2.1. Cơ sở lí luận Sơ đồ truyền tải: Điện năng phát ra từ nhà máy phát điện, được truyền đến nơi tiêu thụ trên một đường dây có điện trở tổng cộng là R. Công suất điện truyền đi là: Công suất hao phí trên đường dây là: Công suất nơi tiêu thụ: Liên hệ công suất và điện áp nơi phát và nơi tiêu thụ: thì: thì: Đây chính là tổng hợp dao động ta có thể xử lý nhanh bằng máy tính hoặc có thể tính theo công thức tổng hợp dao động: Hiệu suất của quá trình truyền tải: Để giảm công suất hao phí trên đường dâycó hai phương án giảm P: + Phương án 1 :Giảm R. Do nên giảm R thì cần tăng tiết diện S của dây dẫn: tốn kém. + Phương án 2 :Tăng U Tăng hoặc giảm U chỉ đơn giản sử dụng máy biến áp: máy biến áp được sử dụng để tăng áp trước khi truyền đi và hạ áp nơi nhận được. Khi có máy biếp áp sơ đồ truyền tải là: 2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng SKKN Thực tế khi dạy bài toán truyền tải điện năng ở các lớp 12A, 12K, 12G, 12E tại trường THPT Ba Đình, qua khảo sát tôi thu được kết quả như sau: Học sinh chỉ làm được bài tập dễ hoặc có sẵn công thức áp dụng, các bài tập khó thì khảo sát với các lớp đối chứng 12G, 12E tôi thu được kết quả như bảng sau Đối tượng Lớp Sĩ Số Điểm 0 > 3.5 3.5 > 5 5 > 6.5 6.5 > 8.0 8.0 10 SL % SL % SL % SL % SL % Đối chứng 12G 48 13 27,1 17 35,4 12 25 5 10,4 2 2,1 Đối chứng 12E 45 14 31,1 12 26,7 15 33,3 4 8,9 0 0 Qua bảng số liệu ta thấy số học sinh không làm được bài chiếm đa số, một số có làm bài nhưng làm sai và số lượng học sinh làm được đúng bài rất ít. Nguyên nhân của thực trạng trên là do học sinh hay mắc phải các lỗi sau: + Học sinh đọc đề không định hướng được cách làm nản chí không làm nữa. + Học sinh không thiết lập được các phương trình liên hệ giữa các đại lượng nơi phát, nơi nhận, hao phí đường dây do nhiều mối liên hệ trong bài không thể hiện rõ . + Một số học sinh thiết lập được phương trình nhưng lúng túng trong việc giải ra kết quả vì có quá nhiều ẩn số. Bài toán trở nên mơ hồ rắc rối. + Một số ít học sinh giải ra được kết quả nhưng biến đổi nặng về mặt toán học, mất nhiều thời gian để tính toán không phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay. 2.3. Giải quyết vấn đề. 2.3.1. Phương pháp 4 cột. Dấu hiệu nhận biết bài toán giải theo cách chia 4 cột : Thường áp dụng cho các bài toán truyền tải điện năng không liên quan đến máy biến áp với hệ số công suất Trình tự của cách làm: Loại 1: Công suất truyền đi P không đổi. Phương pháp giải: + Bước 1: Chia dữ kiện của bài toán theo 4 cột gồm: công suất nguồn phát P, công suất nơi tiêu thụ Ptt, hao phí trên đường dây,hiệu điện thế nơi phát U. + Bước 2: Điền các thông tin vào các cột treo thứ tự: Hàng 1 chọn P1=100 hoặc để giá trị P= const, Dựa vào hiệu suất H1 tính Ptt1và , U1 Hàng 2 chọn P2= P1=100 hoặc để P2= P1=const, Dựa vào hiệu suất H2 tính Ptt2và , U2 + Bước3: Lập tỉ số + Bước 4: Tìm dữ kiện mà đề yêu cầu. Ví dụ 1: Điện năng ở một trạm phát điện được ruyền đi dưới điện áp 2 kV,hiệu suất trong quá trình truyền tải là H= 60%. Muốn hiệu suất trong quá trình truyền tải tăng đến 97,5% thì ta phải thay đổi hiệu điện thế truyền đi như thế nào? Cho công suất truyền đi không đổi. Cách giải thông thường : Lập tỉ số (1) và (2) Cách giải chia 4 cột: Bài toán cho hiệu suất nên chọn P= 100 để dễ tính Ptt, . 100 60 40 100 97,5 2,5 Ta có: nên
