chuyên đề định luật truyền thẳng khó hay dễ

Bài tập sự truyền thẳng ánh sáng : Hải thắc mắc: Bật đèn pin, ta thấy bóng đèn pin sáng nhưng không nhìn thấy đường đi của ánh sáng. Vậy làm thế nào để biết được ánh sáng từ đèn pin phát ra đã đi theo đường nào đến mắt ta? Các em hãy nghĩ cách giúp Hải giải đáp thắc mắc này. Có lẽ các thầy cô khi giảng dạy nhận ra ngay đây là tình huống đặt vấn đề vào bài số 2 “Sự truyền ánh sáng” của chương trình Vật lý lớp 7. Trong môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền đi theo đường thẳng. Với nội dung của định luật truyền thẳng của ánh sáng ở trên nó có thể giúp chúng ta giải quyết những vấn đề thực tiễn đời sống hàng ngày của mỗi con người chúng ta như thế nào?

PHẦN I: MỞ ĐẦU I.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Hải thắc mắc: Bật đèn pin, ta thấy bóng đèn pin sáng khơng nhìn thấy đường ánh sáng Vậy làm để biết ánh sáng từ đèn pin phát theo đường đến mắt ta? Các em nghĩ cách giúp Hải giải đáp thắc mắc Có lẽ thầy giảng dạy nhận tình đặt vấn đề vào số “Sự truyền ánh sáng” chương trình Vật lý lớp Trong mơi trường suốt đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng Với nội dung định luật truyền thẳng ánh sáng giúp giải vấn đề thực tiễn đời sống hàng ngày người nào? Quý thầy cô biết giai đoạn ( lớp lớp ) 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 giai đoạn ( lớp lớp ) khả tư em phát triển, có số hiểu biết ban đầu khái niệm tượng vật lý ngày Nhưng thực tế nay, nhiều yếu tố ngoại cảnh tác động game, mạng internet, sống vật chất… mà trí thông minh, sáng tạo học sinh không phát huy tốt Một phận em sau học xong tượng vật lý định luật vật lý lại vận dụng tượng, định luật vào để giải thích số tượng khoa học tự nhiên không ứng dụng rộng rãi khoa học kỹ thuật Do việc học tập mơn vật lý bậc THCS đòi hỏi cao số toán điện, quang lớp mà cao em HS tham gia thi học sinh giỏi lớp Thực tế qua việc giảng dạy chương trình Vật lí thân tơi nhận thấy: Các tốn quang hình học liên quan đến định luật truyền thẳng ánh sáng chiếm phần nhỏ chương trình Vật lý, loại toán hay, thực tế, bổ ích song em hay lúng túng, em hướng dẫn số điểm loại tốn khơng phải khó Từ lý trên, để giúp HS có định hướng phương pháp giải toán quang truyền thẳng ánh sáng, nên chọn đề tài để viết sáng kiến kinh nghiệm I.2 MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI: Trang bị cho học sinh THCS nhìn tổng thể định luật truyền thẳng ánh Vận dụng linh hoạt kiến thức quang học, hình học cơng thức tốn học vấn đề định tính có liên quan I.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Đối với học sinh trường THCS, Vật lý phân mơn khó khăn nhiều em Khi học hứng thú vấn đề lý thuyết gắn liền với thực tế bắt tay vào giải tập lại khơng trình bày Do đề tài nghiên cứu đối tượng học sinh lớp lớp trường THCS Chu Văn An huyện Eakar – Đăk lăk Đặc biệt đối tượng học sinh giỏi bồi dưỡng qua kỳ thi chọn nhiều năm trường THCS Chu Văn An I.4 GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Phạm vi nghiên cứu đề tài vận dụng định luật truyền thẳng ánh sáng phần Quang học chương trình THCS vào giải số tập thực tế với thời gian nghiên cứu đề tài qua nhiều năm tiếp tục nghiên cứu áp dụng thời gian tới I.