HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TOÁN VỀ THẤU KÍNH

PHÒNG GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO GIAO THUỶ TRƯỜNG THCS GIAO THỦY - - BÁO CÁO SÁNG KIẾN HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TOÁN VỀ THẤU KÍNH Tác giả: Kiều Thị Quý Thiện Trình độ chuyên môn: Chức vụ: Đại học sư phạm Vật lí – Tin học Giáo viên Nơi công tác: Trường THCS Giao Thủy Nam Định, ngày 30 tháng 06 năm 2015 1, Tên sáng kiến : HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TOÁN VỀ THẤU KÍNH 2, Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giáo dục 3, Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ tháng năm 2013 đến tháng năm 2014 4, Tác giả Họ tên: Kiều Thị Quý Thiện Năm sinh: 05-10-1977 Nơi thường trú: Khu 4B - Thị trấn Ngô Đồng - Huyện Giao Thủy Tỉnh Nam Định Trình độ chuyên môn : Đại học sư phạm Chức vụ công tác: Giáo viên Nơi làm việc: Trường THCS Giao Thủy Địa liên hệ: Trường THCS Giao Thủy - Huyện Giao Thủy Tỉnh Nam Định Điện thoại: 01664454486 5, Đơn vị áp dụng sáng kiến: Tên đơn vị: Trường THCS Giao Thủy - Huyện Giao Thủy-Tỉnh Nam Định Địa chỉ: Khu 4A-Thị trấn Ngô Đồng - Huyện Giao Thủy-Tỉnh Nam Định Điện thoại: 0350.3737456 BÁO CÁO SÁNG KIẾN I - ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN: Đất nước ta thời kỳ Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước, hội nhập với cộng đồng giới kinh tế thị trường cạnh tranh liệt Nhiệm vụ giáo dục đào tạo người đáp ứng nhu cầu xã hội, giáo dục nước ta phải đổi toàn diện mục đích, nội dung phương pháp Bắt đầu từ năm 2000- 2001 Bộ giáo dục Đào tạo cho dạy thí điểm chương trình trung học sở từ lớp Chương trình có đổi sâu sắc phương pháp dạy học Phương pháp dạy học áp dụng chương trình đặc biệt trọng đến việc tổ chức hoạt động để tạo điều kiện cho học sinh hoạt động tự lực xây dựng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, phát triển lực hình thành thái độ người lao động Sự đổi áp dụng cho tất môn có môn Vật lý Ở lớp 6,7 khả tư học sinh hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên SGK đề cập đến khái niệm, tượng vật lý quen thuộc thường gặp hàng ngày Ở lớp lớp khả tư em phát triển, có số hiểu biết ban đầu khái niệm tượng vật lý ngày Do việc học tập môn vật lý lớp đòi hỏi cao số toán quang hình Qua trình dạy học nhận thấy: Các toán quang hình chương trình SGK Vật lý đơn giản , tập phần quang hình nâng cao khó phức tạp em hay lúng túng không định hình hướng giải Toán quang hình vật lý nâng cao loại toán hay, giúp học sinh đào sâu suy nghĩ, rèn luyện tư duy, rèn luyện tính kiên trì cẩn thận Đây xem loại toán phong phú chủ đề nội dung, quan điểm phương pháp giải toán Vì toán quang hình xem phần trọng điểm chương trình Vật lí nâng cao học sinh thi Học sinh giỏi thi vào 10 chuyên Song việc giải toán quang hình thường phải sử dụng nhiều kĩ môn hình học như: Vẽ hình, chứng minh, tính kích thước, tính số đo góc đặc biệt toán cực trị hình học Cũng lẽ mà với học sinh ôn tập thi học sinh giỏi thi vào 10 chuyên phần quang hình học phần khó Việc “Phân loại toán quang hình dạy học sinh giỏi môn vật lí 9” vô quan trọng, giúp học sinh từ toán dễ đến toán khó, từ toán đến toán nâng cao Chỉ cần giải bản, học sinh cảm thấy thực thích thú môn Vật lí độ tư sâu đa dạng toán Từ lý trên, để giúp HS lớp có định hướng tốt phương pháp giải toán quang hình để phục vụ tốt cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi thi vào10 chuyên chọn đề tài để viết sáng kiến kinh nghiệm II- MÔ TẢ GIẢI PHÁP Mô tả giải pháp trước tạo sáng kiến Một số học sinh tỏ yêu thích môn Vật lý, phần lớn học sinh ngần ngại