Sáng kiến kinh nghiệm phương pháp giải bài toán quang hình học lớp 9

4.Hướng dẫn HS phân tích đề bài toán quang hình học một cách lôgich, có hê thống: Ví dụ 2: Đặt vật AB cao 12cm vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ A nằm trên trục chính và [r]

Phòng GD ĐT Vĩnh Linh Trường THCS Bến Quan Trần Quang Tuyến Tổ: Tự nhiên SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN QUANG HÌNH HỌC LỚP I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ ĐẶT VẤN ĐỀ Môn vật lý là môn học lý thú, hấp dẫn nhà trường phổ thông, đồng thời nó áp dụng rộng rãi thực tiễn đời sống hàng ngày người chúng ta Hơn môn học này càng ngày lại càng càng yêu cầu cao để đáp ứng kịp với công CNH- HĐH đất nước , nhằm bước đáp ứng mục tiêu giáo dục đề " Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài", góp phần xây dựng Tổ Quốc ngày giàu đẹp -Hơn đội ngũ học sinh là lực lượng lao động dự bị nòng cốt và thật hùng hậu khoa học kỹ thuật, đó kiến thức, kỹ vật lý đóng góp phần không nhỏ lĩnh vực này Kiến thức, kỹ vật lý vận dụng và sâu vào sống người góp phần tạo cải, vật chất cho xã hội ngày đại Thực tế qua các năm dạy chương trình thay sách lớp thân nhận thấy: Các bài toán quang hình học lớp mặc dù chiếm phần nhỏ chương trình Vật lý 9, đây là loại toán các em hay lúng túng, các em hướng dẫn số điểm thì loại toán này không phải là khó Từ lý trên, để giúp HS lớp có định hướng phương pháp giải bài toán quang hình học lớp 9, nên chúng tôi đã chọn đề tài này Sau thời gian ngắn tìm hiểu, kiểm nghiệm, tôi đã nhận thấy thực trạng và số nguyên nhân sau: II- SỐ LIỆU VÀ THỰC TRẠNG: Kết khảo sát đầu tháng 3: ( khảo sát toán quang hình học lớp ) điểm trên điểm - 10 điểm - Lớp Sĩ số SL Tỷ lệ SL Tỷ lệ SL Tỷ lệ 9A 32 10 53% 5,3% 2,6% 9B 35 43% 2,7% 13,5% 9C 31 13 38% 0% 10% Kh ối 98 % 12 5,2% 20 8,7% Nguyên nhân chính: a) Do tư học sinh còn hạn chế nên khả tiếp thu bài còn chậm, lúng túng từ đó không nắm các kiến thức, kĩ bản, định lý, các hệ đó khó mà vẽ hình và hoàn thiện bài toán quang hình học lớp b) Đa số các em chưa có định hướng chung phương pháp học lý thuyết, chưa biến đổi số công thức, hay phương pháp giải bài toán vật lý c) Kiến thức toán hình học còn hạn chế (tam giác đồng dạng) nên không thể giải toán d) Do phòng thí nghiệm, phòng thực hành còn thiếu nên các tiết dạy chất lượng chưa cao, dẫn đến học sinh tiếp thu các định luật, hệ còn hời hợt Sáng kiến kinh nghiệm - Lop8.net Phòng GD ĐT Vĩnh Linh Trường THCS Bến Quan Trần Quang Tuyến Tổ: Tự nhiên Một số nhược điểm HS quá trình giải toán quang hình lớp 9: a) Đọc đề hấp tấp, qua loa, khả phân tích đề, tổng hợp đề còn yếu, lượng thông tin cần thiết để giẩi toán còn hạn chế b)Vẽ hình còn lúng túng Một số vẽ sai không vẽ ảnh vật qua thấu kính, qua mắt, qua máy ảnh đó không thể giải bài toán c) Môt số chưa nắm kí hiệu các loại kính, các đặt điểm tiêu điểm, các đường truyền tia sáng dặt biệt, chưa phân biệt ảnh thật hay ảnh ảo Một số khác không biết biến đổi công thức toán d) Chưa có thói quen định hướng cách giải cách khoa học trước bài toán quang hình học lớp III- NHỮNG GIẢI PHÁP GIẢI QUYẾT: Những bài toán quang hình học lớp gói gọn chương III từ tiết 40 đến tiết 51 Mặc dù các em đã học phần quang năm lớp 7, là khái niệm bản, cho nên bài toán loại này còn lạ HS, mặc dù không quá phức tạp HS lớp tập dần cho HS có kỹ định hướng bài giải cách