Hướng dẫn HS giải bài tập về thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì trong môn vật lí 9

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HỐ PHỊNG GD&ĐT THẠCH THÀNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM “ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VỀ THẤU KÍNH HỘI TỤ VÀ THẤU KÍNH PHÂN KÌ TRONG MƠN VẬT LÍ ” Người thực hiện: Bùi Xuân Quỳnh Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS Thành Thọ SKKN thuộc mơn: Vật lí THANH HỐ, NĂM 2016 MỤC LỤC Phần I II 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 III Nội dung MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Yêu cầu học sinh Yêu cầu giáo viên Cung cấp cho học sinh kiến thức TKHT TKPK Hướng dẫn HS bước giải tập vật lí TKHT, TKPK Một số phương pháp giải dạng tập thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì Dạng 1: Dựng ảnh vật tạo TKHT, TKPK Dạng 2: Cho vật thấu kính, tìm ảnh yếu tố ảnh (Bài tốn thuận) Dạng 3: Cho ảnh, tìm vật nhận biết thấu kính thuộc loại nào? (Bài tốn ngược) Dạng 4: Xác định quang tâm, tìm tiêu điểm thấu kính Dạng 5: Dụng cụ quang học Dạng 6: Xây dựng cơng thức thấu kính Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận Kiến nghị Tài liệu tham khảo Trang 1 2 2 5 5 8 10 14 15 16 17 18 19 19 19 20 I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Như biết, Vật lí học sở nhiều ngành kĩ thuật quan trọng Sự phát triển khoa học Vật lí gắn bó chặt chẽ có tác động qua lại trực tiếp với tiến khoa học kĩ thuật Vì vậy, hiểu biết nhận thức vật lí có giá trị to lớn đời sống sản xuất, đặc biệt công cơng nghiệp hố đại hố đất nước Mơn Vật lí có vai trị quan trọng việc thực mục tiêu đào tạo trường Trung học sở (THCS) Chương trình Vật lí THCS có nhiệm vụ cung cấp cho học sinh (HS) hệ thống kiến thức vật lí bản, trình độ phổ thơng sở, bước đầu hình thành HS kĩ bản, phổ thơng thói quen làm việc khoa học, góp phần hình thành họ lực nhận thức phẩm chất, nhân cách mà mục tiêu giáo dục THCS đề ra.(trích SGV VL6 trang 5) Như Vật lý môn học quan trọng hệ thống môn học trường THCS Nó cung cấp khái niệm, định luật vật lí, kiến thức tượng vật lí,…và góp phần hình thành giới quan vật biện chứng cho học sinh Trong tập vật lý THCS có ý nghĩa đặc biệt quan trọng việc củng cố, mở rộng, đào sâu, hoàn thiện kiến thức lý thuyết rèn luyện cho học sinh khả vận dụng kiến thức vào thực tiễn, góp phần giáo dục kỹ tổng hợp, đào tạo nên người phát triển toàn diện mục tiêu giáo dục đề Qua số năm theo dõi, nhận thấy dạng tập Vật lí phần thấu kính hội tụ (TKHT) thấu kính phân kì (TKPK) chương III Vật lí thường có đề thi định kì năm học có đề thi vào lớp 10 THPT năm học gần Tuy vậy, qua năm giảng dạy thấy với dạng tập này, có số em học sinh lớp mà đã, trực tiếp giảng dạy gặp phải thường lúng túng việc tìm cách giải Các tập sách giáo khoa phần có nhiều tập yêu cầu em giải định lượng trong sách chương trình khẳng định rõ “Các kiến thức chương III trình bày mức độ định tính…, khơng trình bày cơng thức thấu kính” (trích SGV VL9 trang 13) Trong sách giáo khoa (SGK) dạng tập nói có với số lượng khiêm tốn, tiết tập SGK nên việc giải dạng tập tương đối khó khăn với em Do đến gặp dạng tập kiểm tra định kì, thi vào lớp 10 … thường em gặp nhiều khó khăn giải, có em khơng làm được, em thường không điểm cao, có em bị điểm yếu, chí có em cịn bị điểm Đó vấn đề thực tế khiến tơi ln băn khoăn, trăn trở, suy nghĩ tìm cách hạn chế, khắc phục Với lí đó, tơi tìm hiểu, xây dựng thực đề tài “ Hướng dẫn học sinh giải tập TKHT TKPK mơn Vật lí 9” nhằm