Luận văn thạc sĩ xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương sóng ánh sáng – vật lý 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi và phát huy năng khiếu vật lý của học sinh trung học phổ thông chuyên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐỖ THỊ LẦN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG – VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ PHÁT HUY NĂNG KHIẾU VẬT LÝ CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI – 2012 i z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐỖ THỊ LẦN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG – VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ PHÁT HUY NĂNG KHIẾU VẬT LÝ CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÝ) Mã số: 601410 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Quang Báu TS Tôn Quang Cường HÀ NỘI – 2012 ii z DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ BSCNN Bội số chung nhỏ ĐC Đối chứng GD & ĐT Giáo dục đào tạo HSG Học sinh giỏi THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm STT ii z DANH MỤC CÁC BẢNG STT Bảng Tên bảng Bảng 2.1 Bảng mục tiêu kiến thức chương Sóng ánh sáng Bảng 3.1 Bảng thơng tin nhóm học sinh tham gia q trình TN sư phạm Bảng 3.2 Bảng thống kê điểm số (Xi) kiểm tra Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất Bảng 3.4 Bảng tổng hợp phân loại học sinh theo kết điểm điều tra Bảng 3.5 Bảng tổng hợp tham số iii z DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỔ STT Biểu đồ Biểu đồ 3.1 Tên biểu đồ Biểu đồ phân phối điểm hai nhóm thực nghiệm đối chứng Biểu đồ 3.2 Biểu đồ đường tích lũy Biểu đồ 3.3 Biểu đồ phân loại kết kiểm tra học sinh DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ STT Sơ đồ Tên sơ đồ Sơ đồ 1.1 Sơ đồ kiểu hướng dẫn học sinh giải tập Vật lý Sơ đồ 2.1 Sơ đồ cấu trúc chương Sóng ánh sáng iv z MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Danh mục viết tắt ii Danh mục bảng iii Danh mục biểu đồ, sơ đồ iv Mục lục v MỞ ĐẦU Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THÔNG NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI 1.1 Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu Vật lý 1.1.1 Tầm quan trọng công tác phát hiện, đào tạo bồi dưỡng học sinh giỏi phát triển khiếu Vật lý 1.1.2 Học sinh giỏi Vật lý khiếu Vật lý 1.1.3 Những lực, phẩm chất cần có học sinh giỏi [2, tr - 15] 1.1.4 Một số biện pháp phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu Vật lý 1.2 Bài tập Vật lý dạy học trường trung học phổ thông 13 1.2.1 Khái niệm tập Vật lý 13 1.2.2 Vai trò, tác dụng tập Vật lý 13 1.2.3 Phân loại tập Vật lý 15 1.2.4 Phương pháp giải tập Vật lý 18 1.2.5 Hướng dẫn học sinh giải tập Vật lý 19 1.2.6 Lựa chọn sử dụng tập dạy học Vật lý 20 1.3 Cơ sở thực tiễn bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu Vật lý trường trung học phổ thông 23 1.3.1 Nội dung kiến thức Vật lý kỳ học sinh giỏi cấp tỉnh 23 1.3.2 Một số nguyên nhân ảnh hưởng đến chất lượng học sinh giỏi 23 1.4 Tình hình thực tế công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định 24 1.4.1 Đối tượng phương pháp điều tra 24 v z 