eHướng 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 c[r]
(1)Bµi 1: Cho m¹ch ®iÖn nh h×nh vÏ : BiÕt R1=4 , R2=10 , R3 =15 , U R2 A điện trở appe kế không đáng kể R1 a) Tính điện trở tơng đơng đoạn mạch mắc song song và c¶ ®o¹n m¹ch b) Biết ampe kế 0,5 A Tìm cờng độ dòng điện qua R1, R3 R2 vµ hiÖu ®iÖn thÕ toµn m¹ch c) Nếu mắc thêm điện trở R4 song song R3 thị số ampe kế thay đổi nào ? Biết hiệu điện U mạch không đổi Bµi 2: Một đoạn mạch điện gồm bóng đèn có ghi Đ ( 6V - 2,4W ) mắc nối tiếp với biến trở Rx (H×nh vÏ) Một Ampe kế đo cường độ dòng điện mạch Hiệu điện hai đầu đoạn mạch không đổi 9V Đèn sáng bình thường a) Giải thích ý nghĩa các số ghi trên bóng đèn? Đ C A b) Am pe kế bao nhiêu? Tìm điện B Rx trở biến trở tham gia đoạn mạch? a) Di chuyển chạy mạch đèn có ảnh hưởng gì không? giải thích Bµi 3: + _ Có ba điện trở R1 = ; R2 = ; R3 = 24 đợc mắc vào hai điểm A, B có hiệu điện 12V a.Tính điện trở tơng đơng đoạn mạch? R1 R2 b.Tính cờng độ dòng điện qua điện trở ? A B c TÝnh hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu ®iÖn R3 trë R1 vµ R2? Bài Một mạch điện đợc mắc nh hình vẽ Trong đó R1 = 35 , R2 = 60 Ampe kÕ A1 chØ 2.4A a) Tính cờng độ dòng điện chạy qua R2 ? b) Sè chØ cña V«n kÕ lµ bao nhiªu? c) Sè chØ cña Ampe kÕ A lµ bao nhiªu? R1 A A1 R2 V Bài Có hai bóng đèn ghi 110V-75W và 110V-25W a So sánh điện trở hai bóng đèn trên? b Mắc nối tiếp hai bóng đèn trên vào mạng điện 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? (2) c Mắc song song hai bóng với Muốn hai đèn sáng bình thường mắc hệ hai bóng vào mạng điện 220V thì phải dùng thêm biến trở có giá trị bao nhiêu? Đèn nào saùng hôn? H.dẫn: a.Từ công thức: P = U2/R ⇒ R = U2/P ⇒ R1 161,3 Ω ; R2 = 484 Ω Lập tỉ số và tính R2 = 3R1 b Đ1ntĐ2 nên cường độ dòng điện qua hai đèn nhau; công suất thực tế cung cấp P = I 2R nên đèn nào có điện trở lớn thì đèn đó sáng và đó đèn sáng đèn c Vẽ sơ đồ mạch điện Tính I1đm và I2đm hai đèn Vì các đèn sáng bình thường nên Uđ = Uđm = 110V, Iđ1 = I1đm = 75/110A, Iđ2 = I2đm = 25/110A; Pñ1 = P1ñm = 75W, Pñ2 = P2ñm = 25W Neân Ub = U – Uñ = 220 -110 = 110V; Ib = Iñ1 + Iñ2 = 100/110A Suy điện trở biến trở đó là: Rb = Ub = 121 Ω Rb Và Pđ1 > Pđ2 = P2đm = 25W Vậy, đèn sáng đèn R b Ñ Ñ Baøi 6: Cho maïch ñieän nhö hình veõ: Ampe kế có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện trở lớn A Bieát R1 = Ω ; R2 = 20 Ω ; R3 = 15 Ω Ampe keá chæ 2A R1 a/ Tính điện trở tương đương mạch R2 b/ Tính hiệu điện hai điểm MN và số vôn kế c/ Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở R3 d/ Tính nhiệt lượng tỏa trên toàn mạch thời gian phút đơn vị Jun và Hướng dẫn calo V R2 R3 20 15 = =8 , 57 Ω a/ Điện trở tương đương R2 và R3 : R2,3= R2 + R3 20+15 R=R 1+ R 2,3=4 +8 , 57=12, 57 Ω Điện trở tương đương mạch U MN =I R=2 12 ,57=25 , 14 V b/ Hiệu điện hai điểm MN U 2,3=I R 2,3=2 ,57=17 , 14 V Soá chæ cuûa voân keá c/ Hiệu điện hai đầu R1 U1 = UMN – U2,3 = 25,14 – 17,14 = 8V Công suất tỏa nhiệt trên điện trở U 82 = =16 W P1 = R1 U 22,3 17 ,14 = =14 , 69W P2 = R2 20 + M – N (3) U 2,3 17 ,14 = =19 , 58 W P3 = R3 15 d/ t = 3ph = 180s Nhiệt lượng tỏa trên toàn mạch Q=I R t=22 12 , 57 180=9050 , J Tính baèng calo: Q = 0,24 9050,4 = 2172 cal Baøi Đèn Đ ghi 12V-12W mắc nối tiếp với điện trở R = 24, và mắc vào đoạn mạch có hiệu điện không đổi là : 18V, điện trở đèn không thay đổi theo nhiệt độ a/ Tính điện trở đèn b/ Tính điện trở mạch điện c/ Đèn Đ sáng nào ? d/ Tính nhiệt lượng toả trên đèn 5phút e/ Mắc thêm Rx song song với đèn, độ sáng đèn Đ thay đổi nào ? Giải thích Baøi Cho đoạn mạch điện hình vẽ Đèn ghi 6V-12W ; đèn ghi 9V-13,5W UAB: không đổi, dây nối và các ampe kế có điện trở không đáng kể, điện trở đèn không thay đổi theo nhiệt độ Khi đèn sàng bình thường hãy tìm : a/ Tính điện trở đèn và số các ampe kế b/ Điện trở biến trở tham gia Hiệu điện toàn mạch c/ Khi dịch chuyển chạy biến trở phía B thì các đèn sáng nào ? Tại ? Đ2 Đ2 A2 Đ1 M A A1 B C Baøi Cho mạch điện hình vẽ Đèn1 ghi 6V-3W, đèn2 ghi 6V-9W, R = 6 , UAB không đổi Dây dẫn và khoá K có điện trở không đáng kể a/ Khi khoá K đóng các đèn sáng bình thường, tìm : - Điện trở đèn Điện trở tương đương mạch điện - Hiệu điện toàn mạch, công suất mạch điện b/ Khi khoá K mở các đèn sáng nào ? Tại ? K R A B Đ2 Đ1 Baøi 10 Một biến trở có ghi 200 - 2A mắc nối tiếp với điện trở R = 20 vào nguồn điện có hiệu điện 6V a Vẽ sơ đồ mạch điện b Nêu ý nghĩa số ghi trên biến trở c Điều chỉnh chạy chính biến trở, tính cường độ dòng điện qua điện trở R d Biết biến trở làm dây nikêlin dài 100m, điện trở suất 0,40.10-6m Tính đường kính dây Baøi 11 Cho mạch điện hình vẽ: A Rb K1 D Đ1 B (4) K2 Đ2 Bóng đèn Đ1 ( 6V-6W), Đ2 (6V-3W) Biến trở R có điện trở toàn phần là 16 Ω UAB = 12V ( không đổi) 1.Tính điện trở các bóng đèn 2.Khi K1 mở, Khi K2 đóng: Điều chỉnh chạy chính biến trở a Tính cường độ dòng điện qua bóng đèn b Tính công suất tiêu thụ đèn Khi K1, K2 đóng: Điều chỉnh chạy để điện trở phần biến trở tham gia vào mạch Ω a Tính cường độ dòng điện qua các đèn Các đèn sáng nào? Vì sao? b Khi ngắt khóa K2 thì độ sáng đèn Đ1thay đổi nào? Vì sao? Baøi 12.Cho