thiết kế bài dạy học vật lý sử dụng trong dạy học trực tuyến chủ Đề giới thiệu phần mềm optics mini

Những tính năng nỗi bật của Optics Mini - Mô phỏng các thí nghiệm quang học; - Tự động phát sinh bài toán từ các thao tác trực quan; - Giải được hầu hết các dạng toán quang hình cơ bản;

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM



TIỂU LUẬN

HỌC PHẦN: THIẾT KẾ BÀI DẠY HỌC VẬT LÝ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC TRỰC TUYẾNCHỦ ĐỀ: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM OPTICS MINI

Giảng viên giảng dạy : TS Lê Thanh Huy

Học viên : Nguyễn Thị Thúy An

Đà Nẵng, tháng 9 năm 2018

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM OPTICS MINI

Chủ yếu là thiết kế mô phỏng các thí nghiệm và sử dụng để đưa ra các bài tập

và lời giải cho các bài tập phần quang hình Vật lý cả phần định tính lẫn phần địnhlượng giúp HS nắm bắt được các khái niệm, tính chất sự vật

4 Phương pháp

Optics Mini phù hợp với phương pháp dạy học bậc trung học tạo điều kiệnthuận lợi trong việc sử dụng và có khả năng hỗ trợ các hình thức dạy học theonhóm, theo lớp và học tập ở nhà

5 Yếu tố tâm lý

Optics Mini tạo ra môi trường tương tác giữa người và máy, người với thôngtin, có thể thiết kế mẫu và điều chỉnh những thông số trong mỗi lần thử nghiệm.Người học có cảm giác như đang dùng các phương tiện thông dụng để tìm kiếmcác thông tin cần thiết

6 Yếu tố tin học

Những hiện tượng trong tự nhiên như được thu nhỏ lại trên màn hình OpticsMini rất tiện lợi trong việc vẽ hình của vật qua hệ nhiều thấu kính một cách chínhxác và rõ ràng mà thực tế khó thực hiện bằng thực nghiệm và vẽ lên bảng cũng khókhăn trong việc quan sát và chính xác từng tỉ lệ

7 Những tính năng nỗi bật của Optics Mini

- Mô phỏng các thí nghiệm quang học;

- Tự động phát sinh bài toán từ các thao tác trực quan;

- Giải được hầu hết các dạng toán quang hình cơ bản;

- Lưu trữ kết quả làm việc một cách khoa học với dung lượng nhỏ;

- Kết quả xuất rõ ràng chuẩn xác trên các máy in thông dụng;

- Giao diện đơn giản dễ sử dụng;

- Bằng cách phát huy khả năng tương tác người – máy, Optics Mini cho phépngười sử dụng tùy ý tạo ra các mô hình, bài toán theo lí thuyết quang hình do đócác vấn đề đặt ra phong phú và có số lượng gần như vô hạn

8 Cách thức thực hiện

8.1 Cài đặt chương trình

Bước 1: Vào ổ đĩa chứa phần mềm chương trình, chọn biểu tượng như trong hình

minh họa dưới đây:

- Bước 2: Kích đôi chuột trái vào biểu tượng trong hình, và chương trình sẽ hiện

cho chúng ta một cửa sổ cài đặt chương trình như sau:

Và cửa sổ tiếp theo như sau:

- Bước 3: Chọn next – next – next – Finish và chương trinh của chúng ta được càiđặt Chương trình được cài đặt hoàn thành và ngoài màn hình chính của máy tínhhiện ra biểu tượng như sau :

8.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm

- Bước 1: Kích đôi chuột trái vào biểu tượng của chương trình ngoài màn hình,

chương trình sẽ cho chúng ta giao diện màn hình như sau:

- Bước 2: Tại giao diện màn hình như trên, chúng ta thực hiện các thao tác theo qui

trình trong bài giảng yêu cầu

* Trong phần mềm vể quang học này, có các hình minh họa và các dụng cụ thínghiệm được đặt ngay trên màn hình chính của giao diện phần mềm

- Khi tiến hành thí nghiệm, chúng ta có thể chọn các biểu tượng (lăng kính, thấukính hội tụ, thấu kính phân kỳ, các biểu tượng về chất điểm, biểu tượng về hìnhminh họa của vật….)