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT BA ĐÌNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM GIẢI PHÁP GIẢI BÀI TỐN DỊCH CHUYỂN VẬT- ẢNH- THẤU KÍNH CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 THPT Người thực : Nguyễn Thị Ngoan Chức vụ : Giáo viên SKKN thuộc môn: Vật Lý THANH HOÁ NĂM 2020 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài…………………………………………………… 1.2 Mục đích nghiên cứu…………………………………………………… 1.3 Đối tượng nghiên cứu…………………………………………………… 1.4 Phương pháp nghiên cứu………………………………………………… 1.5 Những điểm sáng kiến……………… ………………………… NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận…………………………………………………………… 2.2 Thực trạng vấn đề nghiên cứu………………………………………… 2.3 Giải pháp giải vấn đề………………………… ……… 2.3.1 Dạng 1- dịch chuyển theo phương trục thấu kính………… 2.3.2 Dạng 2- dịch chuyển theo phương vng góc với trục thấu kính…………………………………………………………………………… 2.3.3 Dạng 3- dịch chuyển theo bất kì……………………………………… 2.4 Hiệu SKKN ……………………….…………………………… KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận………… ……………………………………………………… 3.2 Kiến nghị…………………………….…………………………………… 1 2 3 4 10 14 19 19 20 Giải pháp giải toán dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài: Bài tập dù khó đến đâu có phương pháp giải hay, rõ ràng, lơ gic tốn trở nên dễ dàng Bài tập thấu kính rộng có nhiều tập khó, đặc biệt dạng tập dịch chuyển vật ảnh thấu kính Trong q trình giảng dạy, tơi nhận thấy gặp dạng tập em học sinh gặp nhiều khó khăn mà khơng tháo gỡ Đặc điểm tốn dịch chuyển thấu kính có nhiều ẩn, nhiều em sau lập phương trình xong khơng biết nên xử lí tốn học hướng để giảm số ẩn toán Biến đổi nhiều thời gian mà cuối không kết Một số em có khả tư tốn học tốt xử lí Nhưng số ít, chí thân nhiều giáo viên gặp cố Qua trình giảng dạy thực tế mình, tơi nghiên cứu, phân tích, tổng hợp phân loại dạng thường gặp toán dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính Sau đưa phương pháp giải cụ thể, chi tiết, dễ hiểu để em tự giải tốn Chính vậy, tơi muốn chia sẻ với em học sinh, với đồng nghiệp kinh nghiệm quý báu trình giảng dạy qua đề tài “phân loại dạng toán dịch chuyển thấu kính’’ Rất mong góp ý chia sẻ kinh nghiệm đồng nghiệp để đề tài hồn thiện 1.2 Mục đích nghiên cứu - Giúp học sinh hiểu phương pháp giải dạng tập dịch chuyển thấu kính Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình Giải pháp giải tốn dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT - Giúp học sinh vận dụng phương pháp giải để giải dạng tập dịch chuyển thấu kính -Tạo hứng thú học tập đồng thời giúp em đạt kết cao kỳ thi - Giúp học sinh củng cố