mạch điện hình vẽ Đ1 Đ2 Biết đèn Đ1 loại 6V - 6W, đèn Đ2 loại 6V - 3W, Rb là A biến trở UAB = 12V Tính điện trở các đèn Khi các đèn sáng bình thường tính: Rb - Cường độ dòng điện qua các đèn - Điện trở phần biến trở tham gia vào mạch Khi dịch chuyển chạy phía A các đèn sáng nào? Vì sao? B Baøi 13 Cho mạch điện hình vẽ: Đ1 A A Rb B Đ2 Đèn Đ1 ghi 12V - 12W , Đèn Đ2 ghi 12V - 24W, UAB = 18V.( Không đổi) Tính điện trở các đèn Khi ampe kế 2A, tính: a Cường độ dòng điện qua các đèn Các đèn sáng nào ? Vì sao? b Điện trở phần biến trở tham gia vào mạch 3/ Để các đèn sáng bình thường phải dịch chuyển chạy phía nào? Vì Bài 1: Hai điện trở R1 = 20 Ω và R2 = 30 Ω mắc song song hai điểm có hiệu điện không đổi, cường độ dòng điện mạch chính là 2A a./ Tính Rtđ và HĐT hai đầu đoạn mạch b./ Tính CĐDĐ qua điện trở (5) c./ Nếu mắc song song thêm điện trở R3 thì CĐDĐ mạch chính bây là 5A Vẽ sơ đồ mạch điện và tính R3 d./ Tính công suất mạch Bài : Cho mạch điện hình vẽ Biết HĐT hai đầu mạch luôn không đổi R2 Cho R1= 20 Ω , R2= 30 Ω , R3= 18 Ω R1 a./ Cho cđdđ qua R3 là 0,8A Tính hđt hai đầu đoạn R3 mạch ( không tính I1 và I 2) b./ Tính cđdđ qua R1 và R2 c./ Thay R1 Rx cho cđdđ qua mạch là 1A Tính Rx Bài : Cho mạch điện hình vẽ , UAB = 50V, R1 = 30 Ω R3 a./ Khi K mở, A1 1A Tính R2 A R1 b./ Khi K đóng, A1 1,2A Tính : R2 R3 - HĐT hai đầu R1 và R2 A - Số A2 và giá trị R3 Bài : Cho mạch điện hình vẽ : R2= 18Ω ; R3= 6Ω ; Hiệu điện không đổi UAB= 18V R2 K R31 B A a K mở, Ampe kế 1,5A Tính R1 b K đóng, tính cường độ dòng điện qua điện trở, mạch chính và hiệu điện hai đầu điện trở Bài : Một bóng đèn có ghi 12V – 6W ; mắc vào nguồn điện có UAB = 20V a Phải mắc thêm biến trở nào để đèn sáng bình thường? Vẽ sơ đồ mạch điện Tìm giá trị biến trở b Biến trở trên có điện trở lớn là 20Ω dây Nikelin có điện trở suất 4.10 -7Ωm và tiết diện là 0,05mm2 Tính chiều dài dây dẫn c Di chuyển chạy biến trở phía bên trái, phía phải thì cường độ sáng đèn nào? Bài : Cho bóng đèn Đ1 (110V- 22W) ; Đ2 (110V- 55W) a Tính điện trở và cường độ dòng điện định mức hai đèn b Mắc nối tiếp hai đèn vào U = 110V, so sánh độ sáng hai đèn c Mắc song song hai đèn vào U = 110V, so sánh độ sáng hai đèn Nếu thắp sáng hai đèn trên ngày 6h, tính điện tiêu thụ tháng 30 ngày và số tiền phải trả là bao nhiêu ? Cho 1kWh giá 1000 đồng d Mắc nối tiếp hai đèn vào U = 220V, hai đèn hoạt động nào? Muốn hai đèn hoạt động bình thường thì phải mắc thêm biến trở nào ? Vẽ sơ đồ mạch điện và tính giá trị biến trở đó Bài : Một ấm điện có ghi 220V – 1100W sử dụng với HĐT 220V để