Giao diện màn hình như sau:

+ Chọn giải quyết – bài toán hoặc lời giải thì giao diện màn hình hiện ra như sau:+ Khi chọn các bài toán và các lời giải chúng ta có thể copy và dán vào bản word

và sử dụng chúng cho các mục đích khác theo từng yêu cầu

8.3 Các khái niệm cơ bản

8.3.1 Các thao tác trên tập tin

Việc xử lí các tập tin trong Optics Mini hoàn toàn tương tự như các phần mềmkhác chạy trên Windows

Khi khởi động, Optics Mini định nghĩa tên tập tin mặc định là Noname.Opt

Các thao tác trên tệp tin được thực hiện thông qua:

+ Các đề mục trong thực đơn tập tin:

+ Các nút lệnh trên thanh công cụ chuẩn

8.3.2 Hệ tọa độ và đơn vị đo:

Hệ tọa độ được quy ước như sau:

+ Chiều dương: từ trái sang phải (Ox) và từ trên xuống dưới (Oy)

+ Gốc tọa độ ở phía trên, bên trái vùng làm việc

+ Đơn vị đo là cm

Chiều dài hiển thị mặc định của thước đo ngang là 60cm, thước đo dọc là 20cm.Tuy nhiên, tùy theo trường hợp cụ thể có thể thay đổi giá trị này cho phù hợp

8.4 Các loại dụng cụ

8.4.1 Giới thiệu chung:

- Các dụng cụ thao tác trong Optics bao gồm nguồn sáng và dụng cụ quang học.Mỗi loại dụng cụ này là đối tượng cơ bản để tạo nên một quang hệ

- Mỗi loại dụng cụ có tính chất riêng, tuy nhiên chúng cũng có một số thuộc tínhchung và cách sử dụng tương tự nhau

* Chọn dụng cụ để dùng:

- Nháy mục dụng cụ trên thực đơn chính, chọn tên dụng cụ cần dùng (hoặc nháynút lệnh tương ứng trên Toolbar chuẩn)

- Con trỏ sẽ đổi thành biểu tượng của dụng cụ được chọn

- Đưa con trỏ vào vùng làm việc, nháy nút chuột để đặt dụng cụ (khi di chuyển, cóthể quan sát tọa độ trên thanh trạng thái)

* Kích hoạt thực đơn Pop-up

Sau khi được đặt vào vùng làm việc, mỗi dụng cụ đều có thực đơn Pop-up riêng.Thực đơn này được kích hoạt bằng cách nháy chuột phải lên dụng cụ

Trường hợp dụng cụ nằm ngoài phạm vi hiển thị của màn hình làm việc, có thểchọn tên dụng cụ trong hộp Combo box:

* Vô hiệu:

- Nháy chuột phải lên dụng cụ để kích hoạt thực đơn Pop-up

- Chọn vô hiệu, sẽ xuất hiện đường gián đoạn màu đỏ bao quanh dụng cụ

Chức năng này thường dùng để tạm thời làm mất tác dụng của một hay nhiềudụng cụ trong quang hệ Muốn cho hoạt động trở lại, chọn mục Hoạt động từ thựcđơn Pop-up

* Khoảng cách giữa hai dụng cụ:

Vị trí của mỗi dụng cụ được xác định bởi tọa độ (X,Y) của chúng Trong một sốtrường hợp, cần xác định hoặc thay đổi khoảng cách giữa hai dụng cụ nào đó Cácbước tiến hành như sau:

- Nháy chuột phải lên 1 trong 2 dụng cụ để kích hoạt thực đơn Pop-up

- Chọn khoảng cách đến, con trỏ sẽ đổi thành dạng

- Di chuyển chuột đến dụng cụ kia, khi con trỏ có dạng thì nháy chuột

- Cửa sổ khoảng cách xuất hiện, cho phép xem và thay đổi khoảng cách

Thay đổi thuộc tính:

- Nháy chuột phải lên dụng cụ để kích hoạt thực đơn Pop-up

- Chọn mục Thuộc tính, cửa sổ thuộc tính xuất hiện để người dùng thay đổi

8.4.2 Nguồn sáng

Trong Optics Mini, một dụng cụ thuộc loại nguồn sáng có thể chọn 1 trong 2: Điểm sáng

Vật sáng

Thực đơn Pop-up của điểm sáng có dạng như sau:

Tủy theo yêu cầu có thể chọn nguồn sáng là ảo hoặc thật

Cửa sổ thuộc tính:

Các thông số trong cửa sổ thuộc tính cho biết:

- Loại đơn vị đo đang sử dụng

- Mục kí hiệu: dùng đặt tên cho nguồn sáng

- Mục X, Y: tọa độ (X,Y) của nguồn sáng

8.4.3 Gương:

Là những vật có khả năng phản xạ tốt ánh sáng.Gồm có 3 loại gương:

