Hướng dẫn học sinh lớp 11 phương pháp giải bài tập thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh

Hướng dẫn học sinh lớp 11 phương pháp giải bài tập thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh Hướng dẫn học sinh lớp 11 Hướng dẫn học sinh lớp 11 Hướng dẫn học sinh lớp 11 phương pháp giải bài tập thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnhHướng dẫn học sinh lớp 11 phương pháp giải bài tập thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh

HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 11 PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP THẤU KÍNH KHI BIẾT KHOẢNG CÁCH GIỮA VẬT VÀ ẢNH

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

Chúng ta đang sống trong thời đại của sự bùng nổ tri thức khoa học và

công nghệ thông tin Xã hội mới phồn vinh ở thế kỉ XXI phải là một xã hội dựavào tri thức, vào tư duy sáng tạo, vào khả năng sáng chế của con người Với sựbiến đổi nhanh chóng của xã hội như hiện nay, người lao động phải biết luôn tìmtòi kiến thức mới và trau dồi năng lực của mình cho phù hợp với sự phát triểncủa khoa học kỹ thuật Chính vì vậy Văn kiện Đại hội Đảng lần thứ XI khẳng

định: “ Phát triển giáo dục là quốc sách hàng đầu Đổi mới căn bản, toàn diện

nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế, trong đó đổi mới cơ chế quản lý giáo dục, phát triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lý là khâu then chốt Tập trung nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kỹ năng thực hành, khả năng lập nghiệp…”

Trước tình hình đó nền giáo dục của nước ta phải đổi mới mạnh mẽ, sâusắc và toàn diện để tạo cho đất nước đội ngũ nhân lực có tri thức, có tay nghềvững vàng và đủ khả năng hội nhập, theo kịp yêu cầu của đất nước nói riêng vàthế giới nói chung Phát triển giáo dục, đào tạo là một trong những động lựcquan trọng thúc đấy sự nghiệp công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước, là điềukiện để phát huy nguồn lực con người, là yếu tố cơ bản để phát triển xã hội

Phát triển giáo dục trước hết phải nâng cao chất lượng và hiệu quả dạyhọc thông qua việc đổi mới phương pháp dạy học Nhà trường phổ thông khôngchỉ trang bị cho học sinh kiến thức, kĩ năng mà phải trang bị cho học sinh nhữngnăng lực sáng tạo, những kiến thức được ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày.Chính vì vậy đòi hỏi người giáo viên phải giảng dạy nghiêm túc, chú ý nhiềuđến khả năng phân tích, tổng hợp, giải quyết vấn đề của học sinh Học sinh phải

có ý thức học tập thật sự, xây dựng được động lực học đúng đắn, nắm bắt và giảiquyết vấn đề một cách nhanh chóng

Cùng với sự phát triển của khoa học – kỉ thuật vật lý cũng không ngừngphát triển các kiến thức vật lý ngày càng nhiều và phức tạp đòi hỏi phươngpháp dạy học vật lý trong nhà trường phải được đổi mới cho phù hợp.

Hiện nay với sự đổi mới trong việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập củahọc sinh đặc biệt trong đề thi tốt nghiệp và đại học thi bằng hình thức thi trắcnghiệm đòi hỏi người học phải có nền tảng kiến thức lý thuyết vững vàng, cáchnhìn nhận bài toán , kỹ năng xử lý bài toán chuyên nghiệp Với mỗi dạng toánvật lý thông thường có nhiều cách giải khác nhau Tôi thiết nghĩ những bài toán

mở đầu của các dạng thì phải lựa chọn cách giải tuần tự chi tiết từng bước còncác bài toán tiếp sau thì phải rút ra được quy trình giải nhanh Sau khi vận dụngcác quy trình giải nhanh sẽ giúp học sinh nhớ được những dạng toán cơ bản vàphát hiện những bài toán được gọi là mới lạ nhưng thực ra nó chính là hình thứcbiến tướng của các dạng toán quen thuộc Hơn nữa việc giải tốt các bài tập vật lýcòn giúp các em hiểu rõ bản chất của những vấn đề lý thuyết mà các em cònkhúc mắc trong các tiết học, giúp các em tăng niềm say mê học tập và nghiêncứu vật lý