cho môn học khó so với môn tự nhiên lại Nguyên nhân chủ yếu em chưa có phương pháp thực để học, để giải tập đòi hỏi tư Đặc biệt sang chương trình Vật lý 9, có nhiều tập phần quang yêu cầu phải vẽ hình sử dụng đến kiến thức toán học Việc tóm tắt, phân tích toán để tìm hướng cho giải đòi hỏi học sinh nhiều, cao phải có nhiều kinh nghiệm (đặc biệt xu tập chủ yếu tập trắc nghiệm) Thực trạng trình độ nhận thức học sinh THCS chưa cao, đặc biệt học sinh vùng nông thôn, việc dành thời gian cho học tập so với lượng kiến thức SGK thiếu thốn sách tham khảo nên việc nhận dạng phân loại toán để xác định cách giải toán khó khăn phần lớn học sinh Học sinh không hiểu chất nên làm tập vật lí em thường lúng túng việc định hướng giải, nói em chưa biết cách giải trình bày lời giải Nguyên nhân: Thực trạng nhiều nguyên nhân + Học sinh chưa có phương pháp tổng quan để giải tập Vật lí + Học sinh chưa biết vận dụng kiến thức, định luật Vật Lý, kiến thức toán học + Nội dung cấu trúc chương trình sách giáo khoa không dành thời lượng cho việc hướng dẫn học sinh giải tập hay luyện tập ( đặc biệt chương trình vật lí lớp: 6, 7, 8), dẫn đến học sinh điều kiện bổ sung, mở rộng nâng cao kiến thức rèn kỹ giải tập Vật lí Mô tả giải pháp sau có sáng kiến: Trang bị cho học sinh kiến thức toán học cần thiết, đặc biệt kĩ tính toán, biến đổi toán học Giáo viên khai thác triệt để toán SGK, SBT số tập nâng cao cách giao tập nhà cho học sinh tự nghiên cứu tìm phương pháp giải Việc giao tập nhà cho học sinh nghiên cứu giúp học sinh có thái độ tích cực, tự giác tìm lời giải cho toán Trong dạy giáo viên tổ chức hướng dẫn học sinh trình bày giải chi tiết, nhiều em tham gia giải tập, kích thích khả độc lập, sáng tạo học sinh Giúp em có nhìn tổng quan phương pháp giải tập Vật lý nói chung tập quang hình nói riêng Tạo hứng thú say mê học tập môn Vật lý Từ phát huy khả tự giác, tích cực học sinh, giúp em tự tin vào thân gặp toán mang tính tổng quát Trong trình bồi dưỡng vật lý THCS cho học sinh phân loại dạng tập cho học sinh, với dạng cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức bản, điểm cần lưu ý, cách giải cụ thể, chọn lựa tập cho học sinh luyện giải để nắm vững phương pháp với mức độ từ đơn giản đến phức tạp A Nội dung giải pháp : I Ôn lại số kiến thức Thấu kính hội tụ - Đặc điểm: + Rìa mỏng + Khi chiếu chùm sáng song song tới TKHT chùm ló hội tụ điểm - Các tia sáng đặc biệt: + Tia tới song song trục tia ló qua tiêu điểm + Tia tới qua quang tâm tia ló tiếp tục thẳng theo phương tia tới + Tia sáng qua tiêu điểm tia ló song song trục - Đặc điểm ảnh: + Vật đặt khoảng tiêu cự cho ảnh thật , ngược chiều với vật Khi vật xa vô ảnh tiêu điểm +Vật đặt khoảng tiêu cự cho ảnh ảo , lớn vật chiều với vật Thấu kính phân kì - Đặc điểm + Rìa dày + Khi chiếu chùm sáng song song tới TKPK c h o chùm t i a ló phân kì - Các tia sáng đặc biệt: +Tia tới song song trục tia ló có đường kéo dài qua tiêu điểm +Tia tới qua quang tâm tia ló tiếp tục thẳng theo phương tia tới +Tia sáng có đường kéo dài qua tiêu điểm bên TH tia ló song song trục - Đặc điểm ảnh: * Luôn ảnh ảo, chiều, nhỏ vật nằm khoảng tiêu cự * Khi vật xa vô ảnh tiêu điểm Cách dựng ảnh vật qua thấu kính: + Để vẽ ảnh điểm sáng S qua TK ta vẽ hai tia sáng (đặc biệt) xuất phát từ S đến TK vẽ hai tia ló, hai tia ló cắt đâu ảnh thật, đường kéo dài chúng cắt đâu ảnh ảo + Để vẽ ảnh vật sáng, ta vẽ ảnh điểm vật, nối điểm ảnh lại với ảnh vật * Lưu ý: Khi vật vuông góc với trục ảnh vuông góc với trục Các kiến thức cần bổ trợ cho học sinh a Tia sáng có phương qua S tia ló có phương qua ảnh S b Kiến thức quang trục