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Để hồn thành đề tài tơi chọn phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Đọc sách giáo khoa phổ thông, thông tin mạng Internet : Thuvienvatly.com, Thư viện baigiang.violet.vn, sách tham khảo phần Quang học, đề thi HSG cấp, đề thi vào trường chuyên - Phương pháp thống kê: Chọn dạng tập tiêu biểu có chương trình phổ thơng gần gũi với đời sống ngày - Phương pháp phân tích tổng hợp kinh nghiệm trình giảng dạy thực tế đời sống PHẦN II: NỘI DUNG VẤN ĐỀ A CƠ SỞ LÝ LUẬN: I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN: - Mắt ta nhận biết ánh sáng có (ánh sáng) truyền vào mắt ta - Ta nhìn thấy vật có (ánh sáng từ vật đó) truyền vào mắt ta - Vật tự (phát ra) ánh sáng gọi nguồn sáng - Vật phát hắt lại ánh sáng từ vật khác chiếu vào gọi chung vật sáng - Trong mơi trường suốt đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng - Tia sáng chùm sáng - Trên chắn phía sau vật cản có vùng không nhận ánh sáng từ (nguồn) tới gọi bóng tối - Trên chắn đặt phía sau vật cản có vùng nhận ánh sáng từ (một phần nguồn sáng ) tới gọi bóng nửa tối II KIẾN THỨC CƠ BẢN: Nếu dùng khái niệm chưa đủ Muốn làm tốt tập có chuyên đề cần phải nắm vững kiến thức sau: 1.1 Kỹ phân tích trình quang học 1.2 Kỹ dựng hình toán quang học 1.3 Kiến thức toán học: - Tam giác đồng dạng - Hai tam giác - Dãy số B THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ: THUẬN LỢI, KHÓ KHĂN a Thuận lợi: Về phía nhà trường: ln quan tâm đến chất lượng giáo dục học sinh Về phía giáo viên: khơng ngừng học hỏi nâng cao trình độ Về phía học sinh: đại đa số em học tập nghiêm túc, say mê mơn học b Khó khăn: Về phía chương trình: thời lượng cho phần quang học q ít, kiến thức liên quan đến hình học hình khơng gian nhiều nên học sinh khó hiểu Bên cạnh tiết tập định lượng chương trình vừa lại vừa hạn chế nội dung Về phía học sinh: tiếp xúc với dạng tập truyền thẳng ánh sáng chương trình vật lý thường chủ quan, khơng ý, khơng nghĩ có tính tốn liên quan THÀNH CƠNG, HẠN CHẾ a Thành công: Qua việc định luật truyền thẳng ánh sáng vào số tốn định tính định lượng từ đến nâng cao em hiểu cách vận dụng linh hoạt kiến thức toán học vào vật lý quang học, tạo hứng thú học tập cho học sinh Học sinh biết vận dụng kiến thức vào tình cụ thể b Hạn chế: Do số lượng thời gian học quang học lớp trường THCS q Kiến thức tốn học tam giác đồng dạng khơng đồng lớp Ngồi đối tượng học sinh trình độ nhận thức khác ( đặc biệt đối tượng học sinh đồng bào chỗ ) nên số kiến thức dành cho đối tượng học sinh khá, giỏi, ôn thi học sinh giỏi, ôn thi trường chuyên MẶT MẠNH, MẶT YẾU a Mặt mạnh: Nhà trường có đầy đủ sở vật chất phục vụ cho việc dạy-học mơn vật lý Có phòng trình chiếu để giảng giải kiến thức hình học khơng gian khó tưởng tượng b Mặt yếu: Học sinh có q thời để nghiên cứu kiến thức phần CÁC NGUYÊN NHÂN, CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG Thực tế tình hình nhiều yếu tố khách quan chủ quan phòng thí nghiệm chun cho lĩnh vực quang học có phần làm giảm hiệu giảng dạy môn học Mặt khác kiến thức trừu tượng nên gây khó khăn cho học sinh, chưa thấy tầm quan trọng tập truyền thẳng ánh sáng PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC VẤN ĐỀ VỀ THỰC TRẠNG MÀ ĐỀ TÀI ĐẶT RA: Trong năm qua giáo dục phổ thông nước ta đạt nhiều kết bật, quy mô giáo dục không ngừng tăng lên; chất lượng giáo dục có chuyển biến tích cực; điều kiện đảm bảo chất lượng giáo dục đội ngũ giáo viên, sở vật chất kĩ thuật không ngừng củng cố, tăng cường phát huy có hiệu quả; chủ trương xã hội hóa giáo dục phát huy tác dụng góp phần quan trọng làm cho giáo dục thực trở thành nghiệp tồn Đảng, tồn dân; cơng giáo dục quan tâm thực Song có số tồn tại, cần bước khắc phục Đó chất lượng giáo dục có chuyển biến thấp so với yêu cầu phát triển đất nước