Qua thực tế giảng dạy chương trình Vật lý lớp 9 ở trường THCS bản thân nhận thấy: Kỹ năng giải các bài tập về thấu kính hội tụ của học sinh còn nhiều hạn chế, cụ thể là: Tỉ lệ học sinh thông hiểu, biết phân tích, tổng hợp kiến thức đã học vào việc giải bài tập còn ít. Kĩ năng giải bài tập về thấu kính hội tụ thể hiện qua: Kĩ năng ứng dụng kiến thức toán học, cách trình bày một bài giải còn nhiều hạn chế. Sách giáo khoa, sách bài tâp Vật lý 9 số lượng bài tập định lượng còn ít. Một số sách tham khảo, sách nâng cao về bài tập Vật lý…ít đề cập đến phương pháp rèn luyện kĩ năng giải bài tập cho học sinh. Giáo viên dạy ít quan tâm đén việc rèn luyện kĩ năng giải bài tập cho học sinh, kĩ năng phân tích đề, phương pháp trình bày lời giải bâi tập Vật lý. Đối với các bài tập tổng hợp đòi hỏi phải phân tích nắm bắt được yêu cầu đề ra, sử dụng kiến thức toán học để giải, biện luận nhận xét kêt quả tìm được. Các bài toán quang hình học lớp 9 nói chung và các bài tập về thấu kính hội tụ (TKHT) là loại toán các em hay lúng túng, nếu các em được hướng dẫn một số điểm cơ bản thì những loại toán này không phải là quá khó. Xuất phát từ những lý do trên, để giúp HS lớp 9 có một định hướng về phương pháp và rèn luyện kĩ năng giải bài toán về TKHT ở lớp 9. Sáng kiến vừa là tài liệu để GV có thể sử dụng ôn luyện và bồi dưỡng kĩ năng giải bài tập TKHT và sử dụng để bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý THCS, vừa có thể tự học cho các em học sinh khá giỏi Vật lý. Tôi thấy rằng việc rèn luyện kỹ năng cho HS giải bài tập quang hình học nói chung và các bài tập về TKHT nói riêng là việc làm hết sức cần thiết. Vì vậy, tôi chọn và rút ra cho mình một vài kinh nghiệm “ Bồi dưỡng kỹ năng giải bài tập thấu kính hội tụ cho học sinh khá giỏi Vật lý 9”.
A.PHẦN MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Trong việc nâng cao chất lượng giáo dục nói chung chất lượng mơn nói riêng Việc cải tiến phương pháp dạy học nhân tố quan trọng, bên cạnh việc bồi dưỡng kiến thức chuyên môn, việc phát huy tính tích cực học sinh có ý nghĩa quan trọng Bởi xét cho cơng việc giáo dục phải tiến hành sở tự nhận thức, tự hành động, việc khơi dậy phát triển ý thức lực tư duy, bồi dưỡng phương pháp, định hướng để tự học đường phát triển tối ưu giáo dục Cũng môn học khác, học Vật lý lại cần phát triển lực tích cực, lực tư HS để khơng phải biết mà phải hiểu để giải thích tượng Vật lý áp dụng kiến thức kỹ vào hoạt động sống gia đình cộng đồng Mơn vật lý môn học lý thú, hấp dẫn nhà trường phổ thơng, đồng thời áp dụng rộng rãi thực tiễn đời sống hàng ngày người Thấu kính hội tụ nội dung quan trọng chương trình Vật lý lớp THCS Bài tập thấu kính hội tụ đa dạng nhiều tập khó, hầu hết đề thi học sinh giỏi Vật lý cấp tỉnh hay thi vào lớp 10 chuyên chọn THPT đều có tập về thấu kính hội tụ Qua thực tế giảng dạy chương trình Vật lý lớp trường THCS thân nhận thấy: Kỹ giải tập về thấu kính hội tụ học sinh nhiều hạn chế, cụ thể là: Tỉ lệ học sinh thơng hiểu, biết phân tích, tổng hợp kiến thức học vào việc giải tập Kĩ giải tập về thấu kính hội tụ thể qua: Kĩ ứng dụng kiến thức toán học, cách trình bày giải nhiều hạn chế Sách giáo khoa, sách tâp Vật lý số lượng tập định lượng Một số sách tham khảo, sách nâng cao về tập Vật lý…ít đề cập đến phương pháp rèn luyện kĩ giải tập cho học sinh Giáo viên dạy quan tâm đén việc rèn luyện kĩ giải tập cho học sinh, kĩ phân tích đề, phương pháp trình bày lời giải bâi tập Vật lý Đối với tập tổng hợp đòi hỏi phải phân tích nắm bắt yêu cầu đề ra, sử