Xuất phát từ thực tế đó, qua những năm công tác giảng dạy tại trườngTHPT tôi đã cố gắng khắc phục những khó khăn và tìm tòi các bước đi khi vậndụng lý thuyết vào giải các bài tập cụ thể, hướng dẫn học sinh khai thác sâu líthuyết giúp các em nắm được bản chất của hiện tượng vật lý từ đó vận dụng vào

giải bài tập một cách nhanh nhất Đề tài “ Hướng dẫn học sinh lớp 11 phương pháp giải bài tập thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh” không

nằm ngoài mục đích đó

II THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Phần Quang hình học ở sách giáo khoa cũ thuộc chương trình lớp 12 nay

đã đưa xuống chương trình lớp 11 có nhiều cải tiến về nội dung và hình thứcgóp phần quan trọng trong việc hình thành và phát triển tư duy của học sinh.Tuy nhiên do phần kiến thức này có thể không thi tốt nghiệp hay đại học nên các

em chưa đầu tư học.Trong quá trình dạy học tôi nhận thấy rất nhiều học sinh

ham mê học bộ môn vật lý, nhưng khi làm các bài tập vật lý các em thường lúngtúng trong việc định hướng giải, rất nhiều em chưa biết cách giải cũng như trìnhbày lời giải vì thế làm cho các em cảm thấy chán nản không còn say mê học vật

lý nữa

Cụ thể hơn khi hướng dẫn học sinh giải các bài tập về thấu kính tôi thấycác bài toán thuận ( xác định vị trí, tính chất của ảnh khi biết khoảng cách giữavật và thấu kính) thì các em thực hiện rất thuần thạo nhưng khi gặp các bài toánngược ( chẳng hạn như dạng toán xác định vị trí của vật và ảnh hay xác định tiêu

cự của thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh ) thì các em rất lúng túngkhông có phương pháp giải dẫn đến các em mất hứng thú trong học tập Dạng

bài tập: về thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh” các tài liệu đều

có đề cập đến nhưng tôi nhận thấy nó chưa đáp ứng được nhu cầu của giáo viên,nhất là đối tượng học sinh

Theo nhận định, các bài thi tốt nghiệp THPT, Đại học môn vật lý nhữngnăm gần đây tương đối dài và khó Vì vậy việc tìm các phương pháp giải nhanh

và chính xác là rất cần thiết Theo thống kê kết quả thi giữa kỳ và cuối kỳ I và

kỳ II môn vật lý ở trường tôi mấy năm gần đây còn thấp so với một số môn họckhác Chính vì vậy việc vận dụng các phương pháp phù hợp để giải các bài toánvật lý sẽ góp phần không nhỏ trong việc nâng cao chất lượng dạy và học mônvật lý

Để khắc phục những tình trạng trên tôi viết đề tài: “ Hướng dẫn học sinh lớp 11 phương pháp giải bài tập thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh” Trong khuôn khổ một sáng kiến kinh nghiệm tôi đã hệ thống lại lý thuyết,

làm rõ được công thức tính khoảng cách giữa vật và ảnh, chia thành các dạngbài tập nhỏ, mỗi dạng đưa ra phương pháp giải và các bài tập ví dụ cụ thể phùhợp chương trình cải cách sách giáo khoa, phù hợp với trình độ học sinh phổthông từ đó giúp các em nắm được kiến thức cơ bản, hình thành kĩ năng, kĩ xảo,tạo thái độ và động cơ học tập đúng đắn để học sinh có khả năng tiếp cận vàchiếm lĩnh những nội dung kiến thức mới theo xu thế của thời đại

PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Định nghĩa thấu kính.