1.4.2 Kết điều tra 25 Chương 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG SÓNG ÁNH SÁNG – VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ PHÁT HUY NĂNG KHIẾU VẬT LÝ CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN 29 2.1 Nội dung kiến thức chương Sóng ánh sáng 29 2.1.1 Cấu trúc nội dung chương Sóng ánh sáng 29 2.1.2 Phân tích nội dung chương Sóng ánh sáng 30 2.2 Mục tiêu chương Sóng ánh sáng 36 2.3 Những kỹ học sinh cần đạt 39 2.4 Sử dụng hệ thống tập chương Sóng ánh sáng 39 2.5 Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương Sóng ánh sáng Vật lý – 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu Vật lý học sinh trung học phổ thông chuyên 39 2.5.1 Hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập 39 2.5.2 Hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập tổng hợp nâng cao 50 2.5.3 Hệ thống tập tự giải 73 2.5.4 Hệ thống tập tự giải nâng cao 74 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 78 3.1 Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng phương pháp TN sư phạm 78 3.1.1 Mục đích TN sư phạm 78 3.1.2 Nhiệm vụ TN sư phạm 78 3.1.3 Đối tượng TN sư phạm 79 3.2 Tiến hành TN 79 3.2.1 Thời điểm TN 79 3.2.2 Phương pháp TN 79 3.3 Kết xử lý kết 80 3.3.1 Xây dựng tiêu chí đánh giá 80 vi z 3.3.2 Phân tích kết mặt định tính 80 3.3.3 Phân tích kết mặt định lượng 81 3.4 Đánh giá chung thực nghiệm sư phạm 84 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 86 Kết luận 86 Khuyến nghị 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC 88 vii z MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đào tạo nhân tài mục tiêu quan trọng ngành giáo dục, mà trường chuyên mũi nhọn tiên phong trình đào tạo nhân tài cho đất nước Trải qua 45 năm xây dựng phát triển, hệ thống trường chun THPT đóng vai trị quan trọng việc phát hiện, bồi dưỡng học sinh khiếu để đào tạo nhà khoa học, nhà quản lý, doanh nhân giỏi [12, tr.2] Trong trình giảng dạy trường phổ thông nhiệm vụ phát triển tư cho học sinh nhiệm vụ quan trọng, đòi hỏi tiến hành đồng mơn, Vật lý môn khoa học TN đề cập đến nhiều vấn đề khoa học, góp phần rèn luyện tư cho học sinh góc độ đặc biệt qua phần giải tập Vật lý Bài tập Vật lý khơng có tác dụng rèn luyện kỹ vận dụng, đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động, phong phú mà thơng qua để ơn tập, rèn luyện số kỹ cần thiết Vật lý, rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thơng minh sáng tạo cho học sinh, giúp học sinh hứng thú học tập Cũng thông qua tập Vật lý giáo viên kiểm tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức kỹ Vật lý học sinh Trong lớp chuyên Vật lý THPT nước ta nay, học sinh luyện nhiều tập khó dẫn đến quen, cịn nặng tính tốn đơi chưa phát huy óc quan sát, khả phát vấn đề Việc thực mục tiêu phát hiện, bồi dưỡng phát triển học sinh khiếu chưa đầy đủ Vì lí nên tơi định chọn đề tài nghiên cứu "Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương Sóng ánh sáng – Vật lý 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu Vật lý học sinh trung học phổ thông chuyên" hướng thích hợp, hữu ích cho giáo viên việc giảng dạy lớp chuyên