Tầm quan trọng của việc giải bài tập phần quang hình học trong chương quang học của vật lý lớp 9: Dạy và học môn vật lý nói chung và vật lý 9 nói riêng theo yêu cầu cải cách giáo dục, kh[r]
(1)1 SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn I – TÊN ĐỀ TÀI GIÚP HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN QUANG HÌNH HỌC TRONG CÁC GIỜ HỌC TỰ CHỌN II- ĐẶT VẤN ĐỀ Tầm quan trọng việc giải bài tập phần quang hình học chương quang học vật lý lớp 9: Dạy và học môn vật lý nói chung và vật lý nói riêng theo yêu cầu cải cách giáo dục, không ngoài mục đích giúp cho học sinh lĩnh hội và vận dụng kiến thức mức độ cao, vận dụng kiến thức bài học vào thực tế Quá trình lĩnh hội và vận dụng kiến thức này xuyên suốt từ việc học cách có hệ thống chương trình, kiến thức đã chọn lọc giảng dạy trên lớp Số lượng kiến thức môn vật lý lớp nhiều và đặc biệt phần quang hình học chương quang học không yêu cầu học sinh nắm vững khái niệm định tính mà cần phải sử dụng các kiến thức toán học để giải các bài tập định lượng Việc giải bài tập này giúp học sinh củng cố phần kiến thức đã học và tiếp tục tiếp thu kiến thức mới, vận dụng kiến thức vào thực tiễn giải vấn đề thực tế Thực trạng việc giải bài tập phần quang hình học chương quang học vật lý 9: Phương pháp dạy học là phải phát huy tính tích cực chủ động và sáng tạo học sinh, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn đem lại niềm vui tạo hứng thú học tập Vậy song song với việc học trên lớp nhà học sinh phải giải các bài tập sách bài tập, phải biết nhận biết, so sánh mang tính chất tổng hợp Trong phần bài tập quang hình học ngoài các bài tập trắc nghiệm, bài tập định tính thì hầu hết bài tập định lượng mang tính chất tổng hợp Nhưng tình hình học tập nay, mặt nhận thức các em môn chưa đúng đắn, mặt khác kỹ giải bài tập vật lý hạn chế nhiều, khả tư và liên hệ thực tiễn, liên hệ đến kiến thức cũ còn mức độ thấp Để có thể giải các bài tập phần quang hình học này, ngoài kiến thức môn vật lý đã cung cấp các em phải biết vận dụng kiến thức toán học Cụ thể NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (2) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn các em phải nhận biết các cặp tam giác đồng dạng sau đã vẽ hình chính xác theo yêu cầu đề, tính chất dãy tỷ số nhau, tính chất tỷ lệ thức…trong đó khả toán học đại đa số các em còn mức độ thấp Giải bài tập phần quang hình học nên đâu và theo hướng nào nhiều học sinh chưa nắm Các em đã tỏ lúng túng và “bó tay” trước bài tập khá đơn giản Lý chọn đề tài: Xã hội ngày càng phát triển, yêu cầu xã hội ngày càng nâng cao đã đặt cho ngành giáo dục đòi hỏi nâng cao chất lượng đào tạo Việc cải cách chương trình sách giáo khoa nói chung và đổi sách giáo khoa trung học sở nói riêng, đòi hỏi giáo viên cần phải thay đổi phương pháp giảng dạy để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao chất lượng đào tạo ngành Đối với môn Vật lý lớp nói chung và phần Quang hình học nói riêng, đòi hỏi giáo viên phải phát triển lực học sinh lên mức cao và đặt các yêu cầu cao các em Để đạt yêu cầu đó, ngoài thời lượng chương trình chính khóa, Bộ Giáo dục còn quy định thêm số tiết dạy theo chủ đề tự chọn nhằm hỗ trợ, giải vấn đề mà chương trình dạy chính khóa chưa có điều kiện thực Dạy học tự chọn là hình thức đưa vào chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam, đặc biệt cấp trung học sở Trước mắt chủ yếu tập trung xây dựng các chủ đề tự chọn cho các môn học vốn có thuộc chương trình Có loại chủ đề: + Chủ đề bám sát (chủ đề bản): Giúp học sinh nắm kiến thức chương trình Nội dung các chủ đề này chủ yếu là tổng kết, hệ thống hóa, củng cố, thực hành, luyện tập các kiến thức và kỷ đã học Loại chủ đề này dành cho học sinh trung bình và trung bình + Chủ đề nâng cao: Giúp học sinh đào sâu kiến thức đã học, tập dươt, nghiên cứu số vấn đề đơn giản Các chủ đề này có thể dành cho học sinh khá và giỏi NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (3) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn + Chủ đề đáp ứng: Dành cho các nguyện vọng mang tính cá nhân học sinh, đáp ứng các yêu cầu, sở thích hướng nghiệp, thể dục thể thao Các chủ đề này dành cho đối tượng học sinh Với loại chủ đề đã trình bày trên, thân tôi nhận thấy trường mà tôi công tác, hoàn cảnh sống học sinh còn nhiều khó khăn, điều kiện học tập các em còn nhiều hạn chế, không ít học sinh thuộc vào diện học tập trung bình, yếu nên chúng tôi dạy tự chọn lấy chủ đề bám sát Bởi vậy, dạy chủ đề này chúng tôi phải biết hệ thống hóa kiến thức đã học chương trình vật lý nói chung và phần quang hình học nói riêng Từ thực trạng trên, nhằm giúp các em hệ thống hóa các kiến thức, hiểu sâu nội dung bài học, đồng thời giải số bài tập chương III, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức toán học vào giải các bài tập vật lý các tiết dạy tự chọn; tôi đã cung cấp cho các em phương pháp giải số dạng bài tập mang tính tổng quát Dưới đây tôi trình bày cụ thể nội dung và biện pháp thực thông qua đề tài: “Giúp học sinh giải bài tập Vật lý phần quang hình học các học tự chọn” Giới hạn phạm vi nghiên cứu: Ở đây tôi xin trình bày số cách để giúp học sinh lớp giải bài tập phần quang hình học các học tự chọn, vì đây là hoạt động nhận thức, đòi hỏi tính tích cực và tinh thần tự lực cao NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (4) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn III - CƠ SỞ LÝ LUẬN Vật lý học là sở nhiều ngành kỹ thuật Sự phát triển khoa học vật lý gắn bó chặt chẽ và có tác động qua lại trực tiếp với tiến khoa học kỹ thuật Vì vậy, hiểu biết vật lý có giá trị to lớn đời sống và sản xuất, đặc biệt công công nghiệp hóa và đại hóa đất nước Mặt khác, vật lý học là môn khoa học thực nghiệm đã toán học hóa mức độ cao nên nhiều kiến thức và kỹ toán học sử dụng rộng rãi việc học tập môn vật lý Môn vật lý có vị trí là cầu nối quan trọng, mặt nó hệ thống hóa các kiến thức, kỹ và thái độ mà học sinh đã lĩnh hội, mặt khác nó góp phần chuẩn bị cho các em kiến thức và kỹ cần thiết để tiếp tục học lên bậc trung học phổ thông và đại học vào các lĩnh vực lao động sản xuất Việc giảng dạy vật lý có khả to lớn, góp phần hình thành và rèn luyện học sinh cách thức tư và làm việc khoa học, giáo dục học sinh ý thức, thái độ trách nhiệm sống gia đình, xã hội và môi trường mà trước mắt là ham thích môn để việc học đạt kết tốt NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (5) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn IV - CƠ SỞ THỰC TIỄN Theo phân phối chương trình Bộ Giáo dục và Đào tạo cho môn vật lý với chương III - phần quang học lớp gồm 20 tiết, đó có tiết bài tập, hai tiết thực hành, tiết ôn tập và tiết tổng kết chương, còn lại là các tiết dạy lý thuyết Với thời lượng 45 phút tiết học, phần luyện tập số bài tập quan trọng chương chắn hạn chế, khó có thể các em tự giải các bài tập sách giáo khoa và sách bài tập Thời gian gần đây có phân hóa trình độ học sinh thành thị và nông thôn, miền núi và đồng Thực tế trường, địa phương trình độ học tập học sinh lại khác nhau, kể trường lớp trình độ tiếp thu, lĩnh hội và vận dụng kiến thức các em còn chênh lệnh Số lượng không nhỏ học sinh chưa có hứng thú học tập, phụ huynh thì ít quan tâm họ chú ý đến đối tượng học sinh tiểu học Theo thân tôi nhận thấy, với tình hình học tập các em cùng với thời lượng quy định chương trình chính khóa đã nêu trên thì học sinh khá giỏi khó khăn đạt yêu cầu đề NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (6) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn V – NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Sau học xong phần Quang hình học lớp học sinh phải nhận biết thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ Các em phải biết sử dụng kiển thức tam giác đồng dạng để tính khoảng cách từ vật đến thấu kính, độ cao ảnh… Dựa trên kiến thức ảnh thật vật tạo thấu kính hội tụ để tìm hiểu hoạt động máy ảnh và mắt Mô tả tạo thành ảnh