kiến thức, giảm bớt áp lực môn cho học sinh - Rèn luyện khả nghiên cứu khoa học 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng tập thấu kính phần nội dung liên quan đến swuj dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lý 11 - Đối tượng sử dụng đề tài: Học sinh lớp 11, dùng cho học sinh 12 ôn thi trung học phổ thông quốc gia muốn lấy điểm cao - Đề tài nghiên cứu khó khăn học sinh việc giải tập dịch chuyển thấu kính để từ đưa giải pháp nhằm khắc phục khó khăn phân loại đưa phương pháp giải hợp lý cho loại đó, giảm thiểu thời gian giải phương trình tốn học để nhiều học sinh làm dạng tốn khơng thiết phải em học sinh giỏi làm 1.4 Phương pháp nghiên cứu Trong sáng kiến sử dụng số phương pháp như: - Phương pháp chính là: tổng kết đúc rút kinh nghiệm từ thực tế dạy học - Phương pháp nghiên cứu tài liệu, sách tham khảo, mạng internet - Phương pháp hỗ trợ trao đổi kinh nghiệm từ các giáo viên môn - Phương pháp điều tra từ đối tượng học sinh 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm - Khi học tới thấu kính tốn dịch chuyển vật - ảnh thấu kính thường khó, tập đa dạng phong phú: nhiều liên quan đến khoảng cách vật ảnh, nhiều liên quan đến độ phóng đại, hay liên quan đến vận tốc…học sinh gặp nhiều khó khăn q trình giải tốn khơng biết cách giải mỗi khác, khơng khử ẩn phương trình dịch chuyển… Bài tập nhiều không chia dạng cụ thể, không nêu rõ phương pháp giải nên học sinh tự học gặp nhiều khó khăn - Trong sáng kiến này, nghiên cứu tổng hợp nhiều tốn thấy chia tốn dịch chuyển vật – ảnh – thấu kính nói chung dạng cụ thể là: dịch chuyển theo phương trục thấu kính, dịch chuyển theo phương Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình Giải pháp giải toán dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT vng góc, dịch chuyển theo phương Sau tơi nêu phương pháp giải cho dạng Cơ phương pháp giải cách để khử ẩn chứa nhiều phương trình lập để đến kết nhanh phần yếu mà học sinh hay gặp phải Đây điểm sáng kiến kinh nghiệm, thời gian kinh nghiệm thân hạn chế nên mong góp ý đồng nghiệp để đề tài tơi hồn thiện phát triển NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận - Thấu kính Phân loại thấu kính + Thấu kính khối chất suốt giới hạn hai mặt cầu mặt cầu mặt phẳng + Phân loại: Gồm loại thấu kính hội tụ thấu kính phân kì - Các cơng thức thấu kính + Cơng thức xác định vị trí ảnh: 1 f = d d' f A' B ' d' =− d −f + Công thức xác định số phóng đại: k = AB = - d + Qui ước dấu: Vật thật: d > Vật ảo: d < Ảnh thật: d’ > Ảnh ảo: d’ < k > 0: ảnh vật chiều ; k < 0: ảnh vật ngược chiều - Tính chất dịch chuyển ảnh vật: 1 1 1 = + ' =const ' Từ hệ thức f d d suy d tăng d giảm mà f khơng đổi nên d tăng nên d’ giảm Do ảnh- vật dịch chuyển chiều 2.2 Thực trạng việc giải tốn dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính - Đối với học sinh trường THPT nói chung trường THPT Ba Đình nói riêng, đa số học sinh gặp toán dịch chuyển vật - ảnh- thấu kính thường gặp phải khó