SKKN: Phương pháp giải bài tập quang hình vật lý 9 đạt hiệu quả

Môn vật lý là một trong những môn học lý thú, hấp dẫn trong nhà trường phổ thông, đồng thời nó cũng được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn đời sống hàng ngày của mỗi con người chúng ta. Hơn nữa môn học này càng ngày lại càng yêu cầu cao hơn để đáp ứng kịp với công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước , nhằm từng bước đáp ứng mục tiêu giáo dục đề ra Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, góp phần xây dựng Tổ Quốc ngày một giàu đẹp hơn.Kiến thức, kỹ năng vật lý cũng được vận dụng và đi sâu vào cuộc sống con người góp phần tạo ra của cải, vật chất cho xã hội ngày một hiện đại hơn.Ta đã biết ở giai đoạn 1 ( lớp 6 và lớp 7 ) vì khả năng tư duy của học sinh còn hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên SGK chỉ đề cập đến những khái niệm, những hiện tượng vật lý quen thuộc thường gặp hàng ngày. Ở giai đoạn 2 ( lớp 8 và lớp 9 ) khả năng tư duy của các em đã phát triển, đã có một số hiểu biết ban đầu về khái niệm cũng như hiện tượng vật lý hằng ngày. Do đó việc học tập môn vật lý ở lớp 9 đòi hỏi cao hơn nhất là một số bài toán về điện, quang ở lớp 9 mà các em HS được học vào năm thứ ba kể từ khi thay SGK lớp 9 .

VẬT LÍ LỚP 9 ĐẠT HIỆU QUẢ I/ ĐẶT VẤN ĐỀ:

Nghị quyết TW 2 khóa VIII đã chỉ rõ : “Đổi mới mạnh mẽ phương

pháp giáo dục- đào tạo,khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và các phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh”.

“ Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học ; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho HS” Trong việc nâng cao chất lượng giáo dục nói chung và chấtlượng bộ môn nói riêng, việc cải tiến phương pháp dạy học là một nhân tốquan trọng Bên cạnh việc bồi dưỡng kiến thức chuyên môn, việc phát huytính tích cực của học sinh (HS) có ý nghĩa hết sức quan trọng Bởi vì xét chocùng công việc giáo dục phải được tiến hành trên cơ sở tự nhận thức, tự hànhđộng, việc khơi dậy phát triển ý thức năng lực tư duy, bồi dưỡng phươngpháp, định hướng để tự học là con đường phát triển tối ưu của giáo dục Cũngnhư các môn học khác, học Vật lý lại càng cần phát triển năng lực tích cực,năng lực tư duy của HS để không phải chỉ biết mà còn phải hiểu để giải thíchhiện tượng Vật lý cũng như áp dụng kiến thức và kỹ năng vào các hoạt độngtrong cuộc sống gia đình và cộng đồng

Môn vật lý là một trong những môn học lý thú, hấp dẫn trong nhàtrường phổ thông, đồng thời nó cũng được áp dụng rộng rãi trong thực tiễnđời sống hàng ngày của mỗi con người chúng ta Hơn nữa môn học này càng

ngày lại càng yêu cầu cao hơn để đáp ứng kịp với công cuộc công nghiệp

hóa-hiện đại hóa đất nước , nhằm từng bước đáp ứng mục tiêu giáo dục đề ra " Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài", góp phần xây

dựng Tổ Quốc ngày một giàu đẹp hơn

Kiến thức, kỹ năng vật lý cũng được vận dụng và đi sâu vào cuộc sốngcon người góp phần tạo ra của cải, vật chất cho xã hội ngày một hiện đại hơn

Ta đã biết ở giai đoạn 1 ( lớp 6 và lớp 7 ) vì khả năng tư duy của họcsinh còn hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên SGK chỉ đề cập đếnnhững khái niệm, những hiện tượng vật lý quen thuộc thường gặp hàng ngày

Ở giai đoạn 2 ( lớp 8 và lớp 9 ) khả năng tư duy của các em đã phát triển, đã

có một số hiểu biết ban đầu về khái niệm cũng như hiện tượng vật lý hằngngày Do đó việc học tập môn vật lý ở lớp 9 đòi hỏi cao hơn nhất là một sốbài toán về điện, quang ở lớp 9 mà các em HS được học vào năm thứ ba kể từkhi thay SGK lớp 9