dụng kiến thức toán học để giải, biện luận nhận xét kêt tìm Các tốn quang hình học lớp nói chung tập về thấu kính hội tụ (TKHT) loại toán em hay lúng túng, em hướng dẫn số điểm loại tốn khơng phải q khó Xuất phát từ lý trên, để giúp HS lớp có định hướng về phương pháp rèn luyện kĩ giải toán về TKHT lớp Sáng kiến vừa tài liệu để GV sử dụng ơn luyện bồi dưỡng kĩ giải tập TKHT sử dụng để bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý THCS, vừa tự học cho em học sinh giỏi Vật lý Tôi thấy việc rèn luyện kỹ cho HS giải tập quang hình học nói chung tập về TKHT nói riêng việc làm cần thiết Vì vậy, tơi chọn rút cho vài kinh nghiệm “ Bồi dưỡng kỹ giải bài tập thấu kính hội tụ cho học sinh khá giỏi Vật lý 9” II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Hình thành cho học sinh cách tổng quan về phương pháp giải số dạng tập về “ Thấu kính hợi tụ”, từ em vận dụng cách thành thạo linh hoạt việc giải tập thuộc dạng này, nâng cao hiệu tập, giúp em nắm vững kiến thức để vận dụng vào sống cách thiết thực có hiệu quả, góp phần nâng cao chất lượng đại trà đội tuyển học sinh giỏi III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu sở lý luận về phương pháp giải số dạng tập Vật lý về “Thấu kính hội tụ” IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Phương pháp chủ yếu: Để thực hiên đề tài, sử dụng chủ yếu phương pháp tổng kết kinh nghiệm , thực theo bước: * Xác định đối tượng: xuất phát từ khó khăn vướng mắc cơng tác giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi đa dạng tập vật lý về thấu kính hội tụ, tơi xác định cần phải có đề tài nghiên cứu phương pháp giải dạng tập về thấu kính hội tụ * Thể nghiệm đúc kết kinh nghiệm: Trong trình vận dụng đề tài, áp dụng nhiều biện pháp như: trao đổi với giáo viên có kinh nghiệm, trò chuyện HS; kiểm tra, đối chiếu đánh giá kết Các phương pháp hỗ trợ: Ngồi ra, tơi dùng phương pháp hỗ trợ khác phương pháp điều tra, nghiên cứu tài liệu , phương pháp so sánh, thống kê … V GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: Đề tài nghiên cứu áp dụng cho học sinh lớp luyện thi học sinh giỏi cấp trường,cấp huyện cấp tỉnh hay thi vào lớp 10 chuyên chọn THPT cho học sinh đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lý trường THCS Mã Thành Về mặt kiến thức kỹ đề tài nghiên cứu số dạng tập về TKHT phần quang hình học Vật lý lớp số dạng tập phổ biến chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Vật lý VI PHẠM VI VÀ KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU: - Kế hoạch thực đề tài: Đề tài bắt đầu nghiên cứu từ tháng năm 2016 thử nghiệm từ năm học 2016 – 2017 Đề tài tổng kết, rút kinh nghiệm vào tháng 04 năm 2017 - Đề tài áp dụng học sinh lớp đại trà bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lý trường THCS Mã Thành B NỘI DUNG ĐỀ TÀI I CƠ SỞ LÝ LUẬN: Bài tập vật lý giúp HS hiểu sâu qui luật vật lý, tượng vật lý, tạo điều kiện cho HS vận dụng linh hoạt, tự giải tình cụ thể khác nhau, để từ hồn thiện về mặt nhận thức tích lũy thành vốn riêng mình.Muốn làm tập vật lý, HS phải biết vận dụng thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa để xác định chất vật lý, sở chọn cơng thức thích hợp cho tập cụ thể Vì tập vật lý phương tiện tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, sáng tạo, tính tự lực suy luận Bài tập về TKHT giúp HS hiểu, khắc sâu thêm phần lý thuyết đặc biệt giúp HS có phương pháp giải tốt tập về quang hình học Biết vận dụng kiến thức về TKHT để giải nhiệm vụ học tập vấn đề thực tế đời sống có liên quan máy ảnh, mắt, kính