vật mắt cận, mắt lão Từ đó biết muốn nhìn rõ vật mắt cận phải đeo kính phân kỳ, mắt lão phải đeo kính hội tụ Với nội dung trên, tôi đã tổng hợp phân dạng loại bài tập và phương pháp giải theo các chủ đề sau: Chủ đề 1: THẤU KÍNH HỘI TỤ - THẤU KÍNH PHÂN KỲ Loại chủ đề: BÁM SÁT Thời lượng: tiết I- MỤC TIÊU Về kiến thức: - Nhận dạng thấu kính hội tụ, thấu kính phân kỳ - Phân biệt ảnh ảo tạo thấu kính hội tụ, thấu kính phân kỳ - Dựng ảnh vật qua thấu kính Dùng kiến thức hình học để xác định tiêu cự, độ cao ảnh… Về kỹ năng: - Rèn luyện kỷ tổng hợp thông tin thu thập để khái quát hóa tương nêu - Rèn kỷ dựng ảnh thấu kính hội tụ, thấu kính phân kỳ Về thái độ: - Rèn luyện tính cẩn thận tính toán và ghi chép - Góp phần tạo tâm lý vững vàng học tập môn học II- NỘI DUNG CỤ THỂ Tiết 1: NHẬN BIẾT THẤU KÍNH Nhận biết thấu kính hội tụ hay phân kỳ: a Bằng quan sát trực tiếp: Khi quan sát trực tiếp thấu kính có thể dựa vào các yếu tố sau đây để nhận biết đó là thấu kính hội tụ hay thấu kính phân kỳ: NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (7) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn - Dựa vào đặc điểm bên ngoài thấu kính Nếu phần rìa thấu kính mỏng phần thì đó là thấu kính hội tụ Nếu phần rìa dày phần thì đó là thấu kính phân kỳ - Dựa vào đặc điểm đường truyền tia sáng qua thấu kính Chiếu chùm sáng song song với thấu kính, chùm tia ló là chùm hội tụ thì đó là thấu kính hội tụ, chùm tia ló là chùm phân kỳ thì đó là thấu kính phân kỳ - Dựa vào đặc điểm ảnh vật tạo thấu kính Đưa thấu kính vào gần dòng chữ in sách, nhìn qua thấu kính thấy hình ảnh dòng chữ cùng chiều và to dòng chữ không dùng thấu kính thì đó là thấu kính hội tụ Ngược lại thấy ảnh dòng chữ cùng chiều và nhỏ dòng chữ không dùng thấu kính thì đó là thấu kính phân kỳ b Bằng cách dựa vào đặc điểm đường truyền chùm tia ló (hoặc tia ló và tia tới) trên hình vẽ: * Phương pháp giải: - Nhận xét đặc điểm chùm tia ló (hoặc tia tới) để nhận biết loại thấu kính Đánh dấu thấu kính trên hình vẽ xác định tiêu điểm còn lại - Áp dụng tính chất đường truyền tia sáng đặc biệt đã cho để vẽ tiếp đường truyền đó Ví dụ: Cho D là trục chính thấu kính, tiêu điểm F, tia ló và a Thấu kính dùng trường hợp theo hình vẽ là loại thấu kính gì? b Vẽ tia tới tia ló, vị trí điểm sáng S hình Giải: a Hình 1: thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ vì chùm tia ló là chùm hội tụ nên nó cho ảnh S’ S là ảnh thật Lấy OF = OF’ ta có tiêu điểm thứ thấu kính NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (8) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn Hình thấu kính đã cho là thấu kính phân kỳ vì chùm tia ló là chùm phân kỳ b Hình 1: tia (2) là tia ló song song với trục chính Tia tới tia ló này phải là tia qua tiêu điểm phía trước thấu kính Tia (1) là tia ló qua tiêu điểm Tia tới tia ló này phải là tia song song với trục chính Tia tới (1) và tia tới (2) cắt đâu thì đó là điểm sáng S cần tìm Hình tia ló (1) có phương qua tiêu điểm nên tia tới nó là tia song song với trục chính Tia ló (2) qua quang tâm nên tia tới tương ứng nó là đường kéo dài tia ló (2) phía trước thấu kính Tia tới (1) và tia tới (2) cắt đâu thì đó là điểm sáng S cần tìm c Bằng cách dựa vào đặc điểm ảnh vật thấu kính trên hình vẽ: *Phương pháp giải: - Dựa vào đặc điểm ảnh để kết luận ảnh đó là ảnh thật hay ảnh ảo Biết tính chất ảnh ta biết thấu kính loại gì - Dựa vào đặc điểm đường truyền tia sáng qua quang tâm để xác định quang tâm thấu kính, ta dựng thấu kính vuông góc với trục chính - Dựa vào tính chất đường truyền tia sáng song song trục chính ta xác định tiêu điểm F từ đó xác định tiêu điểm thứ ( OF = OF’) Ví dụ: Bài 1: Trên hình vẽ là trục chính thấu kính, AB là vật sáng, A’B’ là ảnh AB tạo thấu kính đã cho NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (9) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn B’ B B’ B A A’ Hình1 A’ A Hình2 a Xác định thấu kính đã cho b Bằng cách vẽ hãy xác định quang tâm O và các tiêu