Thực tế qua ba năm dạy chương trình thay sách lớp 9 bản thân nhậnthấy: Các bài toán quang hình học lớp 9 mặc dù chiếm một phần nhỏ trongchương trình Vật lý 9, nhưng đây là loại toán các em hay lúng túng, nếu các

em được hướng dẫn một số điểm cơ bản thì những loại toán này không phải làkhó

Từ những lý do trên, để giúp HS lớp 9 có một định hướng về phươngpháp giải bài toán quang hình học lớp 9, nên tôi đã chọn đề tài này để viếtsáng kiến kinh nghiệm

II/ CƠ SỞ LÝ LUẬN:

Những bài toán quang hình học lớp 9 được gói gọn ở chương III từ tiết

40 đến tiết 51 Mặc dù các em đã học phần quang ở năm lớp 7, nhưng chỉ lànhững khái niệm cơ bản, cho nên những bài toán loại này vẫn còn mới lạ đốivới HS, mặc dù không quá phức tạp đối với HS lớp 9 nhưng vẫn tập dần cho

HS có kỹ năng định hướng bài giải một cách có hệ thống, có khoa học, dễ

dàng thích ứng với các bài toán quang hình học đa dạng hơn ở các lớp cấptrên sau này

Để khắc phục những nhược điểm đã nêu ở trên, tôi đã đưa ra một sốgiải pháp cần thiết cho HS bước đầu có một phương pháp cơ bản để giải loạibài toán quang hình lớp 9 được tốt hơn

III/ CƠ SỞ THỰC TIỄN:

Theo phân phối chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo cho bộ mônvật lý với chương III - phần quang học lớp 9 gồm 20 tiết, trong đó có ba tiếtbài tập, hai tiết thực hành, một tiết ôn tập và một tiết tổng kết chương, còn lại

là các tiết dạy lý thuyết Với thời lượng 45 phút trong mỗi tiết học, phần luyệntập một số bài tập quan trọng của chương chắc chắn sẽ hạn chế, khó có thểcác em tự giải được các bài tập ở sách giáo khoa và sách bài tập

Thời gian gần đây có sự phân hóa về trình độ học sinh ở thành thị vànông thôn, miền núi và đồng bằng Thực tế ở từng trường, từng địa phươngtrình độ học tập của học sinh lại khác nhau, kể cả trong một trường một lớptrình độ tiếp thu, lĩnh hội và vận dụng kiến thức của các em vẫn còn sự chênhlệnh Số lượng không nhỏ học sinh chưa có hứng thú học tập, phụ huynh thì ítquan tâm hầu như họ chỉ chú ý đến đối tượng học sinh tiểu học Theo bảnthân tôi nhận thấy, với tình hình học tập của các em như vậy cùng với mộtthời lượng quy định trong chương trình chính khóa như đã nêu ở trên thì họcsinh khá giỏi cũng khó khăn lắm mới đạt được yêu cầu đề ra

1/ Kết quả khảo sát cuối 2012: ( khảo sát toán quang hình lớp 9 )

Lớp Sĩ số điểm trên 5 điểm 9 - 10 điểm 1 - 2

a) Do tư duy của học sinh còn hạn chế nên khả năng tiếp thu bài cònchậm, lúng túng từ đó không nắm chắc các kiến thức, kĩ năng cơ bản, định lý,các hệ quả do đó khó mà vẽ hình và hoàn thiện được một bài toán quang hìnhhọc lớp 9.

b) Đa số các em chưa có định hướng chung về phương pháp học lýthuyết, chưa biến đổi được một số công thức, hay phương pháp giải một bàitoán vật lý

c) Kiến thức toán hình học còn hạn chế (tam giác đồng dạng) nênkhông thể giải toán được

d) Do đồ thí nghiệm còn thiếu nên các tiết dạy chất lượng chưa cao,dẫn đến học sinh tiếp thu các định luật, hệ quả còn hời hợt

e) Nguồn điện ở trường quá yếu nên ít khi sử dụng máy chiếu để giảngdạy giáo án điện tử được

3/ Một số nhược điểm của HS trong quá trình giải toán quang hình lớp 9:

a) Đọc đề hấp tấp, qua loa, khả năng phân tích đề, tổng hợp đề còn yếu,lượng thông tin cần thiết để giẩi toán còn hạn chế

b)Vẽ hình còn lúng túng Một số vẽ sai hoặc không vẽ được ảnh của vậtqua thấu kính, qua mắt, qua máy ảnh do đó không thể giải được bài toán

c) Môt số chưa nắm được kí hiệu các loại kính, các đặt điểm của tiêuđiểm, các đường truyền của tia sáng đặt biệt, chưa phân biệt được ảnh thậthay ảnh ảo Một số khác không biết biến đổi công thức toán

d) Chưa có thói quen định hướng cách giải một cách khoa học trướcnhững bài toán quang hình học lớp 9

IV/ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:

1/ Phạm vi, đối tượng và thời gian nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu: chương III: Quang học 9

Đối tượng nghiên cứu: Học sinh lớp 9 trường THCS Hoàng Diệu

Thời gian nghiên cứu: Từ 4/2012 đến 4/2013

2/ Mục đích nghiên cứu:

Đổi mới phương pháp dạy học.