lúp, kính lão … thước đo mức độ hiểu biết, kĩ HS II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU – Thực trạng điều kiện học tập và trình độ HS trước thực đề tài: a) Do tư nhiều HS hạn chế nên khả tiếp thu chậm, lúng túng từ khơng nắm chắc kiến thức, kĩ bản, định lý, hệ khó mà vẽ hình hồn thiện tốn quang hình học lớp b) Đa số em chưa có định hướng chung về phương pháp học lý thuyết, chưa biến đổi số công thức, hay phương pháp giải toán vật lý c) Kiến thức tốn hình học hạn chế (tam giác đồng dạng) nên khơng thể giải tốn d) Do hạn chế thiết bị thí nghiệm, thực hành nên tiết dạy chất lượng chưa cao, dẫn đến học sinh tiếp thu định luật, hệ hời hợt Qua số năm công tác giảng dạy trường THCS Mã Thành nhận thấy việc học môn khoa học tự nhiên nói chung học mơn Vật lý nói riêng nhiều HS hạn chế, muốn HS rèn luyện tư sáng tạo việc học giải tốn Vật lý thân người thầy cần phải có nhiều phương pháp nhiều cách giải Đặc biệt qua năm giảng dạy trường số lượng học sinh khá, giỏi mơn Vật lý Tuy nhiên có nhiều ngun nhân có khách quan chủ quan song đòi hỏi người thầy phải tìm tòi , nghiên cứu tìm nhiều phương pháp cách giải qua tốn để từ rèn luyện cho HS lực hoạt động tư sáng tạo Vì tâm huyết viết sáng kiến kinh nghiệm Với mục đích rèn luện khả sáng tạo Vật lý, trước tập Vật lý nói chung tập về TKHT nói riêng tơi tập cho HS tìm nhiều cách giải nhất, đồng thời gợi ý để HS thấy đâu cách giải tối ưu cho tốn nhược điểm cách giải Trên sở HS khái quát thành toán tổng quát xây dựng toán tương tự Bên cạnh thuận lợi có nhiều khó khăn như: Điều kiện sở vật chất nhà trường thiếu thốn, khơng có đủ phòng học để dạy phụ đạo bồi dưỡng cho học sinh theo trình tự có hệ thống từ lớp nhỏ đến lớp lớn Nhưng khó khăn em HS điều kiện kinh tế khó khăn, việc quan tâm cha mẹ thân em đến học tập hạn chế Qua năm trực tiếp giảng dạy cho HS, gần gũi tiếp xúc với HS thấy em muốn học học tập cách máy móc nên dễ quên dẫn đến chán học Từ yếu tố thấy muốn HS học tốt cần phải tạo hứng thú cho HS em hiểu chắc hiểu rõ, nắm chất vấn đề việc toán em tìm nhiều cách giải đúc rút cách giải hay cho toán - Mợt số nhược điểm HS quá trình giải toán quang hình học và bài tập TKHT lớp 9: a) Đọc đề qua loa, khả phân tích đề, tổng hợp đề yếu, lượng thơng tin cần thiết để giẩi tốn hạn chế b)Vẽ hình lúng túng Một số vẽ sai khơng vẽ ảnh vật qua thấu kính, qua mắt, qua máy ảnh… khơng thể giải tốn c) Một số chưa nắm kí hiệu loại thấu kính, đặc điểm tiêu điểm, đường truyền tia sáng đặc biệt, chưa phân biệt ảnh thật hay ảnh ảo Một số khác biến đổi cơng thức tốn d) Chưa có thói quen định hướng cách giải cách khoa học trước tốn quang hình học lớp 3- Chuẩn bị thực đề tài: Để áp dụng đề tài, thực số khâu quan trọng sau: a) Điều tra trình độ HS, hướng dẫn sử dụng SGK tài liệu tham khảo; giới thiệu số sách tài liệu có liên quan để HS tìm đọc b) Chọn lọc nhóm tập về TKHT theo dạng, xây dựng phương pháp giải chung cho dạng; biên soạn tập mẫu, tập vận dụng nâng cao Ngồi phải dự đốn trước sai lầm mà HS mắc phải cách khắc phục c) Lên kế hoạch thời lượng cho dạng toán Tham khảo tài liệu, trao đổi với đồng nghiệp; nghiên cứu đề thi tài liệu bồi dưỡng HS giỏi III KINH NGHIỆM VẬN DỤNG ĐỀ TÀI VÀO THỰC TIỄN : Khi thực đề tài vào việc giảng dạy, trước hết củng cố về lý thuyết, hướng dẫn em phương pháp khai thác, phân tích đề để biết cách xác định dạng từ hướng dẫn cho em cách xây dựng phương pháp chung để giải tập dạng đó, cụ sau: III.1/LÝ THUYẾT : 1/Đặc điểm thấu kính hội tụ: - TKHT thường làm thủy tinh có phần rìa mỏng