Hướng dẫn giải bài tập về kính lúp đối với học sinh lớp 11 trường THCS và THPT nghi sơn

1 - ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1- Lí chọn đề tài Dạng tập kính lúp dạng tập quang hình học quan trọng sử dụng đề thi đại học củng sử dụng kỳ thi học sinh giỏi năm trước Trong kết cấu chương trình thời lượng giảng dạy lý thuyết kính lúp tiết tập nhiều bí ẩn học sinh chưa thực hiểu rõ chất tượng vật lí thường bế tắc giải tập kính lúp Đặc biệt năm học tới chương trình thi THPT quốc gia, thi học sinh giỏi cấp tỉnh kiến thức môn vật lí đươc đưa xuống chương trình lớp 10, 11 Để học sinh nắm kiến thức, vận dụng thành thạo vào giải tập kính lúp, có hứng thú làm tập Qua thực tế giảng dạy, ôn tập cho học sinh lớp 11 nắm vững kiến thức học vận dụng kiến thức vào thực tiễn Đặc biệt việc giải tập suy nghĩ tìm phương pháp để hướng dẫn giúp học sinh lớp 11 nhớ, hiểu phần kiến thức thấu kính, kính lúp mắt để vận dụng hiệu kiến thức vào giải tập kính lúp Đồng thời qua tạo tảng vững giúp em học sinh giải dạng tập kính hiển vi thiên văn 1.2- Mục đích nghiên cứu Trong đề tài này, xin phép trình bày kinh nghiệm làm để học sinh nắm hiểu sâu kiến thức kính lúp kiến thức có liên quan Đưa dạng tập thường gặp hướng dẫn học sinh cách giải dạng tập Đồng thời muốn đóng góp chút kinh nghiệm trao đổi đồng nghiệp nâng cao hiệu giảng dạy, hướng dẫn em học sinh giải tập kính lúp trường THCS THPT Nghi Sơn 1.3- Đối tượng nghiên cứu Như trình bày, đề tài tập trung hướng dẫn học sinh nhận biết dạng tập kính lúp, phân tích nội dung đề từ vận dụng kiến thức, xây dựng phương pháp cách giải dạng tập Các phương pháp giải, cách giải đặc trưng riêng dạng tập kính lúp cách có hiệu nhằm đạt tới yêu cầu tăng cường khả tư duy, tạo hứng thú học tập cho em học sinh 1.4- Phương pháp nghiên cứu Lựa chọn ví dụ tập cụ thể, phân tích nội dung tập từ hướng dẫn học sinh phát triển tư sáng tạo, kỹ vận dụng kiến thức học sinh để từ rèn luyện cho học sinh biết cách giải tập cách khoa học, đảm bảo đến kết cách xác, giúp học sinh nắm vững kiến thức, rèn luyện kỹ suy luận làm tập cách khoa học Phương pháp thực nghiệm sư phạm, điều tra, khảo sát thực tế : Học sinh áp dụng tính chất vào việc giải toán cụ thể từ tổng quát hóa thành phương pháp giải dạng tập kính lúp NỘI DUNG 2.1 - Cơ sở lí luận Để học sinh có kỹ vận dụng kiến thức vào giải tốt tập kính lúp, trước hết cần trang bị cho học sinh sở lý thuyết kiến thức kính lúp kiến thức có liên quan Chỉ nội dung kiến thức mà toán thường đề cập từ phương pháp giải nội dung mà toán yêu cầu 2.11- Các kiến thức liên quan a Công thức thấu kính 1 d'.f [1] = + ⇒ d= f d d' d'− f d' f − d' [1] k=− = d f b Mắt - Điểm cực cận CC : Điểm gần trục mắt mà đặt vật mắt nhìn rõ [1] - Điểm cực viễn CV : Điểm xa trục mắt mà đặt vật mắt nhìn rõ [1] - Khoảng cách từ điểm cực cận CC đến điểm cực viễn CV gọi giới hạn nhìn rõ mắt [1] - Góc trông vật : góc trông vật AB có dạng đoạn thẳng đặt vuông góc với trục mắt, góc tạo hai tia sáng từ hai đầu A B B vật qua quang tâm O mắt [1] AB tanα = l A' α O B' l A - Năng suất phân ly mắt góc trông nhỏ α hai điểm mà mắt phân biệt hai điểm [1] - Mắt nhìn