thực tế - thực trạng đáng buồn, yếu đến khó tưởng tượng đại đa số học sinh việc vận dụng kiến thức vật lí học vào thực tế sống Chương trình Vật lí trung học phổ thông nước ta bao gồm nhiều phần khác học, nhiệt học, điện học, quang học, vật lí phân tử hạt nhân Mỗi phần thể nhiều đơn vị kiến thức khác nhau, tương ứng với cách tiếp cận kiến thức khác Những tưởng rằng, với khối lượng kiến thức đồ sộ vậy, thực tế sống em vô phong phú, em hồn tồn có khả làm chủ kiến thức mình, việc vận dụng kiến thức em đời sống thức tế gia đình mình, việc giải thích tượng xảy hàng ngày xung quanh em “vấn đề đơn giản” Nhưng điều khơng diễn thực tế mong đợi Sau học xong chương trình vật lí, nhiều học sinh ngỡ ngàng cầm đồng hồ bấm giây tay, em phải điều chỉnh nào, chí nhiều em chưa biết tác dụng “Phát hiện” thật bất ngờ tác giả số giáo viên thể dục sử dụng loại đồng hồ tiết dạy thể dục! Với kiến thức dạng chuyển động, lực học, lớp em viết cách đầy đủ xác phương trình chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, đọc định nghĩa vận tốc, gia tốc, khái niệm chuyển động cong, chuyển động tròn đều, định luật Niutơn Thế nhưng, với câu hỏi như: “Lấy thêm số thí dụ thực tế chuyển động thẳng đều, chuyển động nhanh dần, chuyển động chậm dần”, thực làm cho em lúng túng Nhiều học sinh khơng thể giải thích tượng rần gần gũi với đời sống: Tại xe máy trời mưa, ta lại có cảm giác giọt nước mưa không rơi theo phương phẳng đứng mà theo phương xiên (trong điều kiện khơng có gió), hắt vào mặt, vào mắt ta? hay vận động viên đua xe máy phải nghiêng xe nhiều đến phải qua chỗ đường vòng? Các kiến thức vật lí tĩnh học lẽ phải sở tốt để em vận dụng vào thực tiễn, điều dường “xa vời” em Quan sát người thợ sửa xe ô tô dùng ống nước dài khoảng nửa mét tròng vào cán cờlê cầm đầu bên mà mở ốc để lấy bánh xe ơtơ ngồi, hẳn “điều lạ” phận học sinh nay! Tương tự thế, hẳn kiến thức các định luật bảo tồn học sinh phổ thơng có lẽ nội dung định luật, cách giải tập, chúng “nằm yên” cách khiêm tốn trang vở, thiếu để “đánh thức” chúng dậy, làm cho chúng trở thành hành trang tốt sống học sinh Với chương trình nay, chẳng hạn phần lí thuyết điện học (cả điện xoay chiều lẫn điện chiều) kết hợp với yêu cầu bắt buộc thí nghiệm thực hành, tương đối hợp lí, đáp ứng nhiều yêu cầu thực tiễn Thế thực tế, liệu có vị phụ huynh dám giao cho tự mua đoạn dây chì để thay cho đoạn dây chì bị đứt nhà? Bao nhiêu em tự lắp đèn nêơn (gồm bóng đèn, tăng phơ, chuột)? Với em, việc đấu nối cơng tắc đèn bàn cho bật phía đèn sáng, bật phía đèn tắt, có lẽ kì cơng Những điều thật đáng để suy ngẫm Tương tự với phần quang học, sau học xong liệu em tự xây dựng phương án xác định chiều cao tòa nhà nhờ bóng nắng, chiều cao trần nhà ánh sáng bóng đèn nêơn… Trăn trở với thực trạng đáng buồn trên, đưa số giải pháp giúp học sinh vận dụng định luật truyền thẳng ánh sáng vào vấn đề thực tế liên quan C GIẢI PHÁP, BIỆN PHÁP THỰC HIỆN: I MỤC TIÊU CỦA GIẢI PHÁP, BIỆN PHÁP: - Học sinh nắm điều cần nhớ sách giáo khoa để chốt lại kiến thức cần nắm nhớ kỹ - Giáo viên phân tích nội dung bài, yêu cầu học sinh đọc vấn đề có liên quan, hiểu kỹ số điều mà sách giáo khoa điều kiện nói kỹ * Khi tiến hành làm tập phải tìm hiểu kiện tốn, phân tích tượng cụ thể theo bước sau : Bước Viết tóm tắt kiện: - Đọc kỹ đầu (khác với thuộc đầu bài) tìm hiểu ý nghĩa thuật ngữ, phát biểu tóm tắt, ngắn gọn, xác - Dùng ký hiệu tóm tắt đề cho ? Hỏi ? Dùng hình vẽ để mơ tả lại tình huống, minh họa cần Bước Phân tích nội dung làm sáng tỏ chất vật