tìm cách dạy để học sinh dễ hiểu nắm cách giải tập TKHT TKPK mơn Vật lí cách vững vàng Tôi hy vọng từ chuyên đề phần khắc phục khó khăn mà em học sinh gặp phải giải tập TKHT TKPK mơn Vật lí 9, từ góp phần nâng cao chất lượng học tập mơn học nói riêng tiêu nhà trường nói chung nhằm hồn thành tốt nhiệm vụ năm học Mục đích nghiên cứu: Khi thực đề tài “ Hướng dẫn học sinh giải tập TKHT TKPK mơn Vật lí 9” tơi hy vọng giúp học sinh(HS) (đặc biệt HS yếu kém) nắm vững kiến thức, phương pháp để giải tập vật lí nói chung giải tập TKHT TKPK nói riêng, giúp HS nhận dạng tập để xác định mục tiêu tập từ tìm từ câu hỏi, điều kiện tốn, xem xét tượng vật lí nêu tập để từ xác định mối liên hệ cho phải tìm để từ tự tin giải dạng tập cách chắn, tốt Từ nhằm giúp học sinh dễ dàng nắm bắt cách giải dạng tập chương qua phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo học tập cho HS Đối tượng nghiên cứu: Để thực đề tài nêu, cần phải tiến hành: - Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn việc sử dụng tập dạy học vật lý trường trung học sở (THCS) - Nghiên cứu nội dung kiến thức chương III - Quang Học - Vật lí - Phân loại dạng tập TKHT TKPK mơn Vật lí - Đề xuất phương pháp giải số dạng tập TKHT TKPK mơn Vật lí - Hướng dẫn giải số tập nâng cao TKHT TKPK mơn Vật lí (từ dễ đến khó) Phương pháp nghiên cứu: Để thực đề tài nêu, cần phải nghiên cứu về: - Đổi phương pháp dạy học nói chung dạy học mơn Vật lí nói riêng; - Phương pháp giải tập vật lí trường THCS, áp dụng vào thực tiễn giảng dạy - Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin: Điều tra, thu thập thơng tin tình hình giải tập TKHT TKPK mơn Vật lí HS khối trường THCS Thành Thọ trước sau thực đề tài - Phương pháp thống kê, xử lí số liệu: Dựa kết điều tra thống kê, so sánh tổng hợp để tìm nguyên nhân, từ đưa biện pháp thích hợp để giảng dạy học sinh II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm: Chúng ta mục tiêu chương trình giáo dục THCS là: “Giáo dục THCS nhằm giúp học sinh củng cố, phát triển kết giáo dục Tiểu học; có học vấn phổ thơng trình độ sở hiểu biết ban đầu kĩ thuật hướng nghiệp để tiếp tục học Trung học phổ thông, học nghề vào sống lao động” Việc giảng dạy tập vật lý nói chung tập TKHT TKPK môn Vật lí nói riêng nhà trường khơng giúp học sinh nắm kiến thức mà giúp HS hiểu, khắc sâu thêm phần lý thuyết giúp học sinh nắm phương pháp giải tập mà cịn giúp em vận dụng kiến thức để giải nhiệm vụ học tập vấn đề mà thực tế đời sống lao động đặt Muốn làm tập vật lí, HS phải biết vận dụng thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái qt hố để xác định chất vật lí sở chọn cơng thức thích hợp cho tập cụ thể Vì tập vật lí cịn hình thức củng cố, ơn tập, mở rộng sâu vào trường hợp riêng lẻ định luật Trong việc giải tập học sinh tự giác, say mê tìm tịi có tác dụng rèn luyện cho em đức tính tốt tinh thần tự lập, vượt khó, tính cẩn thận, tính kiên trì đặc biệt tạo niềm vui trí tuệ học tập 2.Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm a) Đối với học sinh: Sau tìm hiểu tơi thấy có tình trạng sau: Nhiều em ngại khó, lười học, lười suy nghĩ, khơng chịu khó học hỏi Nhiều em khơng nắm phương pháp giải tập áp dụng ảnh vật tạo hai loại thấu kính nói Nhiều em tập trung vào môn học để thi vào lớp 10 Trung học phổ thông (những năm gần thường Toán, Ngữ văn, Tiếng Anh) nên có phần nhãng việc học mơn khác có Vật lí nên khơng nhớ kiến thức để áp dụng Một số em nắm lý thuyết kĩ vận dụng lý thuyết vào giải toán vật lý cịn chậm yếu Ngun nhân tình trạng theo tơi là: em