phần - Chùm tia tới song song đến TKHT cho chùm tia ló hội tụ điểm - Một chùm tia tới song song với trục TKHT cho chùm tia ló hội tụ tiêu điểm thấu kính Để HS dựng ảnh, xác định vị trí vật xác qua TKHT,mắt hay máy ảnh… GV phải kiểm tra, khắc sâu HS: *Các sơ đồ, ký hiệu quen thuộc như: -Thấu kính hội tụ -Vật đặt vng góc với trục -Trục chính, tiêu điểm F F', quang tâm O -Ảnh thật ; Ảnh ảo * Các Định luật, qui tắc, qui ước, hệ quả như: - Định luật truyền thẳng ánh sáng, định luật phản xạ ánh sáng, tượng khúc xạ ánh sáng - Các khái niệm trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính,tiêu điểm phụ tiêu cự - Tính chất thuận nghịch đường truyền tia sáng 3/Đường truyền tia sáng đặc biệt qua TKHT: +Tia tới song song với trục cho tia ló qua tiêu điểm F +Tia tới qua tiêu điểm F, cho tia ló song song với trục +Tia tới qua quang tâm O, tia ló tiếp tục trùn thẳng +Tia tới cho tia ló qua tiêu điểm phụ ứng với trục phụ song song với tia tới • F F F' O O • • • F' 4/Đặc điểm ảnh vật tạo thấu kính hội tụ: * Khi vật điểm sáng nằm trục ảnh nằm trục Khi vật đặt vng góc với trục ảnh vng góc với trục * Cách dựng ảnh điểm sáng qua TKHT: + Khi điểm sáng nằm ngồi trục chính: Dùng hai ba tia đặc biệt + Khi điểm sáng nằm trục chính: Dùng tia tới xuất phát từ điểm sáng cho tia ló qua tiêu điểm phụ ứng với trục phụ song song với tia tới đó, tia ló (hoặc tia ló kéo dài) cắt trục điểm điểm (S’) ảnh điểm sáng (S) qua TKHT Ví dụ: Dựng ảnh S’ điểm sáng S tạo TKHT hình vẽ sau: S O F F' S' S' F S O F' * Khi d > 2f: Cho ảnh thật, ngược chiều với vật nhỏ vật * Khi f < d < 2f: Cho ảnh thật, ngược chiều với vật lớn vật * Khi d < f: Cho ảnh ảo, chiều với vật lớn vật * Tổng quát: Muốn dựng ảnh chính xác thi trước tiên phải nắm tính chất ảnh tạo TK trường hợp cách so sánh khoảng cách từ vật đến TK với tiêu cự TK III.2/CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN : Bài tập 1: Vật AB = 3cm đặt vuông góc với trục TKHT A cách TK đoạn d = 12 cm Biết TK có tiêu cự f = cm Tính chiều cao ảnh khoảng cách từ ảnh đến thấu kính Cách1: Vẽ hình : sử dụng tia: + Tia tới quang tâm O B A I •F O F ’ • A’ B’ + Tia tới song song với trục chính: ' ∆A B F ∽ ∆OIF ⇒ ' ' ' ∆A' B 'O ∽ ∆ABO ⇒ A' B ' A' F ' A' B ' A'O − OF' = ⇔ = (1) OI OF' AB OF' A' B ' A'O = AB AO (2) Từ (1) (2) ⇒ A'O A'O − OF' = (3) AO OF' Thay AO=12 cm; OF’=9 cm vào (3) ta được: ' AO A'O − = ⇔ A'O = 12 A'O − 108 ⇒ A'O = 108 ⇒ A'O = 36(cm) 12 Thay A’O = 36 cm vào (2) ta được: A' B ' 36 = ⇒ A' B ' = 9(cm) 12 Cách 2: B Vẽ hình: Sử dụng tia A + Tia tới qua tiêu điểm F I F' •F O + Tia tới song song với trục ∆ABF ∽ ∆OKF ⇒ ' K ' OK OF AB OF = ⇔ = (1) ( Vì OK=A’B’) AB AF AB AO − OF Thay AB=3cm; AO=12cm,OF=9cmvào (1)ta được: ' ∆A' B ' F ' ∽ ∆OIF ⇒ • A’ B ’ A' B ' = ⇒ A' B ' = 9(cm) 12 − A' B ' A' F ' A' B ' A'O − OF' = ⇔ = (2) ( Vì OI = AB) OI OF' AB OF' Thay AB=3cm; A’B’= 9cm,OF=9cmvào (1)ta được: A'O − = ⇔ 27 = A'O − ⇒ A'O = 36(cm) B Cách 3: Vẽ hình: Sử dụng tia A • F O + Tia tới quang tâm O K +Tia tới qua tiêu điểm F ∆A' B ' F ' ∽ ∆OKF ⇒ A' B ' A'O = ∆A B O ∽ ∆ABO ⇒ AB AO ' A’ B’ OK OF A' B ' OF = ⇔ = (1) ( Vì OK=A’B’) AB AF AB AO − OF Thay AB=3cm; AO=12cm,OF=9cmvào (1)ta được: ' •F’ A' B ' = ⇒ A' B ' = 9(cm) 12 − (2) A'O ⇒ A'O = 36(cm) Thay A B = 9cm; AB=3cm;AO=12cm vào (2) ta được: = 12 ’ ’ Bài tập 2: Vật AB = cm đặt vng góc với trục TKHT A cách TK đoạn d = 6cm Biết TK có tiêu cự f = cm Tính chiều cao ảnh khoảng cách từ ảnh đến thấu kính Cách 1: K B’ Vẽ hình: Sử dụng tia: B + Tia tới song song với A’ trục I • F A • F’ O + Tia tới qua tiêu điểm F ∆ABF ∽ ∆OKF ⇒ OK OF A' B ' OF = ⇒ = (1) (Vì OK = A’B’) AB AF AB OF − AO A' B ' = ⇒ A' B ' = 9(cm) 9−6 Thay AB= 3cm; AO= 6cm; OF=9cmvào(1) ta được: A' B ' A' F ' A' B ' A'O + OF' = ⇒ = (2) (Vì OI = AB) ∆A B F ∽ ∆OIF ⇒ OI OF' AB OF' ' ' ' ' ThayAB= 3cm; A’B’= 9cm; OF=9cmvào(2) ta được: A'O + = ⇒ 27 = A'O + ⇒ A'O = 18(cm) Cách 2: B’ Vẽ hình: Sử dụng tia • + Tia tới song song với trục A’ F + Tia tới quang tâm O ' ∆A' B ' F ' ∽ ∆OIF ⇒ I B A • O A' B ' A' F ' A' B ' A'O + OF' = ⇒ = (1) (Vì OI = AB) OI OF' AB OF' F ’ ' ' A' B ' AO AO A'O + OF' = (2) Từ (1) (2) suy ra: = ∆A B O ∽ ∆ABO ⇒ ( 3) AB AO AO OF' ' ' Thay AO=6cm;OF’=9cm vào (3) ta được: ' AO A' O + = ⇒ A'O = A'O + 54 ⇒ A'O = 18 ( cm ) A' B ' 18 = ⇒ A' B ' = 9(cm) Thay A O= 18cm;AB=3cm; AO=6cm vào (2) ta được: AB ’ Cách 3: K B’ Vẽ hình: Sử dụng tia + Tia tới quang tâm O + Tia tới qua tiêu điểm F A’ •F B A O • F’ ∆ABF ∽ ∆OKF ⇒ OK OF A' B ' OF = ⇒ = (1) (Vì OK = A’B’) AB AF AB OF − AO A' B ' = ⇒ A' B ' = 9(cm) Thay AB= 3cm; AO= 6cm; OF=9cmvào(1) ta được: 9−6 ∆A B O ∽ ∆ABO ⇒ ' ' ' A' B ' AO = (2) AB AO Thay AB=3cm; A’B’=9cm;AO=6 cm vào (2) ta được: = A'O ⇒ A'O = 18(cm) Qua hai tập ta đưa nhận xét: Đối với tập vật lý nói chung hay tập thấu kính nói riêng, cho ta nhiều cách giải khác Từ rút cách giải đơn giản nhất, dễ hiểu Hơn phải biết tổng quát hoá toán dạng đưa phương pháp giải Ví dụ hai tập giải theo cách dễ hiểu ngắn gọn Sau tơi xin đưa số dạng tốn phương pháp giải sau: Dạng 1: Biết chiều cao vật (AB = h), vị trí vật (AO = d), tiêu cự thấu kính(f) Tìm chiều cao vị trí ảnh Phương pháp giải: + Sử dụng hai tia(tia tới quang tâm tia tới qua tiêu điểm F) Xảy hai trường hợp: Vật nằm khoảng tiêu cự (d > f) B A • F • F’ O K ∆ABF ∽ ∆OKF ⇒ ⇒ Vật nằm khoảng tiêu cự (d < f) K B ’ A’ • A’ F B A •F’ O B’ OK OF = AB AF A' B ' OF = (1) (Vì OK = A’B’) AB AO − OF ∆ABF ∽ ∆OKF ⇒ ⇒ OK OF = AB AF A' B ' OF = (1) (Vì OK = A’B’) AB OF − AO Thay AO= d; OF = f, AB = h vào (1) Thay AO=d; OF = f, AB = h vào (1) A' B ' f f = ⇒ A' B ' = h Ta được: h d− f d− f A' B ' f f = ⇒ A' B ' = h Ta được: h f −d f −d ∆A' B 'O ∽ ∆ABO ⇒ ' A' B ' AO = (2) AB AO ∆A' B 'O ∽ ∆ABO ⇒ f A' B ' A'O = (2) AB AO f ThayA’B’= h d − f ;AB=h;AO=dvào(2) ThayA’B’= h f − d ;AB=h;AO=dvào(2) d ×f d ×f ' Ta được: A O = d − f ' Ta được: A O = f − d Dạng 2: Biết tỉ số chiều cao ảnh chiều cao vật A'B' = k , tiêu cự TKHT (f) Tìm vị trí vật AB Phương pháp giải: Vẽ hình: Sử dụng hai tia (Tia tới quang tâm O, tia tới qua F) Xẩy hai trường hợp: Vật nằm khoảng tiêu cự (d > f) B A • F F’ • O ⇒ f Ta được: k = AO − f ⇒ AO = (k + 1) f k A A’ F OK OF = AB AF A' B ' = k vào (1) Thay OF = f, AB B • B’ A' B ' OF = (1) (Vì OK = A’B’) AB AO − OF K B ’ A’ K * ∆ABF ∽ ∆OKF ⇒ Vật nằm khoảng tiêu cự (d < f) * ∆ABF ∽ ∆OKF ⇒ ⇒ •F’ O OK OF = AB AF A' B ' OF = (1) (Vì OK = A’B’) AB OF − AO A' B ' = k vào (1) Thay OF = f, AB f Ta được: k = f − AO ⇒ AO = (k − 1) f k Dạng 3: Biết vị trí vật (OA = d) vị trí ảnh (OA = d') Tính tiêu cự (f = OF) TKHT Phương pháp giải: Vẽ hình: Sử dụng hai tia (Tia tới quang tâm O, tia tới tiêu điểm F ) Xảy hai trường hợp: 10 12.OA1 12.OA2 13.OA - OA’ = OA1 − 12 - OA2 + 12 = (5) 14.Lấy (4) chia (2) vế theo vế ta được: - Lấy (4) chia (2) vế theo vế ta được: A2 B2 A2 F ' OA2 + 12 = = =2 A1 B1 F ' A1 OA1 − 12 OA2 = 2.OA1 – 36 (6) Thay (6) vào (5) Tính OA1 = 48cm 12.OA1 12 × 48 Suy ra: OA = OA − 12 = 48 − 12 = 16cm Bài tập 7: Hướng dẫn giải: Ta dựng ảnh S qua thấu kính cách vẽ thêm trục phụ OI song song với tia tới SK Vị trí