lý, xác lập mối liên hệ kiện có liên quan tới công thức rút cần tìm, xác định phương hướng kế hoạch giải - Chuyển đổi đơn vị phù hợp với yêu cầu tập Bước Chọn kiến thức, cơng thức thích hợp giảng thành lập phương trình cần Bước Lựa chọn cách giải cho phù hợp Bước Kiểm tra xác nhận kết biện luận * Tóm tắt bước giải tập vật lý theo sơ đồ sau : Bài tập vật lý Cho gì? Vẽ Dữ kiện (tóm tắt) Hỏi gì? Hiện tượng - Nội dung Bản chất vật lý Kế hoạch giải Chọn công thức Cách giải Kiểm tra - đánh giá, biện luận II NỘI DUNG VÀ CÁCH THỰC HIỆN GIẢI PHÁP, BIỆN PHÁP: Trong trình nghiên cứu, giảng dạy Định luật truyền thẳng ánh sáng chia số dạng tập sau: Phần I : Bài tập Bóng đen - nửa tối Bài Một điểm sáng S cách tường khoảng ST = d Tại vị trí M ST cách M khoảng SM = d người ta đặt bìa hình tròn vng góc với ST có bán kính R có tâm trùng với M a Tìm bán kính bóng đen tường b Cần di chuyển bìa theo phương vng góc với đoạn ? Theo chiều để bán kính vùng tối giảm nửa Tìm tốc độ thay đổi bán kính bóng đen biết bìa di chuyển đèu với vận tốc v c Vị trí bìa câu b) thay điếm sáng S nguồn sáng hình cầu có bán kính r - Tìm diện tích bóng đen tường - Tìm diện tích bóng nửa tối tường Bài giải Giáo viên phân tích u cầu học sinh vẽ hình P I1 I S M K M1 K1 P1 T Q1 Q a) Bán kính vùng tối tường PT ∆ SIM ∆ SPT tam giác vuông đồng dạng nên ST d IM SM PT = IM = R = R ⇒ ⇒ = SM d PT ST b) Từ hình vẽ ta thấy để bán kính vùng tối giảm xuống ta phải di chuyển bìa phía tường Gọi P1T bán kính bóng đen lúc P1T = PT = 2R ∆ SIM ∆ SPT tam giác vuông đồng dạng nên ⇒ I1M SM IM R = ⇒ SM = 1 ST = d = d PT ST PT 2R 1 Vậy cần di chuyển bìa phía tường đoạn M1M=SM1-SM= 1 d− d= d 4 Khi bìa di chuyển với vận tốc v quãng đường M 1M = d M 1M d = v 4v thời gian t = Cũng khoảng thời gian bán kính vùng tối thay đổi đoạn PP1 = PT – P1T = 4R – 2R = 2R P1 P R 8.R.v = = d Vậy tốc độ thay đổi bán kính vùng tối v’ = t d 4v c) Thay điểm sáng S nguồn sáng hình cầu P' P C B S I D M T o A K Q Q' Gọi AB đường kính nguồn sáng, O tâm nguồn sáng Theo kết câu b) M trung điểm ST Bán kính vùng tối PT, ta có ∆BIC = ∆PID (g.c.g) ⇒ PD = BC Mà ta lại có BC = OC – OB = MI – OB = R-r PT = PD + DT = BC + IM = (R-r) + R = 2R – r Vậy diện tích vùng tối tường là: STối = π (2R – r)2 Vùng nửa tối diện tích hình vành khăn có bán kính lớn P’T, bán kính nhỏ PT Ta có: ∆AIC = ∆P ' ID (g.c.g) ⇒ P’D = AC = R+r Mà: P’T = P’D + IM = AC + IM = R+r + R = 2R+r Từ ta có: Diện tích vùng nửa tối là: SNửa tối = π (2R + r)2 - π (2R - r)2 = π Rr Bài Một đĩa tròn tâm O1 bán kính R1 = 20cm, phát sáng đặt song song với ảnh cách ảnh khoảng D = 120 cm Một đĩa tròn khác tâm O bán kính R2 = 12 cm chắn sáng cúng đặt song song với ảnh đường nối tâm O1O2 vng góc với ảnh a) Tìm vị trí đặt O2 để vùng tối có đường kính R = cm Khi bán kính R’ đường tròn giới hạn ngồi bóng nửa tối bao nhiêu? b) Từ vị trí O2 xác định câu a), cần di chuyển đĩa chắn sáng để vừa vặn khơng vùng tối P A1 A2 A O1 K O2 O H B B2 B1 Q a) Từ hình vẽ ta có: Oa bán kính vùng tối màn, OA = R = cm - OP bán kính đường tròn giới hạn ngồi vung nửa tối OP =R’ Ta có: ∆HAO : ∆HA1O1 ⇒ ⇔ HO AO HO R R HO ⇔ = = ⇔ = HO1 A1O1 HO + OO1 R1 HO + D R1 HO R RD − = ⇒ HO.R1 − HO.R = RD ⇒ HO.( R1 − R ) = RD ⇒ HO = HO + D R1 R1 − R Thay số ta có HO = 4.120 480 = = 30 cm ⇒ HO1 =120+30=150 cm 20 − 16 Mặt khác: Ta có: ∆HA2O2 : ∆HA1O1 ⇒ HO2 A2O2 = HO1 A1O1 ⇒ HO2 = A2O2 R 12 HO1 = 150 = 150 = 90 cm A1O1 R1 20 Vậy đĩa chắn sáng phải đặt cách đĩa phát sáng khoảng : O1O2 = HO1 – HO = 90-30 = 60cm vùng tối có bán kính cm Tính R’: Ta có: ∆KA1O1 : ∆KB2O2 ⇒ KO1 A1O1 KO1 R1 KO1 R1 ⇒ ⇔ = = - = KO2 A2O2 O1O2 − KO1 R2 O1O2 − KO1 R2 ⇒ KO1.R2 + KO1.R1 = RD ⇒ KO1.