điểm F, F’ thấu kính theo các hình vẽ Giải: a Cách nhận biết: Ảnh A’B’ AB là ảnh ảo Dựa vào cách xác định nhanh chóng thấu kính hội tụ hay thấu kính phân kỳ - Đối với thấu kính hội tụ: Ảnh ảo lớn vật và cách xa thấu kính - Đối với thấu kính phân kỳ: Ảnh ảo nhỏ vật và gần thấu kính b Cách xác định quang tâm thấu kính, tiêu cự, tiêu điểm * Hình a: NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (10) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn - B’ là ảnh B nên ta nối B’ với B cắt trục chiúnh thấu kính quang tâm O - Từ O dựng đường vuông góc với trục chính, ta có vị trí đặt thấu kính - Từ B dựng tia BI song song với trục chính thấu kính Nối IB’ kéo dài cắt trục chính F’ phía sau thấu kính Lấy OF = OF’ * Hình b: Tương tự TIẾT 2: ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH HỘI TỤ Dựng ảnh vật qua thấu kính hội tụ Dùng kiến thức hình học để xác định khoảng cách từ ảnh đến thấu kính, độ cao ảnh Phương pháp giải: a Dùng tia sáng đặc biệt để dựng ảnh vật qua thấu kính Ba tia sáng đặc biệt truyền qua TKHT là: + Tia tới đến quang tâm O thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương tia tới + Tia tới song song với trục chính thì tia ló qua tiêu điểm F + Tia tới qua tiêu điểm F thì tia ló song song với trục chính b Sử dụng tính chất tỉ lệ các cạnh cặp tam giác đồng dạng để tìm hệ thức liên hệ các đại lượng đã biết và chưa biết c Biện luận và trả lời Ví dụ: Bài toán: (Trường hợp vật đặt ngoài tiêu cự thấu kính hội tụ) Vật sáng AB = h = 1cm đặt vuông góc với trục chính thấu kính hội tụ (TKHT) có tiêu cự f = 12cm Điểm A nằm trên trục chính và vật AB cách thấu kính khoảng d = 36cm a Hãy dựng ảnh A’B’ vật AB? b Vận dụng kiến thức hình học hãy tính khoảng cách từ ảnh đén TKHT và chiều cao ảnh * Lưu ý: - Trước vẽ ảnh AB qua TKHT Giáo viên cần hướng dẫn lại cho học sinh: NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (11) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn Để xác định ảnh vật AB vuông góc với trục chính ∆, ta xác định ảnh B Sau đó hạ đường vuông góc lên trục ∆ Ta có ảnh A’B’ AB - Nắm cách vẽ ảnh điểm B: chọn hai ba tia sáng đặc biệt truyền qua TKHT… * Sau đây là cách giải bài toán Cách 1: Sử dụng tia tới qua quang tâm O cho tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương tia tới và tia tới qua tiêu điểm F đến TKHT cho tia ló song song với trục chính a Vẽ ảnh: b Tóm tắt: OF = OF’ = 12cm OA = 36cm AB = h = 1cm Tính OA’ và A’B’ Giải: Ta có: ∆ABF đồng dạng với ∆OHF (g-g) ó== ó = Vì AF = OA – OF = 36cm – 12cm = 24cm OH = A’B’ Nên: = èA’B’ = = 0,5 cm NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (12) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn ∆ABO đồng dạng ∆A’B’O (g-g) ó= ó = èOA’ = 0,5.36 = 18cm Vậy khoảng cách từ ảnh đến TKHT là 18cm, độ cao ảnh là 0,5cm Cách 2: Sử dụng tia tới song song với trục chính – đến TKHT – cho tia ló qua tiêu điểm F’ và tia tới q ua tiêu điểm F – đến TKHT – cho tia ló song song với trục chính a Cách vẽ b Tóm tắt: OF = OF’ = 12cm OA = 36cm AH = h =1cm Tính OA’ và A’B’ Giải: Ta có: OH = A’B’ Tính A’B’ tương tự cách ∆ABF đồng dạng với ∆OHF (g-g) ó== ó= NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (13) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn Vì AF = OA – OF = 36 – 12 = 24cm Thế số vào: = ó A’B’ = =0,5cm Để tính OA’, ta áp dụng: ∆OKF’ đồng dang với ∆A’B’F’ ó= ó = (vì OK = AB và A’F’ = OA’ – OF’ = OA’ – 12) Thế số vào: Ta có: = Giải phương trình: ó OA’ – 12 = 0,5.12 = 6cm ó OA’ = + 12 = 18cm Vậy A’B’ = 0,5cm OA’ = 18cm Hay khoảng cách từ ảnh đến TKHT là 18cm và độ cao ảnh là 0,5cm Cách 3: Sử dụng tia tới qua quang tâm O đến TKHT cho tia ló tiếp tục truyền thẳng và tia tới song song với trục chính đến TKHT cho tia ló qua tiêu điểm F’ a Cách vẽ: c Tóm tắt: NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (14) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn OF = OF’ = 12cm OA = 36cm AH = h =1cm Tính OA’ và A’B’ Giải: Ta có: ∆OAB đồng