Chuyên đề bài tập Gương phẳng Vật lí lớp 7 Huỳnh Đức Hòa4978

CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA DẠNG 1: XÁC ĐỊNH CÁCH BỐ TRÍ GƯƠNG PHẲNG BÀI TOÁN : Tia sáng Mặt Trời nghiêng góc  =480 so với phương ngang Cần đặt gương phẳng để đổi phương tia sáng thành phương nằm ngang? Giải: NHẬN XÉT: Ta giải tốn theo bước sau: - Xác định góc  , góc hợp tia tới tia khúc xạ - Xác định phân giác góc  - Kẻ đường vng góc với phân giác điểm tới ta nét gương - Vận dụng phép tính hình học xác định số đo góc - Khẳng định vị trí đặt gương Vấn đề cần lưu ý: - Tia sáng chiếu theo phương ngang có hai chiều truyền: từ trái sang phải từ phải sang trái - Kiến thức giải toán: định luật phản xạ ánh sáng, phép tốn đo góc hình học BÀI GIẢI: Gọi  ,  góc hợp tia sáng mặt trời với phương ngang góc hợp tia tới với tia phản xạ S Trường hợp 1: Tia sáng truyền theo phương ngang cho tia phản xạ từ trái sang  phải  R Từ hình 1, Ta có:  +  = 1800 I Hình =>  = 1800 -  = 1800 – 480 = 1320 S N Dựng phân giác IN góc  hình Dễ dang suy ra: i’ = i = 660 i Vì IN phân giác pháp tuyến nên ta i' kẻ đường thẳng vng góc với IN I ta  R nét gương PQ hình Hình I S Xét hình 3: · Ta có: QIR = 900 - i' = 900 - 660 = 240 N P Vậy ta phải đặt gương phẳng hợp với phương · ngang góc QIR =240 i Hình i' R I Q S Trang ThuVienDeThi.com R   Hình I CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA Trường hợp 2: Tia sáng truyền theo phương ngang cho tia phản xạ từ phải sang trái Từ hình 4, Ta có:  =  = 480 =>  = 1800 -  = 1800 – 480 = 1320 S Dựng phân giác IN góc  hình N Dễ dang suy ra: i’ = i = 240 Vì IN phân giác pháp tuyến nên ta kẻ đường thẳng R vng góc với IN I ta nét gương PQ hình i i' Hình I S Xét hình 6: · = 900 - i' = 900 - 240 = 660 Ta có: QIR Vậy ta phải đặt gương phẳng hợp với phương ngang · =660 góc QIR P N i i' R I Hình Q Trang ThuVienDeThi.com CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA KẾT LUẬN: Có hai trường hợp đặt gương: Trường hợp 1: đặt gương hợp với phương ngang góc 240 Trường hợp 2: đặt gương hợp với phương ngang góc 660 BÀI TỐN CÙNG DẠNG: Bài 1: Một tia sáng SI chiếu tới hệ quang gồm hai gương phẳng, sau khỏi hệ theo phương song song ngược chiều với tia tới K hình vẽ 1) Nêu cách bố trí hai gương phẳng quang hệ 2) Có thể tịnh tiến tia ló SI ( tức tia tới ln ln song song với tia ban đầu) S cho tia ló JK trùng với tia tới khơng? Nếu có tia tới qua vị trí hệ J I Gợi ý cách giải: - Hai gương phẳng phải quay mặt phản xạ vào Vậy ta cần bố trí chúng (chúng hợp góc độ?) N J O' K I O M · · 1> Ta có SI//JK => KNM+SMN =1800 · · Theo định luật phản xạ: KNM=2O'NM · · SMN=2O'MN 0 · · · => O'NM+O'MN=90 => MO'N=90 => Tứ giác MONO’ hình chữ nhật => hai gương hợp góc 900 2> Khi