Vật lý THPT Lịch sử nghiên cứu Có nhiều cơng trình nghiên cứu khác đề cập đến hệ thống tập chương Sóng ánh sáng, cơng trình với mục đích chủ yếu trình bày dạng z toán để luyện thi đại học, chưa quan tâm đến học sinh giỏi phát huy khiếu khối chuyên Mục tiêu nghiên cứu Vận dụng lý luận đại, xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương Sóng ánh sáng – Vật lý 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu học sinh THPT chuyên Câu hỏi nghiên cứu Vận dụng lý luận đại, xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương Sóng ánh sáng Vật lý 12 - THPT nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu học sinh THPT chuyên nào? Giả thuyết khoa học Xây dựng hệ thống kiến thức lý thuyết tập đa dạng, phong phú có chất lượng kết hợp với phương pháp hướng dẫn hoạt động giải tập dạy học; qua giúp học sinh nâng cao kiến thức, rèn luyện khả tự học, tự nghiên cứu, chủ động sáng tạo góp phần nâng cao chất lượng môn hiệu trình bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên Vật lý THPT Đối tƣợng nghiên cứu Hệ thống tập q trình giải tập chương Sóng ánh sáng Vật lý lớp 12 THPT Phạm vi nghiên cứu Áp dụng với chương Sóng ánh sáng lớp 12 THPT Nghiên cứu cho học sinh học môn Vật lý khối chuyên Vật lý THPT Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu lý luận vai trị, tác dụng, phương pháp giải tập Vật lý - Nghiên cứu nội dung kiến thức chương Sóng ánh sáng – Vật lý 12 THPT - Lựa chọn, xây dựng hệ thống tập chương Sóng ánh sáng – Vật lý 12 THPT - Định hướng, xây dựng phương pháp giải tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương Sóng ánh sáng – Vật lý 12 THPT z c Trong tượng giao thoa, khoảng cách từ O đến điểm khác trường giao thoa nhỏ so với khoảng cách từ nguồn kết hợp đến Do đó, tia sáng truyền qua mỏng xem gần phương vng góc Với bề dày e bản, thời gian để tia truyền qua t  e , v vận tốc truyền v ánh sáng qua Quãng đường chân không tương ứng với bề dày e bản: c e'  ct  e  n.e v Nếu mỏng che khuất nguồn S1 quang trình từ S1 đến M l1  d1  e  ne  d1  (n  1)e Vì mỏng không che khuất nguồn S2 nên l2  d x' Hiệu quang trình l  l2  l1  d  d1  (n  1)e  a  (n  1)e D x' Vị trí vân sáng l  k   a  (n  1)e  k  D Do x  k '  D (n  1)eD  a a Khi khơng có mỏng, vị trí vân sáng x  k D a Vậy hệ vân giao thoa dời phía đặt mỏng khoảng xác định x0  x '  x  (n  1)eD a Suy n   ax 1.103.1,5.102 1  1,5 eD 10.106.3 Bài 29 Giả sử mép hai nửa thấu kính A, B I giao điểm hai tia mép AP2, BP1 O trung điểm O1O2 nằm AB S trung điểm S1S2 Kết hợp với hình 2.22 ta có Xét tam giác IAB tam giác IS1S2 thì: IO0 IO AB AB IO0 , suy   '0  AB  S1S2 IO0  IS0 d S1S2 IS d’ khoảng cách từ hai bán thấu kính đến hai ảnh S1, S2 có giá trị: 91 z d'  df 60.20   30cm d  f 60  20 Do S1S2  a  O1O2 d  d' d  d' 60  30  e   3mm d d 60 Và AB = + 0,2 = 3,2 cm Vậy IO0'  32 30  33,103cm 32  b Gọi S’ mép thứ hai khe nguồn Tâm hệ vân cho dải sáng mép S, điểm O O’ tâm hệ vân cho dải sáng mép S’ Điều kiện để quan sát vân OO’ < i hay OO '   (D  d ' ) a Gọi S’1, S’2 ảnh S cho hai nửa thấu kính, với dải sáng mép S O đường thẳng SS0 Vậy với dải sáng mép S, vân trung tâm phải đường thẳng nối S’ với trung điểm S’0 S1S2 Xét tam giác O0OO’ tam giác O0SS’ ta có SO0 SS ' d d    SS '  OO' ' OO OO0 D D Vậy độ rộng h = SS’ khe sáng S phải thỏa mãn điều kiện: d  ( D  d ) d 0,59.103.