Phương pháp giải toán quang hình học lớp 9

Thực tế qua sáu năm dạy chương trình thay sách lớp 9 bản thân nhận thấy: Cácbài toán quang hình học lớp 9 mặc dù chiếm một phần nhỏ trong chương trình Vật lý 9, nhưng đây là loại toán cá

Họ và tên tác giả: Thạch Ngọc Liêm

Chức vụ: Giáo viên; dạy môn Vật lý 9

I HOÀN CẢNH NẢY SINH ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Môn vật lý là một trong những môn học lý thú, hấp dẫn trong nhà trường phổthông, đồng thời nó cũng được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn đời sống hàng ngàycủa mỗi con người chúng ta Hơn nữa môn học này càng ngày lại càng yêu cầu caohơn để đáp ứng kịp với công cuộc CNH- HĐH 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

Hơn nữa đội ngũ HS (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 góp mộtphần không nhỏ trong lĩnh vực này

Ta đã biết ở giai đoạn 1 (lớp 6 và lớp 7) vì khả năng tư duy của HS còn hạn chế,vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên SGK chỉ đề cập đến những khái niệm, nhữnghiện tượng vật lý quen thuộc thường gặp hằng ngày Ở giai đoạn 2 (lớp 8 và lớp 9) khảnăng tư duy của các em đã phát triển, đã có một số hiểu biết ban đầu về khái niệmcũng như hiện tượng vật lý ở mức độ cao hơn Do đó việc học tập môn vật lý ở lớp 9đòi hỏi cao hơn nhất là một số bài toán về quang ở lớp 9 mà các em HS được học vàonăm thứ sáu kể từ khi thay sách giáo khoa lớp 9

Thực tế qua sáu năm dạy chương trình thay sách lớp 9 bản thân nhận thấy: Cácbài toán quang hình học lớp 9 mặc dù chiếm một phần nhỏ trong chương trình Vật lý

9, nhưng đây là loại toán các em hay lúng túng tìm ra cách giải; thứ nhất không biếtcách vẽ ảnh của một vật qua (TKHT, TKPK, Kính lúp, …); thứ hai không xác địnhđược các cặp tam giác đồng dạng để tìm hệ thức các cạnh của tam giác; thứ ba khôngtìm ra cách giải bài toán Nếu các em được hướng dẫn một số điểm cơ bản trên thìnhững loại toán này không phải là khó

Từ những lý do trên, để giúp HS lớp 9 có một định hướng về phương pháp giảibài toán quang hình học lớp 9, nên tôi đã chọn đề tài này để viết SKKN

Sau 3 năm tìm hiểu, kiểm nghiệm, tôi đã nhận thấy được thực trạng và một số

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

- Kiến thức toán hình học còn hạn chế (tam giác đồng dạng) nên việc giải toáncòn gặp nhiều khó khăn

* Một số nhược điểm của HS trong quá trình giải toán quang hình lớp 9

- 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 quathấu kính, qua mắt, qua máy ảnh do đó không thể giải được bài toán

- Một số chưa nắm được kí hiệu các loại thấu kính, các đặc điểm của tiêu điểm,các đường truyền của tia sáng, chưa phân biệt được ảnh thật hay ảnh ảo Một số kháckhông biết biến đổi công thức toán học

- Chưa có thói quen định hướng cách giải một cách khoa học trước những bàitoán quang hình học lớp 9

Những bài toán quang hình học lớp 9 được gói gọn ở chương III từ tiết 44 đếntiết 57 Mặc dù các em đã học phần quang ở năm lớp 7, nhưng chỉ là những khái niệm

cơ bản, cho nên những bài toán loại này vẫn còn mới lạ đối với HS, mặc dù không quáphức tạp đối với HS lớp 9 nhưng vẫn cần tập dần cho HS có kỹ năng định hướng bàigiải một cách có hệ thống, có khoa học, dễ dàng thích ứng với các bài toán quang hìnhhọc đa dạng hơn ở bậc THPT

Để khắc phục những nhược điểm đã nêu ở trên, tôi đã đưa ra một số giải phápcần thiết cho HS bước đầu có một phương pháp cơ bản để giải loại bài toán quang hìnhlớp 9 được tốt hơn.