khăn sau: - Đầu tiên dạng toán dịch chuyển vật thấu kính theo phương trục đa số em lập phương trình liên quan như: Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình Giải pháp giải toán dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT + Trước dịch chuyển thấu kính: AB + Sau dịch chuyển thấu kính: AB + Liên hệ: d , d '1 ' d2 , d2 A B1 A B1 {d2=d1±Δx ¿ ¿¿¿ Với Với d '1 = d '2 = d1 f d 1−f d2 f d 2−f Như ta có phương trình với ẩn số d1, d’1,d2, d’2 đến nhiều học sinh lúng túng giải để tìm d1 kiện mà đề yêu cầu - Dạng dịch chuyển vật theo phương vng góc với trục số em học sinh liên hệ tốn học sử dụng hệ thức tam giác, nhiều em kĩ tốn nên khơng liên hệ - Dạng dịch chuyển vật theo phương đa số cách giải nào, đa phần chưa có hướng dẫn giáo viên có vài em đội tuyển làm Qua trình khảo sát lớp mà tơi đảm nhận giảng dạy thu kết sau: Lớp Sĩ số 11K 11G 11E 51 48 45 HS làm 4 % HS làm 13,7 8,3 8,9 HS không làm 44 44 41 % HS không làm 86,3 91,7 91,1 Qua bảng số liệu ta nhận thấy nhiều học sinh chưa biết làm tập phần Điều cho thấy việc phân loại cụ thể toán dịch chuyển vật ảnh- thấu kính cung cấp cho học sinh phương pháp giải toán cần thiết, giúp em hiểu vận dụng tốt 2.3 Các giải pháp để giải vấn đề Để khắc phục khó khăn nêu tơi nghiên cứu, tổng hợp phân loại dạng thường gặp toán Đồng thời nêu phương pháp giải cho dạng tập để học sinh dễ hiểu từ tự vận dụng làm tập 2.3.1 Dạng 1- Dời vật thấu kính theo phương trục Tóm tắt nội dung tốn: Vật đặt trục thấu kính sau dịch chuyển vật thấu kính lại gần xa đoạn Δx ảnh dịch đoạn Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình Giải pháp giải tốn dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT Δx ' Tính yếu tố vị trí đặt vật ảnh lúc ban đầu, lúc sau tiêu cự thấu kính Phương pháp giải: - Giả sử vị trí ban đầu vật ảnh d d’1 Vị trí sau dịch chuyển vật ảnh d2 d’2 Gọi Δx Δx ' khoảng dịch chuyển vật ảnh x d1' d1 O A’ B’’ B’ d2 ' d2 A’’ - Bước 1: Từ kiện đề bào cho lập phương trình xác định vị trí vật- ảnh cho trường hợp trước sau dịch chuyển thấu kính {d2=d1±Δx ¿ ¿¿¿ { ' d1 f d 1= d 1−f với ¿ ¿ ¿¿ ' ' ' - Bước 2: Thay d , d vào phương trình d =d ∓Δx ' để chuyển ẩn theo d1 ta phương trình: ( d ±Δx ) f d ±Δx−f = d1 f ∓ Δx ' d −f - Bước 3: Giải phương trình tìm d1 từ tìm kiện khác cần Chú ý: + Lấy dấu (+) trước Δx dịch vật xa thấu kính, lấy dấu (–) dịch vật lại gần thấu kính + Lấy dấu (+) trước Δx ' ảnh dịch xa thấu kính, lấy dấu (–) ảnh dịch lại gần thấu kính v= Δx Δt + Những toán liên quan đến vận tốc ảnh ta sử dụng : - Như phương trình cịn 1ẩn d Giải phương trình ta cần nhập vào máy tính cầm tay biểu thức máy tính tự giải kết cho Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình Giải pháp giải tốn dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT ta thật nhanh chóng Sau tìm d 1, kiện đề u cầu tìm khơng phải d ta thay vào biểu thức để tìm kiện đề yêu cầu cách đơn giản Các tập mẫu Bài 1: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f =10 cm Vật sáng AB trục thấu kính cho ảnh A’B, dịch chuyển vật xa cm, thấy ảnh dịch chuyển 10 cm Xác định vị trí đầu đặt vật Giải: ' - Bước : Gọi khoảng cách vật ảnh trước dịch vật d , d , , sau dịch ' chuyển d , d , Vì ảnh vật dịch chuyển chiều nên vật dịch xa cm ảnh dịch lại gần thấu kính 10 cm {d =d +5 ¿ ¿¿¿ Ta có ' { ' d f d 1= d 1−f với ' d 10 = ¿ ¿¿¿ d 1−10 - Bước 2: Thay d , d vào phương trình d '2 =d '1 −10 ta phương trình theo d là: ( d +5 ) 10 d +5−10 = d 10 −10 d −10 - Bước 3: Giải phương trình máy tính cầm tay: Nhập hàm vào đợi kết ta được: d =15 cm d =0 ( loại ) Vậy vật ban đầu đặt cách thấu kính 15 cm Bài 2: Một điểm sáng S đặt trục thấu kính hội tụ, tiêu cự f= 15 cm cho ảnh rõ nét M đặt vng góc với trục thấu kính Di chuyển điểm sáng S gần thấu kính đoạn cm so với vị trí cũ phải dịch chuyển 22,5 cm lại thu ảnh rõ nét Xác định vị trí điểm sáng S lúc đầu? Giải: ' d , d 1 , , sau dịch - Bước : Gọi khoảng cách vật ảnh trước dịch vật ' chuyển d , d , Vì ảnh vật dịch chuyển chiều nên vật dịch lại gần cm ảnh dịch xa thấu kính 22,5 cm Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình Giải pháp giải toán dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT { {d =d −5 ¿ ¿¿¿ Ta có ' d f d 1= d 1−f với d 15 = ¿ ¿¿¿ d 1−15 S1 O S ' 22,5cm d2 5cm S1’ S’ d2’ ' - Bước 2: Thay d , d vào phương trình d ' =d ' +22, ta phương trình theo d : (d −5 ) 15 15 d = +22 , ( d −5)−15 d 1−15 - Bước : Bấm máy tính ta d =25 cm ⇒ d 1=10 cm Vì ảnh thật nên d > f nhận nghiệm ⇒ d 1=25 cm ⇒ d ' 1=37 ,5 cm Bài Một vật thật AB đặt vng góc với trục thấu kính Ban đầu ảnh vật qua thấu kính ảnh ảo nửa vật Giữ thấu kính cố định di chuyển vật dọc trục 100 cm Ảnh vật ảnh ảo cao 1/3 vật Xác định chiều dời vật, vị trí ban đầu vật tiêu cự thấu kính? Giải: ' d , d 1 , , sau dịch - Bước : Gọi khoảng cách vật ảnh trước dịch vật ' chuyển d , d , −f −f = k 2= = d −f ⇒ d 1=−f d −f ⇒ d 2=−2 f Theo kiện đề bào ta có: Nhận thấy d > d nên d =d +100 k 1= - Bước : Thay d =−f ,d =−2 f vào phương trình d =d +100 f =−100 cm Vậy tiêu cự thấu kính f =−100 cm Bài Một vật thật AB đặt vng góc với trục thấu kính Ban đầu ảnh vật qua thấu kính A1B1 ảnh thật Giữ thấu kính cố định di chuyển vật dọc trục lại gần thấu kính cm thu ảnh vật A 2B2 ảnh thật Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình Giải pháp giải toán dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT cách A1B1 đoạn 30 cm Biết ảnh sau ảnh trước có chiều dài lập theo tỉ số A B2 A B1 = Xác định chiều dịch chuyển ảnh tiêu cự thấu kính? Giải: ' - Bước : Gọi khoảng cách vật ảnh trước dịch vật d , d , , sau dịch ' chuyển d , d , Theo kiện ta cho ta có d2=d1−2 ¿ ¿¿¿ { Ta có ' { ' d f d 1= d 1−f với ' d f = ¿ ¿¿¿ d 1−f - Bước : Thay d , d vào phương trình d ' =d ' +30 ta phương trình là: ( d −2 ) f d −2−f = d1 f +30 d 1−f (1) A B2 k d −f −f = ⇒ = ⇒ = - Bước : Mà cho A B1 k d −f −f d −f d1 −f ⇒ = ⇒ = ⇒ d =f +5 d −f d 1−2−f (2) Thay ( ) vào ( ) ta được: ( 5+f −2 ) f ( 5+ f ) f +30⇒ f =15 cm 5+ f −2−f 5+ f −f Vậy tiêu cự thấu kính f= 15cm = Bài 5: Một điểm sáng S cách trục thấu kính khoảng h= √ cm, chuyển động theo phương trục từ khoảng cách 2f đến 1,5f thấu kính với vận tốc v= cm/s, người ta thấy vận tốc trung bình ảnh S’ v’=4 √3 cm/s Tính tiêu cự f thấu kính Giải: ' - Bước : Gọi khoảng cách vật ảnh trước dịch vật d , d , , sau dịch ' chuyển d , d , ' Theo kiện ta cho ta có d =2 f , d 1,=1,5 f Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình Giải pháp giải tốn dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT { ' d f d 1= d 1−f Ta có với = 2f f =2f ¿ ¿¿¿ 2f−f - Bước : + Khi điểm sáng S dịch chuyển từ S1 đến S2 ảnh di chuyển từ S1’ đến S2’ Quãng đường mà điểm sáng S khoảng thời gian t là: |Δx|=v t=|d −d 1|=|1,5 f −2,5 f|=0,5 f (1) + Độ dời ảnh theo phương trục là: ' ' Δx ' =d −d =3 f −2 f =f S'1 S'2 = Δx ' f ⇒ v' t= cos α cos α + Quãng đường mà ảnh là: v √3 =0,5 cos α ⇒cos α= ⇒ α=300 Từ ( ) ( ) ta có: v ' (2) Mà tan30 = √3 /f ⇒ f =3 ( cm ) Các tập luyện tập: Bài 6: Vật sáng AB đặt trục thấu kính hội tụ, độ lớn tiêu cự 12 cm, cho ảnh thật A’B’ Khi di chuyển Ab lại gần thấu kính 6cm A’B’ di chuyển cm Xác định vị trí vật trước di chuyển vật? Đáp số: d1=100cm Bài 7: Một điểm sáng A nằm trục thấu kính hội tụ cách thấu kính đoạn 30 cm, cho ảnh thật A’ Bắt đầu cho thấu kính dịch chuyển xa với vận tốc khơng đổi v = cm/s Tính tiêu cự thấu kính Biết sau thấu kính chuyển động 2s ảnh bắt đầu đổi chiều chuyển động? ĐS: 18 cm Bài 8: Đặt vật sáng trục thấu kính cho ảnh lớn gấp lần vật Khi di chuyển vật lại gần thấu kính đoạn 12 cm ta thu ảnh có chiều cao gấp lần vật Đáp số: d1=24cm Bài 9: Đặt vật AB vng góc với trục thấu kính hội tụ Quan sát thấu kính cho ảnh thật A1B1 Nếu tịnh tiến vật dọc trục lại gần thấu kính thêm 30 cm lại thu ảnh A 2B2 ảnh thật cách AB khoảng cũ Biết ảnh lúc sau gấp lần ảnh lúc đầu a) Tìm tiêu cự thấu kính vị trí ban đầu? Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình Giải pháp giải tốn dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT b) Để ảnh cao vật phải dịch chuyển vật từ vị trí ban đầu khoảng theo chiều nào? Đáp số: a) f= 20cm, d1 = 60cm b) dịch lại gần thấu kính 20cm Bài 10: Thấu kính hội tụ làm thủy tinh có tiêu cự f= 40 cm Đặt vật sáng AB trước thấu kính, phía sau thấu kính có hứng ảnh a) Xác định vị trí đặt vật để thu ảnh rõ nét có độ cao lần vật? b) Nếu từ câu a, cố định tịnh tiến vật xa thấu kính đoạn a= 70 cm phải di chuyển thấu kính vị trí để tiếp tục thu ảnh rõ nét di chuyển đoạn bao nhiêu? Đáp số: a) d1= 60 cm d1’= 120 cm b) Phải dịch thấu kính xa 70 cm lại gần 80cm Bài 11: Đặt vật phẳng nhỏ AB trước thấu kính, vng góc với trục thấu kính Trên thu ảnh lớn vật cao 4cm Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính dọc theo trục 5cm phía ảnh phải dịch chuyển đoạn 35 cm thu ảnh rõ nét cao 2cm a) Tính tiêu cự thấu kính độ cao vật AB? b) Vật AB, thấu kính vị trí cho ảnh cao 2cm