HS chưa u thích mơn Vật lí, chí có em cịn sợ phải học mơn Vật lí chưa nói đến tìm hiểu dạng tập Hơn đa số học sinh trường em dân tộc, số học sinh(HS) em vùng 135 nên việc học tập em thụ động, rập khn, máy móc mang nặng tính hình thức; thiếu sáng tạo, chủ động Các em chưa hiểu sâu, hiểu kĩ kiến thức Vật lý Mặt khác tiết tập SGK so với tiết lý thuyết Trong chữa tập, nhiều học sinh cịn thờ ơ, chí cịn học sinh chưa biết tóm tắt tốn kí hiệu Vật lý, chưa thạo cách đổi đơn vị, chưa nắm thành thạo đường truyền số tia sáng đặc biệt qua hai loại thấu kính nêu Nhiều em kiến thức tốn học cịn hạn chế nhiều phần tam giác đồng dạng kĩ biến đổi biểu thức, giải phương trình… b) Đối với giáo viên: Mặc dù nhiệt tình giảng dạy việc giành thời gian kèm cặp học sinh yếu mơn vật lí đơi cịn hạn chế nên có phần ảnh hưởng đến chất lượng học tập học sinh yếu Việc bồi dưỡng HS khá, giỏi thường tập trung vào đội tuyển thi học sinh giỏi huyện (thường có HS), nên chất lượng đại trà chưa nâng cao Bên cạnh giáo viên phải dạy nhiều lớp, nhiều môn, thấy số tiết học mơn Vật lí kiến thức tương đối dài, nên có phần ảnh hưởng đến việc tiếp thu kiến thức học sinh giảng dạy giáo viên c) Kết thực trạng trên: Do thực trạng dạy học nên nhiều học sinh khối khơng tự giải dạng tập nói Để tìm hiểu so sánh kết có đối chứng thực tế, tiến hành dạy song song hai phương pháp hai lớp khác nhau: Lớp 9A lớp học sinh có lực học yếu 9B lớp học sinh có lực học Lớp 9B tơi tiến hành dạy theo biện pháp đề tài, lớp 9A tơi tiến hành dạy theo trình tự dạy sách giáo khoa môn Vật lý Bộ Giáo dục Đào tạo Từ tiết 47 đến tiết 49 tức từ 42 đến 43 sách giáo khoa vật lí Bộ Giáo dục đào tạo, sau khảo sát chất lượng việc giải tập TKHT môn Vật lí học sinh khối tơi giảng dạy Kết chất lượng kiểm tra sau: Lớp 9A 9B Sĩ số 22 24 Điểm yếu SL 10 % 45,5 12,5 Điểm >5 đến 6,5 đến SL % 0,0 29.1 Điểm giỏi SL % 0,0 4,2 Dựa vào kết kiểm tra, tơi thấy có chênh lệch rõ rệt chất lượng học tập hai lớp Như dạy học theo số biện pháp đề tài tơi bước đầu có hiệu quả, chuyển đổi phương pháp giảng dạy lớp 9A lớp 9B để nâng cao chất lượng học tập hai lớp d Những thuận lợi khó khăn liên quan đến đề tài: + Thuận lợi: - Phòng Giáo dục & Đào tạo Thạch Thành ban giám hiệu trường THCS Thành Thọ tập trung quản lí, đạo hoạt động đổi phương pháp dạy học với mơn Vật lí nói riêng với tất môn học khác cách hiệu - Nhà trường tạo điều kiện hỗ trợ cho giáo viên việc đổi phương pháp dạy học Động viên, khen thưởng kịp thời GV thực có hiệu đổi PPDH đồng thời phê bình, nhắc nhở GV chưa tích cực đổi PPDH - Tổ chuyên môn thực đổi nội dung sinh hoạt chuyên môn theo hướng dẫn, đặt việc đổi phương pháp dạy học lên hàng đầu Ngồi sinh hoạt chun mơn tổ có chuyên đề bàn kiểu dạy học có kiểu dạy luyện tập nói chung nhóm Tốn – Vật lí nói riêng - Năm học 2015 – 2016 nhà trường tiếp tục phân loại đối tượng học sinh để tạo điều kiện cho giáo viên có phương pháp dạy phù hợp sát với đối tượng HS nhằm nâng cao chất lượng mũi nhọn đại trà, hạn chế yếu + Khó khăn: Khi giảng dạy mơn Vật lý trường THCS Thành Thọ, tơi gặp số khó khăn sau: - Chất lượng học sinh không đồng đều; đa số HS người dân tộc thiểu số với điều kiện kinh tế tương đối khó khăn nên chất lượng học tập em thấp Số học sinh khá, giỏi ít, chí cịn có HS thực vẽ hình hay tính tốn chưa thành thạo Do để đưa chất lượng học tập học sinh nâng lên vấn đề nan giải, cần có tâm huyết GV, cố gắng học tập HS, đầu tư cho em phụ huynh HS,… - Dụng cụ thí nghiệm hư hỏng nhiều, số lượng lại hạn chế, phịng học mơn chưa có, tiết