1 Giáo viên(GV) cho HS đọc kỹ đề bài Sau đó hướng dẫn HS phân tích đề theo

các yêu cầu sau

Hỏi: * Bài toán cho biết gì?

* Cần tìm gì? Yêu cầu gì?

* Vẽ hình như thế nào?

*Ghi tóm tắt đề ( dựa vào tóm tắt để lập kế hoạch giải )

GV cho học sinh đọc vài lần Hỏi:

* Bài toán cho biết gì?

- Thấu kính là loại thấu kính gì?

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

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

- Ảnh A’B’ là ảnh thật hay ảnh ảo?

* Bài toán cần tìm gì? Yêu cầu gì?

-Tìm khoảng cách từ ảnh đến thấu kính, chiều cao của ảnh, tiêu cự của thấukính cần sử dụng công thức nào?

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

- Xác định loại thấu kính?

-Xác định ảnh thật hay ảo tạo bởi thấu kính?

*Để giải đúng bài toán cần chú ý cho HS đổi về cùng một đơn vị

2 Giáo viên hướng dẫn học sinh khắc sâu kiến thức cơ bản

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

*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:

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

F

O

Màng lưới

-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, cho tia ló truyền thẳng

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 quang tâm O, cho tia ló truyền thẳng

-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 thể nhìn rõ được khi không điềutiết

+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 Kính lão

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

O

Q A

•F,C V

C C

A B

Kính lão

Mắt

•

+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

b) 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.

*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 một khoảng bằng tiêu cự

+Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn hơn vật, cùng chiều với vật-Thấu kính phân kì:

+Vật đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo,cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính

+Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự

A B

O

+ Mắt cận phải đeo kính phân kì.

-Mắt lão:

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

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

* 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 thứcnhưng không thể biến đổi suy ra các đại lượng cần tìm

- Trường hợp trên GV phải nắm cụ thể từng HS Sau đó giao nhiệm vụ cho một số emkhá giỏi trong tổ, nhóm giảng giải, giúp đỡ để cùng nhau tiến bộ

4.Hướng dẫn HS phân tích đề bài toán quang hình học một cách lôgic, có hê thống:

Ví dụ 1 :

Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 10cm, vật AB đặt vuông góc với trục chính(A nằm trên trục chính) và cách thấu kính 15cm Vật AB cao 2cm

a Vẽ ảnh của vật qua thấu kính ( Không cần đúng tỉ lệ )

b Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh

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

G

f f

25 25





- Để hướng dẫn HS phân tích, tìm hiểu bài toán phải cho HS đọc kỹ đề, ghi tóm

tắt sau đó vẽ hình ( Vật đặt ngoài tiêu cự của TKHT )

Cho biết:

TK hội tụ, f = 10cm; OA = 15cm, AB = 2cm

a Vẽ ảnh

b Tính OA’= ? và A’B’ =?

-Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán:

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

(OAB OA'B') OA' =

*Muốn tính A’B’ 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 A’B’

OI OF  AB

' '

OA

OA OF OF





Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f=25cm.

Điểm A nằm trên trục chính, cách thấu kính một khoảng 15cm

a Vẽ ảnh của vật qua thấu kính ( Không cần đúng tỉ lệ )

b Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh, biết chiều cao

của vật là 16cm

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

như ví dụ 1 ) Học sinh lưu ý, vật đặt trong khoảng tiêu cự của TKHT

- Xét ∆ A’B’F ∆ OIF

Ta có:

Từ (1) và(2), ta có: ( 3)

cao của ảnh là: 40(cm)

Ví dụ 3:

Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì có tiêu cự f = 12cm.

