dazu sollen d die h durchführen Schüler in Partnerarbeit einen Versuch durchführen. Zum Ablauf im Einzelnen: hülern der Abl Im 1. Arbeitsschritt wird den S Schülern Ablauf ppelstun erläutert. Dab der Doppelstunde Dabei wird auf den erantwortungsvo en Umgang m verantwortungsvollen mit Experimentierhingewiesen. geräten hingewiesen. Im 2.. Arbeitsschritt erhalten die Schüler M1. Das Problatt ist au tokollblatt aufmerksam zu lesen. Im ersten Teil n di onen zu den erhalten die Schüler einige Informationen nkt. Dara Begriffen Brennweite und Brennpunkt. Daraus ergeas Sc ülerex ben sich die Aufgaben für das Schülerexperiment. d von den leis ungsst Die dritte Aufgabe wird leistungsstärkeren se aaufgrund ufgrund ihrer Ke ntniss über Schülern der Klasse Kenntnisse g beantwo tet werden kön die Brechung beantwortet können. Im 3. Arbeitsschritt hritt besprechen besp die Schüler paarenntnisse und klären offene Fragen. weise ihre Erkenntnisse en sich durch die auf der RückseiDie Partner finden te der Materialien gemachten Nummerierungen (Merkposten). Sie notieren anschließend, welche Geräte und Materialien sie für den Versuch benötigen und zeichnen einen Versuchsaufbau. Arb tsschr gibt ein ausgelostes Tandem dem Im 4. Arbeitsschritt Über um w eseine Überlegungen im Plenum wieder und b beh. So oll jetzt noch schreibt den geplanten Versuch. Sollten Frag e geklärt gek rt werden, Fragen offen sein, können diese hritt den d n Versuch bevor die Tandems im 5. Arbeits Arbeitsschritt durchführen. Falls nichtt genügend Exper Experimentiergung st ehen, kann a ch in Gruppen sätze zur Verfügung stehen, auch ntiert werden. experimentiert Späteste für den 6. Arbe Spätestens Arbeitsschritt finden sich die zum Beisp Gruppen, zum Beispiel durch die Nummerierungen Rückse t zusammen. Sie gleichen Ihre Erauf der Rückseite, a und besprechen die Auswertung. Gegebnisse ab me meinsam suchen sie nach einer Begründung für die d dritte Aufgabe. Besch en Sie das Beschriften Material M11 auf der Materia Rückseite ckseite mit 1a, 2a, 2b usw. Jede 1b, 2a Kombination sollte K zweimal vorkommen. So können im 2. Arbeitsschritt gleiche Nummerierungen (1a/1a und 1b/1b usw.) zusammenarbeiten und im 6. Arbeitsschritt alle 1er, 2er usw. eine Gruppe (1a/1a/1b/1b) bilden. Im 7. Arbeitsschritt stellt eine Gruppe ihre Ergebnisse im Plenum vor. Dazu sollte der Lehrer eine Kopie des Protokolls auf Folie haben. Im abschließenden 8. Arbeitsschritt reflektieren die Partner ihre gemeinsame Arbeit anhand eines Reflexionsbogens (M2). Er sollte in ausreichender Menge kopiert werden. Hier sollen sie ihre Arbeitsleistung und Arbeitshaltung selbstkritisch einschätzen. Notizen: 1 Klippert Zeitgemäß unterrichten LS 02.M1 Optische Geräte 02 Die Eigenschaften der Lichtbrechung an Konvexlinsen untersuchen Protokollblatt Vorwissen: Betrachtest du eine Sammellinse, stellst du fest, dass sie am Rand dünner ist als in der Mitte. Man sagt, sie hat eine konvexe Form. Trifft Licht auf eine Sammellinse, wird es so gebrochen, dass die Strahlen auf der anderen Seite einen Punkt durchlaufen, den Brennpunkt F. Der Abstand von der Linsenebene zu diesem Brennpunkt wird Brennweite genannt. Die Brennweite f hängt von der Dicke der Sammellinse ab. Aufgabe: den di ker Sa mmellin 1. Bestimme die Brennweiten drei verschieden dicker Sammellinsen. hang von Bre nnwe und Dicke der Linse aussagen? 2. Was kannst du über den Zusammenhang Brennweite 3. Begründe deine Ergebnisse. Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Benötigtes Material: Versuchsaufbau: Durchführung: Linse Brennweite f in cm Auswertung: 2 Klippert Zeitgemäß unterrichten Optische Geräte LS 02.M2 Reflexionsbogen zur Partnerarbeit Namen der Partner/ Gruppe: stimmt stimmt teilweise stimmt kaum stimmt nicht Wir wussten nach der Besprechung, was zu tun ist. Wir haben den Versuch gemeinsam geplant und durchgeführt. Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Unser Ergebnis war richtig. Was lief währe während d der artnerarbeit gut? Partnerarbeit Was kann das nä nächste chste Mal verbessert bessert werden? w rden? 3 Klippert Zeitgemäß unterrichten LS 03 Optische Geräte LS 03 Die Bildentstehung im menschlichen Auge beschreiben Zeit Lernaktivitäten 1 PL 5’ L erklärt den methodischen und inhaltlichen Verlauf der Doppelstunde. 2 EA 15’ S wiederholen den Aufbau des Auges. 3 PA 20’ S tauschen sich im Doppelkreis über das Auge aus. 4 LV 15’ S folgen einem Lehrervortrag und schreiben mit. 5 PA 20’ Die Aufzeichnungen werden verglichen und ergänzt. Am Modell eines Auges wird die Bildentstehung besprochen und geprobt. 6 PA 15’ Ausgelostes Tandem präsentiert im Plenum. Merkposten Die Schüler sollten den Aufbau des Auges grundsätzlich aus dem Biologieunterricht kennen. Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Im 4. Arbeitsschritt kann der Lehrer auch auf einen Lehrfilm zurück greifen. Material M1 M2 Kompetenzen – Modell zur Beschreibung eines physikalischen Sachverhaltes nutzen – Grundprinzipien wiedergeben – sich über physikalische Sachverhalte austauschen – Arbeitsergebnisse diskutieren und sich einigen Modell des Auges Erläuterungen zur Lernspirale Ziel der Doppelstunde ist die Erarb Erarbeitung ng des hung am m Aug Strahlengangs und der Bildentstehung Auge. griffen Die Schüler sollen dabei neben den B Begriffen punkt ihre Vorkenntnisse orkenn isse Brennweite und Brennpunkt ges nutzen zum Aufbau des Auges nutzen. uf im Einzelne Zum Ablauf Einzelnen: wir der er zw Im 1.. Arbeitsschritt wird zweistündige Verlauf ch den Lehrer erläut durch erläutert. Dafür kann der Sozialformw echsel sowie die durchzuführenden Aktiviformwechsel äten d täten der Schüle Schüler in Kurzform dargestellt werden. Im 2. 2 Arbeitsschritt beginnen innen die d Schüler hüler mit der nisse zum Au Auffrischung ihrer Kenntnisse Auge. Dazu erhalollen die Besta dteile des ten sie M1. Die Schüler sollen Bestandteile nschließend die FFunktion Auges beschriften und anschließend n Te ern. Dazu soll der Text geder einzelnen Teile erläutern. nd Wichti ert w lesen und Wichtiges markiert werden. Anschließend stelle die Sc erstellen Schüler einen S Spickzettel, um sich auf n Dopp elkreis im 3. Arbeitsschritt vorzubereiten. den Doppelkreis kann d Alternativ kann dazu auch entsprechende Software od Smartboards verwendet werden. für Aktiv- oder Im 4. Arbei Arbeitsschritt verfolgen die e Schüle Schüler einen Leh er Lehrer erläuLehrervortrag über das Sehen. Der te dents ng im m Auge u tert dabei die Bildentstehung und die e an unterschie ch entfern Anpassung der Linse unterschiedlich entfernte o odation). Unters zend kkann Gegenstände (Akkomodation). Unterstützend azu M2 auf Folie einsetzen. e nsetzen. Zusätzl er dazu Zusätzlich kann der rer auf au u die e unt edlichen Ze Lehrer unterschiedlichen Zellarten auf der aut ein gehen sowie auf a d Netzhaut eingehen den Blinden Fleck. Währ rend nd des Vortrags sol Während sollen sich die Schüler Notizen ma hen. machen. m 5. Arbeitsschritt Ar Im vergleichen und ergänzen die Schül Schüler ihre Aufzeichnungen. Zusätzlich planen und proben sie ihre Präsentation zur Bildentstehung. Den Schülern kann zusätzlich ein Modell des Auges zur Verfügung gestellt werden. Im 6. Arbeitsschritt wird mindestens ein Tandem ausgelost, das die Bildentstehung am Auge vor der Klasse präsentiert und dabei die Teile des Auges benennt. Info Doppelkreis Die Schüler bilden einen Stehkreis, der aus einem Außen- und einem Innenkreis besteht. Dabei sollten sich die Zufallspartner gegenüberstehen. Nun rückt der Innenkreis zwei Schüler weiter. Der Innenkreis erzählt dem Vertreter des Außenkreises die Inhalte seines Infotextes und umgekehrt. Durch Rotation des Innen- bzw. Außenkreises entstehen neue Partnerkonstellationen. Das Weiterrücken des Innenbzw. Außenkreises kann durch ein akustisches Signal bestimmt werden. Notizen: 4 Klippert Klippert Zeitgemäß unterrichten