Phương pháp giải bài tập về thấu kính đơn

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Ngành giáo dục nước ta tiến hành đổi lớn toàn diện Từ xưa giáo dục coi quốc sách hàng đầu, ưu tiên đầu tư để phát triển Mục tiêu quan trọng giáo dục đào tạo nhân tài, đào tạo lớp người có đạo đức, có tri thức chuyên môn nhằm đáp ứng yêu cầu xây dựng phát triển đất nước theo hướng hội nhập giới Vật lý học môn khoa học tự nhiên tập trung vào nghiên cứu vật chất chuyển động khơng gian thời gian, với khái niệm liên quan lượng lực Một cách rộng hơn, phân tích tổng quát tự nhiên, thực để hiểu cách biểu vũ trụ Vật lý học có đóng góp quan trọng.Ví dụ, tiến hiểu biết điện từ học vật lý hạt nhân trực tiếp dẫn đến phát minh phát triển sản phẩm mới, thay đổi đáng kể mặt xã hội ngày nay, ti vi, máy vi tính, laser, internet, thiết bị gia dụng, vũ khí hạt nhân; tiến nhiệt động lực học dẫn tới phát triển cách mạng công nghiệp… Hơn nữa, đội ngũ học sinh lực lượng lao động dự bị nòng cốt thật hùng hậu khoa học kỹ thuật, kiến thức, kỹ vật lý đóng góp phần không nhỏ lĩnh vực Kiến thức, kỹ vật lý vận dụng sâu vào sống người góp phần tạo cải, vật chất cho xã hội ngày đại Năm học 2017-2018, học sinh THPT phải làm thi liên quan đến kiến thức lớp 11 12 Sau đó, từ năm 2018-2019 phạm vi kiến thức ba năm THPT Trong phần Quang học chương trình vật lý lớp 11, học sinh học chương “Mắt dụng cụ quang” Trong chương “Thấu kính” sở để học sinh giải dụng cụ quang học Nếu học sinh khơng giải cách triệt để tốn thấu kính khơng giải tập dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt Qua thực tế giảng dạy, nhận thấy học sinh học thường khó khăn, chậm nắm bắt thông tin, lúng túng giải tập, khơng xác định hướng giải tốn Trong thời lượng cho chương trình kể phần giải tập có ba tiết học Do làm để giảng dạy tốt giúp học sinh nắm bắt kiến thức vấn đề khó, đòi hỏi người thầy phải có kinh nghiệm tích cực học tập học sinh thời gian nhà giải - - 1.2 Mục đích nghiên cứu Xây dựng tiến trình, tổ chức hoạt động dạy học : “Thấu kính” vật lí 11 theo hướng phát huy lực học sinh,giúp học sinh nắm kiến thức bản, hình thành phương pháp, kĩ năng, kĩ xảo, thái độ động học tập đắn học sinh có khả tiếp cận chiếm lĩnh nội dung kiến thức mới, khắc sâu thêm kiến thức cũ học lớp giúp học sinh biết đưa kiến thức Vật lý học vào đời sống, vào thực tiễn Làm cho em thích học, thích đến trường, yêu trường yêu lớp 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Hoạt động dạy học “ Thấu kính” Vật lí lớp 11 - Cơ sở lí luận thực tiễn dạy học giải vấn đề dạy học theo hướng phát huy lực học sinh 1.4 Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp nghiên cứu lý luận Nghiên cứu lí luận dạy học tập Vật lí Nghiên cứu sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò việc xây dựng hệ thống hướng dẫn giải tập Vật lí “Thấu kính” Nghiên cứu chương trình Vật lí phổ thơng, nội dung sách giáo khoa Vật lí 11 tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ, nội dung yêu cầu kiến thức, kĩ giải tập Lựa chọn dạng tập sách giáo khoa, sách tập, sách tham khảo phù hợp với nội dung, kiến thức chương + Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế, thu thập thông tin Khảo sát công