( R1 + R2 ) = R1.O1O2 ⇒ KO1 = Thay số ta có KO1 = R1.O1O2 R1 + R2 20.60 1200 = = cm ⇒ KO1 = 37.5 cm 20 + 12 32 Mặt khác: Ta có: ∆HA1O1 : ∆KQO ⇒ có: R’ = KO1 ( D − KO1 ).R1 KO1 A1O1 R = ⇔ = ⇒ R’= thay số ta D − KO1 R ' KO1 KO QO (120 − 37.5).20 = 44 cm 37.5 A1 A2 O'2 O1 O2 O B2 B1 Từ hình vẽ ta có để nàm hình vừa vặn khơng bóng tối phải di chuyển đĩa chắn sáng phía O1 đoạn O2O’2 Ta có : ∆A2O2' O : ∆A1O1O nên O2' O A2O2' A O' R = ⇒ O2' O = O1O 2 = D O1O A1O1 A1O1 R1 Thay số ta có: O2O = 120 ' 12 = 72 cm 20 Mà O1O2 = OO1-OO’2 = 120-72 = 48cm nên O2O’2 = O1O2 – O1O’2 = 60-48 = 12 cm Vậy phải di chuyển đĩa chắn sáng đoạn 12 cm vừa vặn khơng vùng tối Các tập tương tự Bài 3: Một điểm sáng cách ảnh khoảng SH = 1m trung điểm M SH người ta đặt bìa hình tròn vng góc với SH a) Tìm bán kính vùng tối bán kính bìa R = 10 cm b) Thay điểm sáng S nguồn sáng hình cầu có bán kính r = 2cm Tìm bán kính vùng tối vùng nửa tối Giải P Tóm tắt SH = 1m = 100cm I IM = R = 10 cm S M H r = 2cm a) Bán kính vùng tối HP = ? b) Bán kính vùng tối HP =?; Bán Q kính vùng nửa tối PO = ? a) Bán kính vùng tối tường PH ∆ SIM ∞ ∆ SPH ⇒ IM PH IM 10 = ⇒ PH = SH = 100 =20 cm SM SH SM 50 Ta có: PH’ = AA’ () AA’ = SA’ – SA = MI – SA = R – r = 10 – = cm ⇒ PH = PH’ + HH’= PH’ + MI= 8+10= 18 cm Tương tự ta có: A’B = HO= AA’ + AB = AA’ +2r = 8+4 = 12 cm Vậy PO = HO –HP = 12-8 = cm Vùng nửa tối hình vành khăn có bề rộng cm O P A' I A S M H' H B Q O' Bài 4: Một điểm sáng cách ảnh khoảng D = 4.5m Đặt cầu chắn sáng tâm O, bán kính r = 0,3 m S cho SO vng góc với OS = d a) Tìm bán kính R vùng tối d = 0,5m d=4m b) Tính d để R = 1,5m Giải a) Ta có ∆SAH : ∆SIO ⇒ AH IO = SA SI H mà SI = d − r Định lý Pitago cho ∆ SOI R nên ta có D = r d −r 2 hay R = R = D.r d −r S thay số ta có: Khi d= 0,5m bán kính vùng tối R=3.38m Khi d= 4m bán kính vùng tối R=0.34m b) Từ biểu thức R = D.r d − r2 R I d r O D A H' ta có: D r D R = 2 ⇔ R (d − r ) = D r ⇔ R d = D r + R r ⇔ R d = r ( D + R ) ⇔ d = r + ( ) d −r R Thay số ta có để R = 1,5m d = 0.95m Bài Một điểm sáng đặt cách 2m Giữa điểm sáng người ta đặt đĩa chắn sáng hình tròn cho đĩa song song với điểm sáng mằn trục đĩa a) Tìm đường kính bóng đen biết đường kính đĩa d =20 cm đĩa cách điểm sáng 50 cm b) Cần di chuyển đĩa theo phương vng góc với khoảng theo chiều để đường kính đĩa giảm nửa c) Biết đĩa di chuyển với vận tốc v = 2m/s tìm tốc độ thay đổi đường kính bóng đen d) Giữ ngun vị trí đĩa câu b) thay điểm sáng vật sáng hình cầu đường kính d1 =8cm Tìm vị trí đặt vật sáng để đường kính bóng đen câu a) Tìm diện tích vùng nửa tối xung quanh bóng đen HD a) Gọi AB, A’B’ đường kính đĩa bóng đen Theo định lý Talet ta có: AB SI AB.SI ' 20.200 = ⇒ A' B ' = = = 80cm A' B ' SI ' SI 50 b) Gọi A2, B2 trung điểm I’A’ I’B’ Để đường kính bóng đen giảm nửa(tức A2B2) đĩa AB phải nằm vị trí A 1B1 Vì đĩa AB phải dịch chuyển phía Theo định lý Talet ta có : A1B1 SI1 AB 20 = ⇒ SI1 = 1 SI ' = 200 = 100cm A2 B2 SI ' A2 B2 40 Vậy cần dịch chuyển đĩa đoạn II1 = SI1 – SI = 100-50 = 50 cm c) Tìm vận tốc thay đổi bóng đen: PDo đĩa di chuyển với vận tốc v = 2m/s quảng đường MM = 0.5 m P I1 I S M K nên gian t= M1 T s = 0.25s v Từ ta có tốc độ thay đổi bóng đen K1 Q1 Q v' = PQ − PQ 80 − 40 1 = = 160cm / s = 1.6m / s t 0.25 d) A2 Gọi O tâm, MN đường kính vật sáng hình cầu, P giao MA’ NB’ Ta có A' P M O N K A1 I1 B1 I' ∆PA1 B1 : ∆PA ' B ' ⇒ PI1 A1 B1 20 = = = PI ' A ' B ' 80 ⇒ PI1 = PI ' = PI1 + II ' B' ⇒ 3PI1 = I1 I ' ⇒ PI1 = I1 I ' 100 = cm 3 B2 Ta lại có: ∆PMN : ∆PA1B1 ⇒ ⇒ PO = PO MN = = = PI1 A1 B1 20 2 100 40 PI1 ⇒ PO = = cm 5 3 mà OI1 = PI1 – PO = 100 40 60 − = = 20cm 3 Vậy cần đặt đĩa chắn sáng cách tâm vật sáng hình cầu 20 cm *) Gọi K giao điểm NA2 MB2 Ta có ∆KMN : ∆KA1B1 ⇒ KO MN 2 2 = = = ⇒ KO = KI1 = (OI1 − OK ) = OI1 − OK KI1 A1 B1 20 5 5 40 100 ⇒ OI1 = OK ⇒ OK = OI1 = cm ⇒ KI1 = OK = cm 5 7 Mặt khác ta có: 100 + 100 KI AB KI ' KI + I I ' ∆KA1 B1 : ∆KA2 B2 ⇒ = 1 ⇒ A2 B2 = A1B1 = 1 A1 B1 = 20 = 160cm 100 KI ' A2 B2 KI1 KI1 Vậy diện tích vùng nửa tối S = π 3.14 A2 B22 A ' B '2 π (1602 − 802 ) = 15.72cm −π = ( A2 B22 − A ' B '2 ) = 4 4 Bài tập tương tự: Một điểm sáng S cách khoảng cách SH = 1m Tại trung điểm M SH người ta đặt bìa hình tròn, vng góc với SH a- Tính bán kính vùng tối bán kính bìa R = 10 cm b- Thay điểm sáng S hình sáng hình cầu có bán kính R = 2cm Tìm bán kính vùng tối vùng nửa tối Đs: a) 20 cm b) Vùng tối: 18 cm Vùng nửa tối: cm Phần II : Bài tập cột đèn Bài Một người có độ cao h đứng bóng đèn treo độ cao H (H>h) Nếu người với vận tốc v Hãy xác định chuyển động bóng đỉnh đầu in mặt đất Các tia sáng phát từ bóng đèn bị S người chặn lại tạo khoảng tối đất bóng người H A A' Trong khoảng thới gian t, người di chuyển quảng đường S = BB’ = h v.t Khi bóng đỉnh đầu di chuyển đoạn đường S’ = BB” B B' B" Ta có: ∆B " A ' B ' : ∆B " SB ⇒ A' B ' B"B ' = SB B"B A' B ' = h x SB H h H ⇒ x = vt Mặt khác ta lại có: B”B’= BB’+B’B” ⇔ x= vt+ x H H −h ⇒ B " B ' = B " B Vậy vận tốc bóng đỉnh đầu v ' = Bài 2: x vH = t H −h Một người có chiều cao AB đứng gần cột điện CD Trên đỉnh cột có bóng đèn nhỏ Bóng người có chiều dài AB’ ( Hình ) a Nếu người bước xa cột thêm c= 1,5m , bóng dài thêm d=0,5m Hỏi lúc ban đầu người vào gần thêm e= 1m , bóng ngắn ? h b Chiều cao cột điện H= 6,4m Hãy tính chiều cao h người ? Hướng dẫn a Ký hiệu AB’= a, AC= b - AB AB ' a = = ' CD CB a+b AB a+d a + 0,5 = = Tương tự bước xa ta có : CD a + b + c + d a + b + Tại vị trí ban đầu : ∆B’AB ~ ∆B’CD ta có (1) (2) Khi tiến lại gần bóng ngắn đoạn x AB a−x a−x = = CD a − x + b − a + b − ( x + 1) Ta có: (3) Áp dụng tính chất tỷ lệ thức vào cặp phương trình (1) (2) ta suy AB a 0,5 = = CD a + b 2,0 x 0,5 = Do từ (3) ta có : → x = 1/3 (m) x +1 AB h 0,5 = = b)Từ (4) Ta suy → h = 1,6 (m) CD H (4) Bài 3: Người ta dự định mắc bóng đèn tròn góc trần nhà hình vng, cạnh m quạt trần trần nhà, quạt trần có sải cánh 0,8 m (khoảng cách từ trục đến đầu cánh), biết trần nhà cao 3,2 m tính từ mặt sàn Hãy tính tốn thiết kế cách treo quạt trần để quạt quay, khơng có điểm mặt sàn loang lống Giải Để quạt quay, không điểm sàn sáng loang lống bóng đầu mút cánh quạt in tường tối đa đến chân tường C,D nhà hình hộp vng, ta xét trường hợp cho bóng, lại tương tự Gọi L đường chéo trần nhà L = = 5,7 m Khoảng cách từ bóng đèn đến góc chân tường đối diện: S1D = H −L = 2 (3,2) + (4 2) =6,5 m 2 L S1 A T điểm treo quạt, O tâm quay quạt A,B đầu mút cánh quạt quay H Xét ∆ S1IS3 ta có AB OI AB = ⇒ OI = × IT = S1 S IT S1 S H 3,2 2.0,8 = = 0,45m C L 5,7 R T S3 R O B I D Khoảng cách từ quạt đến điểm treo: OT = IT – OI = 1,6 – 0,45 = 1,15 m Vậy quạt phải treo cách trần nhà tối đa 1,15 m Bài tập tương tự: Các tia sáng Mặt Trời rọi lên gương phẳng nằm ngang góc phản xạ chiếu lên thẳng đứng Một không suốt chiều cao H nằm vng góc mặt gương (hình bên) Hãy xác định kích thước bóng tối màn khơng nhận tia sáng Mặt Trời rọi trực tiếp