(1,8  3).103 60 hi    0,098mm D d D 180 Khi i  0,59.103.1,5.103  0,3mm l e( D  d ) 2.2,    26 Và N   i id 0, 295.0,6 0, 295 c Khe S xa dần, d tăng dần, d’ tiến tới giới hạn f = 20 cm, a giảm dần tiến tới giới hạn e = mm D tăng dần từ 1,5 lên 1,6 Bề rộng trường giao thoa giảm dần tiến tới giới hạn llim = e = mm Do khoảng vân i tăng dần tiến tới giới hạn: ilim 0,59.103.1,6,103   0, 472mm Còn N, tới giới hạn Nlim  llim   vân ilim 0, 472 92 z Bài 30 Gọi O giao tuyến mặt gương với màn, O tâm vân trung tâm Trong thí nghiệm Loyd, O vân tối Tại M vân tối, khoảng OM phải bội số nguyên lần khoảng vân, tức là: OM  d  pi  p D a p D 2h Khi gần nguồn hơn, khoảng cách D cịn D – 0,24 m, khoảng vân i giảm, M có vân tối nên p phải tăng lên đơn vị, tức là: d  ( p  1)i '  ( p  1)  ( D  0, 24) 2h Khi xa nguồn hơn, d  ( p  1)i"  ( p  1)  ( D  4) 2h Với OM = 1,2 mm; 2h = 2mm, ta có hệ: 1,  p D 1,  ( p  1) 1,  ( p  1) (1)  ( D  0, 24) 2h  ( D  4) Từ hai phương trình (1) (2) ta có: Từ hai phương trình (1) (3) ta có: (2) (3) D  0,12( p  1) (4) D  0, 2( p  1) Do Từ hai phương trình (1) (2) ta có: 0,12( p  1)  0,2( p  1)  0,32  0,08 p  p  Thế vào (4) ta được: D = 2.0,12.(4+1) = 1,2 m   0,5m Bài 31 a Ta có cơng thức xác định vị trí ảnh: d '  Khoảng cách hai nguồn: a  e df 16.12   48cm d  f 16  12 d d 16  48 1,  1, 2.4  4,8mm d 16 Khoảng cách từ hai khe đến màn: D0  D  d '  f  86  48   36cm 93 z Khoảng vân i   D0 a  0,54.0,36  0,04mm 4,8 Góc trơng khoảng vân i qua kính lúp:   b Độ rộng giới hạn khe: hlim  i i 0,04   2.103 rad  a  7' f0 20 d 16  0,04  0,0076mm D  f0 86  Khe có sẵn độ rộng 0,003 mm Vậy góc nghiêng  S phải có giá trị khơng q   hlim  h 0,007  0,003      2.104 rad  0,67 ' l 20 500 Vậy góc  phải nhỏ 0,67’ c TH1: Khi đặt thủy tinh khe S thấu kính khe S tựa bị dịch 1 chuyển lại gần thấu kính đoạn: S1S2  l (1  )  3.(1  )  1cm n 1,5 Và hai ảnh S1, S2 S cách thấu kính: d '  d '  (16  1).12  60cm 16   12 d '  d ' 60  15 a 4,8 Khoảng a trở thành a : a  e  e  5e    6mm 15 4 d  S1S2 ’ ' D trở thành: 86 – 60 – = 24 cm = 24 D0  D0 36 8 Khoảng vân i thành i’: i '  i  i  0,04  0,022mm 15 15 16.48 N ' 15 16 84 Trường giao thoa rộng lên theo tỉ số k  số vân tăng  2 15.83 N 15 83 lần TH2: Đặt thấu kính hai ảnh S1, S2 khoảng cách a khơng đổi, có khoảng cách D0 giảm từ 36 cm xuống 35 cm, nên khoảng vân giảm chút theo tỉ số 36 i ' 35 , số vân N tăng theo tỉ số trường giao thoa  35 i 36 không đổi TH3: Khi đặt hai ảnh S1, S2 kính lúp mặt song song ảnh hưởng đến quang trình riêng biệt d1, d2 khoảng vân i bị giảm: 94 z  (n  1) l 25   (1,5  1)  lần, trường giao thoa không đổi nên D 36 24 số vân tăng gấp 25 lần 24 Bài 32 Hai kính làm thành A nêm khơng khí có góc chiết quang: e 0,05   rad a 50 1000 Chùm sáng rọi vào từ đèn hai chùm tia song song, vng góc với mặt kính trên, góc tới i = Vậy nêm khơng khí cho ta hệ vân có khoảng vân: i   2A 0,589.103  0,3mm 2.103 Vậy số vân xuất hai kính: N  a 50   166 vân i 0,3 Bài 33 Gọi M vị trí vân tối, độ dày e lớp khơng khí M phải có giá trị  e  p Bán kính   MH vân đường cao tam giác vng OMO’ 2 tính theo cơng thức:   MH  HO.HO '  HO.