tác bồi dưỡng, phụ đạo học sinh ưu điểm nhược điểm từ đưa phương pháp cụ thể Tập hợp nghiên cứu nội dung sách giáo khoa Vật lý lớp 11 tài liệu tham khảo khác để tuyển chọn xây dựng hệ thống tập tự luận, trắc nghiệm + Thực nghiệm sư phạm trường phổ thông + Phương pháp thống kê, xử lí số liệu Thống kê kết đo trình thử nghiệm So sánh kết NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Bài tốn thấu kính lớp 11 gói gọn hai tiết học tiết tập Mặc dù em học cấp THCS, khái niệm bản, tính chất đồng dạng tam giác, cơng thức thấu kính chưa có tập nâng cao chuyên sâu hơn.Để hiểu giải tập vế thấu kính cách nhanh chóng bậc THPT yêu cầu học sinh phải nắm vững kiến thức thấu kính, bao gồm đường tia sáng qua thấu kính, cách dựng hình, cơng thức thấu kính, cách nhận biết loại thấu kính, tính chất vật ảnh cho loại thấu kính Tuy nhiên qua thực tế giảng dạy, nhận thấy đa số học sinh làm tập áp dụng công thức thấu kính theo Sách giáo khoa, mà đơi nhầm dấu đại lượng Theo kinh nghiệm thân: điều giáo viên phải làm tạo thái độ động học tập đắn, tích cực cho học sinh, để có điều giáo viên phải giúp học sinh nắm vững kiến thức bản, biết phân loại phương pháp giải tập phù hợp Nó làm cho học thêm sinh động, hấp dẫn, thu hút ý học sinh mà giúp học sinh dễ dàng việc tiếp thu với kiến thức học Từ giúp cho việc kiểm tra đánh giá học sinh thực dễ dàng nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy “Các dạng tập thấu kính” có dạng tốn vơ lạ học sinh, không học kiến thức lớp khơng giúp em giải Chính đề tài tơi muốn tập dần cho học sinh có kĩ định hướng giải cách có hệ thống, phân dạng cho học sinh dễ dàng thích ứng với tốn quang hình học đa dạng 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Khảo sát thực trạng với lớp 11A3 11A4 trường THPT Triệu Thị Trinh năm học 2016 – 2017 trước áp dụng SKKN vào giảng dạy có kết qủa sau: Lớp Sĩ số hs 11A3 11A4 44 38 % HS giải 32,6% 20,9% % HS % HS khơng lúng túng biết giải 50% 17,4% 55,8% 23,3% 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Trong đề tài đưa cách phân loại số dạng tập thấu kính đơn ( xét với vật thật ) ví dụ cho dạng cụ thể: A Vẽ đường truyền tia sáng: I.Cách vẽ: - Dùng tia sáng để vẽ ảnh vật Vật nằm tia tới, ảnh nằm tia ló ( đường kéo dài tia ló) - Nhớ tia sáng đặc biệt Nhớ tính chất ảnh vật qua thấu kính Nếu đề cho S S’, trục S S’ cắt quang tâm O trục - a) b) c) Dựa vào vị trí S,S’ so với trục ta kết luận S’ ảnh thật hay ảo, thấu kính hội tụ hay phân kì Nếu đề cho vật AB ảnh A’B’, tiến hành nối AB A’B’ chúng cắt quang tâm O, Ox vuông góc với AB trục thấu kính Xác định tiêu điểm F: Từ S AB vẽ tia SI song song trục chính, giao trục với IS’ F II Ví dụ minh họa: Bài tốn 1: Ví dụ 1: Trong hình đây, xy trục thấu kính L; S vật điểm thật, S/ ảnh ảo S tạo thấu kính Với trường hợp xác định: S/ ảnh thật hay ảo Loại thấu kính Các tiêu điểm (bằng phép vẽ ) G iải Từ đặc điểm đường tia sáng qua thấu kính, giả sử xác định quang tâm tiêu điểm F F’ thì: - O, S, S’ thẳng hàng - Điểm tới I ( tia tới SI song song với trục ), F’ F thẳng hàng - F F’ đối xứng qua quang tâm O + Ta suy phép vẽ: - Kẻ đường SS’ cắt đường xy O, quang tâm - Dựng thấu kính L qua O vng góc với trục xy - Kẻ tia tới SI