dạng với ∆OA’B’ (g-g) ó== ó = (1) ∆OHF’ đồng dạng với ∆A’B’F’ (g-g) ó= mà OH = AB A’F’ = OA’ – OF’ = OA’ – 12 Nên: = (2) Từ (1) và (2): Ta có: = ó 36 (OA’ – 12) = 12.OA’ ó 24.OA’ = 36.12 èOA’ = = 18 cm Thay OA’ = 18cm vào (1) Ta tính A’B’ = 0,5cm Vậy OA’ = 18cm A’B’ = 0,5cm Như bài toán vừa nêu có ba cách giải khác cách vẽ hình khác nhau, để có kết quả: OA’ = 18cm A’B’ = 0,5cm Tiết 3: ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH HỘI TỤ, THẤU KÍNH PHÂN KỲ NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (15) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn Dựng ảnh vật qua thấu kính Dùng kiến thức hình học để xác định tiêu cự, độ cao ảnh Phương pháp giải: a Dùng tia sáng đặc biệt để dựng ảnh vật qua thấu kính b Sử dụng tính chất tỉ lệ các cạnh cặp tam giác đồng dạng để tìm hệ thức liên hệ các đại lượng đã biết và chưa biết c Biện luận và trả lời Bài 1: Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính thấu kính có tiêu cự f = 24cm Điểm A nằm trên trục chính AB cách thấu kính 36cm và vật AB cao 1cm a Hãy dựng ảnh A’B’ AB và nhận xét đặc điểm A’B’ trường hợp: * Thấu kính hội tụ * Thấu kính phân kỳ b Xác định vị trí ảnh A’B’ AB và độ cao ảnh A’B’ trường hợp trên Giải: a Ảnh A’B’ là ảnh thật ngược chiều và lớn vật b Vị trí ảnh: Gọi d = OA =36cm, f = OF = OF’ d’ = OA’ = ? h = AB = 1cm h’ = A’B’ = ? Ta có a Ảnh A’B’ là ảnh ảo cùng chiều và nhỏ vật b Vị trí ảnh: Gọi d = OA = 36cm f = OF = OF’ d’ = OA’ = ? h = AB = 1cm h’ = A’B’ = ? Ta có NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (16) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn A ' B ' OA ' rAOB ~rA’OB’ nên AB =OA (1) Ta có: rF’OI ~ rF’A’B’ A ' B '' A ' B ' A ' F ' nên OI =AB =OF ' (2) từ (1) và (2) Þ OA ' A ' F ' OA ' −OF ' = = hay OA OF ' OF ' d' d '−f d ' d ' − 24 = = Û d f 36 24 A ' B ' OA ' rAOB ~rA’OB’ nên AB =OA (1) Ta có: rFOI ~ rFA’B’ A ' B '' A ' B ' A ' F nên OI =AB =OF (2) từ (1) và (2) Þ OA ' A ' F OF −OA ' = = hay OA OF OF d' f −d ' d ' 24 − d ' = = Þ d f 36 24 24d’ = 36 (d’- 24) Û d’ = 72cm 24d’ = 36 (24 - d’) Û d’ = 14,4cm Từ (1) ta có Từ (1) ta có A ' B ' OA ' = hay AB OA h' d ' h.d ' = ⇒h ' = =2 (cm) h d d Û A ' B ' OA ' = hay AB OA h' d ' h.d ' = ⇒h ' = =0 (cm) h d d Bài 2: Một vật AB đặt trước thấu kính phân kỳ cho ảnh cao A 1B1 = 0,8cm, thay thấu kính phân kỳ thấu kính hội tụ có cùng tiêu cự và đặt vị trí trên thì thu ảnh thật A2B2 = 4cm, khoảng cách ảnh là 72cm Tìm tiêu cự thấu kính và chiều cao vật Giải: Gọi h là chiều cao vật AB, f là tiêu cự thấu kính ta có: DA1OB1 ∽DAOB Þ DA1OB1 ∽DA2OB2 DA2OB2 ∽DAOB } NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (17) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn Ta suy ra: A B1 OA 0,8 = = = => OA 2=5 OA1 A B2 OA mà OA1+OA2=72; OA2=5OA1Þ 6OA1 = 72 Þ OA1 = 12 cm, OA2 = 5.12 = 60cm FA OF OF − OA1 OF f − 12 f = ⇔ = ⇔ = (1) A B1 OI A B1 OI 0,8 h ' ' ' F A2 OF OA2 −OF OF 60 − f f D F’A2B2 ∽ DF’OI Þ = ⇔ = ⇔ = (2) A B2 OI A B2 OI h f −12 60 − f từ (1) và (2) => 0,8 =¿ Û 4(f - 12) = 0,8(60 - f) => f = 20(cm) f −12 f 20 −12 20 = ⇒ h=2 (cm) Thay vào (1) ta có: 0,8 =¿ h ⇔ 0,8 h D FA1B1 ∽ DFOI Þ Chủ đề 2: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC ĐƠN GIẢN Loại chủ đề: BÁM SÁT Thời lượng: tiết I- MỤC TIÊU Về kiến thức: - Nắm chức thể thủy tinh và màng lưới, so sánh chúng với các phận tương ứng máy ảnh - Trình bày khái niệm điểm cực cận, điểm cực viễn - Nắm đặc điểm chính mắt cận, mắt lão Giải thích cách khắc phục tật cận thị và tật mắt lão - Nắm kính lúp dùng để làm gì - Giải thích số tượng và số ứng dụng quang hình học Về kỹ năng: - Biết vận dụng kiến thức quang học dể hiểu cách khắc phục tật mắt - Tìm tòi ứng dụng tromg đời sống qua bài kính lúp Về thái độ: NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (18) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn - Nghiêm túc nghiên cứu ứng dụng vật lý II- NỘI DUNG CỤ THỂ : Tiết 1: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC Máy ảnh: - Là dụng cụ dùng để thu ảnh vật mà ta muốn chụp lên phim - Vật kính máy ảnh là thấu kính hội tụ, buồng tối có lắp phim đóng vai trò là màn Như ảnh trên phim là ảnh thật, nhỏ vật và ngược chiều với vật Ta dựa trên kiến thức ảnh thật tạo thấu kính ta biết điều đó Nêu cách vẽ ảnh vật qua ảnh thực hiên giống cách vẽ ảnh vật qua thấu kính hội tụ Mắt: * Hai phận quan trọng mắt là : - Thể thuỷ tinh là thấu kính hội tụ (nó mềm, dễ dàng phồng lên, xẹp xuống vòng đỡ nó bóp lại hay giãn làm tiêu cự nó thay đổi) - Màng lưới là màng đáy mắt, đó ảnh vật mà ta nhìn thấy lên rõ nét Mắt lão: - Là mắt có thể nhìn rõ vật xa, không nhìn rõ vật gần - Để chữa tật mắt lão ta phải đeo kính là thấu kính hội tụ thích hợp Mắt cận thị: - Mắt cận là mắt có thể nhìn rõ vật gần không nhìn rõ vật xa - Để chữa tật cận thị mắt cận thị ta phải đeo kính là thấu kính phân kỳ thích hợp (có tiêu diểm F trùng với điểm cực viễn mắt) Kính lúp: - Thực chất là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, dùng để quan sát các vật nhỏ nên việc vẽ ảnh vật qua kính lúp giống vẽ ảnh qua thấu kính hội tụ - Lưu ý: để quan sát ảnh vật qua kính lúp thì phải đặt vật khoảng tiêu cự ảnh ảo lớn vật Tiết 2: BÀI TẬP VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (19) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn Bài 1: Dùng máy ảnh mà vật kính có tiêu cự 5cm để chụp ảnh người cách máy 3m a Hãy vẽ ảnh đỉnh đầu người trên phim (không cần đúng tỉ lệ) b Dựa vào hình vẽ xác định khoảng cách từ phim đến vật kính lúc chụp ảnh Phương pháp giải: - Vì vật kính máy ảnh đơn giản là thấu kính hội tụ, phim đóng vai trò là màn ảnh nên cách vẽ ảnh vật qua máy ảnh thực giống cách vẽ ảnh vật qua thấu kính hội tụ - Sử dụng tính chất tỉ lệ các cạnh các tam giác đồng dạng để suy khoảng cách từ vật đến phim Giải: OA = 3m = 300cm OF = F = 5cm OA’ = ? Sử dụng tính chất tỉ lệ các cạnh các tam giác đồng dạng bài ta có: OA ' A ' F ' OA ' −OF ' = = OA OF ' OF ' OA ' OA ' −5 = ⇔ 5.0A’ 300 hay = 300.OA’- 1500 ⇔ OA’ = 1500/295 = 5,08(cm) Bài 2: Vẽ sơ đồ tương ứng để so sánh mắt bình thường và mắt lão và giải thích tác dụng kính lão Phương pháp giải : NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (20) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn - Hình a là mắt bình thường Vật AB nằm ngoài khoảng từ mắt đến điểm cực cận nên mắt có thể nhìn rõ - Hình b là mắt lão Có điểm cực cận nằm xa mắt bình thường Với cùng vị trí vật AB AB nằm khoảng từ mắt đến điểm cực cận nên ảnh A’B’ không rõ trên màn lưới đó mắt không nhìn rõ - Hình c là mắt lão có dùng kính thích hợp, ảnh vật AB qua kính là A1B1 và tiếp xúc qua thể thuỷ tinh mắt ảnh A 2B2 rõ trên võng mạc nên mắt nhìn rõ Bài 3: Người già phải đeo sát mắt thấu kính hội tụ có tiêu cự 60cm thì nhìn rõ vật gần cách mắt 30cm Hỏi không dùng kính thì người nhìn rõ vật cách mắt gần bao nhiêu ? Giải: OA = 30cm OF = OF’ = 60cm OA’ = ? Vận dụng tương tự bài (phần TKHT) ta có: OA ' A ' F ' OA ' +OF ' = = OA OF ' OF ' OA ' OA '+60 hay 30 =60 ⇔ 60.0A’ = 30.OA’ + 30.60 NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (21) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn ⇔ OA’ = 60(cm) Vậy không đeo kính thì người nhìn rõ vật gần cách mắt 60 cm Bài 4: Dùng kính lúp có tiêu cự 10cm, để quan sát vật nhỏ cao 1mm Muốn có ảnh áo cao 10 mm thì phải đặt vật cách kính bao nhiêu cm Lúc đó ảnh cách kính bao nhiêu cm? Phương pháp giải: Cách vẽ hình : Dựng vật AB và ảnh A’B’ vuông góc với trục chính cho ảnh gấp 10 lần vật (theo đề bài) Nối BB’, BB’ cắt r O (quang tâm) dựng thấu kính hội tụ Từ B vẽ BI //r Nối B’I và kéo dài ta tia ló; tia này cắt r F’, lấy F đối xứng với F’ qua O Tương tự bài (phần TKHT) OA ' A' F' OA ' +OF ' 10 = ⇒ ta có: OA =OF ' = OF ' OF’ + OA’ = 10.OF’ = 10.10 = 100 => OA’ = 100 – 10 = 90(cm) Mặt khác: A ' B' OA' 10 OA ' = = ⇒OA= =9 (cm) AB AB 10 Qua các bài tập rút hướng giải chung cho bài tập phần này: - Vận dụng cách vẽ ảnh vật tạo thấu kính hội