Nâng cao chất lượng dạy học, học sinh đại trà và chất lượng học sinhgiỏi là mũi nhọn

Rèn cho học sinh có kỹ năng giải bài tập quang học làm cơ sở cho cácnăm tiếp theo

3/ Nội dung:

Sau khi học xong phần Quang hình học ở lớp 9 học sinh phải nhận biếtđược thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ Các em phải biết sử dụng nhữngkiến thức của tam giác đồng dạng để tính khoảng cách từ vật đến thấu kính,

độ cao của ảnh… Dựa trên những kiến thức về ảnh thật của một vật được tạobởi thấu kính hội tụ để tìm hiểu hoạt động của máy ảnh và mắt Mô tả sự tạothành ảnh của một vật đối với mắt cận, mắt lão Từ đó biết được tại sao muốnnhìn rõ vật mắt cận phải đeo kính phân kỳ, mắt lão phải đeo kính hội tụ

Với nội dung trên, tôi đã tổng hợp các loại bài tập và phương pháp giảicác tập quang hình như sau:

3.1/ Một số ví dụ về hướng dẫn cách giải bài tập quang hình học:

a Giáo viên cho HS đọc kỹ đề từ 2 đến 4 lần cho đến khi hiểu Sau

đó hướng dẫn HS phân tích đề:

Hỏi: * Bài toán cho biết gì?

* Cần tìm gì? Yêu cầu gì?

* Vẽ hình như thế nào? Ghi tóm tắt.

* Vài học sinh đọc lại đề ( dựa vào tóm tắt để đọc ).

Ví dụ 1: Một người dùng một kính lúp có số bội giác 2,5X để quan sát một

vật nhỏ AB được đặt vuông góc với trục chính của kính và cách kính 8cm

a)Tính tiêu cự của kính? Vật phải đặt trong khoảng nào trước kính?b)Dựng ảnh của vật AB qua kính (không cần đúng tỉ lệ), ảnh là ảnh thậthay ảo?

c) Ảnh lớn hay nhỏ hơn vật bao nhiêu lần?

Giáo viên cho học sinh đọc vài lần Hỏi:

* Bài toán cho biết gì?

-Kính gì? Kính lúp là loại thấu kínhgì?Số bội giác G?

-Vật AB được đặt như thế nào với trục chính của thấu kính?Cách kínhbao nhiêu?

-Vật AB dược đặt ở vị trí nào so với tiêu cự?

* Bài toán cần tìm gì? Yêu cầu gì?

- Tìm tiêu cự? Để tính tiêu cự của kính lúp cần sử dụng công thức nào?

- Để nhìn rõ ảnh qua kính lúp vật phải đặt trong khoảng nào trướckính?

- Dựng ảnh của vật AB qua kính ta phải sử dụng các tia sáng đặt biệtnào?

* Cho2 học sinh dựa vào tóm tắt đọc lại đề (có như vậy HS mới hiểu sâu đề)

*Để giải đúng bài toán cần chú ý cho HS đổi về cùng một đơn vị hoặc đơn vị của số bội giác phải được tính bằng cm

b) Để học sinh dựng ảnh, hoặc xác định vị trí của vật chính xác qua kính,mắt hay máy ảnh GV phải luôn kiểm tra, khắc sâu HS:

*Các sơ đồ ký hiệu quen thuộc như:

O

-Thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì: ;

-Vật đặt vuông góc với trục chính: hoặc

-Trục chính, tiêu điểm F và F', quang tâm O:

-Phim ở máy ảnh hoăc màng lưới ở mắt:

-Ảnh thật: hoặc ; -Ảnh ảo: hoặc

* Các Định luật, qui tắc, qui ước, hệ quả như:

- Định luật truyền thẳng của ánh sáng, định luật phản xạ ánh sáng, định luậtkhúc xạ ánh sáng