phụ, tiêu điểm phụ: - Với TKHT, tiêu điểm bên với vật gọi tiêu điểm vật, tiêu điểm khác bên với vật gọi tiêu điểm ảnh - Mặt phẳng qua tiêu điểm ảnh vuông góc với trục gọi mặt phẳng tiêu diện - Ngoài quang trục chính, đường thắng khác qua quang tâm gọi quang trục phụ - Các quang trục phụ cắt mặt phẳng tiêu diện tiêu điểm phụ - Tia sáng song song quang trục phụ tia ló qua tiêu điểm phụ tương ứng c Nguyên lí truyền ngược ánh sáng - Cho quang hệ bất kì, tia sáng chiếu tới quang hệ theo hướng xy, cho tia ló theo hướng zt chiếu tia sáng tới quang hệ theo hướng tz cho tia ló theo hướng yx - Hệ quả: Nếu đặt điểm sáng điểm A trước TKHT cho ảnh thật B đặt điểm sáng B cho ảnh thật A II Toán học hỗ trợ giải tập vật lý Tam giác đồng dạng a Đinh lý Talet tam giác Nếu đường thẳng song song với cạnh tam giác cắt hai cạnh lại định cạnh đoạn thẳng tương ứng tỷ lệ A MN // BC AM AN = AB AC AM AN = MB NC M B N C b Khái niệm tam giác đồng dạng Tam giác A’B’C’ gọi đồng dạng với tam giác ABC nếu: µ' = B µ; C µ '=C µ µ µ ; B A' = A A ' B ' B 'C ' A 'C ' = = AB BC AC c Các trường hợp đồng dạng tam giác: a) Trường hợp thứ (c – c - c): Nếu cạnh tam giác tỷ lệ với cạnh tam giác tam giác đồng dạng b) Trường hợp thứ 2(c – g - c): Nếu cạnh tam giác tỷ lệ với cạnh tam giác góc tạo cặp cạnh hai tam giác đồng dạng c) Trường hợp thứ 3(g - g): Nếu góc tam giác góc tam giác hai tam giác đồng dạng d) Các trường hợp đồng dạng tam giác vuông + Tam giác vuông có góc nhọn góc nhọn tam giác vuông hai tam giác đồng dạng + Tam giác vuông có hai cạnh góc vuông tỷ lệ với hai cạnh góc vuông tam giác vuông hai tam giác đồng dạng + Nếu cạnh huyền cạnh góc vuông tam giác vuông tỷ lệ với cạnh huyền cạnh góc vuông tam giác vuông hai tam giác đồng dạng b Bất đẳng thức cosi ( A + B )2 ≥ với A, B > Bình phương hai vế bất đẳng thức ta có A + B ≥ AB dấu xảy A = B * Sử dụng nghiệm phương trình bậc hai Trong toán vật lý thường giá trị thật, nên toán có nghiệm Khi gặp toán tìm vị trí đặt thấu kính ta sử dụng ∆ ≥ B.Phương pháp tiến hành : Để giải toán học sinh phải tiếp thu được, lựa chọn cách giải riêng vận dụng cách hiệu giải tập tương tự quan trọng giải toán khó học sinh cần phải có kĩ sau: + Kĩ đọc hiểu đề + Kĩ vẽ hình + Kĩ phân tích tượng vật lý xảy + Kĩ sử dụng công thức (định luật, định nghĩa, khái niệm, tính chất….) vật lý vào trường hợp + Kĩ suy luận (toán học, lý học … ) lôgic + Kĩ tính toán giải tập để đến đáp số cuối + Kĩ biện luận DẠNG 1: TOÁN VẼ ĐỐI VỚI THẤU KÍNH Phương pháp: Để giải dạng tập này, cần nắm vững nguyên lí sau: Học sinh cần nắm cách vẽ tia sáng đặc biệt tia sáng không đặc biệt Trục vuông góc với TK Đường nối điểm ảnh điểm vật qua quang tâm Khi vật vuông góc với trục ảnh vuông góc với trục Khi vật ảnh song song vật ảnh vưông góc trục Một tia sáng dọc theo vật tia ló dọc theo ảnh Tia sáng có phương qua S tia ló có phương qua ảnh S LOẠI 1: DỰNG VỚI ĐIỂM SÁNG Ví dụ 1: Trong hình xy trục chính, O quang tâm, A điểm sáng, A’ ảnh A a) Hãy xác định tính chất ảnh, loại thấu kính? b) Bằng phép vẽ xác định vị trí tiêu điểm chính? x A O y A' Hình a A A' A' x A y x y Hình b Hình c * Hình a: Hướng dẫn học sinh Khi học sinh quan sát hình vẽ, ta yêu cầu học sinh quan sát nhận xét tính chất ảnh từ suy loại thấu kính, dựa vào cách vẽ tia sáng để xác định F, F’ Bước 1: Hướng dẫn học sinh phân tích toán Ta thấy ảnh A’ vật A nằm hai bên thấu kính nên ảnh A’ ảnh thật suy thấu kính thấu kính hội tụ Ta sử dụng tia sáng qua thấu kính hội tụ dựng trục phụ để xác định tiêu điểm ảnh phụ từ xác định tiêu điểm thấu kính Bước 2: Thực giải toán a) Xác định tính chất ảnh, thấu