(2 R  HO)  R.HO Mà HO  e  e0 suy   R (e  e0 )  R ( p   e0 ) Bán kính vân tối thứ thứ 10 ứng với e5 e10 là: 52  Rp   Re0 ; 102  R( p  5)  Re0 2 Do 10  5  5R Suy R  (1) hay ( 10  5 )( 10  5 )  5R ( 10  5 )( 10  5 ) (2,625  1,832)(2,625  1,8832)   1, 2.103 mm 6 5 5.0,589.10 Từ (1) ta có khoảng cách e0 từ đỉnh chỏm cầu tớ kính phẳng:  Hình 2.28 2 1,8322 e0  p   p.0, 2945   0, 2945 p  1,3984 2R 2.1, 95 z Giá trị nhỏ e0 tương ứng với p = e0min  0,2945.5  1,3984  0,074m Vậy e0  0,074  0,294.5 0,074  k  Hay e0  (k  )  với   0,589m Bài 34 Điều kiện để xạ có bước sóng  có biên độ cực đại là: 2ne    k  , với k = 1, 2, 3… (1) Ta xét trường hợp a k = Từ (1) ta có: ne    540  135nm ' ' Nếu xạ  khác phản xạ với cường độ cực đại  thỏa mãn: ne  3 '  540  '    180nm 3 Bức xạ nằm miền tử ngoại, mắt khơng trơng thấy Vậy màng có độ dày: e  135 135   100nm n 1,33 b k = Khi từ (1) ta có: ne  3 3.540   405nm 4 Hai xạ gần nhất, cho cực đại giao thoa có bước sóng:  '  3  540.3  1620nm  "  3 1620   324nm 5 Cả hai xạ nằm vùng khả kiến Vậy với độ dày: e'  405 405   304,5nm có xạ 540 nm có phản xạ với cường n 1,33 độ cực đại, tức màng có màu lục c k = Từ (1) ta có: ne'  5 5.540   675nm 4 Hai xạ gần cho cực đại có bước sóng: 96 z '  5 540.5 5 540.5   900nm  "    385,7 nm 3 7 Hai xạ vùng khả kiến, màng có màu lục, có độ dày: e  675 675   507,5nm n 1,33 d k = Khi từ (1) ta có: ne'  7 7.540   945nm 4 Hai xạ gần cho cực đại có bước sóng: '  7 7.540 7 7.540   756nm  "    420nm 5 9 Hai xạ nằm vùng khả kiến, có màu hỗn hợp ba màu  ,  ' ,  " khơng thể có màu lục Vậy độ dày màng là: e  100nm e'  304,5nm e"  507,5nm Bài 35 ' Ta có cơng thức cách tử nhiễu xạ: d (sin i  sin i )  k  Với i = 00 ta được: d sin i '  k  Với i’ = i1, k = i’ = i2, k = ta có: d sin i1   (1) d sin i2  2 (2) Cộng, trừ (1) với (2) ta có: d (sin i1  sin i2 )  3 2d sin i1  i2 i i cos  3 2 (3) d (sin i2  sin i1 )   2d sin i2  i1 i i cos   2 Chia vế (3) với (4) ta có: tan Suy (4) i1  i2 i i  3tan  3.tan 460  0,121 2 i1  i2  6053' , i1  406' , i2  9012' Suy sin i1  sin 406'  0,082,sin i2  sin 9012'  0,159 Vậy   d (sin i1  sin i2 )  0,006,0,082  0, 48.10 3 mm  0, 48  m 97 z Phụ lục PHIẾU PHỎNG VẤN HỌC SINH I THÔNG TIN CÁ NHÂN Họ tên:…………………………… Lớp:………… II NỘI DUNG PHỎNG VẤN Em trả lời cách điền dấu X vào [ ] mà em cho thích hợp Câu 1: Khi làm tập Vật lý em thường - Học xong lý thuyết làm tập [] - Vừa làm tập, vừa xem lại lý thuyết [] - Chỉ làm tập giao [] - Làm hết tập giao làm thêm [] tập nâng cao sách tham khảo Câu 2: Khi giải toán Vật lý, em thường quan tâm đến điểm - Tìm phương pháp giải cho tốn [] - Tìm đáp án cho tốn [] - Tính thực tiễn tượng Vật lý [] nêu tốn Câu 3: Khó khăn em giải tập Vật lý - Không nhớ lý thuyết [] - Nhớ lý thuyết vận dụng [] - Không hiểu tượng, yêu cầu tập [] - Khơng biết thực phép tốn phức tạp [] Câu 4: Em học giỏi tốt mônVật lý dạng tập - Bài tập định tính, kết hợp tính tốn đơn giản [] - Bài tập