-Đường thẳng nối tâm mặt cầu gọi là trục chính

-O gọi là quang tâm của thấu kính

-F và F' đối xứng nhau qua O, gọi là các tiêu điểm

-Đường truyền các tia sáng đặt biệt như:

Thấu kính hội tụ:

+Tia tới song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm F

+Tia tới đi qua tiêu điểm F, cho tia ló song song với trục chính

+Tia tới đi qua quang tâm O, truyền thẳng

+Tia tới bất kỳ cho tia ló đi qua tiêu điểm phụ ứng với trục phụ songsong với tia tới

F

Màng lưới

Thấu kính phân kì:

+Tia tới song song với trục chính,cho tia ló kéo dài đi qua tiêu điểm F'.+Tia tới đi qua tiêu điểm F, cho tia ló song song với trục chính

+Tia tới đi qua quang tâm O, truyền thẳng

+Tia tới bất kỳ, cho tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm phụ, ứngvới trục phụ song song với tia tới

-Máy ảnh:

+Vật kính máy ảnh là một thấu kính hội tụ.

+Ảnh của vật phải ở ngay vị trí của phim cho nên muốn vẽ ảnh phảixác định vị trí đặt phim

B

+Điểm cực viễn: điểm xa mắt nhất mà ta có thẻ nhìn rõ được khi khôngđiều tiết.

+Điểm cực cận: điểm gần mắt nhất mà ta có thể nhìn rõ được

Kính cận là thấu kính phân kì

+Mắt lão nhìn rõ những vật ở xa, nhưng không nhìn rõ những vật ở gần Kínhlão là thấu kính hội tụ Mắt lão phải đeo kính hội tụ để nhìn rõ các vật ở gần

-Kính lúp:

+Kính lúp là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn

+Để dựng ảnh, hoặc xác định vị trí một vật qua kính lúp cần phải đặt vật trong khoảng tiêu cự của kính Ảnh qua kính lúp phải là ảnh ảo lớn hơn vật

O

+Ta phải đặt vật AB trong khoảng tiêu cự

của kính lúp

+Dùng hai tia đặt biệt để vẽ ảnh A'B'

c) Để trả lời phần câu hỏi định tính học sinh cần thu thập thông tin có liên quan đến nội dung, yêu cầu bài toán từ đó vận dụng để trả lời.

Ở ví dụ 1

- Câu a) Vật đặt trong khoảng nào? Câu b) ảnh gì?

+Ở đây vật kính là một kính lúp cho nên vật phải đặt trong khoảng tiêu

cự mới nhìn rõ được vật Ảnh của vật qua thấu kính sẽ là ảnh ảo và lớn hơnvật

*Các thông tin:

- Thấu kính hội tụ:

+Vật đặt ngoài tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều

+Vật đặt rất xa thấu kính cho ảnh thật có vị trí cách thấu kính mộtkhoảng bằng tiêu cự

+Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn hơn vật, cùng chiều vớivật

+ Mắt cận phải đeo kính phân kì

- Mắt lão:

+Mắt lão nhìn rõ những vật ở xa, nhưng không nhìn rõ những vật ởgần.

+ Mắt lão phải đeo kính hội tụ để nhìn rõ các vật ở gần



 = 10 ( )

5 , 2

'

OA

OA AB

B A



 (1)

* F'A'B' đồng dạng với  F'OI, nên ta có:

1 10

' '

' '

' '

' ' '

' ' ' ' ' '

O F O F

OA O

F

O F OA O

F

A F OI

B A AB

B A

' OA OA

40 ' 1

10

' 8

O

AB B

A

OA AB

B A

5 ' ' 5 8

40 8

' ' '

* Chú ý phần này là phần cốt lõi để giải được một bài toán quang hình

học, nên đối với một số HS yếu toán hình học thì GV thường xuyên nhắc nhở

về nhà rèn luyện thêm phần này :

Một số HS mặc dù đã nêu được các tam giác đồng dạng , nêu được một

số hệ thức nhưng không thể biến đổi suy ra các đại lượng cần tìm

Trường hợp trên GV phải nắm cụ thể tùng HS Sau đó giao nhiệm vụcho một số em khá trong tổ, nhóm giảng giải, giúp đỡ để cùng nhau tiến bộ

e) Hướng dẫn HS phân tích đề bài toán quang hình học một cách lôgich, có hê thống:

Ví dụ 2 : Đặt vật AB cao 12cm vuông góc với trục chính của một thấu

kính hội tụ (A nằm trên trục chính) và cách thấu kính 24cm thì thu được mộtảnh thật cao 4cm Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và tính tiêu cự củathấu kính

* Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán, sau đó tổng hợp lại rồi giải:

- Để hướng dẫn HS phân tích, tìm hiểu bài toán phải cho HS đọc kỷ đề,ghi tóm tắt sau đó vẽ hình

-Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán:

*Muốn tính OA' ta cần xét các yếu tố nào?