kính Vì A A’ hai bên thấu kính nên A A’ tính chất nên A’ ảnh thật I Fp’ x A F’ ’ O F’ A Vì A’ ảnh thật nên thấu kính thấu kính hội tụ Hình a y b) vẽ hình Qua O dựng thấu kính hội tụ vuông góc với trục xy Từ A vẽ tia tới AI tia ló IA’ Kẻ trục phụ song song với AI cắt IA ’ Fp’ Từ Fp’ hạ vuông góc xuống trục cắt trục F’ Qua O lấy F đối xứng với F’ *Hình b: Hướng dẫn học sinh Cho học sinh quan sát hình vẽ, yêu cầu học sinh quan sát nhận xét tính chất ảnh từ suy loại thấu kính, dựa vào tia sáng đặc biệt để xác định O, F, F’ Bước 1: Hướng dẫn học sinh phân tích toán Ta thấy ảnh A’ vật A nằm bên trục nên ảnh A ’ ảnh ảo, ảnh A’ gần trục nên suy thấu kính thấu kính phân kì Ta sử dụng tia sáng đặc biệt qua thấu kính phân kì để xác định tiêu điểm, quang tâm thấu kính Bước 2: Thực giải toán V a)Xác định tính chất ảnh, thấu kính Vì A A’ phía trục nên A A’ trái tính chất nên A’ ảnh ảo Vì ảnh ảo gần trục nên thấu kính thấu kính phân kì A I A’ x F’ O F y ^ Hình b b)vẽ hình Vì A , A’ O thẳng hàng nên nối AA’ cắt trục quang tâm O Qua O dựng thấu kính phân kì vuông góc với trục xy Từ A vẽ tia tới AI song song với xy tia ló qua I có đường kéo dài qua A’ cắt xy F’ Qua O lấy F đối xứng với F’ *Hình c: Hướng dẫn học sinh Yêu cầu học sinh quan sát nhận xét tính chất ảnh từ suy loại thấu kính, dựa vào tia sáng đặc biệt để xác định O, F, F’ Trường hợp 1: Ảnh S’ nằm sau (Hình a) r S'M S'M = = ⇒ S'M = 10cm 3r S'O S'M + 20 Khoảng cách từ ảnh S’ tới thấu kính là: S’O = 3S’M = 3.10 = 30cm 1 + Áp dụng công thức thấu kính: = Ta có: f S'O SO Từ hai tam giác đồng dạng ta có: S'O.f 30.10 = = 15cm S'O - f 30 − 10 Vậy để thu vòng tròn sáng có bán kính r ta phải dịch chuyển nguồn sáng S xa thấu kính thêm đoạn: S1O – f = 15 - 10 = 5cm Trường hợp 2: Ảnh S’ nằm trước màn: r S'M = ⇒ S'O = 3S'M Từ hai tam giác đồng dạng ta có: 3r S'O Mà MO = 20cm ⇒ S'O = 15cm S'O.f 15.10 = = 30cm Khoảng cách từ S2 đến thấu kính là: S2O = S'O - f 15 − 10 Vậy để thu vòng tròn sáng có bán kính r ta phải dịch chuyển nguồn sáng S xa thấu kính thêm đoạn: S2O – f = 30 - 10 = 20cm Khoảng cách từ S1 đến thấu kính là: S1O = DẠNG 7: HỆ THẤU KÍNH Phương pháp giải: Bước 1:lập sơ đồ tạo ảnh Bước 2: xét cặp tam giác đồng dạng Bước 3: từ lập phương trình Bước4:Giải hệ phương trình ta tìm đại lượng cần tìm Ví dụ 1: Cho hệ hai thấu kính đặt trục chính, thấu kính phân kì L có f1 = 12cm, thấu kính hội tụ L2 có f2 = 12cm cách O1O2 = 12cm Đặt vật AB vuông góc với trục cách thấu kính phân kì 12cm Vận dụng kiến thức hình học xác định vị trí ảnh vật AB qua hệ hai thấu kính Hướng dẫn giải: B B1 I K A2 A,F1 A1 O1 F2 O2 B2 Bước 1:lập sơ đồ tạo ảnh O1 AB A1B1 O2 A2B2 Bước 2: xét cặp tam giác đồng dạng OA AB → A B = O A (1) 1 1 Xét ∆ O1AB ∼ ∆ O1A1B1 OI FO AB AO 1 1 Xét ∆ F1OI ∼ ∆ F1A1B1 → A B = F A ⇒ A B = AO − A O (2) 1 1 1 1 AB O A 2 2 → A B = O A (3) 1 Xét ∆ O2A2B2 ∼ ∆ O2A1B1 Xét ∆ F2O2K ∼ ∆ F2A2B2 AB FA AB 2 2 2 → O K =O F ⇒ AB = 2 1 A2 O2 − F2 O2 (4) O2 F2 Bước 3: từ lập phương trình:1,2,3,4 Bước4:Giải hệ phương trình ta tìm đại lượng cần tìm Từ (1) (2) :A1O1 = 6cm Từ (3) (4) : O2A2 = 36cm Bài tập áp dụng Bài 1: a) Một vật sáng nhỏ AB đặt trục chính, vuông góc với trục thấu kính hội tụ có tiêu cự 40cm Dịch chuyển AB dọc theo trục Hỏi khoảng cách AB ảnh thật nhỏ vật cách thấu kính ? ảnh cao gấp lần vật b) Cho hai thấu kính hội tụ L1, L2 có trục trùng nhau, cách 40cm Vật AB đặt trục chính, vuông góc với trục chính, trước L 1( theo thứ tự AB L1 L2) Khi AB dịch chuyển dọc theo trục ảnh A’B tạo hệ L1, L2 không thay đổi độ lớn cao gấp lần AB Tìm tiêu cự hai thấu kính Hướng dẫn giải: I B A F ’ O