Các thông số trong cửa sổ thuộc tính cho biết:

- Mục X, Y, kí hiệu tương tự ở trên

- Mục f: tiêu cự f của gương Chú ý, đối với gương phẳng f=0, đối với gương cầulồi f>0, đối với gương cầu lõm f<0

Các thông số trong cửa sổ thuộc tính cho biết:

- Mục X, Y, kí hiệu: tương tự trên

- Mục : chiết suất của lưỡng chất phẳngn

- Mục : bề dày của lưỡng chất phẳng.e

Thực đơn Pop-up:

Cửa sổ thuộc tính:

Các thuộc tính trong cửa sổ thuộc tính cho biết:

- Nút cho phép chọn I là trung điểm của AB

- Có thể lựa chọn 1 trong 2 hoặc đồng thời cả 2 mặt tráng bạc là AC và BC Khi

đó, trên mặt tráng bạc xảy ra phản xạ với mọi giá trị của góc tới i

Cửa sổ thuộc tính:

Các thông số trong cửa sổ thuộc tính cho biết:

- Loại đơn vị, mục X, Y, n, kí hiệu: tương tự như trên

- Mục : tiêu cự của thấu kính, với thấu kính hội tụ thì f>0, thấu kính phân kì thìf

- Bấm phím F5

- Nháy nút trên Toolbar chuẩn

Optics sẽ phân tích dữ liệu vào và hiển thị cửa sổ bài toán:

Có thể sửa đổi hoặc thêm bớt nội dung bài toán cho phù hợp bằng cách chọn trang

tab Người sử dụng

Nút Copy dùng để sao chép toàn bộ nội dung của bài toán tự động phát sinh vàophần người sử dụng, nội dung được lưu trữ khi đóng cửa sổ bằng nút Chấp nhận

- Nháy nút trên Toolbar chuẩn.

Optics sẽ phân tích dữ liệu vào và hiển thị cửa sổ lời giải:

Ta có thể thay đổi nội dung hoặc lưu trữ lại như cách ở trên

Ghi chú: Để lưu các phần ghi chú cho mỗi bài toán, thực hiện 1 trong 2 cách sau:

- Nháy thực đơn Giải quyết -> Ghi chú

- Nháy nút trên Toolbar

8.6 Tiện ích

8.6.1 Tùy biến môi trường

Chức năng này cho phép thiết lập các thông số môi trường cho phù hợpvới sở thích người dùng hoặc yêu cầu bài toán Có thể chọn 1 trong 2 cách sau:

- Nháy thực đơn Tiện ích -> Tùy chọn -> Môi trường

- Nháy nút trên Toolbar hành động.

8.6.2 Tùy biến thao tác

Chức năng này trình bày đặc điểm các đối tượng khi kết xuất dữ liệu cũngnhư phương thức giải quyết bài toán Thực hiện theo cách sau:

- Nháy thực đơn Tiện tích -> Tùy chọn -> Thao tác

Tự động vẽ lại: Mỗi khi cập nhật màn hình là việc, Optics tự động vẽ lại đường đi

tia sáng, các dụng cụ và ảnh

Chỉ vẽ đường đi tia sáng: chỉ vẽ đường đi thật sự của tia sáng, không vẽ các đường

gián đoạn (phần kéo dài của tia sáng), không hiển thị ảnh

Tia sáng có mũi tên: nên chọn chức năng này để phân biệt đường đi của tia sáng Đánh dấu ảnh cuối cùng: ảnh cuối cùng sẽ được đánh dấu bởi ô chữ nhật bao

quanh

Ghi kí hiệu đè lên tia sáng: tên của ảnh sẽ xuất hiện hình chữ nhật bao quanh nó

và đè lên các tia sáng

Hiển thị tiêu điểm Gương, Thấu kính: là tiêu điểm F

Số lần phản xạ: đầu tiên chiếu tia sáng từ trái sang phải, nếu gặp dụng cụ dạng

gương thì sẽ căn cứ vào giá trị của biến Số lần phản xạ để xử lí thích hợp

8.6.3 Tùy biến màu sắc

Để tăng tính than thiện, chức năng này cho phép đặt lại màu sắc của vùnglàm việc và các dụng cụ Có thể dùng 1 trong 2 cách sau:

- Nháy thực đơn Tiện ích -> Tùy chọn -> Màu sắc

- Nháy nút trên Toolbar hành động

8.6.4 Gõ phím tiếng Việt

Khả năng Việt hóa của Optics Mini rất mạnh và tiện lợi: hoàn toàn độc lậpvới môi trường Windows Người dùng có thể tùy ý gõ dấu theo thói quen của mìnhbằng cách sử dụng các bộ cài đặt như VietKey, ABC, VNI, Vietware… Khi đó, cầnphải tắt chế độ gõ dấu của Optics bằng 1 trong 2 cách sau:

- Nháy thưc đơn Tiện ích -> Gõ phím tiếng Việt

- Bấm phím chức năng F12.