song song với xy Kẻ IS’cắt Sy F’, tiêu điểm ảnh F’ - Lấy F đối xứng F’ qua O tiêu điểm vật F + Loại thấu kính: Trường hợp 1: thấu kính phân kỳ ảnh ảo S’ ( S’ ảnh ảo S’ phía trục với S ) gần trục vật Trường hợp 2: thấu kính hội tụ ảnh ảo S’ ( S’ ảnh ảo S’ phía trục với S ) xa trục vật Trường hợp 3: thấu kính hội tụ S’ ảnh thật ( S’ ảnh thật S’ khác phía trục với S ) Ví dụ 2: Trong hình vẽ đây, xy trục thấu kính, A điểm vật thật, A/ ảnh A tạo thấu kính, O quang tâm Với trường hợp xác định: a) A/ thật hay ảo? b) Loại thấu kính c) Các tiêu điểm phép vẽ? A A A/ O x y H.1 x y A/ H.2 Giải A x F/ F o H.1 y A/ Hình 1: + Nối A với A/ cắt xy O A/ ảnh thật => TKHT + Từ O dựng thấu kính hội tụ vng góc với xy + Từ A kẻ tia tới song song với xy cho tia ló qua A/ cắt xy F/ Lấy F đối xứng F/ qua O F/ A A/ O F x y F/1 Hình 2: + A/ ảnh ảo gần O A => TKPK + TKPK vng góc với xy + kẻ tia tới qua A cho tia ló kéo dài qua A/ Dựng trục phụ song song với tia tới cắt tia ló tiêu điểm ảnh phụ F/1 Từ F/1 hạ đường thẳng vng góc với trục cắt trục F/ Lấyđối xứng F/ qua O Bài toán 2: Đối với vật đoạn thẳng nhỏ AB đặt vng góc trục chính: a/ Vật ảnh ngược chiều nhau: Cùng tính chất ⇒ Thấu kính hội tụ Ví dụ 3: Cho xy trục thấu kính ,AB đoạn thẳng nhỏ đặt vng góc trục trước thấu kính, A /B/ ảnh AB cho thấu kính Xác định loại thấu kính Bằng phép vẽ, xác định quang tâm, tiêu điểm B A/ x y A B/ + Vật ảnh ngược chiều ⇒ thật ⇒ Thấu kính hội tụ + Nối B, B/ căt xy O, O quang tâm Giải : B B O x A/ y A O x A/ y A B/ B/ Dựng thấu kính vng góc trục O + Dựng tia tới SI song song trục gặp trục I.Nối IB / cắt trục F/ F/ tiêu điểm ảnh.Lấy F đối xứng F/ qua quang tâm O F tiêu điểm vật B x O F A/ F/ y A B/ b) Vật ảnh chiều nhau: Khác tính chất ⇒ Vật thật - ảnh ảo - Ảnh ảo lớn vật: Thấu kính hội tụ - Ảnh ảo nhỏ vật: Thấu kính phân kỳ Ví dụ 4: Cho xy trục thấu kính ,AB đoạn thẳng nhỏ đặt vng góc trục trước thấu kính, A /B/ ảnh AB cho thấu kính Xác định loại thấu kính Bằng phép vẽ, xác định quang tâm, tiêu điểm B Hình(a hình b) B/ B x A/ A B/ A/ x y y A Hình a Cách giải : giống ví dụ Hình b Bài tốn 3: Ví dụ 5: IK tia ló tia tới SI cho thấu kính Hỏi thấu kính loại ? Hãy vẽ tia ló tia tới PQ I S K x y P O Q Giải: + Tia ló IK có phương lại gần trục phương tia tới SI ⇒ thấu kính hội tụ + Dựng trục phụ song song tia tới SI, cắt tia ló IK tiêu điểm phụ F1 I S F1 K y x P O Q + Dựng tiêu diện vng góc với trục qua tiêu điểm phụ F1 I S F1 x O Q I P + Dựng trục phụ song song tia tới PQ cắt tiêu S diện tiêu điểm phụ F2 Dựng tia ló QF2 x K y F1 O Q P K y F2 b/ Tia ló có phương xa trục phương tia tới thấu kính phân kỳ Ví dụ 6: IK tia ló tia tới SI cho thấu kính K Hỏi thấu kính loại ? Hãy vẽ tia ló tia tới PQ I S x y O P Cách giải: giống ví dụ Q Ví dụ 7: A/B/ ảnh đoạn thẳng nhỏ AB cho thấu kính.Hỏi thấu kính loại ? Bằng phép vẽ xác định quan tâm, trục tiêu điểm Giải: - Thấu kính hội tụ B B A B/ I B B - Vẽ hình theo quy tắc học A A/ O A/ F/ B/ B.Bài tốn thuận: Dạng B.1: Tìm tiêu cự độ tụ thấu kính theo chiết suất đặc trưng hình học I.Phương pháp giải: a) - Tiêu cự độ dài đại số f khoảng cách từ quang tâm O đến tiêu điểm với quy ước: f > với thấu kính hội tụ f < với thấu kính phân kì (|f| = OF = OF’) b)- Khả hội tụ hay phân kì chùm tia sáng thấu kính đặc trưng độ tụ D xác định bởi: (f : mét (m); D: điốp (dp)) (R > : mặt lồi./ R < : mặt lõm /R = ∞: mặt phẳng ) II Bài tập minh họa : Ví dụ 1: (Bài 17.1- Trang 74-Giải tốn vật lí 11 tập ) Thủy tinh làm thấu kính có chiết suất n = 1,50 a) Hãy tính tiêu cự thấu kính ( đặt khơng khí) : + hai mặt lồi có bán kính 10cm, 30 cm + mặt lồi có bán kính 10 cm, mặt lõm có bán kính 30 cm b) Hãy tính lại tiêu cự thấu kính chúng dìm vào nước có chiết suất n/ = Giải a) Thấu kính đặt khơng khí : + Trường hợp 1: + Trường hợp 2: b) Thấu kính dìm vào nước: +Trường hợp 1: + Trường hợp 2: Ví dụ 2: (Bài 17.4 – Trang 176 – Giải tốn vật lí 11 tập 2) Một thấu kính thủy tinh có chiết suất n = 1,50 Khi đặt khơng khí thấu kính có độ tụ 5dp Dìm thấu kính vào chất lỏng chiết suất n / thấu kính có tiêu cự f / = -1m Tính chiết suất n/ chất lỏng Giải: + Trong khơng khí : D = + Trong chất lỏng: D/ = Lập tỉ số : Ví dụ 3: ( http://dethi.violet.vn ) Một thấu kính hai mặt lồi bán kính R, đặt khơng khí có tiêu cự f =30cm Nhúng chìm thấu kính vào bể nước, cho trục thẳng đứng, cho chùm sáng song song rọi thẳng đứng từ xuống thấy điểm hội tụ cách thấu kính 80cm Tính R, cho biết chiết suất nước 4/3 Hướng dẫn: R = 2f(n-1) = 40 cm Dạng B.2: Xác định ảnh vật sáng cho bới thấu kính ⇔ Xác định d / , k, chiều ảnh so với chiều vật I.Phương pháp giải: + Dạng đề toán: a) Cho biết tiêu cự f thấu kính, khoảng cách d từ vật đến thấu kính,độ lớn vật, xác định vị trí, tính chất ảnh số phóng đại ảnh k *phương pháp giải : 10 - Xác định vị trí ảnh, tính chất ảnh số phóng đại ảnh xác định d / , k Từ giá trị d / , k để suy tính chất ảnh chiều ảnh - Giải hệ hai phương trình: - d'>0 : ảnh thật; d'0 :ảnh vật chiều; k f = 20cm 2.4.Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Phân tích theo ý: Tác dụng SKKN đến chất lượng giảng dạy giáo dục thân, đồng nghiệp, đặc biệt cần phân tích đến tiến học sinh; ảnh hưởng SKKN đến phong trào giáo dục nhà trường địa phương Sau áp dụng cách phân loại nêu cách giải số tập thấu kính lớp tơi phân cơng giảng dạy trường THPT Triệu Thị Trinh, nhận thấy em tự tin, chủ động, biết phân dạng vận dụng phương pháp giải tập mà sáng kiến kinh nghiệm đưa nhanh, Bài tập trở nên sơi từ phát huy khả phân tích, tổng hợp tư sáng tạo em Khảo sát với lớp 11B3 11B4 trường THPT Triệu Thị Trinh năm học 2017 – 2018 áp dụng SKKN vào giảng dạy có kết qủa sau: Lớp Sĩ số hs 11B3 11B4 42 43 % HS giải % HS lúng % HS túng giải 71,4% 23,8% 4,8% 62,8% 25,6% 11,6% KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ a) Kết luận - Để việc truyền đạt kiến thức cho học sinh có hiệu quả, cụ thể kỹ giải tập khắc sâu kiến thức, người giáo viên cần có cách nhìn tổng qt đồng thời phải biết chọn lọc trình giảng dạy Như từ kiến thức có sách giáo khoa người thầy cần phải nghiên cứu, tham khảo phân tích, tổng hợp để tích luỹ thêm nhiều kiến thức, nhiều dạng tập để định hướng tư cho học sinh, hướng dẫn em biết phân loại tìm cách giải tối ưu - Trên tơi trình bày suy nghĩ cách giải dạng tập “Thấu Kính” cách hiệu Tuy nhiên đổi phương pháp dạy học vật lý tơi gặp khơng khó khăn chắn không tránh khỏi hạn chế Tôi 20 mong đóng