Trên trần nhà có treo đèn ống dài 1,2m Một học sinh muốn đo chiều cao trần nhà mà khơng có thang Trong tay bạn có thước dài 20cm bìa Hỏi bàng cách xác định chiều cao trần nhà III ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN GIẢI PHÁP, BIỆN PHÁP: Để giúp HS hứng thú đạt kết tốt việc giải tốn quang hình học lớp 7, điều tiết dạy giáo viên phải tích cực, nhiệt tình, truyền đạt xác, ngắn gọn đầy đủ nội dung, khoa học lô gích nhằm động não cho HS phát triển tư duy, độ bền kiến thức tốt Những tiết lý thuyết, thực hành tiết tập GV phải chuẩn bị chu đáo dạy, hướng dẫn HS chuẩn bị theo ý định GV, có GVmới cảm thấy thoải mái giải sửa tập quang hình học từ khắc sâu kiến thức phương pháp giải tập HS Thường xuyên nhắc nhở em yếu, động viên, biểu dương em giỏi, cập nhật vào sổ theo dõi kết hợp với GV chủ nhiệm để có biện pháp giúp đỡ kịp thời, kiểm tra thường xuyên tập vào đầu tiết học, làm em có thái độ đắn, nề nếp tốt học tập IV MỐI QUAN HỆ GIỮA GIẢI PHÁP, BIỆN PHÁP: Bài toán truyền thẳng loại tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng cách tổng hợp kiến thức lí thuyết thực nghiệm, kĩ hoạt động trí óc chân tay, vốn kiến thức hiểu biết vật lí, kĩ thuật thực tế đời sống để tự xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định điều kiện thích hợp, tự thực thí nghiệm theo quy trình, quy tắc để thu thập, xử lí kết nhằm giải cách khoa học, tối ưu toán cụ thể đặt Loại tập có tác dụng tồn diện việc đào tạo, giúp học sinh nắm vững kiến thức, kĩ lí thuyết thực nghiệm mơn vật lí Thơng qua giải pháp đặt dạng bản, học sinh tự xây dựng cho cách thức khác để xử lý vấn đề thực tế đặt ra, bồi dưỡng, phát triển lực tư duy, lực thực nghiệm, lực hoạt động tự lực, sáng tạo, bộc lộ rõ khả sở trường, sở thích vật lí Giải tập quang hình hình thức hoạt động nhằm nâng cao chất lượng học tập, tăng cường hứng thú, gắn học với hành, lí luận với thực tế, kích thích tính tích cực, tự lực, trí thơng minh, tài sáng tạo, tháo vát học sinh Đây biện pháp để phát học sinh giỏi vật lí V KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM, GIÁ TRỊ KHOA HỌC CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU: Qua dạng tập trên, ta thấy nội dung khơng dạng; nên chủ yếu phương pháp giải, tức việc chọn phương pháp giải ngắn khoa học để áp dụng cho toán Nội dung phần giải vấn đề đề tài chủ yếu ghi lại phương pháp giải để giáo viên hướng dẫn học sinh phương pháp chọn cách giải thích hợp gặp định luật truyền thẳng; đề tài trình bày dạng tập vận dụng, xếp dạng tập thành chuỗi tập để học sinh rèn luyện Cho nên nói, giới hạn đề tài nêu tóm tắt phương pháp giải số dạng tập tiêu biểu liên quan, hy vọng đề tài sau có điều kiện thân tơi biên soạn lại dạng tập vận dụng thành tập tài liệu có hướng dẫn giải để giúp cho học sinh tham khảo học tập đỡ tốn thời gian D KẾT QUẢ THU ĐƯỢC QUA KHẢO NGHIỆM, GIÁ TRỊ KHOA HỌC CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU: - Học sinh đại trà rèn luyện kỹ cách giải tập quang học dạng Học sinh có kỹ tóm tắt, phân tích tốn, biết tìm tòi lời giải chọn hệ thức thích hợp để làm tập Các em có hứng thú say mê học tập - Học sinh - giỏi giải nhanh, thành thạo tập quang học biết phát triển toán - Đề tài nhận thấy thay đổi nếp nghĩ học sinh việc cần học tốt môn Vật lý PHẦN III- KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ: KẾT QUẢ : Qua thời gian giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi, nhận thấy yếu tố quan trọng để nâng cao chất lượng học sinh phương pháp giảng dạy giáo viên Trong