Điểm A nằm trên trục chính, cách thấu kính một khoảng 18cm

a Vẽ ảnh của vật qua thấu kính ( Không cần đúng tỉ lệ )

b Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh, biết chiều cao

5 Từ các ví dụ trên giúp cho học sinh rút ra được các công thức tính tiêu cự và

tính độ cao của ảnh của các thấu kính.

* Gọi:

+ d = OA: Khoảng cách từ vật đến thấu kính

+ d’ = OA’: Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính

+ f = OF = OF’: Tiêu cự của thấu kính

+ h = AB : Chiều cao của vật

+ h’ = A’B’: Chiều cao của ảnh

tiêu cự

CT tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính

CT tính khoảng cách từ vật đến thấu kính

CT tính khoảng cách

TKPK (3) (3’) (3’’) AA’ = d – d’

1,2,3

(4) ( Công thức tính độ cao của ảnh )

6 Các công thức trên vận dụng để giải các bài toán về máy ảnh, về mắt và kính

lúp:

a Công thức (1) và (4) : Vận dụng giải bài toán về máy ảnh và mắt

b Công thức (2) và (4) : Vận dụng giải bài toán về kính lúp

a Vẽ ảnh của vật AB qua kính lúp ( Không cần tỉ lệ )

Chiều cao của ảnh: =

Ví dụ 6: ( Bài toán nâng

cao dành cho học sinh khá giỏi)

Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 10cm, một vật AB cho ảnh thật A’B’ cao gấp hailần vật

a Vẽ ảnh của vật AB qua thấu kính ( không cần tỉ lệ )

b Dựa vào hình vẽ hãy xác định vị trí của vật và ảnh so với thấu kính

III ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM:

Sau 3 năm thực hiện giảng dạy thử nghiệm đề tài tại trường, bản thân tôi nhận thấy :

A B A F A B

OI OF  AB

' '

OA

OA OF OF







' 30

- Việc vận dụng phương pháp dạy học có kết hợp lý luận với thực tiễn là phùhợp với nội dung, yêu cầu cần đạt của chương trình cải cách giáo dục và giúp HS dễdàng nắm bắt kiến thức cơ bản của tiết học hơn.

- Giờ học trên lớp trở nên sinh động, kích thích được tính tò mò, sáng tạo của

HS thông qua việc phân tích tìm lời giải một bài toán

- Học sinh trung bình yếu có thể giải được ngay một số bài tập trong sách giáokhoa và cảm thấy hứng thú học tập hơn vì các bước giải phù hợp với khả năng củamình

Bản thân tôi trong 3 năm đã dạy toán lớp 9, có thể đánh giá khách quan cụ thể như sau :

- Hình thức đánh giá : Làm bài kiểm tra 15 phút

*Kết quả đợt khảo sát cuối tháng 3/2011: năm học 2010 – 2011( bài kiểm tra 15 phút) Trang phụ lục: 15, 16

* Sáng kiến này được áp dụng 3 năm học tại trường THCS Trương Định, so sánh kết

quả 3 năm học liền ở bảng trang phụ lục: 15,16

IV KẾT LUẬN:

1 Kết luận tổng hợp, tự đánh giá SKKN, rút ra bài học kinh nghiệm:

- Đề tài góp phần tích cực giúp HS hiểu và vận dụng được “ Cách phân tích tìm lờigiải bài toán quang hình học lớp 9 “ một trong những kiến thức cơ bản của chươngtrình Vật lý 9, làm nền tảng vững chắc cho việc học tốt chương trình Vật lý ở cấpTHCS, đáp ứng được yêu cầu của việc thay sách giáo khoa

- Trong giảng dạy, GV chú ý việc cô động lại kiến thức đã truyền đạt trong tiết họcmột cách gọn nhẹ để các đối tượng HS, nhất là HS yếu có thể tiếp thu được Đồngthời, tập trung chủ yếu vào việc vận dụng kiến thức đó vào các bước giải một bài toánthực tế nhằm phát huy được tính sáng tạo, tính tích cực, khả năng nhận biết nhạy bén,

kỹ năng giải toán thành thạo của HS trong hoạt động dạy và học trên lớp

- Để giúp HS hứng thú và đạt kết quả tốt trong việc giải toán quang hình học lớp 9,điều cơ bản nhất mỗi tiết dạy giáo viên phải tích cực, nhiệt tình, truyền đạt chính xác,ngắn gọn nhưng đầy đủ nội dung, khoa học và lôgíc nhằm cho HS phát triển tư duy, độbền kiến thức tốt