Giữ vật cố định, hỏi phải dịch chuyển thấu kính dọc theo trục phía đoạn để lại có ảnh rõ nét Đáp số: a) f= 20 cm, AB= 1cm b) Dịch thấu kính lại gần 30cm Bài 12: Cho thấu kính hội tụ tiêu cự f=10 cm Một điểm sáng S cố định Thời điểm ban đầu t0=0, S cách thấu kính S cách thấu kính khoảng d >12 cm Cho thấu kính dịch chuyển xa S với vận tốc không đổi v= cm/s theo phương dọc trục a) Xác định biểu thức tính vận tốc ảnh S’ so với S b) Tìm vận tốc nhỏ ảnh S’ so với S thời điểm đạt vận tốc nhỏ v=1− 100 ( 2+t )2 Đáp số: a) b) t=8s Bài 13: A, B, C ba điểm thẳng hàng Đặt vật A, thấu kính B ảnh thật C với độ phóng đại |k 1|=3 Dịch thấu kính xa vật đoạn 64 cm ảnh vật C với độ phóng đại Đáp số: f= 24 cm AC=128 cm Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình |k 2|= Tính f đoạn AC? 10 Giải pháp giải toán dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT Bài 14: Một nguồn sáng điểm, đặt trục thấu kính hội tụ có tiêu cự 8, cách thấu kính 12 cm a) Xác định vị trí ảnh? b) Thấu kính dịch chuyển với vận tốc m/s theo phương vng góc với trục thấu kính Hỏi ảnh nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc nguồn sáng giữ cố định? Đáp số: a) 24 cm b) v= m/s 2.3.2 Dạng 2- Dời vật theo phương trục Tóm tắt nội dung tốn: Vật đặt trục thấu kính cách thấu kính đoạn d, sau dịch chuyển vật thấu kính theo phương vng góc với trục đoạn Δy ảnh dịch đoạn Δy ' Tính yếu tố vị trí đặt vậtảnh lúc ban đầu, lúc sau tiêu cự thấu kính Phương pháp giải: Do vật dịch chuyển lên xuống theo phương vng góc với thấu kính nên d khơng đổi nên d’ khơng đổi - Bước 1: Tính khoảng cách d d ' chưa dịch chuyển thấu kính - Bước 2: Xác định chiều độ dịch chuyển ảnh - Để biết chiều dịch chuyển ảnh ta sử dụng tính chất điểm vật, điểm ảnh quang tâm nằm đường thẳng Cụ thể: A1 y d A’ O A d' y ' + Điểm A lúc đầu nằm trục ảnh A’ điểm A1’ A nằm trục + Sau A dịch A’cũng phải dịch cho A, O, A’ thẳng hàng Từ suy chiều dịch chuyển A’ Nếu A dịch lên ảnh A’ dịch xuống, A dịch xuống ảnh A’ dịch lên - Vẽ hình dựa vào hình để tính độ dịch chuyển vật ảnh ' AA A ' A Δy Δy ' d' = ⇒ = ⇒ Δy ' = Δy d d' d Do tam giác OAA1 ~ OA’A’1 nên OA OA ' Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình 11 Giải pháp giải tốn dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT ⇒ Δy '= d' Δy d Chú ý: + Vật dịch lên tương ứng với thấu kính dịch xuống, vật dịch xuống tương ứng với thấu kính dịch lên + Quãng đường dịch chuyển ảnh thẳng dùng cơng thức Δy '=v t , Δy '=v t + at 2 chuyển động biến đổi dùng Các tập mẫu: Bài 1: Dùng thấu kính hội tụ tiêu cự f= 4cm, người ta thu ảnh điểm sáng đặt trục cách thấu kính 12 cm Sau kéo thấu kính xuống đoạn 3cm ảnh dịch chuyển nào? Giải: d f 12 d '= = =6 cm d −f 12−4 - Bước 1: Vị trí ảnh lúc chưa dịch chuyển thấu kính: - Bước 2: Thấu kính dịch xuống ( vật dịch lên) nên ảnh dịch xuống so với ban đầu Δy '= d' Δy ⇒ Δy '= 3=1,5 cm d 12 Độ dịch chuyển ảnh là: Bài 2: Một nguồn sáng điểm S đặt trục thấu kính hội tụ có tiêu