Giáo án Vật lý 11 bài 29: Thấu kính mỏng

GIÁO ÁN VẬT LÝ 11 Bài 29: THẤU KÍNH MỎNG I MỤC TIÊU BÀI DẠY: Kiến thức: Học sinh nắm cấu tạo phân loại loại thấu kính; Trình bày khái niệm đặc trưng quan trọng thấu kính mỏng quang tâm, trục chính, trục phụ, tiêu điểm chính, phân biệt tiêu điểm vật tiêu điểm ảnh, tiêu cự độ tụ thấu kính mỏng; Chứng minh cơng thức xác định vị trí cơng thức độ phóng đại thấu kính, biết quy ước dấu đại lượng biểu thức; biết cách vẽ ảnh vật qua thấu kính, trình bày sơ lược quang sai xảy thấu kính số ứng dụng thấu kính thực tế đời sống khoa học; Kĩ năng: Nắm đặc điểm quan trọng đường tia sáng qua thấu kính trường hợp đặc biệt để vẽ tìm ảnh vật thật, phân biệt ảnh thật ảnh ảo, điều kiện cho ảnh thật cho ảnh ảo ứng với vị trí vật Vận dụng thành thạo cách vẽ ảnh vật thật qua thấu kính hội tụ thấu kính phân kì, giải tốn thấu kính, Giáo dục thái độ: II CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH Giáo viên: Chuẩn bị thí nghiệm chứng minh quang hình học, sơ đồ minh hoạ tượng quang sai Học sinh: Ôn lại kiến thức khúc xạ định luật khúc xạ, nguyên lí thuận nghịch chiều truyền ánh sáng; Công thức gương cầu học trung học sở III TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1: Kiểm tra cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Nếu khái niệm chiết suất lăng kính? *Học sinh tái lại kiến thức cách có *Viết cơng thức lăng kính cơng thức hệ thống để trả lời câu hỏi theo yêu cầu góc lệch cực tiểu? giáo viên; *Giáo viên nhận xét cho điểm; *Giáo viên nêu yêu cầu tiết học *Học sinh lắng nghe, nhận thức vấn đề cần nghiên cứu tiết học; Hoạt động 2: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN *Giáo viên giới thiệu loại thấu kính, yêu cầu học sinh quan sát rút định nghĩa thấu kính, thấu kính mỏng; *Giáo viên tiến hành thí nghiệm chiếu chùm sáng song song qua thấu kính rìa mỏng, yêu cầu học sinh quan sát rút nhận xét chùm tia ló; HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Học sinh quan sát thấu kính giáo viên đưa để trả lời câu hỏi theo yêu cầu giáo viên; Câu trả lời đúng: +Thấu kính khối chất suốt giới hạn hai mặt cong, hai mặt mặt phẳng; +Thấu kính có hai loại: Thấu kính rìa mỏng thấu kính rìa dày; *Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí nghiệm để nhận xét: Khi chiếu chùm tia tới chùm song song chùm tia ló hội tụ điểm, thấu kính rìa mỏng gọi thấu kính hội tụ; *Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí nghiệm nhận xét kết quả: Các tia ló phân kì đường kéo dài tia ló đồng quy điểm, ta gọi thấu kính rìa dày thấu kính phân kì; *Giáo viên phân tích, dẫn dắt học sinh hình *Học sinh dựa vào trình tự dẫn dắt giáo thành định nghĩa thấu kính mỏng; viên để hình thành khái niệm thấu kình mỏng: Thấu kính mỏng thấu kính có khoảng cách hai đỉnh hai chỏm cầu (hoặc chõm cầu mặt phẳng) nhỏ so với bán kính hai mặt cầu Hoạt động 3: Khảo sát thấu kính hội tụ HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên tiến hành thí nghiệm kết hợp với hình vẽ sách giáo khoa, giáo viên giới *Học sinh quan sát thí nghiệm nhận xét thiệu cho học sinh khái niệm quang tâm, theo trình tự dẫn dắt giáo viên: trục chính, trục phụ thấu kính, trình bày tính chất quang tâm