góp, bổ sung đồng nghiệp để phương pháp thực tốt hơn, hoàn thiện nhằm nâng cao chất lượng dạy học đáp ứng nhu cầu xã hội thời kì đổi b) Kiến nghị - Nhà trường cần bổ sung thêm tài liệu tham khảo tư liệu cần thiết như: + Sách tham khảo chuyên sâu, tạp chí Vật lý, đĩa, băng từ giáo dục, thông tin lĩnh vực Vật lý… + Đầu tư sử dụng có hiệu trang thiết bị để phục vụ tốt cho công tác giảng dạy - Giáo viên cần tham gia buổi học bồi dưỡng thường xuyên nhiều chuyên môn nghiệp vụ - Sáng kiến kinh nghiệm phải hoạt động khoa học tổ, thông qua sách kiến kinh nghiệm giúp trao đổi chuyên sâu chun mơn Mỗi sáng kiến kinh nghiệm hồn thành tài liệu dùng chung cho thầy, cô tổ em học sinh Do kinh nghiệm thân hạn chế nên chắn viết có thiếu sót định, dạng tập đưa chưa tổng quát kiến thức Vì vậy, tơi mong nhận nhiều ý kiến đóng góp q thầy để đề tài áp dụng cách hiệu quả, giúp trình dạy học thầy trò ngày hồn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO: SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ 11 (Chương trình chuẩn nâng cao) - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - Nhà xuất GIÁO DỤC – Năm 2007 SÁCH BÀI TẬP VẬT LÝ 11 (Chương trình chuẩn nâng cao) - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - Nhà xuất GIÁO DỤC – Năm 2007 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHỌN LỌC GIẢI CÁC BÀI TOÁN VẬT LÝ SƠ CẤP Tập II – VŨ THANH KHIẾT – NHÀ XUẤT BẢN HÀ NỘI – Năm 2005 GIẢI TOÁN VẬT LÍ 11 Tập II – BÙI QUANG HÂN – Nhà xuất GIÁO DỤC – Năm 2000 ÔN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ – TRẦN TRỌNG HƯNG – NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI - Năm 2008 http://thuvienvatly.com http://dethi.violet.vn 21 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 25 tháng năm 2018 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác (Ký ghi rõ họ tên) Ngô Thị Hồng PHỤ LỤC S T T 11 62 10 11 12 MỤC LỤC 1.MỞ ĐẦU 1.1-Lí chọn đề tài 1.2-Mục đích nghiên cứu 1.3-Đối tượng nghiên cứu 1.4-Phương pháp nghiên cứu 2.NỘI DUNG CỦA SKKN 2.1 Cơ sở lí luận SKKN 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng SKKN 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề A.Vẽ đường truyền tia sáng B.Bài tốn thuận B.1 Tìm f, D thấu kính theo chiết suất đặc trưng hình học TRA NG 1 2 2 3 8 22 13 14 15 16 17 18 193 B.2 Xác định ảnh vật sáng chiều ảnh so với chiều vật C.Bài tốn nghịch C.1.Cho biết f,k Tìm d, d/ C.2 Cho biết f, khoảng cách vật ảnh Tìm d, d/ D Dời vật – Dời thấu kính theo phương trục 2.4.Hiệu SKKN hoạt động giáo dục… KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 10 12 12 13 16 18 19 23 ... thật đặt cách thấu kính 60cm cho ảnh thật sau thấu kính, cách thấu kính 20cm - vật thật đặt cách thấu kính 20cm cho ảnh thật sau thấu kính, cách thấu kính 60cm - vật thật đặt cách thấu kính 12,92cm... vật: Thấu kính hội tụ - Ảnh ảo nhỏ vật: Thấu kính phân kỳ Ví dụ 4: Cho xy trục thấu kính ,AB đoạn thẳng nhỏ đặt vng góc trục trước thấu kính, A /B/ ảnh AB cho thấu kính Xác định loại thấu kính. .. – Trang 176 – Giải tốn vật lí 11 tập 2) Một thấu kính thủy tinh có chiết suất n = 1,50 Khi đặt khơng khí thấu kính có độ tụ 5dp Dìm thấu kính vào chất lỏng chiết suất n / thấu kính có tiêu cự