cự f= 12 cm, cách thấu kính 18 cm Cho điểm sáng S dịch chuyển lên theo phương vng góc với trục thấu kính với vận tốc m/s Hỏi ảnh nguồn sáng dịch chuyển theo chiều với vận tốc (thấu kính giữ cố định)? Giải: d f 18 12 d '= = =36 cm d −f 18−12 - Bước 1: Vị trí ảnh lúc đầu: - Bước 2: Gọi v tốc độ di chuyển ảnh Trong khoảng thời gian t vật dịch đoạn Δy=1 t ảnh dịch đoạn Δy '=v t - Vì điểm sáng dịch chuyển lên theo phương vng góc với trục thấu kính nên ảnh dịch chuyển xuống - Tính độ dịch chuyển ảnh Δy '= d' 36 Δy ⇒ v t= t ⇒ v=2 ( m/ s ) d 18 Bài 3: Một điểm sáng S chuyển động theo vòng tròn với vận tốc có độ lớn khơng đổi v0= cm/s xung quanh trục thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 30 cm Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình 12 Giải pháp giải tốn dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT mặt phẳng vng góc với trục cách thấu kính khoảng d= 45 cm Hãy xác định độ lớn vận tốc ảnh điểm sáng S? Giải: - Bước 1: vị trí ảnh lúc đầu chưa dịch chuyển đặt màn: df 45 30 d '= = =90 ( cm ) d −f 45−30 - Bước 2: Ở độ dịch chuyển vật ảnh bán kính đường trịn mà vật ảnh vẽ trình chuyển động Vì ảnh vật, quang tâm ln nằm đường thẳng nên ta vẽ d' d y r O y' R Δy Δy ' r R = ⇒ = ⇒ R=2 r ⇒ωR=2 ωr ⇒ v=2 v =10 cm/ s d d ' 45 90 Vậy độ lớn vận tốc ảnh 10 cm/s Bài 4: Qua vật kính máy ảnh ( thấu kính hội tụ ) vật thật đặt trước 20cm cho ảnh thật lớn gấp lần vật a) Tính tiêu cự vật kính b) Người ta muốn chụp ảnh vật cách vật kính 4m, chuyển động với vận tốc 4,5km/h xuống theo phương vng góc với trục Tìm thời gian tối đa cho phép mở ống kính để thu ảnh rõ Biết ảnh xem rõ không bị dời chỗ qua 1/10 (mm) Giải: −d ' −f k= = =−4 ⇒ f =16 cm d d−f a) Thấu kính cho ảnh thật gấp lần vật nên d f 400 16 50 0,5 d '= = = cm= m d −f 400−16 3 b) - Bước 1: vị trí ảnh lúc đầu: - Bước 2: Vì điểm sáng dịch chuyển theo phương vng góc với trục thấu kính hưỡng xuống nên ảnh dịch chuyển lên ta có : Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình 13 Giải pháp giải tốn dịch chuyển vật- ảnh- thấu kính chương trình vật lí 11 THPT d' 0,5 /3 Δy ⇒ Δy '= , 25 t d 400 0,5/3 Δy '< (mm )=10−4 ( m) Δy '= ,25 t + Theo phương vng góc với trục chính: ' ' d Δy ' d 52 , = ⇒ Δy ' = Δy= 10=7,5 ( cm ) Δy d d2 70 √ - Bước 4: Độ dịch chuyển ảnh: Δ'=√( Δx' ) +( Δy ' ) = 7,5 + ( 7,5 ) =7,5 √2 ( cm ) Bài 4: Thấu kính hội tụ mỏng tiêu cự f= 20 cm, quang tâm O, trục xx’ trùng với đường thẳng Δ Điểm sáng S cố định đường thẳng Δ , cách O đoạn OS= 30 cm Ảnh S cho thấu kính S’ Quay thấu kính quanh trục qua O vng góc với mặt phẳng để trục tạo với đường thẳng Δ góc α =10 Ảnh S’ dịch chuyển nào? Xác định quãng đường ảnh S’ dịch chuyển Giải: d.f d '= =60 cm d −f - Bước 1: Vị trí ảnh lúc đầu nên ảnh S’ nằm đường thẳng Δ 2 2 - Bước 2: - Hạ SH vng góc xx’ Khoảng cách S tới thầu kính OH =d H với d H =OS cos β Khi thấu kính quay dH giảm dần nên ảnh dịch xa quang tâm x H Nguyễn Thị Ngoan - THPT Ba Đình S 18 O x’ S’ S’’ H’’