học Vật lí chủ yếu giáo viên biểu diễn, thuyết trình thí nghiệm dẫn đến chất lượng dạy học chưa cao Học sinh độ tuổi hiếu động nên sử dụng dụng cụ thí nghiệm em cịn ý nhiều đến dụng cụ, nghịch dụng cụ nhiều học nên gây khó khăn việc giảng dạy - Nhiều HS không ý vào việc học nên học trước quên sau, không nhớ kiến thức Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề: 3.1 Yêu cầu học sinh: Yêu cầu với học sinh học hai loại “ Thấu kính” phải có đầy đủ dụng cụ học tập (thước kẻ, com pa, ); phải có thái độ học tập đắn với phương châm: “Học để biết, học để làm, học để chung sống, học để tự khẳng định mình” UNESCO đề xướng Các em phải ơn lại kiến thức mơn tốn học là: Tam giác đồng dạng, tốn dựng hình, chứng minh hình học, biến đổi biểu thức,… tức học sinh cần ơn lại kiến thức tốn học có liên quan 3.2 Yêu cầu giáo viên: Giáo viên phải giành thời gian thích hợp củng cố cho học sinh tượng khúc xạ ánh sáng; cách nhận biết TKHT TKPK; cách vẽ đường tia sáng đặc biệt qua TKHT TKPK, cách xác định ảnh vật tạo hai loại thấu kính Cần rèn cho học sinh kỹ vẽ hình thật xác (vẽ góc vng, vẽ hai đường thẳng song song, cách lấy điểm đối xứng,…) Phân dạng tập TKHT TKPK có yêu cầu với phương pháp giải để học sinh nắm vững cách giải qua hình thành kỹ Với đối tượng HS khá, giỏi qua việc giải tập TKHT TKPK phương pháp hình học xây dựng cho em số cơng thức thấu kính để nâng cao kiến thức cho em 3.3 Cung cấp cho học sinh kiến thức TKHT TKPK: 3.3 Nhận dạng thấu kính: Thấu kính làm vật liệu suốt, giới hạn hai mặt cầu mặt phẳng mặt cầu 3.3.2.Phân loại thấu kính: Có hai loại thấu kính: a)Thấu kính có phần rìa mỏng phần thấu kính hội tụ - Tiết diện số TKHT kí hiệu TKHT - Khi chiếu chùm ánh sáng song song qua thấu kính cho chùm tia ló hội tụ điểm b)Thấu kính có phần rìa dày phần thấu kính phân kì - Tiết diện số TKPK kí hiệuTKPK - Khi chiếu chùm ánh sáng song song qua thấu kính cho chùm tia ló loe rộng 3.3.3 Một số khái niệm: a) Trục chính: Trong tia tới vng góc với mặt TKHT(TKPK ) có tia cho tia ló truyền thẳng khơng đổi hướng Tia trùng với đường thẳng gọi trục TKHT(TKPK) Kí hiệu trục ∆ ( đọc đen-ta) b) Quang tâm: - Trục cắt TKHT ( TKPK) điểm O, điểm O quang tâm TKHT( TKPK) Tia sáng tới qua quang tâm cho tia ló thẳng khơng đổi hướng c) Tiêu điểm: - Một chùm tia tới song song với trục TKHT cho chùm tia ló hội tụ điểm F nằm trục Điểm F gọi tiêu điểm TKHT - Một chùm tia tới song song với trục TKPK cho tia ló kéo dài cắt điểm F nằm trục Điểm F gọi tiêu điểm TKPK ∆ ∆ O F F O - Mỗi thấu kính có tiêu điểm F F/đối xứng qua quang tâm O thấu kính d)Tiêu cự: Khoảng cách từ quang tâm tới tiêu điểm OF = OF’ = f gọi tiêu cự TKHT ( TKPK) 3.3.4 Đường truyền số tia sáng đặc biệt qua TKHT, TKPK: a) Tia tới qua quang tâm O tia ló truyền thẳng khơng đổi hướng b) Tia tới song song với trục cho tia ló qua tiêu điểm (hoặc đường kéo dài qua tiêu điểm ) c) Tia tới qua tiêu điểm ( có đường kéo dài qua tiêu điểm ) cho tia ló song song với trục S F3 O ∆ F’ ∆ O O S/ ∆ O F/ 3.3.5 Đặc điểm ảnh vật tạo TKHT,TKPK: a) TKHT: Gọi d khoảng cách từ vật đến thấu kính, f tiêu cự thấu kính Đặc điểm ảnh Khoảng cách từ vật Cùng chiều hay ngược Lớn hay đến thấu kính (d) Thật hay ảo? chiều so với vật? nhỏ vật? Vật xa thấu Ảnh thật Ngược chiều với vật Nhỏ vật kính d > 2f Ảnh thật Ngược chiều với v ật Nhỏ vật f < d < 2f Ảnh thật Ngược chiều với vật Lớn vật F/ df nên ảnh ảnh thật S’ giao hai tia ló) ? Ta sử dụng tia tới để vẽ ảnh S (Dùng tia đặc biệt qua TKHT, S’ giao hai tia ló ) Bài giải: Từ S vẽ tia tới SI song song với ∆ , nối IF’ kéo dài Vẽ tia tới SO kéo dài SO cắt IF’ S’ Ta có S’ ảnh thật S ( Hình1) S I > ∆ O F’ ( Hình1) S’ Bài tập áp dụng: 1.