ban đầu thấu kính O K I S O O1 F ’ H S1 S2 Sau thời gian t(s) thấu kính dịch chuyển quãng đường OO1, nên ảnh nguồn sáng dịch chuyển quãng đường S1S2 Vì OI//SK O1H//SK Xét tứ giác OO1HI có OI//O1H OO1//IH OI=O1H (3) OO1HI hình bình hành Từ (1), (2), (3) 27 Mặt khác: OI//SK I Từ (4) (5) Vận tốc thấu kính v, vận tốc ảnh v1 thì: Bài tập Hướng dẫn giải: Khoảng cách vật ảnh L = d + d' F’//OK Từ (*) (**) Mà: d ' = df d−f ⇒L = d + df ⇒ d − Ld + Lf = (1) d−f - Để có hai vị trí thấu kính đều cho ảnh rõ nét AB phương trình (1) phải có nghiệm phân biệt ⇒ ∆ = L2 − 4Lf > ⇒ L > 4f = 80 cm Vẽ hình I M S E S' O N - Xét nửa trục thấu kính - Chứng minh : ∆S' MN ∼ ∆S' IO ⇒ MN S' N = IO S'O 28 MN d + d '− L = = - Thay : IO d' - Vì d+ df −L d L L d−f = + − df f d f d−f L d L không đổi, IO không đổi nên: MNmin = (BĐT Cô-si) f d f ⇒ d = Lf = 30 cm - Như để vùng sáng E có kích thước nhỏ điểm sáng S phải cách thấu kính 30 cm Bài tập 9: Hướng dẫn giải: Vẽ ảnh B I A O A’ F F’ H B’ Xét hai tam giác đồng dạng ∆ ABF ∆ OHF ta có: AB = AF OH OF => AB = AO − f = d − f f f OH (1) Xét hai tam giác đồng dạng ∆ F’A’B’ ∆ F’OI ta có: OI = OF ' => A' B ' A' F ' f OI = = f OA'− f d '− f A' B ' (2) mà OI = AB ; OH = A’B’ , kết hợp với (1) (2) ta có: d− f = f f d '− f 29 =>f = (d - f)(d’ - f) => d ' = d f d− f hay dd’ = d’f + df chia hai vế cho dd’f ta được: = + f d d' d’ + d = L hay d’ = L - d Mặt khác theo công thức: = + ta có: = + hay: d - Ld +Lf =0 f f d d' d L−d phương trình phải cho hai nghiệm dương d ứng với hai vị trí thấu kính (khi cần có ∆ = L - 4Lf > ⇔ L(L- 4f)> ⇔ L > 4f) L+ ∆ d = d = L − ∆ 2 Khoảng cách hai vị trí là: d - d = l (vì d - d > ) L+ ∆ - L− ∆ =l ∆ 2 = l => ∆ = l 2 2 =>L - 4Lf = l hay f = L − l = 90 − 30 = 20 cm (thỏa mãn 4f < L) 4L 4.90 Vậy, thấu kính có tiêu cự f =20cm Bài tập 10: Hướng dẫn giải: - Lấy O2 khỏi hệ, AB cho ảnh thật A1B1 ( A1B1 vật ảo O2 ) + Hai tam giác O2A’B’ O2A1B1 đồng dạng A1B1 = A’B’ O2A1 = O2A’ ; O2A1 – O2A’ = A’A1 = 192 cm A’A1 = O2A’ => O2A’ = 48 cm O2A1 = O2 A’ + A’A1 = 240 cm + Hai tam giác O1O2I O1A1B1 đồng dạng : A2B2 = A’B’ = O2I A1B1 = A’B’ => O1A1 = O1O2 => O2A1 = O1O2 O1O2 = ℓ = 60 cm + Hai tam giác O1AB O1A1B1 đồng dạng ; A1B1 = A’B’ A’B’ = AB => A1B1 = AB => O1A1 = AO1 => AO1 = 60cm + Hai tam giác FAB FO1K đồng dạng , O1K = A1B1 = 5AB Và AF + FO1 = AO1 = 60 cm => FO1 = AF => FO1 = f1 = 50 cm 30 - Lấy O1 khỏi hệ, thu ảnh vật : A2B2 = AB ( = A’B’ ) ; O2A2 = O2A1 – A2A1 = 240 – 192 + 72 = 120 cm Vật AB cách thấu kính O2 2f ( O2 )FO2 = f2 = 60 cm L1 L2 (M) O2 192 cm (M) 72cm A’ O1 F (M) A1 B’ B F A A2 B1 K H B1 Bài tập 11: Hướng dẫn giải: O1 a O2 AB A1B1 d f A2B2 20d d1 = d − f = d − 20 d2 = L - d1,=40 d f d−f d2, = d1 = 20d 20d − 800 = d − 20 d − 20 10(40 − d ) d − 30 30 40-d1 40 + d1-30 - d2, + - - + + + *Hệ cho ảnh thật: 30 cm < d1 ≤ 40 cm 31 *Hệ cho ảnh ảo: cm ≤ d1< 30 cm 40cm< d1 ≤ ∞ *Hệ cho ảnh xa vô cực: d1 = 30 cm b.Hệ cho ảnh thật cách O1 khoảng d2, = 10 cm 10(40 − d ) = 10 cm d − 30 d2, = ⇒d1 = 35 cm c.Hệ cho ảnh gấp lần vật: k = d d d d = − 10 = ± d − 30 ⇒ d1= 25cm (ứng với ảnh ảo ø) d1= 35cm (ứng với ảnh thật ø) d ảnh chiều, ngược chiều: *Cùng chiều: k = − 10 d − 30 > ⇒ d1 < 30cm * Ngược chiều k = − 10 d − 30 30cm Bài tập 12: Hướng dẫn giải: Do A2B2 ảnh ảo nên AB phải dịch chuyển về phía thấu kính Giả sử vị trí ban đầu vật B AB, A’B’ vị trí sau dịch chuyển B B’ I F A A2 A’ O A1 B1 32 OA1 A1B1 = (1) OA AB Có C∆OAB ~ ∆OA1B1 → ∆FOI ~ ∆FA1B1 → FA1 A1B1 = FO OI Do AB = OI OA FA1 → 1= OA FO ⇔ OA1.FO = OA(OA1− OF) ⇒ OA1 = OA.OF (2) OA − OF A B2 OA Do A’B’ = OI = (3) OA FA A ' B' OA ' 2 = → OA ' FO FA A B2 = → ⇔ OA2.FO = OA’(FO+OA2) FO A ' B' - Có ∆OA’B’ ~ ∆OA2B2 → ∆FOI ~ ∆FA2B2 ⇒ OA2 = AB OA '.OF (4) FO − OA ' OA OA ' 1 - Từ (1) (3): A B = OA OA 2 1, OF Thay (2) (4) vào biểu thức trên: 2, = OA − OF ⇔ FO − OA ' = OA − FO FO − OA ' FO (*) Đề cho: FO = 20cm OA − OA’ = 15 → OA’ = OA − 15 Thay vào (*): 20 − OA + 15 = OA − 20 ⇔ OA − 20 = 70 −2OA → OA = 30 (cm) - Thay OA = 30cm vào (2): OA1 = 30.20 = 60 (cm) 30 − 10 - Thay OA = 30cm, OA1 = 60 cm vào (1): 60 1, = →AB = 0,6 (cm) 30 AB Vậy vật AB cao 0, 6cm ban đầu cách quang tâm O: 30cm Bài tập 13: Hướng dẫn giải: a) Xác định vị trí đặt vật AB phép vẽ (1,5đ) Phân tích: 33 • AB dịch chuyển lại gần hay xa thấu kính quĩ tích điểm B nằm đường thẳng cố định xy // trục chính, cách thấu kính khoảng h = OI = AB = không đổi • Nếu ảnh AB thật A ’B’ ngược chiều với AB B’ nằm đường thẳng x1y1 // trục chính, khác phía với xy cách trục khoảng h = OI1= A’B’ = 3h • Nếu ảnh AB ảo A’’B’’ chiều với AB B’’ nằm đường thẳng x2y2 // trục chính, phía với xy cách trục khoảng h = OI2 = A’’B’’ = 3h • Nhận thấy xy ≡ tia tới // với trục x1y1≡ tia ló // ứng với tia tới qua F x2y2 ≡ tia ló // ứng với tia tới có đường kéo dài qua F • Từ suy cách dựng: Dựng đường thẳng xy; x 1y1; x2y2 // với trục cách trục khoảng h 3h, cắt thấu kính điểm I ; I ; I2 ( h - xem hình vẽ) • Nối I1F kéo dài cắt xy B(1); nối I2F kéo dài cắt xy B(2) Dựng AB(1) AB(2) cách từ điểm B hạ đường vng góc với trục • Nối I F’ kéo dài về phía cắt x1y1 x2y2 B’ B’’ , ta dựng ảnh tương ứng, A’B’ thật (ứng với AB ngồi F), A ’’B’’ ảo (ứng với AB F ) • Dựng vật ảnh hồn chỉnh (xem hình vẽ dưới) b) Tính khoảng cách a (0,5đ) : có khoảng cách a • Xét ∆ FI1O ∼ ∆ FAB(1) →AB(1) / OI1 = FA(1) /OF = 1/3 → FA(1) = 4cm Vậy OA(1) = a1 = 12 + = 16cm • Xét ∆ FI2O ∼ ∆ FAB(2) →AB(2) / OI2 = FA(2) /OF = 1/3 → FA(2) = 4cm Vậy OA(2) = a2 = 12 - = 8cm Bài tập 14: 34 Hướng dẫn giải: ∆ OAB ∼ ∆ OA’B’ → A' B' OA' = (1) AB OA ∆ F’OI ∼ ∆ F’A’B’ → A' B' F' A' A' B' = = (2) OI OF' AB Từ (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 nghiệmp →∆ ≥ L2 – 4L.OF ≥ L ≥ 4.OF Vậy khoảng cách nhỏ vật ảnh thật nó: Lmin = 4.OF Khi Lmin phương trình (*)có nghiệm kép c: OA = L = 2.OF = 80cm OA’ = Lmin – OA = 80cm Thay OA, OA’ vào phương trình (1) : A' B' OA' = = → ảnh cao vật AB OA Bài tập 15: 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 35 → 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 khơng phụ thuộc vào vị trí vật hai thấu kính O1 O2 có trục trùng Khi khoảng cách hai thấu kính O1 O2 : O1O2 = f1 + f2 = + = 12 (cm) C KẾT LUẬN Trong q trình giảng dạy, tơi áp dụng bước để hướng dẫn HS giải tập về TKHT, nhận thấy HS nắm vững lý thuyết hơn, giải tập có 36 định hướng rõ ràng, biết cách phân tích đề, xác định dạng tập, vẽ ảnh vật tạo thấu kính,cơ vận dụng kiến thức về tam giác đồng dạng tính tốn,tính tốn nhanh, xác Chất lượng học tập HS đại trà nâng lên rõ rệt Trong q trình giảng dạy mơn vật lý trường THCS việc hình thành cho học sinh phương pháp, kỹ giải tập Vật lý nói chung, kỹ giải tập về TKHT nói riêng cần thiết,từ giúp em đào sâu, mở rộng kiến thức giảng, vận dụng tốt kiến thức vào thực tế, phát triển lực tư cho em, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Để làm điều này: - Giáo viên cần tự bồi dưỡng nâng cao nghiệp vụ chuyên môn,thường xuyên trao đổi, rút kinh nghiệm với đồng nghiệp - Nắm vững chương trình mơn tồn cấp học - Giáo viên cần hướng dẫn HS nghiên cứu kỹ kiến thức cần nhớ để ôn