skkn phương pháp giải bài tập quang hình vật lí 9

Mà nó còn giúp các em có một kiến thức hiểu biết về những hiện tượng xảy ratrong cuộc sống hàng ngày của các em, giúp các em có kiến thức để giải đápnhững hiện tượng vật lí xảy ra xung q

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP QUANG HÌNH

VẬT LÍ 9

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Vật lí là một trong những bộ môn khoa học quan trọng trong toàn bộ quátrình học tập của học sinh, và cũng như trong những ứng dụng sau này củahọc sinh

Chính vì vậy mà trong chương trình cải cách những năm gần đây đã đưacác em làm quen với bộ môn vật lí ngay từ năm lớp 6

Việc học bộ môn vật lí không chỉ giúp các em làm quen với môn này Mà

nó còn giúp các em có một kiến thức hiểu biết về những hiện tượng xảy ratrong cuộc sống hàng ngày của các em, giúp các em có kiến thức để giải đápnhững hiện tượng vật lí xảy ra xung quanh cuộc sống hàng ngày của các em Môn vật lí có mối quan hệ gắn bó chặt chẽ , qua lại với các môn học khác Nhiều kiến thức và kĩ năng đạt được qua môn vật lí là cơ sở đối với việc họctập các môn học khác, đặc biệt là môn, toán học, hoá học, sinh học,côngnghệ, địa lí Mặt khác vì vật lí là môn khoa học thực nghiệm đã được toánhọc ở mức độ cao, nên nhiều kiến thức và kĩ năng toán học được sử dụngrộng rãi trong việc học tập môn vật lí

Môn vật lí có vị trí cầu nối rất quan trọng, một mặt nó phát triển, hệ thốnghoá các kiến thức, kĩ năng và thái độ mà học sinh đã lĩnh hội và hình thành ởTiểu học, mặt khác nó góp phần chuẩn bị cho các em những kiến thức, kĩnăng và thái độ cần thiết để tiếp tục học lên Trung học phổ thông , trung họcchuyên nghiệp, học nghề hoặc đi vào các lĩnh vực lao động sản xuất gópphần xây dựng đất nước đẩy nhanh sự nghiệp công ngiệp hóa hiện đại hóa đất

nước nhằm từng bước đáp ứng mục tiêu giáo dục đề ra, góp phần xây dựngđất nước ngày một giàu đẹp hơn.

-Hơn nữa đội ngũ học sinh là một lực lượng lao động dự bị nòng cốt vàthật hùng hậu về khoa học kỹ thuật, trong đó kiến thức, kỹ năng vật lý đóng gópmột phần không nhỏ trong lĩnh vực này Kiến thức, kỹ năng vật lý cũng đượcvận dụng và đi sâu vào cuộc sống con người góp phần tạo ra của cải, vật chấtcho 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 sinhcòn hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên SGK chỉ đề cập đến nhữngkhái niệm, những hiện tượng vật lý quen thuộc thường gặp hàng ngày Ở giaiđoạn 2 ( lớp 8 và lớp 9 ) khả năng tư duy của các em đã phát triển, đã có một sốhiểu biết ban đầu về khái niệm cũng như hiện tượng vật lý hằng ngày Do đóviệc 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 9Học vật lí hình thành rèn luyện cho các em cách thức tư duy và làm việc khoahọc, cũng như góp phần giáo dục các em ý thức, thái độ, trách nhiệm đối vớicuộc sống xã hội, môi trường

Chính vì vậy mà trong việc tiếp thu, lĩnh hội kiến thức của các em, phải cần

có những phương pháp học tập mới, khoa học, để các em có thể chủ độngtrong việc rút ra kiến thức, cách giải quyết bài tập để kết quả học tập được tốthơn

Vì thế các em cần phải làm thí nghiệm, thu thập thông tin và xử lí thông tin,

từ các tài liệu, từ sách giáo khoa, để rút ra được kiến thức tốt nhất cho mình Bài tập vật lí giúp học sinh hiểu và khắc sâu thêm phần lí thuyết, biết vậndụng kiến thức vật lí để giải quyết các nhiệm vụ học tập, và những vấn đề

sinh, tạo hứng thú học tập, rèn luỵên óc sáng tạo, khả năng suy luận của họcsinh

Bài tập vật lí giúp học sinh hiểu sâu hơn những quy luật vật lí, những hiệntượng vật lí, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt , tự giác giải quyếtnhững tình huống cụ thể, khác nhau để từ đó hoàn thiện về mặt nhận thức vàtích luỹ thành vốn riêng của học sinh