(Bài 43.1 SBT VL9) Đặt điểm sáng S trước TKHT nằm tiêu cự Hãy dựng ảnh S’ S qua thấu kính cho S’ ảnh thật hay ảnh ảo? (∆) Đặt điểm sáng S trước TKPK nằm tiêu cự Hãy dựng ảnh S’ S qua thấu kính cho S’ ảnh thật hay ảnh ảo? ∆ S F F’ O S F O F’ b) Dựng ảnh vật sáng AB tạo TKHT, TKPK(AB vng góc với trục A) Phương pháp giải: Muốn dựng ảnh A /B/ AB qua TKHT,TKPK (AB vng góc với trục , A nằm trục chính), cần dựng ảnh B/ B hai ba tia sáng đặc biệt, sau từ B/ hạ vng góc xuống trục ta có ảnh A/ A 11 Ví dụ Dựng ảnh vật AB trường hợp sau: a) d > f ; b) d < f với loại thấu kính?(với d khoảng cách từ vật tới thấu kính, f tiêu cự) Hướng dẫn: ( cách hướng dẫn tương tự VD trên) Kết quả: B a) d > f I + Với TKHT:(Hình 2) B’ + Với TKPK: ( Hình 3) O F A A’ I B F/ Hình A F Hình F’ A’ O B’ b) d < f + Với TKHT:(Hình 4) + Với TKPK: ( Hình 5) B’ B ∆ F B A’ F A O Hình > B A A/ I / O F’ Hình I F’ Lưu ý HS: Điểm sáng A nằm trục nên ảnh A A’ nằm trục Do AB đoạn thẳng vng góc với trục ảnh A’B’ AB đoạn thẳng vng góc với trục A’ Vì muốn vẽ ảnh AB ta sử dụng hai ba tia sáng đặc biệt để vẽ ảnh B’ B qua thấu kính cách từ điểm sáng B vẽ tia tới đặc biệt, tìm giao tia ló tạo thấu kính ta tìm ảnh B’ B, từ B’ ta hạ đường thẳng vng góc với trục cắt trục A’ ảnh A Và A’B’ ảnh AB Nếu A’B’ ảnh thật đường nối A’B’ nét liền ; A’B’ ảnh ảo đường nối A’B’ nét đứt 3.5.2 Dạng 2: Cho vật thấu kính, tìm ảnh yếu tố ảnh (Bài toán thuận) Phương pháp giải: Dựng ảnh A /B/ AB qua TKHT,TKPK (AB vng góc với trục chính, A nằm trục chính) theo phương pháp dạng sau so sánh d f từ ta biết tính chất ảnh TKHT Sử dụng tính chất tỉ lệ cạnh tam giác đồng dạng để tính d/ suy vị trí ảnh, sau tính chiều cao h/ ảnh 12 Ví dụ 1: Một vật AB có dạng mũi tên cao 1cm đặt vng góc với trục thấu kính hội tụ, A nằm trục cách thấu kính 9cm Thấu kính có tiêu cự 6cm a) Dựng ảnh vật theo dúng tỉ lệ xích Ảnh thật hay ảo? b) Xác định vị trí ảnh chiều cao ảnh? Hướng dẫn: B1: Tìm hiểu đề tóm tắt đề Yêu cầu HS đọc kĩ đề bài, vẽ hình giấy nháp để quan sát Tóm tắt đề: Cho d = OA = 9cm, f = OF = 6cm, h = AB = 1cm a) Dựng ảnh vật theo tỉ lệ xích Ảnh thật hay ảo? b) Xác định vị trí ảnh( d/ = OA/ = ? chiều cao ảnh?( h/ = A/ B/ =?) B2, B3: Phân tích tìm hướng giải: Theo đề so sánh d f từ ta biết tính chất ảnh Vẽ ảnh vật d cho tỉ lệ xích?( Ta có f = = ) nên vẽ ảnh ta chọn đoạn thẳng để làm đơn vị( chẳng hạn có độ dài 0,5cm), trục TKHT ta chọn vị trí tiêu điểm F, F/ cho OF = OF= f đoạn thẳng đơn vị, chọn vị trí điểm A cho OA = d đoạn thẳng đơn vị vẽ ảnh vật theo nguyên tắc nêu ảnh theo tỉ lệ xích) Xác định vị trí ảnh chiều cao ảnh cách nào? ( Sử dụng tính chất tỉ lệ cạnh tam giác đồng dạng để tính d/ suy vị trí ảnh, sau tính chiều cao h/ ảnh) Cụ thể: tam giác ABO tam giác A/B/O có đồng dạng khơng? sao? Từ suy A/ B / h/ =? ( =?) ; AB h IOF/ B/A/F/ có đồng A/ B / dạng khơng? sao? Từ suy =?, mà OI = ? Tính A/F/ cách nào? Suy OI / / / / d/ − f AB h d =? Hay =? Từ suy = , tiếp tục biến đổi để có d/ = ? , sau f AB h d tính d/ ta tính tiếp h/ cách nào?) B B4 : Thực giải toán Từ phân tích giải tốn sau: I A F O F/ A/ Hình a) Dựng ảnh tỉ lệ ( Hình 6) Do thấu kính TKHT, mà d = 9cm, f = 6cm nên d > f , ảnh A’B’ ảnh thật A/ B / OA / h/ d/ b) Ta có : ABO A B O (g-g) => = hay = (1) AB OA h d A/ B / A/ F / IOF/ B/A/F/ (g-g) => = mà OI =AB; A/F/ = OA/ - OF/ OI OF / d/ − f d/ − f A/ B / OA / − OF / h/ d/ => = hay = (2) Từ (1) (2) suy = f f AB h d OF / / / 13 B/ d f 9.6 => d/f = dd/ - df => df = d/( d - f) => d/ = d − f hay d/ = =18 (cm) Vậy ảnh cách 9−6 thấu kính 18 cm Từ (1) suy ra: 1.18 h.d / h = = = (cm) Vậy ảnh cao 2cm d / Ví dụ 2: Một vật AB có dạng mũi tên dài 1cm đặt vng góc với trục thấu kính hội tụ, A nằm trục cách thấu kính 6cm Thấu kính có tiêu cự 9cm a) Dựng ảnh vật theo dúng tỉ lệ xích Nêu tính chất ảnh? b) Xác định vị trí, ảnh chiều cao ảnh? Hướng dẫn: ( Tương tự bước hướng dẫn VD 5) Có thể giải tốn sau: a) Dựng ảnh tỉ lệ( Hình 7) Do thấu kính TKHT mà d= 6cm, f = cm nên d < f , ảnh A’B’ ảnh ảo B/ I B F/ A/ F A ( Hình 7) O A/ B / OA / h/ d/ = hay = (1) AB OA h d A/ B / A/ F / A/ B / / / / / / / / / IOF B A F (g-g) => = mà OI = AB; A F = OA + OF => OI AB OF / / / / / / / d + f d + f OA + OF h d = hay = (2) Từ (1) (2) suy = => / f f h d OF d f 6.9 d/f = dd/ + df => d/f – dd/ = df => df = d/( f – d ) => d/ = f − d hay d/ = = 18(cm) 9−6 A/B/O (g-g) => b) Ta có : ABO Vậy ảnh cách thấu kính 18 cm Từ (1) suy h/ = 1.18 h.d / = = (cm) Vậy ảnh cao 3cm d Ví dụ 3: Cho vật sáng AB đặt vng góc với trục TKPK có tiêu cự 12cm, điểm A nằm trục cách thấu kính khoảng 9cm, AB = h = 1cm a) Hãy dựng ảnh A’B’ AB b) Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính chiều cao ảnh Hướng dẫn: B1: Tìm hiểu đề tóm tắt đề Yêu cầu HS đọc kĩ đề bài, vẽ hình giấy nháp để quan sát Tóm tắt đề: ChoTKPK, OA = d = 9cm, f = 12cm, AB = h =1cm a) Dựng ảnh vật theo tỉ lệ xích 14 b) Xác định vị trí ảnh chiều cao ảnh? B2, B3: Phân tích tìm hướng giải: Theo đề so sánh d f từ ta biết tính chất ảnh Vẽ ảnh vật d cho tỉ lệ xích? (Ta có f = 12 = nên vẽ ảnh ta chọn đoạn thẳng để làm đơn vị (chẳng hạn có độ dài 1cm), trục củaTKPK ta chọn vị trí tiêu điểm F cho OF = f đoạn thẳng đơn vị, chọn vị trí điểm A cho OA = d đoạn thẳng đơn vị vẽ ảnh vật theo nguyên tắc nêu ảnh theo tỉ lệ xích) Xác định vị trí ảnh chiều cao ảnh cách nào? (Sử dụng tính chất tỉ lệ cạnh tam giác đồng dạng để tính d / suy vị trí ảnh, sau tính chiều cao h/ ảnh) B Cụ thể: B/ I a) Dựng ảnh tỉ lệ (Hình 8) b) Xét cặp tam giác đồng dạng sau: F A A/ + ∆ B/FO đồng dạng với ∆ B/IB (do BI//OF) O F/ Nên ta có: B ′F FO B ′O 12 = = = → B ′I IB B ′B B ′O 12 12 B ′O = = = = (1) B ′B + B ′O 12 + 21 BO Hình ∆ OA’B’ đồng dạng với ∆ OAB (do AB//AB) có: 7 OA′ OB ′ A′B ′ = = (2) OA OB AB T (1) (2) có: OA′ = cm = cm; h′ = cm Bài tập: Vật sáng AB có độ cao h đặt vng góc với trục TKPK có tiêu cự f Điểm A nằm trục có vị trí tiêu điểm F a) Dựng ảnh A’B’ AB tạo thấu kính b) Bằng kiến thức hình học tính độ cao h’ theo h khoảng cách d’ từ ảnh đến thấu kính theo f B > Hướng dẫn: ( Tương tự bước I B’ hướng dẫn VD 3) F (∆) F’ A A’ O Hình + Lưu ý HS ảnh B’ điểm B giao tia ló sau kéo dài (1 tia ló kéo dài qua tiêu điểm tia qua quang tâm) Để tìm h’ theo h d’ theo f xét cặp tam giác đồng dạng tương tự VD Ngồi cịn tìm h’ theo h d’ theo f cách khác sau: Ta xét hình chữ nhật ABIO có B’ giao đường chéo → B’ trung điểm BO Mà B’A’ song song BA (vì vng góc với ∆ ) → Dựa vào tính chất đường 15 trung bình tam giác ⇒ h’ = h f d ' = 2 3.5.3 Dạng 3: Cho ảnh, tìm vật nhận biết thấu kính thuộc loại nào?