tập, nhớ lại kiến thức bản, kiến thức mở rộng, nghiên cứu kỹ phương pháp giải tập sau giải tập theo hệ thống từ dễ đến khó, so sánh dạng tập để khắc sâu nội dung kiến thức cách giải sở HS tự hình thành cho kỹ giải tập,kỹ vận dụng kiến thức toán học liên quan vào giải tập vật lý “ Hướng dẫn HS giải một số dạng bài tập TKHT” việc làm không đơn giản, song với kinh nghiệm có được, phần tơi giúp cho em phát huy kỹ giải về TKHT, giảm bớt khó khăn tiếp xúc với dạng tập tương đối khó Nhất học đội tuyển học sinh giỏi cấp trường, cấp huyện , làm tiền đề cho em bồi dưỡng HS giỏi cấp tỉnh em bước vào chương trình THPT với mơn Vật lý phong phú đa dạng về quang hình học, khơng hề đơn giản với người dạy, người học Trên số kinh nghiệm mà thân rút từ thực tế trình giảng dạy mơn vật lý trường THCS nói chung, kinh nghiệm rút sau thực đề tài nói riêng Dạy học nhằm góp phần quan trọng để hình thành nhân cách người lao động mới, sáng tạo, thích nghi với xã hội ngày phát triển Do phương pháp dạy học môn phải thực chức nhận thức, phát triển giáo dục, tức lựa chọn phương pháp dạy học môn cho học sinh nắm vững tri thức, kỹ năng, kỹ xảo vận dụng tri thức vào thực tiễn Vì nên để tạo niềm tin, gây hứng thú cho HS việc phân loại dạng tập về “TKHT” xây dựng phương pháp giải cho dạng cần thiết Muốn làm điều người giáo viên phải có tìm tòi, say mê cơng việc 37 Những kinh nghiệm nêu đề tài có tác dụng giúp cho đa số HS giải dễ dàng số dạng tập thường gặp về TKHT; vừa có tác dụng bồi dưỡng, rèn luyện kiến thức kỹ giải tập vật lý cách sâu sắc vững chắc qua phát huy tính tích cực sáng tạo HS Đề tài có tác động lớn đến việc phát triển tìm lực trí tuệ, nâng cao lực tự học, lực tư độc lập khả tìm tòi sáng tạo cho HS giỏi Tuy nhiên, để giải tốt tập Vật lý, HS cần phải biết nhiều dạng tập khác nữa; biết kết hợp kiến thức về Vật lý với kỹ toán học cho loại cụ thể đạt hiệu cao Trong viết đề tài này, chắc chắn chưa thấy hết ưu điểm tồn q trình áp dụng, tơi mong muốn góp ý đồng nghiệp để đề tài hồn thiện để tơi bước hoàn thiện nâng cao nghiệp vụ giảng dạy Tơi xin chân thành cảm ơn ! Người viết đề tài Cung Đình Điền TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 1) Vũ Quang(nhiều tác giả) - Vật lí - NXB Giáo dục - Năm 2008 2) Nguyễn Thanh Hải - Bài tậpVật lí chọn lọc THCS - NXB Giáo dục - Năm 2000 3) Vũ Thanh Khiết (nhiều tác giả)- 200 Bài tập Vật Lý chọn lọc NXB Giáo dục - Năm 1999 4) Phan Hoàng Vân - 500 Bài tập Vật lí THCS - NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh - Năm 2007 Mục lục 39 Nội dung Phần mở đầu A Trang I Lý chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Đối tượng nghiên cứu IV Phương phápnghiên cứu V Giới hạn đề tài VI Phạm vi kế hoạch nghiên cứu B Nội dung đề tài I Cơ sở lí luận II Thực trạng vấn đề nghiên cứu III Kinh nghiệm vận dụng đề tài vào thực tiễn III.1 Lý thuyết III.2 Các tập III.3 Một số ví dụ 13 III.4 Bai tap tu luyen 18 C Kết luận 20 40 41 ... trí thấu kính có ảnh vật AB rõ ảnh Hai vị trí cách khoảng l = 30 cm tính tiêu cự thấu kính 17 Bài tập 10: Hệ thấu kính hội tụ uang tâm O1,O2 , cách ℓ ( cm ), trục xy; đặt vật AB trước thấu kính. .. từ vật đến thấu kính trước dịch chuyển (chỉ vận dụng kiến thức hình học, khơng dùng cơng thức thấu kính) Bài tập 7: Một nguồn sáng điểm đặt trục thấu kính hội tụ có tiêu cự 8cm, cách thấu kính. .. tâm thấu kính 20cm Giữ ngun thấu kính, dịch chuyển vật đoạn 15cm dọc theo trục thấu kính cho ảnh ảo A2B2 cao 2, 4cm Xác định khoảng cách từ vật đến thấu kính trước dịch chuyển độ cao vật Bài tập