định lượng [] - Những tập định tính, kết hợp tính tốn phức tạp [] 98 z Phụ lục PHIẾU PHỎNG VẤN GIÁO VIÊN VẬT LÝ I THÔNG TIN CÁ NHÂN Họ tên:…………………………… Nam/nữ:………… ………………… Nơi công tác nay: Trường THPT………………………………… Số năm kinh nghiệm trực tiếp giảng dạy trường THPT:………………… Số lần tham gia công tác bồi dưỡng học sinh giỏi:………………………… II NỘI DUNG PHỎNG VẤN Câu 1: Khi tham gia công tác bồi dưỡng học sinh giỏi, thầy (cô) thường chuẩn bị tài liệu ôn thi? (Đồng ý [X] ) - Tìm sách tham khảo, lấy tập khó [] - Sưu tầm đề thi năm trước [] - Tự biên soạn thành hệ thống tập [] Câu 2: Thầy (cơ) thường sử dụng hình thức tổ chức giải tập bồi dưỡng học sinh giỏi? (Thường xuyên [X], [+], không sử dụng [-]) - Học sinh tự giải tập, chữa khó [] - Giáo viên đưa vấn đề cho lớp thảo luận, phân tích [] tự giải toán Giáo viên người tổng kết lại nội dung thảo luận - Giáo viên chữa giao cho học sinh [] Câu 3: Những khó khăn công tác bồi dưỡng học sinh giỏi mà thầy (cô) thường gặp? - Tài liệu bồi dưỡng HSG [] - Chưa có kinh nghiệm cơng tác bồi dưỡng HSG [] - Học sinh giỏi, có khiếu Vật lý [] - Thời gian bồi dưỡng học sinh giỏi không nhiều [] - Chế độ bồi dưỡng cho giáo viên hạn chế [] - Sức ép kết đội tuyển HSG [] Câu 4: Những ý kiến đề xuất thầy (cô) công tác bồi dưỡng HSG 99 z ĐỀ KIỂM TRA Phụ lục (Thời gian làm bài: 90 phút, không kể thời gian giao đề) A PHẦN I: Trắc nghiệm (4 điểm) Câu 1: Trong thí nghiêm giao thoa khe I – âng, nguồn phát hai xạ 1  0,4 m; 2  0,5m khoảng vân 1 i1 = 0,2 mm Hỏi đoạn MN, với MN vng góc với vân trung tâm, MO = MO = 1,5 mm có vân cực đại trùng thấy vạch đen A vạch sáng, vạch đen B vạch sáng, vạch đen C vạch sáng trùng, không thấy vạch đen D vạch sáng trùng, không thấy vạch đen Câu 2: Trong thí nghiệm giao thoa gương Fresnel, xạ nguồn có bước sóng 1  0,6 m; góc hai gương phẳng   2.103 rad , khoảng cách từ nguồn S đến giao tuyến hai gương d = 50 cm, khoảng cách từ giao tuyến hai gương đến quan sát để có vân sáng, với hai mép hệ vân vân sáng A 0, 75m B 0,5 m C m D 0,67 m Câu 3: Cắt đơi thấu kính có tiêu cự f = 25 cm, tách hai nửa để quang tâm cách đoạn a = mm Chiếu vào chùm sáng song song với hai quang trục Phía sau lưỡng thấu kính ta đặt màn, cách lưỡng thấu kính đoạn l = 25 cm Trên có vạch đen bước sóng chiếu vào nguồn   0,5 m A 24 B 25 C 26 D.27 Câu 4: Lưỡng thấu kính có tiêu cự f, cưa đôi thành hai nửa mài bớt nửa đoạn h Nguồn S đặt cách lưỡng thấu kính khoảng d thay đổi Khoảng cách hai ảnh S1, S2 S a, khoảng cách quang tâm hai thấu kính a0 Khi đưa nguồn S lại gần lưỡng thấu kính số vân n loại khoảng vân i tăng hay giảm A Khoảng vân i số vân n tăng B Khoảng vân i số vân n tăng C Khoảng vân i tăng số vân n giảm 100 z D Khoảng vân i giảm số vân n tăng B PHẦN II: Tự luận (6 điểm) Bài 1: Cưa đôi thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 25 cm đường kính chu vi cm theo mặt phẳng qua quang tâm O tách hai nửa thấu kính cho hai quang tâm O1, O2 chúng đối xứng qua trục thấu kính O1O2 = 1,5 mm Đặt khe S nhỏ trục chính, cách hai nửa thấu kính 50 cm, có hai ảnh S1, S2 Đặt E cách bán thấu kính 3,5 m ta quan sát hệ vân giao thoa với khoảng