- Những tiết lý thuyết, thực hành cũng như tiết bài tập, GV phải chuẩn bị chu đáobài dạy, hướng dẫn HS chuẩn bị bài theo ý định của GV, có như vậy GV mới cảm thấythoải mái trong giờ giải và sửa các bài tập quang hình học, từ đó khắc sâu được kiếnthức và phương pháp giải bài tập cho HS.

-Thường xuyên nhắc nhở các em yếu, động viên, biểu dương các em khá giỏi, cậpnhật vào sổ theo dõi và kết hợp với GV chủ nhiệm để có biện pháp giúp đỡ kịp thời,kiểm tra thường xuyên vở bài tập vào đầu giờ trong mỗi tiết học, làm như vậy để chocác em có một thái độ học tập đúng đắn, một nề nếp tốt trong học tập

- Đối với một số HS chậm tiến bộ thì phải thông qua GVCN kết hợp với gia đình

để giúp các em học tốt hơn, hoặc qua GV bộ môn toán để giúp đỡ một số HS yếu toán

có thể giải được một vài bài toán đơn giản về quang hình học lớp 9 Từ đó gây sự đam

mê, hứng thú học hỏi bộ môn vật lý

Qua 3 năm áp dụng phương pháp giải bài toán quang hình học lớp 9 ở trên tôinhận thấy HS say mê, hứng thú và đã đạt hiệu quả cao trong giải bài tập nhất là bàitoán quang hình học 9 Học sinh đã phát huy tính chủ động, tích cực khi nắm đượcphương pháp giải loại bài toán này

2 Những ý kiến đề nghị:

a Phòng GD – ĐT Ninh Phước:

- Các đề tài hay, có chất lượng tốt, cần cho các trường trong toàn huyện tham khảo

và học hỏi

b Nhà trường và tổ chuyên môn: Không

Trên đây là một số giải pháp và bài học kinh nghiệm nhỏ của bản thân, dù sao

nó cũng góp một phần nhỏ trong việc nâng cao chất lượng dạy và học ở trường THCSTrương Định chúng tôi

Phước Dân, ngày 28 tháng 3 năm 2011

Người viết

Nhận xét của HĐKH Trường THCS Trương Định

Chủ tịch HĐKH

Thạch Ngọc Liêm

*Kết quả khảo sát đầu tháng 2 năm học 2010 - 2011 ( bài kiểm tra 15 phút)

( khảo sát toán quang hình học lớp 9 )

Khối 9 226 149 65,9 22 9,7 34 15,4

Duyệt của chuyên môn

*Kết quả đợt khảo sát cuối tháng 3/2011: năm học 2010 – 2011( bài kiểm tra 15 phút)

Kết quả khối 9: Điểm trên 5,0 tăng 13,7%

Điểm 1,0-3,0: giảm 9,8% ; Điểm 9,0 – 10,0: tăng 9,8%

*So sánh kết quả khảo sát 3 năm học : 2008 – 2009; 2009 – 2010 và 2010 – 2011.

Khối lớp Năm học

Tổng số HS

Điểm trên 5,0 Điểm 9,0-10,0 Điểm 1,0-3,0

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Sách giáo khoa Vật lý 9 – NXB Giáo dục

2 Sách giáo viên Vật lý 9 – NXB Giáo dục

3 Luyện giải và ôn tập Vật lý 9 – NXB Giáo dục

4 Bài tập nâng cao và một số chuyên đề Vật lý 9 – NXB Giáo dục

5 Chuẩn kiến thức Vật lý 9 – NXB Giáo dục

MỤC LỤC