SI  JK MN = => SI phải đến O tức I  O S Trang ThuVienDeThi.com CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA Bài 2: Một nguồn sáng điểm hai gương nhỏ đặt ba đỉnh tam giác Tính góc gợp hai gương để tia sáng từ nguồn sau phản xạ hai gương: 1) thẳng đến nguồn 2) quay lại nguồn theo đường cũ S  Gợi ý cách giải: 1) Để tia phản xạ gương thứ hai thẳng đến nguồn, đường tia sáng có dạng hình Theo định luật phản xạ ánh sáng ta có: 60 ả Ià1 =Ià 300 => JIO=60  ¶ Tương tự ta có: IJO=60 ¶ Do đó: IOJ=60 J I Hình Kết luận: Vậy: hai gương hợp với góc 600 O 2) Để tia sáng phản xạ gương thứ hai quay lại nguồn theo phương cũ, đường tia sáng có dạng hình S  Theo định luật phản xạ ánh sáng ta có: 60 ả Ià1 =Ià 300 => JIO=60  Trong Δ V IJO ta có: µ  900  O µ  900  I$  900  600  300 I$ O Kết luận: Vây: hai gương hợp với góc 300 J I Hình O Trang ThuVienDeThi.com Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG DẠNG 2: BÀI TOÁN QUAY GƯƠNG PHẲNG BÀI TOÁN: Chiếu tia sáng hẹp SI vào gương phẳng Nếu giữ nguyên tia cho gương quay gốc  quanh trục qua điểm tới vuông gốc với tia tới tia phản xạ quay gốc bao nhiêu? NHẬN XÉT: - Cần ý rằng, quay gương quanh trục qua điểm tới vng góc với tia tới, lúc góc quay gương độ tia pháp tuyến quay góc nhiêu độ - Chú ý cách vẽ hình: vị trí gương ban đầu nét liền, vị trí gương sau quay nét đứt - Vận dụng thêm định luật phản xạ ánh sáng ta dễ dàng giải toán BÀI GIẢI: Khi cố định tia sáng SI, quay gương góc S  tia phản xạ quay từ vị trí IR đến vị trí IR’ Góc quay tia phản xạ góc N R i  · RIR' · · ·  SIR'-SIR Ta có: RIR' · ·  ) SIR=2i Mà : SIR'=2(i+ N' R'  I · · ·  2(i+α)-2i=2α  SIR'-SIR => RIR' BÀI TOÁN CÙNG DẠNG: Chiếu tia sáng hẹp SI vào gương phẳng Nếu giữ nguyên tia SI cho gương quay gốc  quanh trục qua điểm đầu mút O gương góc quay tia phản xạ tính nào? N S R Gợi ý cách giải: i N' - Hình vẽ khác so với ban đâu, cách tính góc quay khác - Vận dụng tính chất góc hình học O  I i' khác tam giác để tính góc quay β β tia phản xạ I' J Xét ΔJII' , ta có: · ¶ II'R'=2i'=β+JII'=β+2i (tính chất góc ngồi tam giác)  => β=2i' - 2i =2(i' - i) (*) Mặt khác, xét ΔO'II' , ta có: O' Trang ThuVienDeThi.com R' Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG · · II'N'=i'=α+O'II'=α+i , thay vào biểu thức (*) ta được: β=2(i' - i)=2(α+i - i)=2α KẾT LUẬN: Khi quay gương phẳng góc  quanh trục quay vng góc với tia tới tia phản xạ quay góc  DẠNG 3: VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA GƯƠNG PHẲNG BÀI TOÁN: Cho hai gương phẳng G1 G2 đặt song song với (như hình vẽ) Vẽ đường tia sáng phát từ S sau hai lần phản xạ gương G1 lần phản xạ gương G2 qua điểm M cho trước S3g S1 g K H Sg I G1 S M G2 NHẬN XÉT: Ta giải toán theo bước giải toán