vân 0,54 mm a Xác định khoảng cách tối thiểu từ E đến bán thấu kính để quan sát vân giao thoa man Tìm bước sóng Xác định số van sáng, tối E b Chiếu khe sáng S đồng thời hai xạ có bước sóng 1  0,45m; 2  0,63m Xác định vị trí hồn toàn tối E c Chiếu khe sáng S xạ 1 đặt khe ống chuẩn trực máy quang phổ song song cách vân trung tâm 3,6 mm quang phổ thu có hình dạng d Chiếu khe S ánh sáng trắng có bước sóng 0,4m    0,75 m quang phổ thu có vạch đen? Số vạch thay đổi thay đổi khoảng O1O2 hai thấu kính Xác đính số vạch đen O1O2 = mm Bài 2: Trên thủy tinh bôi đen L1, hai mặt song song có hình trụ V thủy tinh, chiều cao h = mm, hình trụ lại có thấu kính phẳng lồi L2 Hệ chiếu sáng vng góc với xạ màu lục thủy ngân, có bước sóng 546 nm a Bán kính cong R mặt lồi R = cm Biết tâm hệ vân điểm sáng, tính bán kính vân tối liên tiếp b Thay xạ xạ màu tím thủy ngân có bước sóng 2  436nm cho nhiệt độ hệ vân tăng dần từ 150 đến 1000 thấy có 18 vân Niu – tơn qua tâm Hỏi hệ vân dịch chuyển theo chiều nào, tính hệ số nở dài thủy tinh làm hình trụ c Thay xạ 1 xạ 2 nhằm mục đích gì? Với mục đích ấy, có cần thay đổi thấu kính L2 thấu kính có độ tụ lớn hay nhỏ khơng? 101 z d Giữ hệ nhiệt độ không đổi, chiếu sáng xạ 2 Rút dần khơng khí hình trụ ra, hệ vân thay đổi nào? Tính số vân qua tâm hệ rút hết khơng khí, biết chiết suất khơng khí n = 1,000293 ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM A PHẦN I: Từ câu đến câu 4, câu điểm Câu 1: Do i1 = 0,2 mm nên i2 = 0,25 mm Khoảng cách hai vân cực đại trùng kề i = BSCNN (i1, i2) = mm Số vạch cực đại trùng thỏa nãn - ON0 < ki < OM0 Tức - 1,5 < k < 1,5 Suy có vạch đen trùng Vị trí trùng thỏa mãn: x = (2m1 + 1)i1 = (2m2 + 1)i2 Tức là: 4(2m1 + 1) = 5(2m2 + 1) Phương trình vơ nghiệm Vậy khơng có vạch đen trùng Chọn đáp án C Câu 2: Trên có vân sáng mà mép hai vân sáng OM0 = ON0 = 4i Hay OM0 = 8i Mà OM0 = 2l.tan  2l  4ld  8 Hay 2l.tan  2l  4ld  8 ld d ld d Thay d  0,5;  2.103 ;   0,6.106 ta l = 0,67 m Chọn đáp án D Câu 3: Giả sử trường giao thoa MN, ta có MN = mm D = l – f = m Khoảng vân i  D a  0,5.2  2mm i Tọa độ vạch tối x  (2m  1)  (2m  1).0,1 Do 2,5  (2m  1)  2,5  13  m  12 tức có 26 vạch tối Chọn đáp án C Câu 4: Giả sử M, N mép hệ vân Khi di chuyển nguồn S MN khơng thay đổi Ta có: a  a0 d'  d d Mà D  l  d '  l  a0 d d f df l (d  f )  df  d f df 102 z Do i  D a   (l  f )d  lf  a0 d   lf  ( f  l )   (*)  a0  d Từ biểu thức (*) ta thấy, d giảm i tăng, số vân giảm Chọn đáp án C B PHẦN II: Bài 1: điểm, ý điểm Đặt I giao hai tia ló xuất phát từ nguồn S sau qua rìa thấu kính d'  df  50cm d f Ta có OI  O1O2   OI  52,56cm OI  50 S1S2 Bước sóng    0,54mm D Theo đề a = mm, D = 3,5 – d’ = 3m Do bước sóng   0,54m Bề rộng trường giao thoa: MN SC , với C giao điểm quang trục SO  O1O2 SO Trong SC = d + 350 = 400 cm, SO = d = 50 cm Suy MN = 1,2 cm Số khoảng vân trường giao thoa : N  2.