Vậy muốn làm được bài tập vật lí Học sinh phải biết vận dụng các thao tác

tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá ……

Để xác định được bản chất vật lí, trên cơ sở đó chọn ra các công thức, các từngữ thích hợp, đúng nhất cho từng loại bài tập cụ thể , vì thế bài tập vật lí còn

là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng , sáng tạo , tính tựlực trong suy luận

Bài tập vật lí là hình thức củng cố, ôn tập, mở rộng hoặc đi sâu vào cáctrường hợp riêng lẻ của định luật, của khái niệm, mà nhiều khi nếu nhắc đinhắc lại nhiều lần ở phần lí thuyết có thể làm cho học sinh dễ nhàm chán Khi làm bài tập vật lí, bắt buộc học sinh phải nhớ lại kiến thức đã học, vậndụng đào sâu kiến thức mà áp dụng cụ thể cho từng câu từng bài

Làm bài tập vật lí cũng là một phương tiện để tự kiểm tra kiến thức, kĩ năngcủa học sinh

Trong việc giải bài tập, nếu học sinh tự giác say mê tìm tòi,

nó còn có tác dụng rèn luỵện cho học sinh có những đức tính tốt , như tinh thần

tự lập, vựơt khó, tính cẩn thận, tính kiên trì, đặc biệt tạo niềm vui trí tuệ, hứngthú trong việc học tập

Bài tập quang hình vật lí 9 tuy là không nhiều nhưng nó lại liên quan nhiềuđến kiến thức toán học mà học sinh đã được học ở chương trình lớp 8 về tamgiác đồng dạng, điều này đối với học sinh khá giỏi thì không có gì khó khăn,nhưng đối với học sinh trung bình thì các em phải mất nhiều thời gian mới

nhận ra được vấn đề, thường là bài tập dựng hình sau đó dựa vào hình dựavào dữ kiện đầu bài đã cho để thiết lập, biến đổi và tính toán

Muốn giải được loại bài tập này, học sinh cần vận dụng kiến thức, nhằm pháthiện ra bản chất vật lí được nêu bật lên, vận dụng tri thức kĩ năng đã học đểgiải quyết bài tập một cách nhanh chóng, chính xác mà không cần phải mấtnhiều thời gian nếu các em phát hiện và xác định được đúng dạng bài toán Bằng một số ít kinh nghiệm trong quá trình giảng dạy phương pháp mới trongvài năm gần đây, bản thân tôi đã tích luỹ được Tôi xin đưa ra để giúp các

em có phương pháp học tập tích cực hơn , hiệu quả hơn , giải quyết các bàitập vật lí dễ dàng hơn

II NỘI DUNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Với trang thiết bị cũng như cơ sở vật chất hiện nay đã trang bị cho cáctrường học khá đầy đủ, phần nào cũng đã tạo điều kiện thuận cho các em cóthể tự tìm tòi, tích luỹ kinh nghiệm qua các thí nghiệm kiểm chứng, thínghiệm thực tế của cuộc sống từ đó tạo ra điều kiện tốt, môi trường thuận lợi

để các em có thể tiếp thu kiến thức một cách tốt nhất

2 Khó khăn

Tuy được tiếp cận với những phương pháp mới, cách học tập mới

Nhưng môn học vật lí là một môn khoa học có liên quan đến những hiệntượng, sự vật mà các em mới được làm quen.cũng như kiến thức toán hìnhlớp 8 các em còn hạn chế

Các em học với nhiều bộ môn khoa học khác nhau, tiếp xúc với nhiều thầy côkhác nhau, do đó các phương pháp học của mỗi môn học củng khác nhau,

Do tư duy của học sinh còn hạn chế nên khả năng tiếp thu bài còn chậm, lúngtúng 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 hình học lớp 9

Đa số các em chưa có định hướng chung về biến đổi được một số công thức,hay phương pháp giải một bài toán vật lý

Đọc đề hấp tấp, qua loa, khả năng phân tích đề, tổng hợp đề còn yếu, lượngthông tin cần thiết để giải toán còn hạn chế

Vẽ hình còn lúng túng Một số vẽ sai hoặc không vẽ được ảnh của vật qua thấukính hội tụ , thấu kính phân kỳ, qua mắt, qua máy ảnh do đó không thể giải đượcbài toán