Bộ mã trong Optics Mini được sử dụng theo bảng mã TCVN3

8.7 In ấn

8.7.1 In nhanh nội dung màn hình làm việc

Chức năng này cho phép in nhanh các dụng cụ trên vùng làm việc như kết quả tạoảnh, đường đi của tia sáng…Thực hiện bằng cách:

- Nháy nút trên thực đơn Toolbar

8.7.2 In bài toán/ lời giải

Thực hiện 1 trong 2 cách sau:

- Nháy thực đơn Tập tin -> In ấn

- Bấm tổ hợp phím Ctrl + P

8.8 Các bước thiết kế một bài tập thấu kính

8.8.1 Vị trí của bài tập

- Bài 11 trang 190

- Sách giáo khoa Vật lý 11 cơ bản

8.8.2 Các bước thiết kế bài tập

- Bước 1: Mở giao diện phần mềm Optics Mini

Mở giao diện phần mềm Optics Mini bằng cách kích đôi chuột trái vàobiểu tượng trên màn hình Desktop

- Bước 2: Thiết kế các dụng cụ của bài toán

+ Thiết kế vật sáng: Trên thanh công cụ, kích chuột trái vào biểu tượng →kích chuột trái vào vùng làm việc

+ Thiết kế thấu kính phân kì: Trên thanh công cụ ta kích chuột trái vào biểu tượng → kích chuột trái vào vùng làm việc

Phần mềm sẽ tự động vẽ các tia tới, tia ló và ảnh của vật qua thấu kính

- Bước 3: Thay đổi khoảng cách giữa các dụng cụ

Để thay đổi khoảng cách giữa vật sáng AB và thấu kính phân kì sao cho d=30cm+ Kích chuột phải vào vật AB chọn Khoảng cách đến, xuất hiện biểu tượng

→ đưa con chuột đến thấu kính phân kì cho đến khi xuất hiện biểu tượng thìkích chuột trái xuất hiện bảng → Trong bảng ta thay đổi số thành -30, rồi chọn

Chấp nhận.

- Bước 4: Thay đổi thuộc tính của các dụng cụ

+ Thay đổi thuộc tính của thấu kính phân kì: Kích chuột phải vào thấu kính →Chọn thuộc tính Xuất hiện bảng, ta thay đổi độ tụ -5 → Chọn Chấp nhận.

+ Tiện ích → Tùy chọn → Thao tác → Chọn Tự động vẽ lại, Tia sáng có mũi tên,Đánh dấu ảnh cuối cùng, Ghi kí hiệu đè lên tia sáng, Số lần phản xạ là 2.sSản phẩm cuối cùng của hình vẽ:

- Bước 5: Thiết kế bài toán và bài giải cho hình vẽ

+ Thiết kế bài toán: Trên thanh công cụ chọn Giải quyết → Bài toán →Copy từTab Tự động phát sinh sang Người sử dụng sau đó chỉnh sửa tùy ý → Chấp nhận

+ Thiết kế bài giải: Trên thanh công cụ của màn hình hiển thị chọn Giải quyết →

Lời giải → Copy từ Tab Tự động phát sinh sang Người sử dụng → Chấp nhận

8.9 Một số sản phẩm đã thiết kế được

8.9.1 Khúc xạ ánh sáng

TH1: Tia sáng truyền từ môi trường chiết quang kém sang môi trường chiết quanghơn.

TH2: Tia sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quangkém hơn

8.9.2 Phản xạ toàn phần

8.9.3 Đường truyền của tia sáng qua lăng kính

8.9.4 Lăng kính phản xạ toàn phần

8.9.5 Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

- d<f

- d>f

8.9.6 Ảnh tạo bởi thấu kính phân kì

8.9.7 Bài tập khúc xạ ánh sáng

8.9.8 Bài tập phản xạ toàn phần

8.9.8 Bài tập thấu kính