( Bài toán ngược) Phương pháp giải: Vận dụng đường tia sáng qua thấu kính hội tụ, phân kì, tính chất vật ảnh,tính chất tạo ảnh thấu kính dùng phép vẽ (dựng hình) để xác định quang tâm O, tiêu điểm F, F’ loại thấu kính… (Dạng BT tơi thường áp dụng cho HS khá, giỏi chủ yếu) Ví dụ 1: Cho hình vẽ: ∆ trục chính, O quang tâm, F F’ hai tiêu điểm thấu kính Hai tia ló (1) (2) Biết S’ ảnh điểm sáng S qua thấu kính a) Thấu kính cho TKHT hay TKPK? b) Hãy xác định điểm sáng S Hướng dẫn: Kiến thức cần vận dụng dựa vào tính chất tạo ảnh thấu kính đường truyền tia sang đặc biệt qua thấu kính ∆ a) Ta thấy S’ giao tia ló đường truyền F S’ ảnh thật mà có thấu kính hội tụ cho ảnh thật Vậy thấu kính cho TKHT b) Tia ló IS’ qua F’ ⇒ tia tới SI song song với trục ∆ Tia ló KS’ song song với ∆ ⇒ tia tới SK qua F S > Vậy: Từ I kẻ đường thẳng I song song với ∆ , nối KF Kéo dài Hai đường thẳng cắt S điểm sáng phải tìm (Hình 10) (∆) F I O > (1) O K F’ > S/ Hình 10 Ví dụ 2: Cho hình vẽ: Trục ∆ , quang tâm O, hai tiêu điểm F F’ thấu kính Hai tia ló (1) (2) tia tới xuất phát từ điểm sáng S a) Hãy xác định ảnh S’ vật sáng S cách vẽ? I b) Thấu kính cho thuộc loại gì? sao? O Hướng dẫn: (∆) F Kiến thức cần vận dụng dựa vào tính chất tạo ảnh thấu kính đường truyền tia sáng đặc biệt qua thấu kính ? Hai tia ló có cắt đường truyền khơng?(khơng) Vậy để tìm S/ ta làm nào? (kéo dài tia ló, chúng cắt S’) 16 F’ (1) F’ (2) (2) S’ ?tia ló (1) kéo dài qua tiêu điểm F nên tia tới có đặc điểm gì? (tia tới song song với ∆ ) Tia ló (2) có đặc điểm gì? (đi qua quang tâm O) ? Vậy tia tới có đặc biệt (tia tới qua quang tâm O, cho tia ló truyền thẳng khơng đổi hướng) Để xác định S ta làm nào? (S giao hai tia tới) Căn vào đâu để nhận thấu kính loại gì? (Từ vị trí S S’ với thấu kính ⇒ thấu kính thuộc loại nào) Bài giải: (Hình 11) a)+ Tia ló (1) kéo dài qua F Kéo dài tia ló (2) phía O Vì tia qua quang tâm nên (2) tia tới kéo dài.Tia ló (1) kéo dài cắt tia ló (2) kéo dài S’ (S’ ảnh S) + Từ I kẻ tia song song với ∆ tia cắt tia ló (2) kéo dài S (vật) b)Vì ảnh S’ phía với S so với trục nên ảnh S’ ảnh ảo S Vì S’ gần thấu kính vật S nên thấu kính cho TKPK > I S ∆ S / O F Hình 11 F’ (2) 3.5.4 Dạng 4: Xác định quang tâm, tìm tiêu điểm thấu kính Phương pháp giải: Dựa vào chiều độ lớn ảnh so với vật suy tính chất ảnh loại thấu kính Vận dụng đường tia sáng qua thấu kính hội tụ, phân kì Dựa vào tính chất vật ảnh, tính chất tạo ảnh thấu kính dùng phép vẽ (dựng hình) để xác định quang tâm O, tiêu điểm F, F’ loại thấu kính… (Dạng BT tơi thường áp dụng cho HS khá, giỏi chủ yếu) Ví dụ 1: Hình vẽ bên cho biết trục thấu kính, AB vật sáng, A’B’ ảnh AB qua thấu kính hội tụ a A’B’ ảnh thật hay ảnh ảo? Vì sao? b Bằng cách vẽ xác định quang tâm O, tiêu điểm F, F’ thấu kính c Giả sử chiều cao h/ ảnh lớn gấp 1,5 lần chiều cao h vật sáng Hãy thiết lập công thức nêu mối liên hệ d f trường hợp ( gọi d khoảng cách từ vật đến thấu kính, f tiêu cự: f = OF) B/ B Hướng dẫn: A/ A - Dựa vào chiều độ lớn ảnh so với vật suy tính chất ảnh loại thấu kính 17 - Xác định quang tâm O cách nào? Khi xác định quang tâm O vẽ thấu kính nào? Dựa vào tia sáng đặc biệt để tìm tiêu điểm thấu kính? Xác định tiêu điểm thứ hai cách nào? … B’ Từ giải tốn sau Hình 12 Bài giải: B I A/ F A O F/ a) A/B/ ảnh ảo A/B/ chiều lớn vật b) Xác định quang tâm O, vị trí đặt thấu kính, tiêu điểm F thấu kính - Vẽ B/B cắt trục O , O quang tâm - Vẽ thấu kính hội tụ vng góc với trục qua O - Vẽ tia tới BI song song với trục Nối B/I kéo dài cắt trục tiêu điểm F/ Tiêu điểm F lấy đối xứng với F/ qua quang tâm O.