Optische Geräte LS 03.M1-2 03 Die Bildentstehung im menschlichen Auge beschreiben LS 03.M1 A1 Das Auge Ordne die Begriffe der Abbildung richtig zu! Hornhaut Iris Linse Netzhaut Pupille Ringmuskel Sehnerv Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth A2 Lies den Text und markiere e die w wesentlichen sentlichen In Informationen über ber die Funktion unktion der Bestand Bestandteile des ßend einen Spickzettel Spickz krei eisg präch an. Auges. Fertige anschließend für das Doppelkreisgespräch Fällt Licht durch urch die Hornhaut, die Pupille und die Linse auf uf die Netzhaut N tzhau in unser uns Auge, können wir Gegen nde sehen. Die ie Hornhaut Horn ge vor Fremdkörpern. Fremdkörpern. Die D Iris, die die Augenfarbe Gegenstände schützt das Auge bestimm t, regelt den Lichteinfall. Ist es besonders ders hell, schließt sch hließt sich die Iris. Die Pupille, eine Öffnung bestimmt, Augeninnere, wird wi verkleinert, sodass odass nur n wenig Licht ins ins Auge Aug kommt. Ist es dunkel, öffnet sich ins Augeninnere, die Iris un ch. Jetzt kann ka n mehr Licht Lich ins Augeninnere eindringen. Die empund die Pupille vergrößert sich. findliche finde ndlichen Sehzellen, die sich auf derr Netzhaut be befi nden, werden durch die Regulierung des Lichteinfa as Licht L einfalls geschützt. Trifft das auf die Linse im Auge, wird es gebrochen. Mit dem Ringmuskel ist glich, die Brennweite weit der Linse an die Objekte, die wir sehen, anzupassen. Aus es unserem Auge möglich, nn auf auf der Netzhaut ein ei Bild entstehen. Die Sehzellen, die auf der Netzhaut vom diesem Grund kann zt werden, senden senden durch den Sehnerv Signale an unser Gehirn, welches die Informationen Licht gereizt sogenannten Sehrinde Sehr nde verarbeitet. in der sogenannten LS 03.M22 5 B Bildentstehung Klippert Zeitgemäß unterrichten LS 04 Optische Geräte LS 04 Sich über die Kurz- und Weitsichtigkeit im Doppelkreis austauschen Zeit Lernaktivitäten 1 PL 5’ L erklärt den methodischen und inhaltlichen Verlauf der Doppelstunde. 2 EA 10’ S lesen entweder Text A (Kurzsichtigkeit) oder Text B (Weitsichtigkeit) und markieren Wichtiges. 3 PA 10’ Mit einem textgleichen Partner werden die Markierungen verglichen und Schlüsselwörter festgelegt. 4 EA 10’ S fertigen einen Spickzettel mit maximal zehn Wörtern an. 5 PA 10’ Im Doppelkeis werden die Informationen ausgetauscht. 6 PA 15’ S entwerfen ein Arbeitsblatt für Kurz- und Weitsichtigkeit sowie die Wirkung einer Brille. 7 EA 30’ S erstellen das Arbeitsblatt am Computer. Material M1, M2 Kompetenzen – sich über physikalische Sachverhalte austauschen – Fachsprache nutzen – Phänomene der Kurz- und Weitsichtigkeit verstehen und beschreiben – Texte am Computer formatieren Erläuterungen zur Lernspirale ale Ziel der Doppelstunde ist die e Bea Beantwortung twortu g der n eine Brille üler Frage: Wann braucht man Brille? Die Sc Schüler ormationen samm n und ihre sollen dazu selbst Informationen sammeln m Compu er verbessern. Fertigkeiten am Computer Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Zum Ablauf im Einzelnen Einzelnen: Im 1.. Arbeitsschritt wird der zweistündige Verlauf durch den en Lehrer erläu erläutert. schli Anschließend erhalten die Schüler im 2. Arbeitsschritt einen Text, der entweder tweder IInformationen mationen zur gkeit (M2) Kurzsichtigkeit (M1) oderr zur Weitsic Weitsichtigkeit ichtig enthält. Mit Bleistift und Lineal soll das W Wichtigste unterstrichen werden. beitsschri vergleichen hen textgleiche Partner Im 3. Arbeitsschritt e Mar kierung und entscheiden ch ihre Markierungen sich für Schlüswörter, die sie erst jetzt mit einem Textmarker selwörter, markieren. O ffene Fragen zum Textverständnis könOffene nen geklärt w werden. Im 4. Arbeitsschritt wird von jedem Schüler in Einzelarbeit ein Spickzettel erstellt. Als erschwerende Bedingung erhalten die Schüler die Auflage, nicht mehr als zehn Wörter aufzuschreiben. Symbole und Bilder können sie unbegrenzt