A’ B ’ ' OA ∆ OAB ∼ ∆ OA’B → A' B' = (1) AB OA ∆ F’OI ∼ ∆ F’A’B → A' B' F' A' A' B' = = (2) OI OF' AB T? (1) (2) → OA' F' A' OA'−OF' OA.OF = = → OA = OA OF' OF' OA − OF Đặt AA = L = OA + OA = OA + OA.OF OA − OF  OA2 L.OA + L.OF = (*) Để có vị trí đặt vật tức phương trình (*) phải có nghiệm →∆≥0 L2 4L.OF ≥   L ≥ 4.OF Vậy khoảng cách nhỏ vật ảnh thật : Lmin = 4.OF Khi Lmin phương trình (*) c? nghiệm kép : OA = L = 2.OF = 80cm OA = Lmin OA = 80cm Thay OA, OA vào phương trình (1) : A' B' OA' = = → ảnh cao vật AB OA b I B A O1 F F1 O2 A’ J BA O I F’ A’ B’ B’ * Khi tịnh tiến vật trước O1 tia tới từ B song song với trục không thay đổi lên tia ló khỏi hệ tia không đổi ảnh B ’ B nằm tia ló Để ảnh A’B’ có chiều cao không đổi với mọivị trí vật AB tia ló khỏi hệ tia phải tia song song với trục Điều xảy hai tiêu điểm F1 ≡ F2 * Khi O1F1 + O2F2 = O1O2 = 40cm (1) O F O J A' B' 2 Lại có : O F = O I = AB = 1 T? (1) (2) c? → O2F2 = 3.O1F1 (2) f1 = O1F1 = 10cm f2 = O2F2 = 30cm Bài 2: Cho quang hệ gồm hai thấu kính O1 O2 đặt đồng trục Thấu kính O2 có tiêu cự f2 = 9cm, vật sáng AB vuông góc với trục quang hệ, trước thấu kính O1 cách O1 khoảng d1 = 12 cm (A thuộc trục quang hệ) Thấu kính O2 sau O1 Sau thấu kính O2 đặt ảnh E cố định vuông góc với trục quang hệ, cách O khoảng a = 60 cm Giữ vật AB, thấu kính O1 ảnh E cố định, dịch thấu kính O dọc theo trục quang hệ khoảng thấu kính O1 người ta tìm hai vị trí thấu kính O2 để ảnh vật cho quang hệ rõ nét E Hai vị trí cách 24 cm Tính tiêu cự thấu kính O1 Tịnh tiến AB trước thấu kính O 1, dọc theo trục quang hệ Tìm khoảng cách hai thấu kính để ảnh vật cho bới quang hệ có độ cao không phụ thuộc vào vị trí vật AB Hướng dẫn giải 1, Gọi ảnh AB tạo O1 cách O2 khoảng d2 : ' d2 = f2d2 9d = d2 − f2 d2 − + Khi di chuyển thấu kính lại gần 24 cm ảnh cách thấu kính O2 : '' d2 = f ( d + 24 ) 9( d + 24 ) 9( d + 24 ) = = d + 24 − f d + 24 − d + 15 + Do khoảng cách ảnh AB tạo O1 không đổi nên d2 + 9d 9( d + 24 ) = d + 24 +  → d22 + 6d2 – 216 = d2 − d + 15  → d2 = 12 (cm) ' + Do : d = 9.12 = 36 (cm) 12 − + Khi ảnh AB cách thấu kính O1 : d1’ = a – d2 – d2’ = 60 – 12 – 36 = 12 (cm) + tiêu cự thấu kính O1 : f1 = d1 d1 ' d1 + d1 ' = 12.12 = (cm) 12 + 12 2, Muốn ảnh AB tịnh tiến dọc theo trục đến vị trí trước thấu kính O1 để ảnh cuối cho quang hệ có chiều cao không phụ thuộc vào vị trí vật hai thấu kính O O2 có trục trùng Khi khoảng cách hai thấu kính O1 O2 : O1O2 = f1 + f2 = + = 12 (cm) DẠNG 8: HỆ THẤU KÍNH – GƯƠNG Phương pháp giải: Bước 1:lập sơ đồ tạo ảnh Bước 2: xét cặp tam giác đồng dạng Bước 3: từ lập phương trình Bước4:Giải hệ phương trình ta tìm đại lượng cần tìm Chú ý: ảnh vật qua gương đối xứng với vật , tia phản xạ có đường kéo dài qua ảnh Ví dụ 1: Xy trục thấu kính mỏng L, AB vật thật qua thấu kính L cho ảnh A1B1 hình vẽ a.Thấu kính L thấu kính gì? Tại sao? Nêu cách vẽ xác định quang tâm O, tiêu diểm F, F’ thấu kính ? b Cho AB = 2cm, A1B1 = 1cm, AA1 = 90cm, kiến thức hình học xác định tiêu cự thấu kính L? c Bây giữ thấu kính L cố định Dịch vật AB đoạn 20cm dọc theo trục hướng lại gần thấu kính L ảnh dịch chuyển theo chiều nào, dịch đoạn bao nhiêu? Giữ thấu kính vật AB cố định vị trí câu 1b Đặt gương phẳng sau thấu kính vuông góc với trục chính, m ặt phản x h ướng v ề phía thấu kính cách thấu kính đoạn 40cm Hãy vẽ đường hai tai sáng khác qua hệ thấu kính - gương Xác định vị trí ảnh? B x A A y B Hướng dẫn giải: 1.a - Thấu kính L thấu kính hội tụ vật thật cho ảnh thật - Nêu cách xác định quang tâm O, tiêu điểm F - Hình vẽ B I F’ O x A y A1 F B1 L b Δ AOB ~ Δ A1OB1 => A1B1 / AB = OA1/ OA => OA = OA1 