vật điểm cực viễn điều tiết, mắt tốt điểm cực viễn vô cực [1] 2.12 – Lý thuyết kính lúp a Định nghĩa Kính lúp dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt việc quan sát vật nhỏ Nó có tác dụng làm tăng góc trông ảnh cách tạo ảnh ảo lớn vật nằm giới hạn nhìn rõ mắt Cấu tạo kính lúp đơn giản thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn [1] b Cách ngắm chừng điểm cực cận cách ngắm chừng cực viễn vô B1 B A2 O' α O F' F CC A1 A CV B2 d1 l d'1 d2 d'2 Muốn quan sát vật nhỏ qua kính lúp ta phải đặt vật khoảng từ tiêu điểm vật đến quang tâm kính để tạo ảnh ảo Đặt mắt sau kính quan sát ảnh ảo phải điều chỉnh vị trí vật kính để ảnh ảo nằm từ C C đến CV mắt [1] - Nếu điều chỉnh để ảnh A1B1 điểm cực cận mắt gọi cách ngắm chừng cực cận [1] - Nếu điều chỉnh để ảnh A1B1 điểm cực viễn mắt gọi cách ngắm chừng cực viễn, trường hợp mắt tốt điểm cực viễn vô cực gọi cách ngắm chừng vô cực [1] c Số bội giác kính lúp Tỷ số góc trông ảnh qua dụng cụ quang ( α ) với góc trông trực tiếp vật ( α ) vật đặt điểm cực mắt gọi số bội giác (G) α tanα G= α , α nhỏ G = ; Vì α0 tanα AB tanα = ; Đ = OCC [1] § B A' B' α0 O A CC A 1B1 A 1B1 Từ hình vẽ ta có : tanα = d' + l = l − d' d'1 < 1 G= ( ( AB Đ f − d1' tan α Đ Đ = 1 = K = tan α AB l − d1' l − d1' f l − d1' ) ) ( Đây công thức tổng quát ) - Khi ngắm chừng cực cận :, l − d = § ⇒ GC = ' 1C f − d1' =k f Đ ' - Khi ngắm chừng vô cực: d1 = ∞ ⇒ G∞ = f § f Vậy ngắm chừng vô mắt đặt cách khính khoảng l = f số bội giác kính Chú ý : - Các công thức Đ khoảng thấy rõ ngắn mắt người quan sát - G∞ ký hiệu vành kính, ví dụ X2.5; X8 người mắt bình thương tật Đ = 0,25 (m) - Trường hợp mắt đặt cách kính l = f, ta có G = 0.25 0.25 = 0.1( m ) Ví dụ : X2.5 ⇒ G∞ = f = 2.5 ⇒ f = 2.5 2.2 – Thực trạng trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trong trình giảng dạy môn vật lí nhận thấy học sinh trường THCS THPT Nghi Sơn, đặc thù điều kiện xã hội học sinh xã bãi ngang ven biển ý thứ học tập chưa cao, khả tư sáng tạo chậm so với nơi khác Việc vận dụng kiến thức học vào làm tập hạn chế, cách tư duy, phân tích đề tìm cách giải thiếu tính khoa hoc Chính lý để em học sinh làm tập giáo viên cần hướng dẫn cách làm dạng tập cụ thể từ em vận dụng làm tập khác tương tự 2.3 - Một số dạng tập kính lúp 2.31 - Những điểm lưu ý giải tập kính lúp 2.21 Từ hình vẽ có sơ đồ tạo ảnh K m¾ t AB  → A 1B1 → A 2B2 d1 d1' d2 (d'2 = OC) a Tìm vị trí đặt vật tức tìm d1 ta xuất phát từ d2 → d1' → d1 b Tìm điểm cực cận cực viễn tức phải tìm d2 xuất phát từ d1 → d1' → d2 = l − d1' c d1, d1' , d2 có d1' < d1, d2 > 0, d'2 = OV = số § (f-d1' ) 2.22- Tìm số bội giác dựa vào công thức tổng quát G = f.(l -d1' ) 2.3 Tìm khoảng cách ngắn hai điểm vật dựa vào G AB AB α α OC C Do α = Đ = OC ; G = α = AB ⇒ AB = C α OC C α OC C ⇒ ABMin = Min [ 2] G G Max 2.32-Bài tập ví dụ: Bài 1: Một người dùng kính lúp có tụ D = 10diop quan sát vật nhỏ, mắt đặt sát kính a Tính số bội giác kinhskhi ngắm chừng vô cực b Tính số bội giác kính số phóng đại ảnh người quan sát ngắm chừng điểm cực cận cho biết OCc = 25cm [ 2] Hướng dẫn Tóm tắt Cho D = 10diop; l = 0cm; OCc = 25cm Tìm a G∞ = ? b Gc = ?; k = ? Giải Sơ đồ tạo ảnh K m¾ t AB  → A 1B1 → A 2B2 d1' d2 d1 (vâng m¹c) (d'2 = OV) = 0,1m = 10cm D a Tiêu cự: f = Đ Số bội giác ngắm chừng vô cực: G∞ = f = 2,5 b Khi ngắm chừng điểm cực cận d2 = OCC = 10cm → d1' = l – d2 = - 25cm Đ( f − d 1' ) = 3,5 Số bội giác ngắm chừng điểm cực cận: GC = k = f l − d1' ( ) Bài : Một người có OCC = 10cm ; OCV = 50cm Người dùng kính lúp có độ tụ 10diop để quan sát vật nhỏ Biết mắt đặt sát kính a Vật phải đặt khoảng trước kính? b Tính số bội giác trạng thái mắt điều tiết? [ 2] Hướng dẫn Tóm tắt Cho OCC = 10cm ; OCV = 50cm; Đ= 10diop; l = a d1 = ? Tìm b Gv =? Giải Sơ đồ tạo ảnh : K m¾ t AB  → A 1B1 → A 2B2 d1 (d'2 = OV) d1' d2 ( Võng mạc ) = 0,1m = 10cm D a Tiêu cự: f = Khi ngắm chừng CC d2 = OCC = 10cm → d1' = l – d2 = - 10cm d1' f d1 = ' = 5cm d1 − f Khi ngắm chừng CV d2 = OCV = 50cm → d1' = l – d2 = - 50cm d1' f 50 = cm ' d1 − f 50 ( cm) ⇒ 5( cm ) ≤ d1 ≤ d1 = b Khi quan sát trạng thái phông phải điều tiết: d2 = OCV = 50cm → d1' = l – d2 = - 50cm Số bội giác: GV = Đ( f − d1' ) = 1,2 f l − d1' ( ) Bài 3: Một người cận thị có điểm cực cận cách mắt 15cm giới hạn nhìn rõ mắt 35cm Dùng kính lúp có tiêu cự 5cm để quan sát vật nhỏ AB Mắt đặt cách kính khoảng 10cm a) Hỏi phải đặt vật khoảng trước kính? b) Tính số bội giác trường hợp người ngắm chừng điểm cực cận ngắm chừng điểm cực viễn (rad) Hãy tính khoảng cách 3500 ngắn hai điểm vật để mắt phân biệt [ 3] c) Biết suất phân li mắt 1’ = Hướng dẫn Tóm tắt Cho OCc= 15cm, OCv= 35cm; f = 5cm ; l = 10cm α = 1' = Tìm a d1 = ? b Gc = ?; Gv = ? rad 3500 c ABmin= ?Biết d G = ? Biết d1 = 3,5cm Giải Sơ đồ tạo ảnh K m¾ t AB  → A 1B1 → A 2B2 (vâng m¹c) d1 d1' d2 (d'2 = OV) a Khi ngắm chừng CC d2 = OCC = 15cm → d1' = l – d2 = - 5cm d1' f d1 = ' = 2,5cm d1 − f Khi ngắm chừng CV d2 = OCV = 35cm → d1' = l – d2 = - 40cm d1' f 40 = cm ' d1 − f 40 ( cm ) Vậy phải đặt vật trước kinh khoảng từ 2,5cm ⇒ 2,5( cm ) ≤ d1 ≤ 40 đến cm d1 = § (f-d1' ) b) Theo công thức: G = f.(l -d1' ) Đ( f − d1' ) =2 Khi ngắm chừng điểm cực cận d = −5cm ; Số bội giác GC = f l − d1' ' ( ) Đ( f − d1' ) = 2,7 Khi ngắm chừng điểm cực viễn d = −40cm ; Số bội giác GV = f l − d1' ' c) α = AB α ; G= l α0 ( )  AB AB  α OCC α OCC ; α = = → AB = ÷; G = § OCC  AB G  ABmin ⇒ α Gmax = GC = ; ABmin = α Min OC C = cm G Max 630 3.32-Bài tập vận dụng: Bài 1: Một mắt bình thường có điểm cực cận cách mắt 25cm quan sát vật nhỏ qua kính lúp có tiêu cự f = 5cm Tính khoảng cách vật kính trường hợp: a Mắt đặt tiêu điểm ảnh kính b Mắt đặt sát kính c Mắt đặt sau kính khoảng l = 4cm [ 4] ĐS: a 4cm ≤ d1 ≤ 5cm 25 cm ≤ d1 ≤ 5cm 105 cm ≤ d1 ≤ 5cm c 26 b Bài 2: Một người cận thị dùng kính lúp để nhìn vật AB cao 1mm Tiêu cự kính f = 4cm Xác định: a Góc trông vật qua kính mắt đặt tiêu điểm ảnh kính b Khoảng cách vật kính Biết khoảng nhìn rõ mắt từ 12cm đến 36cm, mắt đặt sát kính c Số bội giác kính lúp vật AB đặt trước kính 3,5cm mắt đặt sau kính 2cm [ 4] ĐS: rad 40 b 3cm ≤ d1 ≤ 3,6cm a α = c G = 3,2 Bài 3: Mắt cận già có điểm cực cận cách mắt m , điểm cực viễn cách mắt 50cm Mắt đặt cách kính lúp 1cm để quan sát vật AB trước kính a Tính số bội giác kính lúp quan sát vật