O; +Tia sáng qua quang tâm O thấu kính +Đối với thấu kính mỏng O1 O2  O: truyền thẳng; gọi quang tâm thấu kính; *Giáo viên tiến hành thí nghiệm với đèn + Tia sáng qua quang tâm truyền thẳng; laser hai tia song song gần với trục *Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí gọi học sinh nhận xét đường nghiệm nhận xét kết quả: Chùm tia sáng hai tia ló qua thấu kính (chú ý dịch song song với trục thấu kính hội tụ chuyển khoảng cách từ đèn đến thấu kính); chùm tia ló hội tụ điểm nằm *Giáo viên yêu cầu học sinh giải thích trục chính, điểm gọi tiêu điểm ảnh nguyên nhân – Giáo viên dẫn dắt học sinh chính; vận dụng kiến thức định luật khúc xạ ánh +Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm tiêu sáng; điểm ảnh F tiêu điểm vật F’ Giáo viên tiến hành thí nghiệm với đèn laser đối xứng qua quang tâm O; hai tia song song gần với trục phụ *Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí gọi học sinh nhận xét đường hai tia nghiệm nhận xét kết quả: Chùm tia sáng ló qua thấu kính (chú ý dịch chuyển khoảng song song với trục phụ thấu kính chùm cách từ đèn đến thấu kính); tia ló hội tụ điểm nằm trục phụ, *Giáo viên yêu cầu học sinh giải thích điểm gọi tiêu điểm; nguyên nhân – Giáo viên dẫn dắt học sinh *Học sinh thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi vận dụng kiến thức định luật khúc xạ ánh theo yêu cầu giáo viên’ sáng; *Giáo viên trình tự dẫn dắt học sinh khái *Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí niệmvề trục chính, trục phụ thấu kính nghiệm nhận xét kết quả: mỏng; Tia sáng qua tiêu điểm vật chùm tia *Giáo viên tiến hành thí nghiệm, chiếu tia ló song song với trục chính; sáng qua tiêu điểm thấu kính *Học sinh dùng ngun lí thuận *Giáo viên tiến hành thí nghiệm chiếu chùm sáng song song qua thấu kính rìa dày, u cầu học sinh quan sát rút nhận xét chùm tia ló mỏng, yêu cầu học sinh quan sát nhận xét đường tia ló; *Giáo viên nhấn mạnh: + Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm đối xứng với qua quang tâm O, tiêu điểm gọi tiêu điểmvật tiêu điểm gọi tiêu điểm ảnh, phân chia tiêu điểm vật tiêu điểm ảnh phụ thuộc vào đường tia tới + Tiêu điểm tiêu điểm phụ nằm mặt phẳng gọi tiêu diện qua tiêu điểm vng góc với trục Mỗi thấu kính có hai tiêu diện song song đối xứng quan quang tâm *Giáo viên giới thiệu khái niệm tiêu cự, độ tụ thấu kính đơn vị độ tụ thấu kính *Học sinh nắm quy ước dấu biểu thức xác định độ tụ thấu kính: + R> mặt cầu lồi; + R < mặt cầu lõm; + R = ∞ mặt phẳng *Giáo viên yêu cầu học sinh chứng minh thấu kính hội tụ độ tụ có giá trị dương Hoạt động 5: Khảo sát thấu kính phân kì HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN nghịch chiều truyền ánh sáng để giải thích kết trên; *Học sinh nắm khái niệm tiêu diện tính chất tiêu diện, ứng dụng tiêu diện việc vẽ đường tia sáng bất kì; +Tiêu diện mặt phẳng qua tiêu điểm vng góc với trục Mỗi thấu kính có hai tiêu diệm tiêu diện vật tiêu diện ảnh đối xứng qua quang tâm O thấu kính; *Học sinh nắm được: Tiêu cự f = OF; *Học sinh nắm định nghĩa độ tụ: D = , f độ tụ có đơn vị diop (dp) *Học sinh nắm được: Đối với thấu kính mỏng độ tụ xác định công thức: 1 D = = (n – 1)( + ) R1 R2 f HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Học