tụ - Sử dụng tính chất tỉ lệ các cạnh tam giác đồng dạng để suy khoảng cách từ vật đến thấu kính từ ảnh đến thấu kính - Do phần tam giác đồng dạng các em học phần hình học lớp vận dụng vào vật lý nên các em dễ quên và lúng túng Để cho các em học trung bình dễ nhớ ta cho học sinh học thuộc các tỉ số các cặp tam giác đồng dạng NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (22) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn VI - KẾT QUẢ Với phần phân dạng bài tập, kết hợp lý thuyết với bài tập và phương pháp giải tôi đã vận dụng vào các tiết học tự chọn Kết các tiết học sôi học sinh nắm bài Kiểm tra sau tiết học đạt 85% trên trung bình Tuy chương trình vật lý áp dụng vào năm học 2005-2006 sau nghiên cứu “Dạng bài tập phần Quang hình học và phương pháp giải” tôi đã vận dụng vào các tiết học theo các chủ đề tự chọn học kỳ II năm học 2007- 2008 Kết bài kiểm tra tiết, kiểm tra học kỳ II với đề thi Sở Giáo dục đạt kết sau: * Kết kiểm tra tiết sau: Lớp Tổng số 0, 1, 3, 5, 7, 9, 10 9/1 9/2 9/3 9/4 39 40 39 41 3 12 14 13 11 13 12 12 14 11 10 12 Trên TB SL TL 36 92.3 35 87.5 35 89.7 37 90.2 Tổng 159 13 50 51 42 143 89.9 * Kết kiểm tra học kỳ II sau: Lớp Tổng số 0, 1, 3, 5, 7, 9, 10 9/1 9/2 9/3 39 40 39 3 10 11 11 12 14 15 13 13 NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh Trên TB SL TL 36 92.3 36 90.0 36 92.3 (23) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn 9/4 41 10 16 12 38 92.7 Tổng 159 10 40 53 53 146 91.8 VII - KẾT LUẬN Dạy tự chọn là hình thức dạy học tương đối mẽ, phải nói đây là giải pháp hữu hiệu cho giáo viên là người trực tiếp giảng dạy môn chúng tôi Thực tế đã góp phần không nhỏ vào việc nâng cao chất lượng môn Vận dụng sáng tạo và linh hoạt khoảng thời gian này đã giải yêu cầu cấp bách lớp học, tùng phân môn và là chìa khóa dẫn đến thành công Trên đây là vài kinh nghiệm mà thân tôi rút quá trình giảng dạy, chắn nội dung trình bày không thể tránh khỏi thiếu sót; mong nhận ý kiến đóng góp quý đồng nghiệp để thân tôi thực tốt phương pháp dạy học mình NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (24) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn VIII – ĐỀ NGHỊ Qua việc thực các tiết dạy tự chọn chương trình vật lý – phần quang hình học, muốn đạt kết cao thì : - Giáo viên xác định mục tiêu các chủ đề tự chọn - Dựa trên thực tế học tập học sinh lớp xây dựng nội dung cần truyền đạt nhóm đối tựợng - Hệ thống hóa các kiến thức đã học chương trình chính khóa, vận dụng giải yêu cầu cao - Giáo viên môn phải kết hợp với giáo viên chủ nhiệm lớp việc xử lý các trường hợp vi phạm và khuyến khích học sinh chuẩn bị tốt NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (25) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn IX – PHỤ LỤC GIÁO ÁN VẬT LÝ – TIẾT 57 Tiết: 57 28/3/2008 Tuần: 29 07/3/2008 Ngày soạn: Ngày giảng: BÀI TẬP QUANG HÌNH HỌC I- MỤC TIÊU: Kiến thức: - Vận dụng kiến thức để giải các bài tập định tính và định lượng tượng khúc xạ ánh sáng, thấu kính và các dụng cụ quang học đơn giản (máy ảnh, mắt, kính cận, kính lão, kính lúp) - Thực các phép tính hình quang học - Giải thích số tượng và số ứng dụng quang hình học Kỹ năng: Giải các bài tập quang hình học Thái độ: Cẩn thận II- CHUẨN BỊ: HS ôn tập từ bài 40-50 III- PHƯƠNG PHÁP: Trực quan, đàm thoại IV- TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC * HOẠT ĐỘNG 1: KIỂM TRA BÀI CŨ (9 phút) NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (26) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn - Yêu cầu HS khá, giỏi chữa bài tập 50.6 SBT Tóm tắt: a Kính lúp: f = 10cm, h = 1mm, h’=10cm d = ?; d’ = ? b TKHT: f = 40cm, h = 1mm, h’= 10cm d = ?; d’ = ? c Mắt đặt sát sau kính để nhìn ảnh ảo Trong trường hợp nào người có cảm giác là ảnh lớn hơn? Chữa bài 50.6 SBT B’ I B ∆ A’ F A O F’ * HOẠT ĐỘNG 2: GIẢI BÀI (12 phút) - Trước đổ nước, mắt có nhìn thấy tâm O đáy bình không? - Vì sau đổ nước, thì mắt lại nhìn thấy O? - GV theo dõi và lưu ý HS mặt