Mà OA + OA1 = AA1 = 90cm OA = 60cm, OA1 = 30cm Từ Δ F’OI ~ Δ F’A1B1 tính f = I20cm G c B Tương tự sử dụng hai cặp tam giác đồng dạng tính OA = 60- 20 = 40cm OA1 = 40cm Vậy ảnh dịch đoạn xa thấu kính B3 40- 30 = 10cm ’ x - Hình vẽ A A3 F O F A1 B1 L A2 B2 y G L Sơ đồ tạo ảnh: AB A1B1 L A2B2 A3B3 * Vị trí ảnh: A1B1 ảnh thật trước gương cách gương 10cm A2B2 ảnh ảo sau gương cách gương 10cm A3B3 ảnh thật, phía trước thấu kính cách thấu kính 100/3 cm Bài tập vận dụng: Bài 1: a) Đặt vật sáng AB vuông góc với trục xy thấu kính, B nằm trục tạo ảnh ảo A’B’ cao gấp lần AB cách AB khoảng 20cm Xác định loại thấu kính Bằng phép vẽ, xác định quang tâm tiêu điểm, từ tính tiêu cự thấu kính b) Đặt sau thấu kính gương phẳng vuông góc với trục vị trí để di chuyển vật AB dọc theo trục ảnh cuối qua hệ có độ lớn không đổi Hướng dẫn giải: a)- Thấu kính tạo ảnh ảo lớn vật thật thấu kính thấu kính hội tụ Việc xác định quang tâm, tiêu điểm thấu kính phép vẽ thể hình sau: A’ A x B’ I B F’ O y OB AB = ' ' = - Vì ∆ ABO ∼ ∆ A’B’O A’B’ = 3.AB ⇒ ' OB ⇒ B’B = 2.BO ⇒ BO = AB BB' 20 = = 10cm 2 ⇒ B’O = B’B + BO = 20 + 10 = 30cm F'O IO AB - Vì ∆ IOF ∼ ∆ A B F IO = AB ⇒ ' ' = ' ' = ' ' = FB AB AB ’ ’ ’ ’ B'O 30 ⇒ B’O = 2.OF’ ⇒ OF' = = = 15cm 2 b) Các tia sáng từ vật khúc xạ qua thấu kính, phản xạ gương lại khúc xạ qua thấu kính tạo ba ảnh - Khi dịch chuyển vật AB dọc theo trục xy, tia tới AI song song với xy tia ló sau thấu kính qua tiêu điểm F’ - Để ảnh cuối qua hệ có độ lớn không đổi ảnh A’ phải dịch chuyển đường thẳng song song với xy Vậy, phải có tia ló cuối qua thấu kính song song với trục xy - Để có tia ló cuối qua thấu kính song song với xy tia tới phải qua tiêu điểm F’ - Tia tới lại tia phản xạ gương tia ló ban đầu sau thấu kính Như vậy, gương phẳng phải đặt tiêu điểm F’, cách thấu kính khoảng f = 15cm hình vẽ A x B O F’ y Bài 2: Một thấu kính hội tụ L có tiêu cự f = 18 cm đặt cách gương phẳng G đoạn l = 36 cm, gương B O phẳng đặt vuông góc với trục chính, mặt phản xạ F F A quay phía thấu kính Vật AB vuông góc trục ’ khoảng thấu kính gương (L (G) ) (hình vẽ) a Vật AB đặt cách gương phẳng d1 = cm Chứng minh tìm hai vị trí đặt ảnh để thu ảnh rõ nét Xác định vị trí tỉ số độ lớn hai ảnh b Xác định vị trí đặt vật để hai ảnh gần c Xác định vị trí đặt vật để ảnh AB tạo thấu kính ảnh thật cao gấp lần ảnh AB tạo hệ gương thấu kính? Vẽ ảnh này? Hướng dẫn giải: a) - Khi đặt AB TK GP có tuyến tạo ảnh AB * Ánh sáng từ AB truyền trực tiếp qua TK cho ta ảnh A'B' AB L A'B' d d' - Ta có: d = l - d1 = 36 - = 30 cm > f = 18 cm => AB đặt khoảng tiêu cự TKHT nên qua TK cho ảnh thật A’B’ df 30.18 - Bằng hình học chứng minh được: d’ = d − f = 30 − 18 = 45cm - Đặt cách TK 45 cm thu ảnh A’B’ rõ nét * Ánh sáng từ AB truyền qua gương cho ta ảnh ảo A 1B1; ảnh ảo A1B1 đóng vai trò vật thật với TK, cho ta ảnh thật A2B2 G L AB A1B1 A2B2 d1 d’1 d2 d’2 A1B1 đối xứng với AB qua gương nên d’1 = d1 = cm d2 = l + d1’ = 36 + = 42 cm d f 42.18 - Bằng hình học chứng minh được: d2’ = d − f = 42 − 18 = 31,5cm - Đặt cách TK 31,5 cm thu ảnh A2B2 rõ nét Vậy, có ảnh AB qua hệ: A'B' A 2B2 hứng (ảnh thật) Chứng tỏ có hai vị trí cho ảnh rõ nét - Độ phóng đại ảnh A’B’ k = A ' B ' d ' 45 = = = 1,5 AB d 30 AB AB d' 31,5 2 2 - Độ phóng đại ảnh A2B2 k’ = AB = A B = d = 42 = 0, 75 1 Do đó: A’B’/A2B2 = b) Hai ảnh gần tức là: A'B' ≡ A2B2 Điều xảy AB ≡ A1B1 Mà A1B1 đối xứng với AB qua gương AB nằm mặt phẳng gương ⇒ d1 = (hoặc d = 36 cm) c) A' B ' A' B ' A B d' d 1 Ta có: A B = ⇔ AB A B = ⇔ d d ' = 2 2 (1) 1 Chứng minh tương tự câu a) ta có: f = d + d ' ; d' f d Từ ta có: d = d − f ; d ' = d −f Từ (1) (2) ta có: d − f = d2 − f f (3) Mà d2 = l + d1’ = l + d1 (vì d1’= d1) ⇒ d2 = l + l - d = 2l - d Thay vào (3) ta có: 1 = + f d2 d2 ' 2l − d − f l + f 36 + 18 =3⇒ d = = = 27cm d− f 2 (2) A’ A2 F’ B1 A A1 O B2 F B’ B (L) (G) Trên số phương pháp để hướng dẫn học sinh giải tập thấu kính mà nghiên cứu thực nhiều năm công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Để bồi dưỡng học sinh giỏi phần quang hình học lớp cần phải phối hợp nhiều phương pháp giải hết dạng Do thời gian có hạn nên trình bày vài phương pháp mong đồng nghiệp tham khảo đóng góp thêm ý kiến cho IV - HIỆU QUẢ DO SÁNG KIẾN ĐEM LẠI: Hiệu kinh tế Hiệu mặt xã hội - Để nâng cao hiệu môn học tiến hành điều tra thực tế em học sinh trường THCS Giao Thuỷ Kết cụ thể qua năm gần khảo sát với 42 học sinh trường có kết sau: Kết 42 HS không làm SL % 17 40,5 HS biết cách làm SL % 18 42,9 HS làm SL % 16,6 Như qua kết cụ thể nhận thấy số học sinh có phương pháp học tập phù hợp ít, nhiều em chưa biết vận dụng kiến thức vào làm Qua việc áp dụng đề tài vào giảng dạy, theo dõi tiến hành khảo sát chất lượng học sinh học môn Vật lý thu kết tương đối khả quan, cụ thể sau: Kết HS không làm HS biết cách làm HS làm 42 SL % SL % 19 SL 34 % 81 Như sau áp dụng đề tài tỷ lệ % học sinh làm lớp tăng lên rõ rệt, giảm tỷ lệ học sinh biết cách làm không học sinh không làm được, điều đáng kể tính động khả tự lập em thể rõ rệt, quan hệ thầy trò trở lên gần gũi Trong học khoảng cách thầy trò thu hẹp Học sinh mạnh dạn hỏi thầy, trình bày quan điểm lập trường mình, mở rộng giao tiếp tư em Kết bồi dưỡng học sinh giỏi, năm học vừa qua có học sinh đạt giải học sinh giỏi cấp tỉnh, cụ thể năm học 2013 – 2014 bồi dưỡng HSG Vật Lý cấp tỉnh xếp thứ tỉnh IV Cam kết không chép vi phạm quyền Tôi xin cam kết nội dung sáng kiến thân nghiên cứu đúc rút trình học tập chuyên môn thực tế giảng dạy, không chép hay vi phạm quyền tác giả hay nhà nghiên cứu Nếu sai xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Tuy nhiên ý kiến mang tính chất cá nhân Bởi mong đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp để thân có nhiều phương pháp giảng dạy có kết cao Tôi xin chân thành cảm ơn! Giao Thuỷ, ngày 30 tháng 06 năm 2015 CƠ QUAN ĐƠN VỊ TÁC GIẢ SÁNG KIẾN ÁP DỤNG SÁNG KIẾN Trường THCS Giao Thủy xác nhận: Sáng kiến kinh nghiệm: “Hướng dẫn học sinh giải toán thấu kính ” tác giả: Kiều Thị Quý Thiện xếp loại xuất sắc cấp trường đủ điều kiện dự thi cấp huyện Kiều Thị Quý Thiện PHÒNG GD&ĐT HUYỆN GIAO THỦY Phòng Giáo dục Đào tạo huyện Giao Thủy xác nhận: Sáng kiến kinh nghiệm: “Hướng dẫn học sinh giải toán thấu kính ” tác giả: Kiều Thị Quý Thiện xếp loại xuất sắc cấp huyện đủ điều kiện dự thi cấp tỉnh./ TRƯỞNG PHÒNG Mai Tiến Dũng CÁC PHỤ LỤC KÈM THEO SÁNG KIẾN - Phương pháp giảng dạy vật lí - NXB Giáo dục - SGV Vật lí - NXB Giáo dục - SGK Vật lí - NXB Giáo dục - Hướng dẫn làm tập ôn tập vật lí - NXB Giáo dục - 400 Bài tập Vật lí - 121 tập vật lý nâng cao lớp - Chuyên đề bồi dưỡng vật lý lớp - NXB Giáo dục - NXB tổng hợp Đồng Nai - NXB Đà Nẵng [...]...Bước 1: Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán Ta thấy ảnh A’ và vật A nằm ở cùng một bên trục chính nên ảnh A ’ là ảnh ảo, ảnh A’ ở xa trục chính hơn nên suy ra thấu kính là thấu kính hội tụ Ta sử dụng 2 trong 3 tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ để xác định tiêu điểm, quang tâm của thấu kính Bước 2: Thực hiện giải bài toán A’ a)Xác định tính chất ảnh, thấu kính Vì A và A’ ở cùng... ảnh của AB: B A’ A B’ Hình a Hướng dẫn học sinh A’ B B’ A Hình b Yêu cầu học sinh quan sát và nhận xét tính chất ảnh từ đó