có hệ thống, có khoa học, dễ dàng thích ứng với các bài toán quang hình học đa dạng các lớp cấp trên sau này Để khắc phục nhược điểm đã nêu trên, tôi đã đưa số giải pháp cần thiết cho HS bứơc đầu có phương pháp để giải loại bài toán quang hình lớp dược tốt hơn: Giáo viên cho HS đọc kỹ đề từ đến lần hiểu Sau đó hướng dẫn HS phân tích đề: Hỏi: * Bài toán cho biết gì? * Cần tìm gì? Yêu cầu gì? * Vẽ hình nào? Ghi tóm tắt * Vài học sinh đọc lại đề ( dựa vào tóm tắt để đọc ) Ví dụ 1: Một người dùng kính lúp có số bội giác 2,5X để quan sát vật nhỏ AB đặt vuông góc với trục chính kính và cách kính 8cm a)Tính tiêu cự kính? Vật phải đặt khoảng nào trước kính? b)Dựng ảnh vật AB qua kính (không cần đúng tỉ lệ), ảnh là ảnh thật hay ảo? c) Ảnh lớn hay nhỏ vật bao nhiêu lần? Giáo viên cho học sinh đọc vài lần Hỏi: * Bài toán cho biết gì? -Kính gì? Kính lúp là loại thấu kínhgì?Số bội giác G? -Vật AB đặt nào với trục chính thấu kính?Cách kính bao nhiêu? -Vật AB dược đặt vị trí nào so với tiêu cự? * Bài toán cần tìm gì? Yêu cầu gì? -Tìm tiêu cự? Để tính tiêu cự kính lúp cần sử dụng công thức nào? -Để nhìn rõ ảnh qua kính lúp vật phải đặt khoảng nào trước kính? -Dựng ảnh vật AB qua kính ta phải sử dụng các tia sáng đặt biệt nào? -Xác định ảnh thật hay ảo? -So sánh ảnh và vật? * Một HS lên bảng ghi tóm tắt sau đó vẽ hình (cả lớp cùng làm ) Sáng kiến kinh nghiệm - Lop8.net Phòng GD ĐT Vĩnh Linh Trường THCS Bến Quan Trần Quang Tuyến Tổ: Tự nhiên Cho biết Kính lúp G = 2,5X OA = 8cm a) G = ?Vật đặt khoảng nào? b) Dựng ảnh AB Ảnh gì? B' A' B ' ? c) AB A/ '',''' '''' B  F O  F' A * Cho2 học sinh dựa vào tóm tắt đọc lại đề ( có HS hiểu sâu đề ) *Để giải đúng bài toán cần chú ý cho HS đổi cùng đơn vị đơn vị số bội giác phải tính cm a) Để học sinh dựng ảnh, xác định vị trí vật chính xác qua kính,mắt hay máy ảnh GV phải luôn kiểm tra, khắc sâu HS: *Các sơ đồ ký hiệu quen thuộc như: -Thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì: ; -Vật đặt vuông góc với trục chính: F -Trục chính, tiêu điểm F và F', quang tâm O: • O F' • -Phim máy ảnh hoăc màng lưới mắt: Màng lưới -Ảnh thật: ; -Ảnh ảo: * Các Định luật, qui tắc qui ước, hệ như: - Định luật truyền thẳng ánh sáng, định luật phản xạ ánh sáng, định luật khúc xạ ánh sáng -Đường thẳng nối tâm mặt cầu gọi là trục chính -O gọi là quang tâm thấu kính -F và F' đối xứng qua O, gọi là các tiêu điểm -Đường truyền các tia sáng đặt biệt như: Thấu kính hội tụ: +Tia tới song song với trục chính cho tia ló qua tiêu điểm F +Tia tới qua tiêu điểm F, cho tia ló song song với trục chính +Tia tới qua quang tâm O, truyền thẳng +Tia tới cho tia ló qua tiêu điểm phụ ứng với trục phụ song song với tia tới Sáng kiến kinh nghiệm - Lop8.net Phòng GD ĐT Vĩnh Linh Trường THCS Bến Quan F F' O • Trần Quang Tuyến Tổ: Tự nhiên F • O • •F' Thấu kính phân kì: +Tia tới song song với trục chính,cho tia ló kéo dài qua tiêu điểm F' +Tia tới qua tiêu điểm F, cho tia ló song song với trục chính +Tia tới qua quang tâm O, truyền thẳng +Tia tới bất kỳ, cho tia ló có đường kéo dài qua tiêu điểm phụ, ứng với trục phụ song song với tia tới O F' • F • • F O • F' -Máy ảnh: +Vật kính máy ảnh là thấu kính hội tụ +Ảnh vật phải vị trí phim cho nên muốn vẽ ảnh phải xác định vị trí đặt phim P B O A Q -Mắt, mắt cận và mắt lão: +Thể thuỷ tinh mắt là thấu kính hội tụ -Màng lưới phim máy ảnh +Điểm cực viễn: điểm xa mắt mà ta có thẻ nhìn rõ không điều tiết +Điểm cực cận: điểm gần mắt mà ta có thể nhìn rõ Kính cận là thấu kính phân kì B • A F,CV Kinh cận Mắt +Mắt lão nhìn rõ vật xa, không nhìn rõ vật gần Kính lão là thấu kính hội tụ Mắt lão phải đeo kính hội tụ để nhìn rõ các vật gần B • CC Sáng kiến kinh nghiệm - • A F Lop8.net Phòng GD ĐT Vĩnh Linh Trường THCS Bến Quan Trần Quang Tuyến Tổ: Tự nhiên Mắt -Kính lúp: +Kính lúp là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn +Để dựng ảnh, xác định vị trí vật qua kính lúp cần phải đặt vật khoảng tiêu cự kính Ảnh qua kính lúp phải là ảnh ảo lớn vật B • F O A *Ở Ví dụ1: B' -Dựng ảnh vật AB qua kính lúp: +Ta phải đặt vật AB khoảng tiêu cự kính lúp +Dùng hai tia đặt biệt để vẽ ảnh A'B' A/ '',''' '''' học B  F O A  F' b) Để trả lời phần câu hỏi định tính sinh cần thu thập thông tin có liên quan đến nội dung, yêu cầu bài toán từ đó vận dụng để trả lời Ở ví dụ -Câu a) Vật đặt khoảng nào? Câu b) ảnh gì? +Ở đây vật kính là kính lúp cho nên vật phải đặt khoảng tiêu cự nhìn rõ vật Ảnh vật qua thấu kính là ảnh ảo và lớn vật *Các thông tin: -Thấu kính hội tụ: +Vật đặt ngoài tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều +Vật đặt xa thấu kính cho ảnh thật có vị trí cách thấu kính khoảng tiêu cự +Vật đặt khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn vật, cùng chiều với vật -Thấu kính phân kỳ: +Vật đặt vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo,cùng chiều, nhỏ vật và luôn nằm khoản tiêu cự thấu kính +Vật đặt xa thấu kính, ảnh ảo vật có vị trí cách thấu kính khoảng tiêu cự -Máy ảnh: +Ảnh trên phim là ảnh thật, nhỏ vật và ngược chiều với vật -Mắt cận: + Mắt cận nhìn rõ vật gần, không nhìn rõ vật xa + Mắt cận phải đeo kính phân kì -Mắt lão: +Mắt lão nhìn rõ vật xa, không nhìn rõ vật gần + Mắt lão phải đeo kính hội tụ để nhìn rõ các vật gần -Kính lúp: +Vật cần quan sát phải đặt khoảng tiêu cự kính ảnh ảo lớn vật.Mắt nhìn thấy ảnh ảo đó Sáng kiến kinh nghiệm - Lop8.net Phòng GD ĐT Vĩnh Linh Trường THCS Bến Quan Trần Quang Tuyến Tổ: Tự nhiên Nắm các công thức vật lý, các hệ thức tam giác đồng dạng,dùng các phép toán để biến đổi các hệ thức, biểu thức : * Công thức tính số bội giác: G= 25 25  f  f G -Trở lại ví dụ1 : G= 25 25 25  f   10(cm) = f G 2,5 * Hệ thức tam giác đồng dạng, và các phép toán biến đổi: Ta trở lại câu c) ví dụ1: c) B' B O   *  OA'B' Đồng A dạng vớiF OAB A , nên ta có : F' /'',A' ' B ' OA' OA'   (1) ''''AB OA ''*  F'A'B' đồng dạng với  F'OI, nên ta có: A' B ' A' B ' F ' A' OA' F ' O OA' F ' O OA'       1 AB OI F 'O F 'O F ' O F ' O 10 (2) Từ (1) và (2) ta có: OA' OA' OA' OA'  1     OA'  40 (cm) 10 10 (3) Thay (3) vào (1) ta có : A' B ' OA' 40     A' B '  AB AB 8 *Vậy ảnh lớn gấp lần vật * Chú ý phần này là phần cốt lõi để giải bài toán quang hình học, nên số HS yếu toán hình học thì GV thường xuyên nhắc nhở nhà rèn luyện thêm phần này : -Một số HS mặc dù đã nêu các tam giác đồng dạng , nêu số hệ thức không thể biến đổi suy các đại lượng cần tìm - Trường hợp trên GV phải nắm cụ thể tùng HS Sau đó giao nhiệm vụ cho số em khá tổ, nhóm giảng giải, giúp đỡ để cùng tiến 4.Hướng dẫn HS phân tích đề bài toán quang hình học cách lôgich, có hê thống: Ví dụ 2: Đặt vật AB cao 12cm vuông góc với trục chính thấu kính hội tụ (A nằm trên trục chính) và cách thấu kính 24cm thì thu ảnh thật cao 