việc dạy bồi dưỡng học sinh giỏi vấn đề đặc biệt quan trọng giáo viên phải xây dựng hệ thống phương pháp giải tập cho loại Có học sinh hiểu nắm vững cách tổng quát kiến thức, sở em tự học, tự nghiên cứu tài liệu có hứng thú học tập, biết tự lực, chủ động, tự tin làm tốt thi Đây đề tài xây dựng qua trình thân trực tiếp nghiên cứu vận dụng vào dạy bồi dưỡng học sinh giỏi Do vấn đề thiết thực có tính ứng dụng cao Mỗi nội dung đề tài mang tính chất khái quát cao giải cách cụ thể, chi tiết Chính khơng đơn kiến thức, phương pháp để áp dụng cho việc giải toán quang học mà định hướng cho phương pháp giải tập quang học lớp sau Do việc giảng dạy theo nội dung đề tài không giúp học sinh có hệ thống phương pháp giải tập, mà quan trọng em nắm chất vật lí mối liên hệ kiến thức quang học toán học Đây chuyên đề đơn giản, gần gũi với thực tế nên trình vận dụng đề tài vào thực tế nhận thấy tất học sinh tiếp thu nhanh vận dụng tốt phương pháp vào việc giải tập Bằng việc vận dụng Định luật truyền thẳng, học sinh rèn luyện kỹ phân tích tư làm tập Sử dụng hệ thống tập hướng dẫn học sinh giải tập vật lý nội dung công việc mà người giáo viên phải hồn thành, từ hồn chỉnh trình dạy học Đề tài xây dựng phương pháp giải tập cho mảng nhỏ số dạng tập vật lí lớp Tuy nhiên, phương pháp tương tự, trình giảng dạy giáo viên xây dựng phương pháp giải cho tất loại tập lại Đây phương pháp tốt để giáo viên tự bồi dưỡng chuyên mơn cho biện pháp tốt để nâng cao chất lượng dạy học Căn vào mục đích nhiệm vụ đề tài đặt Đề thu kết quả: - Nghiên cứu phần lý luận việc hướng dẫn giải tập vật lý - Hệ thống kiến thức quang học 7, kiến thức liên quan đến tập - Từ đặc điểm nội dung tập, đặc điểm cách cho điều kiện toán đưa phương pháp giải với loại Song tập quang học nhiều, phong phú đa dạng với nội dung phức tạp, yêu cầu học sinh cần có kiến thức tổng hợp, trang bị thêm công thức sử dụng mối quan hệ đại lượng KIẾN NGHỊ ĐỀ XUẤT : Do thời gian nghiên cứu có hạn, tài liệu nghiên cứu chưa đầy đủ nên không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận xét đóng góp ý kiến thầy giáo, cô giáo bạn bè đồng nghiệp, để đề tài hoàn thiện Tơi mong có nhiều đồng nghiệp nghiên cứu đưa sáng kiến kinh nghiệm bổ ích, giúp cho học sinh ngày học tốt môn Vật lý có nhiều học sinh đạt giải cao kỳ thi học sinh giỏi cấp Mỗi năm Phòng giáo dục có bổ sung thêm trang thiết bị dạy học đại, đồng bộ, chất lượng cao trường THCS Đồng thời tổ chức chuyên đề cho giáo viên môn huyện, tỉnh nhằm triển khai đề tài sáng kiến kinh nghiệm xếp loại cao Từ giúp đội ngũ giáo viên học hỏi kinh nghiêm, nâng cao trình độ chun mơn, lực sư phạm tháo gỡ khó khăn gặp phải giảng dạy Tơi kính mong Phòng giáo dục, Nhà trường cấp ban nghành cần quan tâm nhiều đến giáo dục nói chung, mơn Vật lý nói riêng điều kiện thực tế sở vật chất, thời gian thực hành vấn đề trình bày đề tài Eakar, ngày … tháng 03 năm 2016 NGƯỜI VIẾT Đỗ Viết Tới ... đủ xác phương trình chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, đọc định nghĩa vận tốc, gia tốc, khái niệm chuyển động cong, chuyển động tròn đều, định luật Niutơn Thế nhưng, với câu... tập truyền thẳng ánh sáng chương trình vật lý thường chủ quan, khơng ý, khơng nghĩ có tính tốn liên quan THÀNH CƠNG, HẠN CHẾ a Thành cơng: Qua việc định luật truyền thẳng ánh sáng vào số tốn định. .. NGHIÊN CỨU: Phạm vi nghiên cứu đề tài vận dụng định luật truyền thẳng ánh sáng phần Quang học chương trình THCS vào giải số tập thực tế với thời gian nghiên cứu đề tài qua nhiều năm tiếp tục nghiên