suy ra loại thấu kính, dựa vào 2 trong 3 tia sáng đặc biệt để xác định O, F, F’ Bước 1: Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán : Dựa vào tính chất ảnh A’B’ và vật AB cùng chiều hay ngược chiều nhau mà ta biết ảnh là ảo hay thật, suy ra thấu kính là thấu kính hội tụ hay phân kì Ta... thức thấu kính) Hướng dẫn giải: 3r R S1 S F O r M S’ S2 R F O r S’ M Màn Hình a Màn Hình b Gọi R là bán kính của thấu kính Khi nguồn sáng S đặt tại tiêu điểm của thấu kính thì chùm sáng ló ra khỏi thấu kính là chùm song song và vòng tròn sáng trên màn có bán kính 3r = R Nếu đưa nguồn sáng ra xa thấu kính thì chùm sáng ló ra khỏi thấu kính là chùm sáng hội tụ, điểm hội tụ (chính là ảnh S’ của S qua thấu. .. của thấu kính hội tụ có tiêu cự bằng 8cm, cách thấu kính 12cm Thấu kính dịch chuyển với vận tốc 1m/s theo phương vuông góc trục chính thấu kính Hỏi ảnh của nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc là bao nhiêu nếu nguồn sáng được giữ cố định Hướng dẫn giải: Ta dựng ảnh của S qua thấu kính bằng cách vẽ thêm truc phụ OI song song với tia tới SK Vị trí ban đầu của thấu kính là O Sau thời gian t(s) thấu kính. .. 3 1 a .Thấu kính L là thấu kính gì? Tại sao? Nêu cách vẽ xác định quang tâm O, tiêu diểm F, F’ của thấu kính ? b Cho AB = 2cm, A1B1 = 1cm, AA1 = 90cm, bằng kiến thức hình học xác định tiêu cự của thấu kính L? c Bây giờ giữ thấu kính L cố định Dịch vật AB một đoạn 20cm dọc theo trục chính hướng lại gần thấu kính L thì ảnh dịch chuyển theo chiều nào, dịch đi một đoạn bằng bao nhiêu? 2 Giữ thấu kính và... D = 5cm được chiếu tới thấu kính phân kì O1 sao cho tia trung tâm của chùm sáng trùng với trục chính của thấu kính Sau khi khúc xạ qua thấu kính này cho một hình tròn sáng có đường kính D1 =7cm trên màn chắn E đặt vuông góc với trục chính và cách thấu kính phân kì một khoảng là l a/ Nếu thay thấu kính phân kì bằng thấu kính hội tụ O2 có cùng tiêu cự và nằm ngay vị trí của thấu kính phân kì thì trên... thấu kính hội tụ (A nằm trên trục chính) cho ảnh thật A1B1 cao 1,2cm Khoảng cách từ tiêu điểm đến quang tâm của thấu kính là 20cm Giữ nguyên thấu kính, dịch chuyển vật đó đi một đoạn 15cm dọc theo trục chính thì thấu kính cho ảnh ảo A 2B2 cao 2,4cm Xác định khoảng cách từ vật đến thấu kính trước khi dịch chuyển và độ cao của vật Hướng dẫn giải : - Do A2B2 là ảnh ảo nên AB phải dịch chuyển về phía thấu. .. (cm) 3 16 Ví dụ 2: Đặt vật AB trước một thấu kính phân kì có tiêu cự f = 12cm Vật AB cách thấu kính một khoảng OA= 8cm, A nằm trên trục chính a/Vẽ ảnh của AB qua thấu kính b/Vận dụng kiến thức hình học tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh, biết AB cao 6mm Hướng dẫn học sinh Tóm tắt OA = 8cm, OF = 12cm a/Vẽ ảnh b/AB = 6mm OA’ = ?, A’B’= ? Hướng dẫn HS vẽ ảnh: + Chọn một tỉ lệ xích... thấu kính và vật AB cố định như vị trí ở câu 1b Đặt một gương phẳng sau thấu kính vuông góc với trục chính, m ặt phản x ạ h ướng v ề phía thấu kính và cách thấu kính một đoạn 40cm Hãy vẽ đường đi của hai tai sáng khác nhau qua hệ thấu kính - gương Xác định vị trí các ảnh? B x A A y 1 B 1 Hướng dẫn giải: 1.a - Thấu kính L là thấu kính hội tụ vì vật thật cho ảnh thật - Nêu được cách xác định quang tâm... 30cm Bài 2: Cho quang hệ gồm hai thấu kính O1 và O2 được đặt đồng trục chính Thấu kính O2 có tiêu cự f2 = 9cm, vật sáng AB vuông góc với trục chính của quang hệ, trước thấu kính O1 và cách O1 một khoảng d1 = 12 cm (A thuộc trục chính của quang hệ) Thấu kính O2 ở sau O1 Sau thấu kính O2 đặt một màn ảnh E cố định vuông góc với trục chính của quang hệ, cách O 1 một khoảng a = 60 cm Giữ vật AB, thấu kính