sinh quan sát thí nghiệm, nhận xét *Giáo viên tiến hành thí nghiệm tương tự, đường tia sáng kết luận vấn đề: yêu cầu học sinh quan sát rút nhận xét + Chùm tia tới song song cho chùm tia ló đường tia sáng; phân kì đường kéo dài chùm tia ló đồng quy điểm, tiểu điểm ảnh *Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo thấu kính phân kì tiêu điểm ảo; nhóm để tìm đặc điểm thấu kính + Tiêu điểm vật đối xứng với tiêu điểm ảnh phân kì so sánh giống thấu qua quang tâm O, tiêu điểm vật thấu kính phân kì thấu kính hội tụ kính phân kì tiêu điểm ảo; *Học sinh thảo luận theo nhóm, chứng minh độ tụ thấu kính phân kì có giá trị âm, từ suy tiêu cự thấu kính phân kì có giá trị âm Hoạt động 6: Tìm hiểu tạo ảnh thấu kính HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại khái *Học sinh nhắc lại khái niệm ảnh vật thật; niệm ảnh thật vật thật chương trình quang học trung học sở; *Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí *Giáo viên tiến hành thí nghiệm tạo ảnh nghiệm nhận xét kết quả; thật nến qua thấu kính hội tụ; *Giáo viên tiến hành thí nghiệm tạo ảnh *Học sinh nắm khái niệm giáo viên ảo nên qua thấu kính hội tụ ; đưa ra: *Giáo viên trình tự dẫn dắt học sinh nắm + Vật thật, vật ảo; tạo thành ảnh thật, ảnh ảo; + Ảnh thật, ảnh ảo; *Giáo viên trình bày khái niệm vật thật, + Vật điểm thật, ảo vật ảo, vật điểm, ảnh điểm cách tạo + Ảnh điểm thật, ảo; chúng Hoạt động 7: Xây dựng cách dựng ảnh vật tạo thấu kính HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên trình tự trình bày tia tới trường hợp đặc biệt: *Học sinh ghi nhận tia tới + Tia tới qua quang tâm: Truyền thẳng; trường hợp đặc biệt + Tia tới song song với trục chính: Tia ló *Học sinh sử dụng ngun lí thuận nghịch qua tiêu điểm ảnh F’; chiều truyền ánh sáng chứng minh +Tia tới qua tiêu điểm vật chính: Tia ló song tia tới qua tiêu điểm tia ló song song song với trục chính; song với trục +Tia tới bất kì: Tia ló qua tiêu điểm phụ nằm *Học sinh nắm vững trường hợp vẽ tia tới bất trục phụ nằm trục kì, cách xác định tiêu điểm phụ (nằm tiêu *Giáo viên yêu cầu học sinh nêu cách xác điện); định điểm; *Học sinh nắm xác định điểm sáng *Giáo viên nhấn mạnh: Ta cần sử dụng cách sử dụng hai đường thẳng cắt nhau; hai bốn tia đặc biệt trên; *Học sinh nắm phương pháp *Làm để xác định ảnh điểm *Học sinh thảo luận theo nhóm trả lời câu hỏi sáng nằm trục chính? theo yêu cầu giáo viên *Câu trả lời đúng: Ta sử dụng hai tia tia qua quang tâm trục tia tới Hoạt động 8: Tìm hiểu trường hợp tạo ảnh thấu kính – xét trường hợp vật thật AB đặt trục vng góc với trục HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên gọi hai học sinh lên xác định ảnh *Học sinh làm việc theo yêu cầu giáo AB trường hợp vật AB đặt viên: OF, nhận xét tính chất ảnh hai +Nhận xét: trường hợp thấu kính phân kì thấu kính - Đối với thấu kính hội tụ ảnh A’B’ ảnh hội tụ ảo, chiều lớn vật; - Đối với thấu kính cho ảnh ảo chiều nhỏ vật; *Nhận xét *Giáo viên gọi hai học sinh lên xác định ảnh - Đối với thấu kính hội tụ ảnh A’B’ ảnh AB trường hợp vật AB đặt thật, ngược chiều với vật OF, nhận xét tính chất ảnh hai - Đối với thấu kính cho ảnh ảo chiều trường hợp thấu kính phân kì thấu