Thấu kính là một khối trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc mộtmặt phẳng và một mặt cầu

2 Phân loại thấu kính.

Chia làm hai loại: +Thấu kính mép mỏng được gọi là thấu kính hội tụ

+Thấu kính mép dày được gọi là thấu kính phân kỳ

3 Tiêu cự của thấu kính.

Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm chính F'( tiêu điểm ảnh) và F (tiêu điểmvật) nằm đối xứng nhau ở hai bên quang tâm O của thấu kính Khoảng cách từcác tiêu điểm chính đến quang tâm thấu kính là tiêu cự f của thấu kính

f = OF = OF'

f  0 với thấu kính hội tụ, f 0 với thấu phân kỳ

4 Ba tia đặc biệt

-Tia tới qua quang tâm thì truyền thẳng

-Tia tới song song với trục chính, tia ló tương ứng ( hoặc đường kéo dài ) điqua tiêu điểm ảnh chính F'

-Tia tới ( hoặc đường kéo dài) qua tiêu điểm vật chính F, tia ló tương ứngsong song với trục chính

0



D Đối với thấu kính hội tụ, D 0 Đối với thấu kính phân kỳ

- Đơn vị độ tụ là điốp (dp) với tiêu cự f tính bằng đơn vị mét

- n là chiết suất tỉ đối của vật liệu làm thấu kính đối với môi trường đặt thấukính

- R1, R2 là bán kính của các mặt cầu thấu kính

' '

k 0 nếu ảnh và vật ngược chiều

II CÔNG THỨC TÍNH KHOẢNG CÁCH GIỮA VẬT VÀ ẢNH

* Đối với thấu kính hội tụ

Vật thật

+ d  f : Cho ảnh thật, ngược chiều với vật

+ d  f : Cho ảnh ảo, cùng chiều với vật

Vật ảo: Đối với thấu kính hội tụ vật ảo luôn cho ảnh thật

* Đối với thấu kính phân kỳ

Vật thật: Luôn cho ảnh ảo, cùng chiều với vật, nhỏ hơn vật

Vật ảo

Như vậy trong mọi trường hợp khoảng cách vật và ảnh được tính bởi công thức: Ld d'

III PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Loại 1: Xác định vị trí của vật và ảnh khi biết khoảng cách giữa chúng.

1 Phương pháp giải

Bước 1: Áp dụng công thức thấu kính :

d1 d1' 1f

f d

df d

Kết hợp với phương trình (1) ta có phương trình bậc 2:

2 0





 Ld Lf d

Giải phương trình bậc 2 ta tìm được d, từ đó suy ra d'

Giải phương trình bậc 2 ta tìm được d, từ đó suy ra d'

*Chú ý: Nếu bài toán không nêu cụ thể về tính chất của vật và ảnh ( thật hay ảo) thì các nghiệm tìm được ta để nguyên còn nếu bài toán yêu cầu rõ tính chất của vật và ảnh thì ta phải xem xét để loại nghiệm không phù hợp với yêu cầu của bài toán

2 Các bài tập ví dụ:

Bài 1: Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ

có tiêu cự f  20cm cho ảnh cách vật 90cm Xác định vị trí của vật, vị trí và tínhchất của ảnh

df d

Kết hợp với phương trình (1) ta có phương trình bậc 2:

0 2

Bài 2: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f  6cm Vật sáng AB cho ảnh trên màncách vật 25cm Xác định vị trí của vật và ảnh

df d

ảnh của vật hứng được trên màn là ảnh thật thì ta loại được trường hợp 2:

Giải

Áp dụng công thức thấu kính :

d1 d1' 1f

f d

df d

Kết hợp với phương trình (1) ta có phương trình bậc 2:

2 0





Ld Lf d

d phương trình này vô nghiệm

* Chú ý: Khi thay giá trị của tiêu cự f vào phương trình bậc 2 ta phải nhớ đối với thấu kính phân kỳ f 0 ( như bài ví dụ trên ta thay f =-15cm) và vật thật qua thấu kính phân kỳ luôn cho ảnh ảo

Bài 4: Vật sáng AB qua thấu kính hội tụ có tiêu cự f cho ảnh A'B'rõ nét trên

màn và cách AB một khoảng 4f Tính độ phóng đại k của ảnh?