Môt số chưa nắm được kí hiệu các loại kính, các đặc điểm của tiêu điểm,các đường truyền của tia sáng dặc biệt, chưa phân biệt được ảnh thật hay ảnh ảo.Một số khác không biết biến đổi công thức toán

Chưa có thói quen định hướng cách giải một cách khoa học trước nhữngbài toán quang hình học lớp 9 như các dạng toán như sau

1 Thấu kính hội tụ

A Vật đặt trong khoảng tiêu cự

B Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự

2 Thấu kính phân kì trường hợp

A Vật đặt trong khoảng tiêu cự

B Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự

3 Trường hợp bài tập về mắt

4 Trường hợp về kính lúp

5 Trường hợp bài tập về máy ảnh

2.1 Kết quả khảo sát đầu tháng 3/2008: ( khảo sát toán quang hình lớp 9 )

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

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

2.2 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, lượngthông 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 vật quathấu 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 tiêu điểm, cácđường truyền của tia sáng dặt biệt, chưa phân biệt được ảnh thật hay 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 trước những bàitoán quang hình học lớp 9

3 Giải pháp đã sử dụng trước đây

Dựa vào đặc điểm của địa phương, tình hình chung của nhà trường và chấtlượng học tập của học sinh trong những năm qua Tôi đã tiến hành các giảipháp sau:

Sử dụng phương pháp thuyết trình kết hợp với việc sử dụng các thiết bị dạy học trực quan

Tăng cường thực hành giải toán

Chấm điểm theo quy chế chuyên môn

Tổ chức cho học sinh thảo luận theo nhóm để giải quyết vấn đề và cử đại diện nhóm lên trình bày ( đại diện thường là học sinh khá, giỏi )

• Nguyên nhân

 Ý thức học tập của học sinh chưa cao bị

 mất kiến thức cơ bản kiến thức toán hình học còn hạn chế (tamgiác đồng dạng) nên không thể giải toán được

 Học sinh về nhà thiếu sự kèm cặp của phụ huynh do đó các emthường làm bài tập theo kiểu chống đối

B GIỚI THIỆU NỘI DUNG VÀ BIỆN PHÁP THỰC HIỆN

BƯỚC 1 HỆ THỐNG KIẾN THỨC

*Các sơ đồ ký hiệu quen thuộc như:

-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:

o Định luật truyền thẳng của ánh sáng, định luật phản xạ ánh sáng,hiện tượng khúc xạ ánh sáng

o Đường thẳng nối tâm mặt cầu gọi là trục chính

o O gọi là quang tâm của thấu kính

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

o Đường truyền các tia sáng đặc biệt như.

 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 song songvới tia tới

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, ứng vớitrục 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 phải xácđịnh

O

•

F'

Mắt, mắt cận và mắt lão:

• Thể thuỷ tinh ở mắt là một thấu kính hội tụ

• Màng lưới như phim ở máy ảnh

• Điểm cực viễn: điểm xa mắt nhất mà ta có thẻ nhìn rõ được khi không

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

Bước 2 : PHÂN DẠNG BÀI TẬP

Về cách xét tam giác sẽ có nhiều cách nhưng theo tôi nên chia ra 3 dạng xét cáccặp tam giác đồng dạng như sau

hướng dẫn học sinh vẽ hình bằng cách dùng 2 trong 3 tia sáng đặc biệt đi quathấu kính hội tụ.

+ Tia sáng đi qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng

+ Tia sáng tới đi song song với trục chính cho tia ló có phần kéo dài đi qua tiêuđiểm vật

và gợi ý cho các em nhận biết được hai cặp tam giác đồng dạng và rút ra các cặpcạnh tỷ lệ có liên quan để tính toán

 DẠNG 3

Đối với trường hợp thấu kính phân kỳ vật thật đặt trong và ngoài khoảng tiêu

cự đều cho ảnh ảo, nhỏ hơn vật, nằm cùng chiều với vật và trong khoảng tiêu cự

của thấu kính gần tháu kính thì chỉ cần hướng dẫn học sinh vẽ đúng hình, chỉ rađược hai cặp tam giác đồng dạng, rút ra được các cặp cạnh tỉ lệ có liên quan đếnbài toán

BƯỚC 3 : CÁCH GIẢI BÀI TOÁN

* Đối với các bài toán trên ta nên hướng dẫn học sinh nhớ lại kiến thức cơ bản

về chương trình tam giác đồng dạng mà các em đã được học ở lớp 8, biết lập racặp cạnh tỷ lệ có liên quan đến dữ liệu mà bài toán đã cho

- Yêu cầu học sinh sử dụng hai trong ba tia sáng đặc biệt mà các em đã được học

để vẽ ảnh của vật theo đề bài đã cho thường sử dụng hai tia, một tia đi song songvới trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm, tia thứ hai đi qua quang tâm và truyềnthẳng

- Giáo viên cho HS đọc kỹ đề từ 3 đến 5 lần cho đến khi hiểu Sau đó hướng dẫn HS phân tích đề: tóm tắt đề bài, đổi thống nhất đơn vị bài toán

Hỏi: * Bài toán cho biết gì?