4cm Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và tính tiêu cự thấu kính *Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán , sau đó tổng hợp lại giải: - Để hướng dẫn HS phân tích, tìm hiểu bài toán phải cho HS đọc kỷ đề ,ghi tóm tắt sau đó vẽ hình B Cho biết: I TK hội tụ F' A' O AB = 12cm; OA = 24cm A • • F A'B' = 4cm(ảnh thật) B' OA' = ? Sáng kiến kinh nghiệm - Lop8.net Phòng GD ĐT Vĩnh Linh Trường THCS Bến Quan Trần Quang Tuyến Tổ: Tự nhiên OF = OF' = ? -Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán: *Muốn tính OA' ta cần xét các yếu tố nào? (  OAB ~  OA'B')  OA' = *Muốn tính OF' = f ta phải xét hai tam giác nào đồng dạng với nhau? (  OIF' ~  A'B'F') *OI nào với AB; F'A' = ? -Hướng dẫn HS giải theo cách tổng hợp lại: Tìm OA'  F'A'  OI  OF' ; GIải: *Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính hội tụ là:  OAB ~  OA'B' suy AB OA A' B '.OA 4.24   OA'    8(cm) A' B ' OA' AB 12 *Tiêu cự thấu kính: OI OF' OF'   Do OI = AB nên: A' B ' F' A OA'-OF' AB OF' 12 OF'     OF'  f  6(cm) A' B ' OA'-OF' - OF'  OIF' ~  A'B'F'  ĐS: OA = 8cm OF = 6cm IV KẾT QUẢ: Sau gần hai tháng áp dụng các giải pháp đã nêu tôi thấy kết HS giải bài toán " Quang hình học lớp " khả quan Đa số các HS yếu đã biết vẽ hình , trả lời số câu hỏi định tính Tất các HS đã chủ động giải loại toán này, tất các em cảm thấy thích thú giải bài toán quang hình học lớp Qua kết trên đây, hy vọng lên cấp III các em có số kỹ để giải loại toán quang hình học này *Kết đợt khảo sát cuối chương: Lớp Điểm 1-2 Điểm trên tăng Điểm trên Điểm 9-10 SL Tỷ lệ SL Tỷ lệ SL Tỷ lệ SL Tỷ lệ Sĩ số 9A 32 31 82% 18% 0 11 29% 9B 35 29 78% 8% 5,4% I3 35% 9C 31 27 69% 7,5% 5,1% 12 31% K9 98 % 16% 2,6% 31% Kết Khối 9: Điểm trên 5: Tăng 31% Điểm 1-2 :giảm 6,1% ; Điểm - 10 tăng: 10,8% V BÀI HỌC KINH NGHIỆM: Sáng kiến kinh nghiệm - Lop8.net Phòng GD ĐT Vĩnh Linh Trường THCS Bến Quan Trần Quang Tuyến Tổ: Tự nhiên -Để giúp HS hứng thú và đạt kết tốt việc giải toán quang hình học lớp 9, điều tiết dạy giáo viên phải tích cực, nhiệt tình, truyền đạt chính xác, ngắn gọn đầy đủ nội dung, khoa học và lô gích nhằm động não cho HS phát triển tư duy, độ bền kiến thức tốt - Những tiết lý thuyết, thực hành tiết bài tập GV phải chuẩn bị chu đáo bài dạy, hướng dẫn HS chuẩn bị bài theo ý định GV, có GVmới cảm thấy thoải mái giải và sửa các bài tập quang hình học từ đó khắc sâu kiến thức và phương pháp giải bài tập HS Thường xuyên nhắc nhở các em yếu, động viên, biểu dương các em khá giỏi, cập nhật vào sổ theo dõi và kết hợp với GV chủ nhiệm để có biện pháp giúp đỡ kịp thời, kiểm tra thường xuyên bài tập vào đầu tiết học, làm các em có thái độ đúng đắn, nề nếp tốt học tập Đối với số HS chậm tiến thì phải thông qua GVCN kết hợp với gia đình để giúp các em học tốt hơn, qua GV môn toán để giúp đỡ số HS yếu toán có thể giải vài bài toán đơn giản điện lớp Từ đó gây đam mê, hứng thú học hỏi môn vật lý Qua hai tháng áp dụng phương pháp giải bài tập quang hình học trên tôi nhận thấy HS say mê, hứng thú và đã đạt hiệu cao giải bài tập là bài tập quang hình học Học sinh đã phát huy tính chủ động, tích cực nắm phương pháp giải loại bài toán này Trên đây là số giải pháp và bài học kinh nghiệm nhỏ thân, dù nó góp phần nhỏ việc nâng cao chất lượng dạy và học trường chúng tôi Bến Quan, ngày 04 tháng năm 2008 Người viết Trần Quang Tuyến Sáng kiến kinh nghiệm - Lop8.net