(hình 12) c) Lập cơng thức liên hệ d f: / / OA B đồng dạng với OAB nên A/ B / f + OA / A/ B / f = ⇒ = OI f AB / / OA f OA 1 = + ⇒ = Từ (1) (2) ⇒ OA f f OA OA / F/OI nên A / B / OA / = (1) F/A/B/ đồng dạng với AB OA / + OA (2) f + (3) Vì A/B/= 1,5AB từ (1) ta có : OA/ = f 1,5.OA(4) Thế (4) vào (3) ta có: f = 3.OA = 3.d Bài tập vận dụng:Từ 42 - 43.1 đến 42- 43.5; từ 44 - 45.1, 44 - 45.4 - Sách tập Vật lý Bài 178 trang 148; 180, 181, 182, 183 trang 149; 179 trang 148 – Sách 200 tập Vật lý chọn lọc Bài 3.21, 3.22, 3.23 – Sách 500 tập Vật lý chọn lọc THCS 3.5.5 Dạng 5: Dụng cụ quang học Phương pháp giải: Vận dụng đường tia sáng qua thấu kính hội tụ, phân kì Dựa vào tính chất vật ảnh, tính chất tạo ảnh thấu kính dùng phép vẽ (dựng hình) để xác định ảnh phim máy ảnh, ảnh lên mắt ; Dựa vào cách khắc phục tật cận thị, lão thị Dựa vào cách sử dụng kính lúp, cơng thức liên hệ 25 số bội giác G tiêu cự f kính lúp G = f Ví dụ 5: Một người cao 1,6m chụp ảnh đứng cách vật kính máy ảnh 3m Phim cách vật kính 6cm Hỏi ảnh người phim cao xentimet ? Hướng dẫn: B1: Tìm hiểu đề tóm tắt đề Yêu cầu HS đọc kĩ đề bài, vẽ hình giấy nháp để quan sát Tóm tắt đề: Cho d = 3m = 300cm, d/ = 6cm, h =1,6m Hỏi ảnh người phim cao xentimet ? ? Ta có cần dựng ảnh tỉ lệ hay không ? Xác định chiều cao ảnh cách nào? ( Sử dụng tính chất tỉ lệ cạnh tam giác đồng dạng để tính tỉ số A/B//AB sau tính chiều cao h/ = A/B/ ảnh 18 Cụ thể: ABO A/B/O có đồng dạng khơng? sao? Từ suy A/ B / h/ =? =? AB h P B / Tính h cách nào? I A’ A O B’ Từ giải tốn sau: Q + Dựng ảnh ( ý phim PQ có trước) + Tam giác vuông ABO đồng dạng với tam giác vng A/B/O( g – g) nên ta có: h 1,6m A/ B / A/O h/ d / = → = = = => h/ = = = 0,032m = 3,2cm Vậy ảnh 50 50 AB AO h d 300 50 ngưới phim cao 3,2cm Bài tập vận dụng: Từ 47.1 đến 47.5 Sách Bài tập Vật lí Từ 49.1 đến 49 Sách Bài tập Vật lí Từ 50.1 đến 50.6 Sách Bài tập Vật lí Từ 51.1 đến 51.6 Sách Bài tập Vật lí 3.5.6 Dạng 6: Xây dựng cơng thức thấu kính Phương pháp giải: Để giải tập loại này, học sinh cần thực theo bước sau: B1: Sử dụng số tia sáng đặc biệt để vẽ hình cho tốn B2: vào hình vẽ, dùng kiến thức tam giác đồng dạng để tìm mối liên hệ cạnh tương ứng để từ chứng minh cơng thức thấu kính tìm mối quan hệ d , f , d ' B3: Từ cơng thức thấu kính có kết hợp với điều kiện khác toán để giải Ví dụ 1: Vật AB có chiều cao AB = h đặt vng góc với trục (∆) thấu kính hội tụ có tiêu cự ƒ A nằm (∆), điểm A cách quang tâm khoảng d a Nếu d > ƒ Hãy dựng hình minh hoạ b Gọi h’ chiều cao ảnh A’B’, d’ khoảng cách từ ảnh đến thấu kính d h = d ' h' 1 Chứng minh ƒ = d + d ' Chứng minh B Hướng dẫn giải : (∆) a Hướng dẫn học sinh vẽ ảnh A’B’: Dùng tia sáng đặc biệt vẽ ảnh A’B’ AB qua thấu kính (hình 14) b ∆ ABC ∆A’B’C’ (g.g ) > I F A A’ F’ O Hình 14 H > B/ OI OF ′ AB AO (1) ⇒ h = d (đpcm) ∆ OIF’ = ∆ A’B’F’ (g-g ) ⇒ ′ ′ = ′ ′ (2) Từ A' B ' A' O h' d ' AB AF d ' d '− f d' d' d' d' d' AO OF ' d f = ⇔ = −1 ⇔ = − (1);(2) AB = OI ⇒ A' O = A' F ' ⇔ d ' = d '− f d f d f d f d' 1 1 1 Chia vế cho d’ ≠ ta được: d = f − d ' ⇒ f = d + d ' (đpcm) ⇒ 19 Bài tập vận dụng: Bài 189 trang 151 Sách 200 tập vật lí chọn lọc; Bài 3.27 trang 161 Sách 500 tập vật lí THCS Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với than, đồng nghiệp nhà trường Sau thời gian nghiên cứu, trực tiếp giảng dạy, phụ đạo, bồi dưỡng cho đối tượng học sinh( yếu kém; trung bình; khá, giỏi) nhằm nâng cao kết học tập cho học sinh lớp việc“ giải tập TKHT TKPK mơn Vật lí ”, tơi thấy có hiệu Đa số em khơng cịn cảm thấy sợ, thấy ngại gặp dạng tập Qua phát huy tính tích cực, sáng tạo học sinh, số em học sinh hứng thú, say mê gặp tập có dạng nêu chất lượng học tập nâng lên rõ rệt Kết cụ thể sau: Khi chưa thực đề tài: Điểm kiểm tra khảo sát môn Vật lí khối : Điểm >5 đến Điểm >6,5 Điểm yếu Điểm giỏi 5 đến Điểm >6,5 Điểm yếu Điểm giỏi