* Cần tìm gì? Yêu cầu gì?

* Vẽ hình như thế nào? Ghi tóm tắt.

* Một HS lên bảng ghi tóm tắt sau đó vẽ hình (cả lớp cùng làm )

* Cho 2 học sinh dựa vào tóm tắt đọc lại đề ( có như vậy HS mới hiểu sâu đề ).

SAU ĐÂY LÀ MỘT SỐ VÍ DỤ CỤ THỂ DẠNG ( 1)

Ví dụ 1 : C5: vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội

tụ có tiêu cự f= 12cm , điểm A nằm trên trục chính , vật AB cao 1cm cách thấukính một khoảng 36cm Hãy tính khoảng cách từ ảnh của vật tới thấu kính vàchiều cao của vật

Yêu cầu học sinh đọc kĩ đề bài, gọi một học sinh lên bảng tóm tóm bài toán,Gợi ý cho học sinh dùng các tia sáng đặc biệt để vẽ hình

GIẢI

Xét tam giác đồng dạng ABO và tam giác A/B/ O

( có góc A vuông = góc A/ và góc O chung ) ta có các cặp cạnh tỉ lệ như sau

F O A O OA

A O

A O A

=>12*OA/= 36*(OA/ -12)biến đổi ta được 24*OA / = 1296 => OA/ = 18cm vậy ảnh cách thấu kính 18cm

từ kết quả trên ta thay vào (1) ta sẽ được

36

18

1 ′ =

′B A

=> A/B/ =0,5 cm vậy ảnh thậtcao 0,5cm

Bài toán về máy ảnh

- Máy ảnh

+ Ảnh trên phim là ảnh thật, nhỏ hơn vật và ngược chiều với vật

Ví dụ : Một người cao 1,6m được chụp ảnh và đứng cách vật kính của máy ảnh

là 3m Phim cách vật kính 6cm Hỏi ảnh người ấy trên phim cao bao nhiêuxentimet ?

Hướng dẫn học sinh giải bài toán

- Vật kính là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn , trong trường hợp này vật đặtngoài khoảng tiêu cự sẽ cho ảnh thật trên phim và cách thấu kính 6cm nên ta cần

sử dụng hai trong 3 tia sáng đặc biệt đi qua thấu kính hội tụ để vẽ ảnh của vậttrên phim

Hướng dẫn học sinh tóm tắt đề bài , đổi thống nhất đơn vị

GIẢI BÀI TOÁN

Xét tam giác đồng dạng ABO và tam giác A/B/ O ( có góc A vuông = góc A/

BÀI 48.3 Bạn An quan sát một cột điện cao 8m, cách chỗ đứng 25m Cho rằng

màng lưới của mắt cách thể thủy tinh 2cm Hãy tính chiều cao của ảnh cột điệntrong mắt

Giáo viên hướng dẫn học sinh trường hợp này màng lưới giống như chỗ đặtphim trong máy ảnh còn thể thủy tinh giống như một thấu kính hội tụ do đó dùng

hai trong 3 tia sáng đặc biệt đi qua thấu kính hội tụ để vẽ ảnh của vật sau đó đổiđơn vị và vẽ hình , xét các tam giác đồng dạng như dạng ( 1)

Giải bài toán

Xét tam giác đồng dạng ABO và tam giác A/B/ O ( có góc A vuông = góc A/

2 = A′B′

=> A/B/ =0,64cm vậy ảnh cột điện caotrong mắt 0,64cm

* 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 :

SAU ĐÂY LÀ MỘT SỐ VÍ DỤ CỤ THỂ VỀ DẠNG ( 2 )

Ví dụ: C5: vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kínhhội tụ có tiêu cự f= 12cm , điểm A nằm trên trục chính , vật AB cao 1cm cáchthấu kính một khoảng 8cm Hãy tính khoảng cách từ ảnh của vật tới thấu kính vàchiều cao của vật