verwenden. Im 5. Arbeitsschritt bilden die Schüler mit dem Text M1 einen Außenkreis, die Schüler mit Text M2 den Inn det ei siver Aus Innenkreis. Jetzt findet einen inten intensiver Austausch über die Inhalte derr Texte statt. Ei Ein mehrfache mehrfaches Rotieren ist ratsam. Ess ist auch möglich möglich, nach je jeder tion zunächst hst die Informationen d Rotation des jeweils ren (v ((vorher er ge n) Textes w anderen gehörten) wiederzugeben, ne Text referi ert w bevor der eig eigene referiert wird. Für den 6.. Arbe Arbeitsschritt sollten Paare mit jeweils einem Tex Text M1 u und M2 zusammenarbeiten. In dieer Phas ser Phase können auch Vierergruppen gebildet werde werden. Es soll ein Arbeitsblatt entworfen werden, d das alle notwendigen Informationen zur Kurz- und Weitsichtigkeit sowie zur Brillennutzung enthält. Die Schüler können einen Lückentext entwerfen, Fragen formulieren etc. Erst wenn es einen schriftlichen Entwurf für das Arbeitsblatt gibt, können die Schüler zum 7. Arbeitsschritt übergehen. In ihm sollen sie mithilfe des Computers ein Arbeitsblatt erstellen. Durch die Arbeit am Computer ist auch die Recherche nach passenden Bildern möglich. Je nach Leistungsstand der Klasse und technischen Möglichkeiten an der Schule nimmt die Gestaltung der Arbeitsblätter mehr Zeit in Anspruch. Als zusätzlicher Schritt können die ausgedruckten Arbeitsblätter an die Schüler zum Lösen verteilt werden. Natürlich sollen die Schüler dabei nicht die jeweils eigenen Entwürfe bearbeiten. Notizen: 6 Klippert Klippert Zeitgemäß unterrichten Optische Geräte LS 04.M1-2 04 Sich über die Kurz- und Weitsichtigkeit im Doppelkreis austauschen LS 04.M1 Kurzsichtigkeit Wer in der Nähe scharf sehen kann, aber in die Weite unscharf sieht, ist kurzsichtig. Bei Kurzsichtigkeit entsteht auf der Netzhaut ein unscharfes Bild. Grund dafür ist ein zu langer Augapfel. genü Ein scharfes Bild entsteht vor der Netzhaut. Die Linse im Auge kann sich nicht genügend anpassen, um das Bild auf der Netzhaut abzubilden. Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth e durch durch eine Brille mit Zerstreuungslinse inse reguliert reguliert werden werde Die Kurzsichtigkeit ist eine Sehschwäche, die in Auge so, dass d er Netzhaut entsteht. e tsteht. kann. Sie verändert den Einfallswinkel des Lichts ins das Bild auf der LS 04.M2 Weitsichtigkeit Wer in die Ferne scharf sehen en kann kann, aber in n de der Nähe nur unscharf sieht, ist weitsichtig. steht auf d au ein unscharfes Bild. Grund dafür ist ein zu kurzer Augapfel. Bei Weitsichtigkeit entsteht der Netzhaut hinter der de Netzhaut. Die Linse im Auge kann sich nicht genügend anpassen, Ein scharfes Bild entsteht hinter der Netzhaut abzubilden. abzu um das Bild auf der Dies tritt vor allem im Alter auf. In diesem Falle spricht man rsweitsic igkeit. Die Linse im Auge ist dann einfach nicht mehr so elastisch. von Altersweitsichtigkeit. Die Weitsichtigkeit ist eine Sehschwäche, die durch eine Brille mit Sammellinse reguliert werden kann. Sie verändert den Einfallswinkel des Lichts ins Auge so, dass das Bild auf der Netzhaut entsteht. 7 Klippert Zeitgemäß unterrichten LS 03 Lösungsteil Lerneinheit 2: Optische Geräte LS 03.M1 Ringmuskel Netzhaut Linse Sehnerv Pupille Hornhaut Heike Hofmann: Grundlagen der Optik/Optische Geräte © Klippert-Medien – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Iris 8 Klippert Zeitgemäß unterrichten Individuelle Förderung bei gleichzeitiger Lehrerentlastung Dieser Download ist ein Auszug aus dem Originaltitel Grundlagen der Optik – Optische Geräte Über diesen Link gelangen Sie direkt zum Produkt: www.klippert-medien.de/go/dl9185 85 Weitere Downloads, E-Books und Print Print-Titel -Titel de des Programms ms von Klippert Medien finden SSiee unter ww www.klippert-medien.de. ww.k © 2016 Klippertt Medien AAP Lehrerfachverlage GmbH verlage G Alle Rechte vorbehalten. 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