kính nhỏ vật; hội tụ.; *Nhận xét *Giáo viên gọi hai học sinh lên xác định ảnh - Đối với thấu kính hội tụ ảnh A’B’ tạo AB trường hợp vật AB đặt F, nhận vơ cực xét tính chất ảnh hai trường hợp - Đối với thấu kính cho ảnh ảo chiều thấu kính phân kì thấu kính hội tụ; nhỏ vật; *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận *Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo rút nhận xét chung; nhóm, rút kết luận chung *Nhận xét: *Giáo viên nhấn mạnh: Trong trường hợp - Đối với thấu kính hội tụ cho ảnh vật cho ảnh thật, vật ảnh nằm hai thật, cho ảnh ảo, cho ảnh ảo phía so với trục chính, trường hợp ảnh chiều lớn vật vật cho ảnh ảo ảnh vật nằm - Đối với thấu kính phân kì, ln cho ảnh phía so với trục ảo chiều nhỏ vật *Vậy trường hợp vật AB vật ảo *Học sinh tiếp thu ghi nhớ kiến thức; làm để xác định ảnh nó? *Học sinh thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo theo yêu cầu giáo viên; nhóm để trả lời câu hỏi theo yêu cầu *Học sinh ghi nhận nhiệm vụ học tập nhà: giáo viên; Xác định ảnh vật ảo *Giáo viên yêu cầu học sinh nhà vẽ hình xác định ảnh AB trường hợp vật AB vật thật Hoạt động 9: Xây dựng công thức xác định vị trí cơng thưc độ phóng đại thấu kính HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên trình tự trình bày quy ước *Học sinh nắm kiến thức: dấu + d = OA : Khoảng cách từ vật đến thấu +Vật thật, ảnh thật: d, d’ > 0; kính; + Vật ảo, ảnh ảo: d, d’ < + d’ = OA' : Khoảng cách từ ảnh đến thấu *Giáo viên yêu cầu học sinh lên vẽ hình xác kính định ảnh AB trường hợp ảnh A’B’ A' B' ảnh thật; +k= : Độ phóng đại ảnh qua thấu AB kính; *Giáo viên phân tích, yêu cầu học sinh làm *Học sinh vẽ hình theo yêu cầu giáo viên; việc theo nhóm, chứng minh cơng thức xác *Học sinh làm việc theo nhóm, chứng minh định vị trí thấu kính, rút cơng thức cơng thức xác định vị trí thấu kính: 1 dẫn xuất   f d d' dd ' df d' f => f = ; d’= ; d= d  d' d f d ' f *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo *Học sinh làm việc theo nhóm, chứng minh nhóm, chứng minh cơng thức độ phóng đại cơng thức độ phóng đại thấu kính; thấu kính, rút cơng thức dẫn xuất; d' f f  d' *Giáo viên lưu ý: k== = d f d f + k > 0: Vật ảnh chiều, *Học sinh ghi nhớ kiến thức + k < 0: Vật ảnh ngược chiều Hoạt động 10: Tìm hiểu cơng dụng thấu kính HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh liên hệ thực tế *Học sinh liên hệ thực tế, kể số ứng ứng dụng thấu kính dụng thấu kính; dụng cụ quang học; *Học sinh tiếp thu ghi nhận kiến thức *Giáo viên diễn giảng vài ứng dụng thực tế liên quan đến thấu kính Hoạt động : Củng cố học - Định hướng nhiệm vụ học tập HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh đọc tóm tắt *Học sinh làm việc theo yêu cầu giáo sgk; viên; *Giáo viên khắc sâu cơng thức thấu kính quy ước dấu; *Giáo viên yêu cầu học sinh nhà làm *Học sinh ghi nhận nhiệm vụ học tập tập sách giáo khoa sách tập IV RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………… ………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… … ………………………………………………………………………………………………… ……… …… ………… V BỔ SUNG ……………………………………………………………………………………… ………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… … ………………………………………………………………………………………………… ………