(OAB ~ OA'B') OA' =

F A

B

O

F ' A'B' I

*Muốn tính OF' = f ta phải xét hai tam giác nào đồng dạng với nhau?

(OIF' ~ A'B'F')

*OI như thế nào với AB; F'A' = ?

- Hướng dẫn HS giải theo cách tổng hợp lại:

Tìm OA'  F'A'  OI  OF' ;

Giải:

*Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính hội tụ là:

12

24 4 '.

' ' '

'

OA B A OA OA

OA B

F'

OF' '



B A

OI

Do OI = AB nên:

6(cm) f

F' OF'

8

-F' 4

12 OA'-OF'

F' '

O O

Ví dụ 3/ Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính một thấu kính có tiêu cự f

= 24cm Điểm A nằm trên trục chính AB cách thấu kính 36cm và vật AB cao 1cm

a Hãy dựng ảnh A’B’ của AB và nhận xét đặc điểm A’B’ trong 2 trường hợp:

' '

'

OF

OF OA OF

 d’ = 72cm

Từ (1) ta có

OA

OA AB

B

A' ' '

 hay

2 ' ' '

(1)

Ta có: rFOI ~ rFA’B’

nên A OI'B '' A AB'B' A OF'F (2)

từ (1) và (2) 

OF

OA OF OF

F A OA





hay d d' f f d'  36d' 2424 d'  24d’ = 36 (24 - d’)

 d’ = 14,4cm

Từ (1) ta có

OA

OA AB

B

A' ' '

 hay

4 0 ' ' ' '

d h

h

(cm)

Ví dụ 4/ Một vật AB đặt trước thấu kính phân kỳ cho ảnh cao A 1 B 1 = 0,8cm, thay thấu kính phân kỳ bằng thấu kính hội tụ có cùng tiêu cự và cũng đặt ở vị trí trên thì thu được một ảnh thật A 2 B 2 = 4cm, khoảng cách giữa 2 ảnh là 72cm Tìm tiêu cự của thấu kính và chiều cao của vật.

Giải:

Gọi h là chiều cao vật AB, f là tiêu cự của thấu kính ta có:

A1OB1 ∽AOB }  A1OB1 ∽A2OB2

A2OB2 ∽AOB

2

1 2

8 , 0

OA OA

OA

OA B

A

B A

12

1 1

1 1

1

1

h

f f

OI

OF B

A

OA OF OI

OF B A

2 2 2 '

h

f f OI

OF B

A

OF OA OI

OF B A

A F

8 , 0

12 20

cm h

a Hãy vẽ ảnh của đỉnh đầu người ấy trên phim (không cần đúng tỉ lệ)

b Dựa vào hình vẽ xác định khoảng cách từ phim đến vật kính lúc chụp ảnh.

Phương pháp giải:

- Vì vật kính của máy ảnh đơn giản là một thấu kính hội tụ, phim đóngvai trò là màn ảnh nên cách vẽ ảnh của vật qua máy ảnh thực hiện giống nhưcách vẽ ảnh của một vật qua thấu kính hội tụ

- Sử dụng tính chất tỉ lệ các cạnh của các tam giác đồng dạng để suy rakhoảng cách từ vật đến phim

'

' ' '

' ' '

OF

OF OA OF

F A OA



 hay 300OA' OA5'5

 5.0A’ = 300.OA’- 1500

 OA’ = 1500/295 = 5,08(cm)

Ví dụ 6: Vẽ sơ đồ tương ứng để so sánh mắt bình thường và mắt lão

và giải thích tác dụng của kính lão.

- Hình c là mắt lão có dùng kính thích hợp, ảnh của vật AB qua kính là

A1B1 và tiếp xúc qua thể thuỷ tinh của mắt ảnh A2B2 hiện rõ trên võng mạcnên mắt nhìn rõ

Ví dụ 7/ Người về già phải đeo sát mắt một thấu kính hội tụ có tiêu cự

60cm thì mới nhìn rõ được những vật gần nhất cách mắt 30cm Hỏi khi không dùng kính thì người ấy nhìn rõ những vật cách mắt gần nhất bao nhiêu ?