cắt dọc bình với chiều cao và đường kính đáy đúng theo tỉ lệ 2/5 - Theo dõi và lưu ý HS đường thẳng biểu diễn mặt nước đúng khoảng ¾ chiều cao bình - Nếu sau đổ nước vào bình mà mắt vừa vặn nhìn thấy tâm O đáy bình, hãy vẽ tia sáng xuất phát từ O tới mắt M D A I P B O * HOẠT ĐỘNG 3: GIẢI BÀI (12 phút) NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh Q C (27) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn B - GV hướng dẫn HS chọn tỉ lệ xích thích hợp, chẳng hạn lấy tiêu cự f = 3cm thì vật AB cách thấu kính 4cm, còn chiều cao AB là số nguyên lần mm, đây ta lấy AB là 7mm AF I O F’ A’ B’ Theo hình vẽ ta có: Chiều cao vật: AB=7mm Chiều cao ảnh: A’B’=21mm=3.AB -Tính xem ảnh cao gấp lần vật: Cách 1: AB // AB ABO h d OB (1) ABO có h d OB OF OB 12 (2) OF // BI OF B BB 16 BIB có: BI OB OB (2) Û 3 BB OB OB Thay vào (1) có: Từ h OB 3 Þ h 3.h h OB h d OA’B’ : h d (1) Cách 2: OAB AB AB F A OA OF ' ' ' ' (2) F OI F A B AB OF OF có: OI Từ (1) và (2) ta có: OA OA OF OF OA OF OF 12 Û 1 OA OF OA OA OA 16 Thay các trị số đã cho: OA=16cm; OF’=12cm thì ta tính OA’=48cm hay OA’=3.OA Vậy ảnh ảo gấp ba lần vật *HOẠT ĐỘNG 3: GIẢI BÀI (10 phút) - Đặc điểm chính mắt cận là gì? - Người bị cận thị càng nặng thì càng không nhìn rõ các vật xa mắt hay gần mắt? Ai cận thị nặng hơn? - Khắc phục tật cận thị là làm cho người cận có thể nhìn rõ các vật xa mắt hay gần mắt? - Mắt cận nhìn rõ vật gần, không nhìn rõ vật xa - Mắt cận CV gần bình thường - Người bị cận thị càng nặng thì càng không nhìn rõ các vật xa mắt - Hoà bị cận nặng Bình vì CVH < CVB NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (28) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn - Kính cận là TKHT hay TKPK? - Kính có tiêu cự ngắn hơn? - Khắc phục tật cận thị là đeo TKPK - Kính cận là TKPK: Để tạo ảnh gần mắt (trong khoảng tiêu cự) Kính thích hợp khoảng Cc ≡ F→fH < fB HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ (02 phút) - Làm lại các bài tập đã cho với lập luận đầy đủ - Chuẩn bị bài mới: “Ánh sáng trắng và ánh sáng màu” V- RÚT KINH NGHIỆM ………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… ……… NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (29) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn X - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu dạy học theo các chủ đề tự chọn trường trung học sở (Bộ Giáo dục và Đào tạo) Áp dụng dạy và học tích cực môn vật lý Biên soạn: - Giáo sư Trần Bá Thành - Tiến sĩ Ngô Quang Sơn - Nguyễn Văn Đoan Tạp chí giáo dục số 57/2003 Dạy nào cho học sinh tự lực nắm kiến thức vật lý (AV MURAVIEF) Sách giáo khoa vật lý lớp Sách bài tập vật lý lớp Sách giáo viên vật lý lớp Tài liệu tập huấn giáo viên dạy thay sách lớp môn vật lý (Sở Giáo dục và Đào tạo Quảng Nam) NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (30) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn XI - MỤC LỤC Trang I- TÊN ĐỀ TÀI…………………………………………………………………….1 II ĐẶT VẤN ĐỀ……………………………………………………… 1 Tầm quan trọng việc giải bài tập phần quang hình học chương quang học vật lý lớp 9: ……………………………………………………… Thực trạng việc giải bài tập phần quang hình học chương quang học vật lý 9: ……………………………………………………………………… Lý chọn đề tài…………………………………………………………… Giới hạn phạm vi nghiên cứu: ……………… …………………………… III - CƠ SỞ LÝ LUẬN IV - CƠ SỞ THỰC TIỄN V - NỘI DUNG NGHIÊN CỨU………………………… Chủ đề 1: Thấu kính hội tụ - Thấu kính phân kỳ……………………… Chủ đề 2: Mắt và các dụng cụ quang học đơn giản…………………….…8 VI - KẾT QUẢ…………………………………………………………12 VII - KẾT LUẬN ……………………………………………………… VIII - ĐỀ NGHỊ …………………………………………………… NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (31) SKKN- Giúp học sinh giải bài tập vật lý phần quang hình học các học tự chọn IX - PHỤ LỤC X - TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………… XI - MỤC LỤC………………….………………………………………29 XII – PHIẾU ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI…………………………………………… NGUYỄN THỊ THU HÀ – Trường Trung học sở Phan Châu Trinh (32)