Áp dụng công thức thấu kính :

df d

b Vị trí của vật và ảnh khi A'B' là ảnh ảo là:

A.Vật cách thấu kính 17,5cm, ảnh cách thấu kính 107,5cm

Đáp số: d=30cm; d ’ = -15cm

Loại 2: Xác định tiêu cự của thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và màn L

Về loại bài tập này tôi đưa ra hai dạng bài tập thường gặp:

Dạng 1: Biết khoảng cách giữa vật và ảnh L, độ phóng đại k Xác định tiêu

' '

d d f







* Các bài tập ví dụ

Bài 1: Vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh trên màn cao gấp 3 lần vật Màn cách

vật L= 80cm Tính tiêu cự của thấu kính

Giải

Áp dụng công thức:

AB

B A

d d f





20 60

20 60





Bài 2: Một vật sáng AB cao 6cm đặt vuông góc với trục chính của một thấu

kính phân kỳ, ảnh của vật cao 3cm và cách vật 40cm

' '

d d f





40 80

) 40 (

Bài tập tự giải: Người ta đặt một vật cao 10cm ở phía trước một thấu kính phân

kỳ và nhận được một ảnh cao 5cm Khoảng cách giữa vật và ảnh là 4cm Hãytính tiêu cự của thấu kính phân kỳ

Đáp số: f=-8cm

Dạng 2: Biết khoảng cách vật và ảnh L, khoảng cách giữa hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn l Xác định tiêu cự của thấu kính,chiều cao của vật AB?

L d d

d d f



 ta được

L

l L f

4

2

2 



Nếu chỉ có một vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn thì l=0 thì f 4L

b) Xác định chiều cao của vật AB

Ta có:

AB

B A

B A

'' ''

2 1 2

Bài 1: Vật AB cách màn E là 90cm, trong khoảng AB và màn E có hai vị trí đặt

thấu kính để ảnh của AB rõ nét trên màn E, khoảng cách giữa hai vị trí này là30cm

a Tính tiêu cự của thấu kính

b Các ảnh của AB trên màn cao h1=2mm và h2= 8mm Tính AB

L d d

d d f

' '

B A

mm h

h h h

f

4

2 2



 ta thay số vào sẽ được kết quả ngay.

Bài 2: Vật AB cách màn L=100cm Thấu kính đặt ở 2 vị trí trong khoảng vật và

màn đều thu được ảnh rõ nét Hai vị trí này cách nhau l=20cm Tính tiêu cự củathấu kính?

4

2 2



100 4

Bài 3: Vật sáng AB cách màn L=50cm.Trong khoảng vật và màn thấu kính có

thể đặt ở hai vị trí để trên màn thu được ảnh rõ nét Tính tiêu cự của thấu kính,biết ảnh này cao gấp 16 lần ảnh kia

B A

1 1 1 2 1 2

2 1

'

1

' 1

1      

d

d d

d d f

d d

4

4

cm

8 ,

* Như vậy với bài toán dạng này ta nhớ công thức k1k2  1( vì vật và ảnh có thể đổi chỗ cho nhau) sau đó ta áp dụng các công thức tính độ phóng đại k, công thức tính khoảng cách vật và ảnh ta sẽ tìm được f

Bài 4: Vật sáng và màn ảnh cách nhau L=100cm Trong khoảng vật –màn ta

thấy có hai vị trí thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn cao h1= 4cm, h2= 9cm

a) Tìm chiều cao của vật sáng h

b) Tìm khoảng cách d giữa vật và thấu kính

c) Tìm tiêu cự của thấu kính

Giải

h

h h k

2 6

cm d

d d f





40 60

40 60







Bài tập tự giải:

Bài 1: Khoảng cách giữa một ngọn đèn điện và màn ảnh bằng 100cm Khi đặt

một thấu kính hội tụ giữa bóng đèn và màn ta nhận được ảnh rõ nét trên màn ởhai vị trí khác nhau của thấu kính cách nhau 80cm Hãy xác định tiêu cự củathấu kính,

Bài 3: Vật sáng AB và màn ảnh cách nhau L Xê dịch một thấu kính hội tụ trong

khoảng vật - màn ta thấy có hai vị trí thấu kính cách nhau l đều cho ảnh rõ néttrên màn

a) Tiêu cự thấu kính f tính theo Lvà l là:

4

) ( 2



 D

L

l L f

4

) ( 2





b) Gọi h chiều cao của vật, h1 , h2 là chiều cao của ảnh khi thấu kính ở vị trí 1 và

vị trí 2 Chiều cao của vật được xác định là:

2

1 h h

h  D C

2

2 2

2

1 h h

h 

PHẦN III KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐỀ XUẤT

- Với các giải pháp và biện pháp trên thì chất lượng học sinh được nâng lên mộtcách rõ rệt, theo các thống kê mà tôi trực tiếp giảng dạy từ năm 2009-2013 Cụthể:

HS có bàikiểm tra đạtloại khá

HS có bàikiểm tra đạtloại TB

HS có bàikiểm tra đạtloại yếu, kém

II BÀI HỌC KINH NGHIỆM.

Từ quá trình tổ chức dạy học vật lý tôi rút ra một vài kinh nghiệm nhỏ trong việchướng dẫn học sinh giải bài tập:

- Học sinh phải được nắm kiến thức lý thuyết vững vàng, có hệ thống , hiểu được bản chất các hiện tượng vật lý

- Học sinh phải nắm vững cách nhận biết các dạng bài tập, phương pháp giải từng dạng Từ đó các em giải được các bài tập vật lý một cách dễ dàng, đặc biệt vận dụng nhanh trong các đề thi trắc nghiệm

III ĐỀ XUẤT.

Đề tài này giúp học phân loại và có một phương pháp giải các bài tập về thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh một cách nhanh gọn, chính xác phù hợp với những đề thi tự luận hoặc thi trắc nghiệm

Trong quá trình thực hiện đề tài này tôi đã cố gắng thể hiện nội dung một cách hệ thống, trình bày vấn đề rõ ràng, chính xác nhưng không tránh khỏi những thiếu xót rất mong được bạn đọc và đồng nghiệp góp ý để sáng kiến của tôi được hoàn thiện hơn

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh hóa, ngày 09 tháng 04 năm 2013

Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết , Không sao chép nội dung của người khác

( Ký và ghi rõ họ tên)

NGUYỄN THỊ ĐÀO

MỤC LỤC

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2

PHẦN II NỘI DUNG ĐỀ TÀI 4

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

II CÔNG THỨC TÍNH KHOẢNG CÁCH GIỮA VẬT VÀ ẢNH 5

III PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 7

Loại 1: Xác định vị trí của vật và ảnh khi biết khoảng cách giữa chúng 7

1.Phương pháp giải 7

2 Bài tập ví dụ 8

3.Bài tập tự giải 11

Loại 2: Xác định tiêu cự của thấu kính khi biết L 12

Dạng 1: Biết L, k Xác định tiêu cự thấu kính? 12

* Phương pháp giải 12

* Bài tập ví dụ 12

* Bài tập tự giải 14

Dạng 2: Biết khoảng cách vật và ảnh L, khoảng cách giữa 14

hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn l Xác định tiêu cự của thấu kính,chiều cao của vật AB? * Phương pháp giải 14

* Bài tập ví dụ 15

*Bài tập tự giải 17

PHẦN III KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐỀ XUẤT 19

I KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 19

II BÀI HỌC KINH NGHIỆM 20

III ĐỀ XUẤT 20