trạng thái mắt điều tiết b Tính độ cao tối thiểu vật AB mà mắt phân biệt qua kính lúp Biết suất phân li mắt 3.10 −4 rad [ 4] ĐS: 1) f = 2cm 2) a G = 17 b AB ≈ 5,8.10 −4 cm 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Đề tài kiểm nghiệm năm học giảng dạy lớp 11, học sinh nhiệt tình học tập, nâng cao khả giải toán kính lúp Các em hứng thú học tập hơn, lớp có hướng dẫn kỹ em học sinh với mức học trung bình trở lên có kỹ giải tập Cụ thể lớp khối 11 trường THCS & THPT Nghi Sơn sau áp dụng sáng kiến vào giảng dạy số học sinh hiểu có kỹ giải dạng tập nói Năm học 2016 - 2017 phân công dạy lớp 11A, 11C Kết kiểm tra khảo sát sau : Lớp Sĩ số Điểm % Điểm đến % Điểm % 11A 40 24 60 16 11C 39 18 46.2 20 40 51,3 2.5 – KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1- Kết luận Bài tập kính lúp tượng vật lý khẳng định có tính ứng dụng dụng cụ quang học Bài tập kính lúp giúp học sinh hiểu rõ chất tạo ảnh ứng dụng có hứng thú nghiên cứu tìm hiểu ứng dụng kính lúp Qua thực tế giảng dạy, nắm vững nội dung kiến thức dạng câu hỏi áp dụng vào tập khai thác nội dung kiến thức kính lúp nói riêng Mỗi chuyên đề rút phương pháp cho loại sở lý thuyết, khai thác điều bí ẩn lý thuyết thường học sinh mắc phải tìm biện pháp khắc phục để học sinh có hứng thú học môn vật lý Thực tế cho thấy học sinh học hào hứng tiếp thu vận dụng kiến thức để giải thành thạo tập kính lúp Trên kinh nghiệm giải tập kính lúp giúp học sinh vận dụng giải thành thạo câu hỏi tập, tháo gỡ lo ngại học sinh gặp loại toán Tôi mong nhận đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp để ngày có nhiều kinh nghiệm giảng dạy đạt kết ngày tốt 3.2- Kiến nghị 3.21- Với Sở giáo dục đào tạo - Quan tâm đến việc bồi dưỡng chuyên môn, nghiệp vụ cho giáo viên dạy vật lí Nên tổ chức hội thảo triển khai sáng kiến kinh nghiệm đạt giải cao công tác giáo dục 3.22- Với Ban Giám Hiệu nhà trường - Nhà trường cần đầu tư sở vật chất, trang thiết bị dạy học môn vật lí, động viên khuyến khích giáo viên tham gia nghiên cứu khoa học, viết sáng kiến kinh nghiệm Tôi xin chân thành cảm ơn XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG Thanh Hóa, ngày tháng năm 2017 ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người viết SKKN Lê Trọng Trình Tài liệu tham khảo SGK Vật lý 11 - NXB GD Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí 11 – Nguyễn Phú Đồng - NXB tổng hợp Thành phố Hồ Chí Minh Tuyển tập toán vật lí – Lê Văn Thông - NXB Trẻ 200 Bài toán quang hình - Vũ Thanh Khiết - NXB Tổng hợp Đồng Nai 10 ... tình học tập, nâng cao khả giải toán kính lúp Các em hứng thú học tập hơn, lớp có hướng dẫn kỹ em học sinh với mức học trung bình trở lên có kỹ giải tập Cụ thể lớp khối 11 trường THCS & THPT Nghi. .. nghi m Trong trình giảng dạy môn vật lí nhận thấy học sinh trường THCS THPT Nghi Sơn, đặc thù điều kiện xã hội học sinh xã bãi ngang ven biển ý thứ học tập chưa cao, khả tư sáng tạo chậm so với. .. Điểm % 11A 40 24 60 16 11C 39 18 46.2 20 40 51,3 2.5 – KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1- Kết luận Bài tập kính lúp tượng vật lý khẳng định có tính ứng dụng dụng cụ quang học Bài tập kính lúp giúp học sinh