sau: Bước 1: Xác định liên tiếp ảnh S qua hai gương (2 ảnh gương G1, ảnh (G1 ) gương G2) Bước 2: Vận dụng điều kiện nhìn thấy ảnh để vẽ tia sáng phản xạ gương Từ g M xác định điểm cắt gương (G2 ) Bước 3: Từ S nối đến điểm cắt gương đến M ta thu đường truyền tia sáng cần tìm S2 g Vấn đề cần lưu ý: - Điều kiện nhìn thấy ảnh: Ta nhìn thấy ảnh vật tia phản xạ lọt vào mắt có đường kéo dài qua ảnh vật - Vận dụng tính chất ảnh tạo gương phẳng để xác định ảnh: khoảng cách từ ảnh tới gương khoảng cách từ vật tới gương Trang ThuVienDeThi.com CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA BÀI GIẢI: Dựng ảnh liên tiếp S qua (G1 ) (G2): Ta có sơ đồ tạo ảnh sau: S (G1 ) S1 (G2 ) S2 (G3 ) S3 Phương pháp vẽ: Nối M với S3 cắt G1 K Nối K với S2 cắt G2 I Nối I với S1 cắt G1 H Nối S, H, I, K, M (như hình vẽ )ta đường tia sáng từ S tới M KẾT LUẬN: Đường truyền tia sáng từ S phản xạ gương G1 hai lần gương G2 là đường nối từ S đến điểm H, I, K M BÀI TOÁN CÙNG DẠNG: (M) Bài 1: Hai gương phẳng M N đặt vng góc hai điểm A, B cho sẵn nằm hai gương (như hình vẽ) Hãy vẽ tia sáng từ B đến gặp gương M phản xạ đến gương N phản xạ qua A Gợi ý cách giải: - Xác định ảnh B’ B qua gương (M) - Xác định ảnh A’ A qua gương (N) - Nối B’ với A’ cắt gương (M) (N) I J - Nối B, I, J, A ta tia sáng truyền từ B đến gặp gương M phản xạ đến gương N phản xạ qua A Lưu ý: Có thể giải toán sau: - xác định ảnh B’ B qua (M) ảnh B’’ B’ qua (N) - Nối B’’ với A cắt (N) J - Nối J với B’ cắt (M) I - Nối B, I, J, A ta đường truyền tia sáng cần tìm  A  (N) (M ) B'  A  (N ) J  A' (M ) B'  B I A  J  ThuVienDeThi.com B I B'' Trang B (N ) CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA Bài 2: Hai gương phẳng (M1) (M2) có mặt phản xạ quay vào hợp với góc  Hai điểm A, B nằm khoảng hai gương Hãy trình bày cách vẽ đường tia sáng từ A đến đến gương (M1) I, phản xạ đến gương (M2) J truyền đến B Xét hai trường hợp: a)  góc nhọn b)  góc tù c) Nêu điều kiện để phép vẽ thực Gợi ý cách giải: A'  a) Trường hợp  góc nhọn: * cách vẽ : - Xác định ảnh A’ A qua gương (M1) - Xác định ảnh B’ B qua gương (M2) - Nối A’ với B’ cắt gương (M1) (M2) I J - Nối A, I, J, B ta đường truyền tia sáng cần tìm I  (M1 ) A B  α (M ) J  B' A'  ● Lưu ý: giải tốn theo cách sau: * cách vẽ : - Xác định ảnh A’ A qua gương (M1) - Xác định ảnh A’’ A’ qua gương (M2) - Nối A’’ với B cắt gương (M2) J - Nối A’’ với B cắt gương (M1) J - Nối A, I, J, B ta đường truyền tia sáng cần tìm I ThuVienDeThi.com A B  α (M ) A''  Trang  (M1 ) J CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA b) Trường hợp  góc tù: * cách vẽ : - Xác định ảnh A’ A qua gương (M1) (M1 ) - Xác định ảnh B’ B qua gương  (M2) A' - Nối A’ với B’ cắt gương (M1) (M2) I J - Nối A, I, J, B ta đường truyền tia sáng cần tìm  A I B α  J  B' (M ) ● Lưu ý: giải toán theo cách sau: * cách vẽ : - Xác định ảnh A’ A qua gương (M1) - Xác định ảnh A’’ A’ qua gương (M2) - Nối A’’ với B cắt gương (M2) J - Nối A’’ với B cắt gương (M1) J - Nối A, I, J, B ta đường truyền tia sáng cần tìm  A (M1 ) A'  I B α J  (M ) A'' c) Điều kiện để phép vẽ thực được: Từ trường hợp trường hợp hai ta thấy: hai điểm A, B cho trước, phép vẽ thực A’ B’ cắt gương hai điểm I J Trang ThuVienDeThi.com CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA Bài 3: Ba gương phẳng ghép lại thành hình lăng trụ đáy tam giác ( hình vẽ ) Một điểm sáng S nằm tam giác Vẽ đường truyền tia sáng từ S, sau ba lần phản xạ liên tiếp trở S s G1 G2 Gợi ý cách giải: Xác định ảnh liên tiếp S gương G1, G2, G3 theo sơ đồ tạo ảnh sau: S (G1 ) S1 (G ) G3  S2 (G ) S1 G  I s  K S3 - Nối S với S3 cắt gương G3 K - Nối K với S2 cắt gương G2 H - Nối H với S1 cắt gương G1 I - Nối S, I, H, K, S ta đường truyền tia sáng từ S sau lần phản xạ gương truyền trở lại S S  G3 H G S2 Lưu ý: Có thể giải tốn sau: - Xác định ảnh S1 S qua gương G1 - Xác định ảnh S2 S1 qua gương G2 - Xác định ảnh S’ S qua gương G3 - Nối S’ với S2 cắt gương G3 K cắt gương G2 H - Nối H với S1 cắt gương G1 I - Nối S, I, H, K, S ta đường truyền tia sáng cần tìm S1 G  I ThuVienDeThi.com  K G3 H G S2 Trang 10 s S'  CHUYEÂN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA DẠNG 4: XÁC ĐỊNH SỐ ẢNH TẠO BỞI HAI GƯƠNG PHẲNG HỢP NHAU MỘT GÓC α BẤT KỲ BÀI TOÁN : Hai gương phẳng (G1) (G2) làm với góc  =500 Một vật sáng nhỏ S đặt góc tạo hai gương, nằm mặt phẳng phân giác hai gương, cho tất ảnh qua (G1 ) gương này? NHẬN XÉT:  Có hai q trình tạo ảnh: 1) S 2) S (G1 ) (G ) Xét tỉ số: S1 Sa (G ) (G1 ) S2 Sb (G ) (G c ) S3 Vùng sau gương Sc O S (G2 ) 1800  + Nếu tỉ số nguyên số ảnh là: 2n+1 + Nếu chia không hết: phần nguyên a, phần lẻ b Tùy theo vị trí vật, ta có trường hợp sau: * b=0,5: số ảnh 2n+1 2n+2 + Các ảnh nằm đường trịn tâm O, bán kính OS (do tính chất đối xứng ảnh vật qua gương phẳng) + Với trình ta xét ảnh cuối ảnh nằm sau hai gương Sau tìm xem ảnh cuối có trùng khơng, kết luận tổng số ảnh tạo hai gương * Chú ý: Trường hợp tốn tìm số ảnh mà mắt nhìn thấy hai gương (hai gương đặt song song nhau), ta nhận ảnh có tia phản xạ tới mắt được, nghĩa đường thẳng nối mắt với ảnh phải cắt gương điểm Trang 11 ThuVienDeThi.com CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA BÀI GIẢI: 180 Ta thấy: =3,6; phần lẻ 0,6>0,5 nên 50 số ảnh 3x2+1=7 hay 3x2+2=8 ảnh Có hai q trình tạo ảnh: 1) S 2) S (G1 ) (G ) S1 Sa (G ) (G1 ) S2 Sb (G1 ) (G1 ) S3 Sc (Sb )  (S3 )  (S4 )  (Sd ) Vùng sau gương  (Sc ) (S1 )  (G1 ) A  O S B  (S2 )  (G ) (Sa ) Vì lý đối xứng nên ảnh phải nằm vòng tròn tâm O bán kính OS Vịng trịn cắt G1 A cắt G2 B + Ảnh Sn ảnh cuối nằm sau hai gương, nghĩa Sn ¼  [1800   ,1800 ] hay số đo AS ¼  [1300 ,1800 ] ảnh tạo G1 số đo AS n n   50 + Tương tự, Sn ảnh tạo G2 để Sn ảnh cuối số đo ¼  [1300 ,1800 ] BS n * Xét trình 1: S (G1 ) ¼    250 S1 :sđ AS (A) S1 (G ) ¼ = sđ BS ¼ = sđ BA » + sđ BS ¼ =     3  750 S2 : sđ BS 1 (B) 2 S2 (G1 ) (A) ¼ = sđ CS ¼ = sđ AB » + sđ BS ¼ =   3  5  1250 S3 : sđ CS 2 2 S3 (G ) (B) 5 7 ¼ ¼ » ¼ S4 : sđ BS4 = sđ BS3 = sđ BA + sđ AS3 =     175 ¼  [1300 ,1800 ] S ảnh cuối Ta thấy sđ BS 4 Trong trình 1, S cho ảnh * Xét trình 2: Làm tương tự trình 1, ta ảnh Sa , Sb , Sc , Sd với ảnh Sd ứng ¼ =1750 Như S không trùng với S với sđ CS d d Kết luận: S cho ảnh qua hệ hai gương Trang 12 ThuVienDeThi.com CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA BÀI TOÁN CÙNG DẠNG: Hai gương phẳng AB CD chiều dài l=50cm, đặt đối diện nhau, mặt phản xạ hướng vào nhau, song song với cách khoảng a Một điểm sáng S nằm hai gương, cách hai gương, ngang với hai mép AC (như hình vẽ) Mắt người quan sát đặt điểm M cách hai gương = 59cm trông thấy ảnh S? A S฀ Gợi ý cách giải: P Có hai q trình tạo ảnh: 1) S 2) S (G1 ) (G ) S1 Sa (G ) (G1 ) S2 Sb (G1 ) (G1 ) S3 Sc Vì hai gương đặt song song nên số ảnh vô hạn, nhiên mắt nhìn thấy ảnh có tia phản xạ tới mắt, nghĩa nhìn thấy ảnh nằm đoạn thẳng PQ, P Q giao điểm đường thẳng MB MD với đường thẳng qua A C C 59 SM SP SP =  => SP=  3,3a 18 AB AP SP- a  S3  Sb S1  A B ฀M D S C  Q Vì lý đối xứng ta có: SQ =SP  3,3a Vậy: mắt nhìn thấy ảnh thứ n cho S4  trình SSn SS1 = AS+AS1 = CD S1 S2 : CS2 = CS1 = CA + AS1 = a+ => SS2 = SC+CS2 = AB S2 CD S3 S3 S4 Như : a a + =a 2 a 3a = 2 a 3a + = 2a 2 3a 5a = 2 a 5a => SS3 =SA + AS3 = + =3a 2 5a a : CS4 + CS3 =CA +AS3 = a + = 2 a 7a => SS4 =SC +CS4 = + = 4a 2 : AS3=AS2=AC+CS2=a+ SS4 > 3,3a Vậy mắt khơng nhìn thấy ảnh S4 nhìn thấy ảnh S1 , S2 , S3 Với trình 2, tương tự trình mắt nhìn thấy ảnh Sa , Sb , Sc Kết luận: Mắt nhìn ảnh qua hệ hai gương Trang 14 ThuVienDeThi.com ... gương hợp với góc 300 J I Hình O Trang ThuVienDeThi.com Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG DẠNG 2: BÀI TỐN QUAY GƯƠNG PHẲNG BÀI TOÁN: Chiếu tia sáng hẹp SI vào gương. .. xác định ảnh: khoảng cách từ ảnh tới gương khoảng cách từ vật tới gương Trang ThuVienDeThi.com CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA BÀI GIẢI: Dựng ảnh liên tiếp S qua... Trang B (N ) CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP GƯƠNG PHẲNG Giáo viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HÒA Bài 2: Hai gương phẳng (M1) (M2) có mặt phản xạ quay vào hợp với góc  Hai điểm A, B nằm khoảng hai gương Hãy trình