[ b Vị trí vân tối: xt  (2k  1) D 2a MN ]=22 vân 2i Vị trí hồn tồn tối màn: (2k1  1) 1D 2a  (2k2  1) 2 D 2a  k1  1, 4k2  0, Vì k1, k2 số nguyên nên k2 = 2, 7, 12, 17… Nhưng bề rộng nửa trường giao thoa MN : = 0,6 cm; nên phải có: xt  (2k2  1) 2 D 2a   k2  Vậy k2 = 2, k2 = Với k2 = k1 = nên xt  (2k1  1) 1D 2a Với k2 = k1 = 10 nên xt  (2k1  1)  1,575mm 1D 2a 103 z  4,725mm Như có tất vị trí vân hoàn toàn tối màn, đối xứng qua vân sáng trung tâm c Bước sóng i  D a  0, 45mm Theo đề vị trí khe ống chuẩn trực: x = 3,6 mm = 8.0,45 = 8i1, ứng với vị trí vân giao thoa Do máy quang phổ thu quang phổ vạch phát xạ có bước sóng 450 nm d Khi chiếu khe S ánh sáng trắng, ta thu quang phổ vạch, vạch đen quang phổ ứng với vị trí cho vân tối: xt  (2k  1) D a Ký hiệu O1O2 = b, a = S1S2 = 2b Từ đó: xt  (2k  1) D 2a  3,6mm , suy   4bxt 4,8b 7,   (2k  1) D 2k  2k  Vì 0,4    0,75 nên 3, 2b  0,5  k  6b  0,5 Suy 4,8  k  8,5 , nghĩa có vạch đen Khi khoảng cách b thay đổi, trị số giới hạn k thay đổi số vạch đen thay đổi theo Vị số hạng 3,2b biến thiên theo b chậm số hạng 6b, nên b tăng lên, cận b tăng nhanh cận dưới, số giá trị k hai cận tăng, nghĩa số vạch đen tăng đồng biến với b Khi b = mm, 2,7  k  5,5 nghĩa có vạch đen Như b giảm từ 1,5 mm xuống mm số vạch đen giảm từ cịn Bài 2: điểm, ý 0,5 điểm a Tâm hệ vân tâm điểm sáng, bán kính vành tối: tk  R (k  0,5) ; tk  3.103.0,546.103 (k  0,5)  1, 28 k  0,5 ; Vậy 1  1,28 (1 0,5) 0,9 mm 2  1,28 (2  0,5)  1,57mm 3  1,28 (3  0,5)  2,02mm b Tăng nhiệt độ hệ lên chiều cao hình trụ tăng từ h15 = h0(1+15k) lên h100 = h0(1+100k) tức tăng thêm 85h0k 104 z Thấu kính nâng cao lên, vân dồn vào tâm, biến tâm Có 18 vành qua tâm thì: h  18   3,924.106 mm Mặt khác: h  85h0 k  h15 85k  h15 85k (1  15k )  15k 3,924.103  9.106 K 1 Do k  85.5 Vậy hệ số nở dài hình trụ 9.10-6 K-1 c Phép đo dựa vào việc đếm số vành N, việc đo bán kính vành Khi N lớn phép đo xác cao, nên đo k cần sử dụng xạ có bước sóng nhỏ: Thay 1 2 tăng độ xác độ nhạy phép đo Cịn đo bán kính vành, lại cần tăng bán kính cong, tức giảm độ tụ thấu kính để tăng độ xác d gọi e0 khoảng cách từ đỉnh hình chỏm cầu tới mặt kính phẳng Khi rút hết khơng khí quang trình đỉnh chỏm cầu, chưa rút khơng khí e = n.e0 =1,000293.e Bậc giao thoa tâm hệ vành, chưa rút khơng khí tính cơng thức: 2ne0  k   k  2ne0  Khi rút hết khơng khí, bậc giao thoa k '  2e0   k , tức n nhỏ n lần, tương đương với việc hạ thấp thấu kính đoạn: h  h  h  h(1  )  5.0,000293  1, 47  m n 1,000293 Thấu kính hạ thấp xuống, vành nở từ tâm, h    0, 218 m lại có vành xuất tâm nở Vậy số vành qua tâm hệ vành N  h   1, 465  6,6 vành Tức có 0, 218 vành sáng xuất hiện, vành cuối chưa nở tới vành thứ ban đầu, mà có bán kính  '  0,61  0,6.0,9  0,7mm 105 z ... 25 Chương 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG SÓNG ÁNH SÁNG – VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ PHÁT HUY NĂNG KHIẾU VẬT LÝ CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ... Sóng ánh sáng Vật lý – 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu Vật lý học sinh trung học phổ thông chuyên 39 2.5.1 Hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập 39 2.5.2 Hệ thống tập hướng. .. hướng dẫn hoạt động giải hệ thống tập chương Sóng ánh sáng 28 z CHƢƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG SÓNG ÁNH SÁNG – VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