đun sôi lít nước 200C Hiệu suất ấm là 90% a Tính điện trở dây đốt nóng ấm và cđdđ qua ấm sử dụng hiệu điện 110V b Tính thời gian đun sôi lượng nước trên (6) c Nếu sử dụng ấm nước trên để đun sôi lít nước ngày thì tháng 30 ngày phải trả bao nhiêu tiền Cho 1KWh là 800 đồng d Nếu dây đốt nóng ấm có điện trở suất là 4.10-7 Ωm và bán kính 0,1mm quấn trên lõi sứ hình trụ có bán kính 1cm Tính số vòng dây quấn trên lõi sứ e Nếu gập đôi dây điện trở ấm và sử dụng HĐT trên thì thời gian đun sôi lít nước có nhiệt độ ban đầu và hiệu suất trên là bao nhiêu? Bài : Một bếp điện có ghi 220V – 880W sử dụng đúng HĐT để đun sôi lít nước 250C thời gian 15 phút a Tính điện trở dây đốt nóng ấm và cđdđ qua bếp b Tính hiệu suất bếp c Nếu sử dụng bếp trên ngày lần thì tháng 30 ngày phải trả bao nhiêu tiền điện Cho 1KWh là 800 đồng Bài : Giữa hai điểm A,B có hiệu điện không đổi 18V, mắc điện trở R = 30Ω nối tiếp với R2 a HĐT hai đầu R1 đo 6V Tính R2 b Mắc thêm R3 song song với R2 thì hiệu điện hai đầu R1 đo 9V Tính R3 c Nếu mắc R3 song song với R1 thì cường độ dòng điện qua các điện trở là bao nhiêu ? Bài 10 : Cho mạch điện hình vẽ và hiệu điện hai đầu đoạn mạch luôn không đổi R3 Biết R1 = 15Ω, R = 9Ω , R3 = 10Ω R2 a Khi K mở, Von kế 4,5V Tính hiệu điện A R1 B hai điểm A,B b Khi K đóng Tính Rtđ mạch điện và Von kế K bao nhiêu ? c Khi K đóng , thay Von kế Ampe kế thì Ampe kế bao nhiêu ? Bài 11 : Cho mạch điện hình vẽ Trong đó hiệu điện không đổi UAB= 18V, R1= 12 Ω , R2 = Ω Điện trở Ampe kế không đáng kể R1 R2 a Tính điện trở tương đương đoạn mạch b Tính số Ampe kế c Tính hiệu điện hai đầu điện trở d Thay R2 bóng đèn Đ ( 12V – 6W ) thì đèn có sáng bình thường không ? Tại sao? Bài 12 : Cho cho điện trở R1= 20 , R2 = 15 Mắc song song vào hai đầu mạch điện có hiệu điện không đổi 24V a Tính cường độ dòng điện qua điện trở b Tính công suất toàn mạch và nhiệt lượng tỏa trên điện trở thời gian 30 phút c Tính số tiền toàn mạch sử dụng 30 ngày Mỗi ngày sử dụng giờ, biết 1kWh giá 800 đồng d Mắc thêm đèn 12V – 6W nối tiếp với R1, R2 hỏi đèn sáng nào? Tại sao? Bài 13 : Cho hai bóng đèn : Đ1 : 12V – 6W ; Đ2 : 12V – 3W a Giải thích ý nghĩa ghi trên đèn (7) b Nếu mắc nối tiếp hai đèn trên vào U = 24V thì hai đèn hoạt động nào ? c Mắc hai đèn trên với biến trở vào U = 24V Vẽ sđmđ và tính giá trị biến trở đèn sáng bình thường Bài 14 : Cho mạch điện hình vẽ Hiệu điện UAB = 18V Các điện trở R1 = 12Ω, R2 = 8Ω Điện trở Ampe kế không đáng kể R1 a K mở : ampe kế bao nhiêu? Tính hiệu điện hai đầu điện trở R1 và R2 A R2 b K đóng : Ampe kế 0,5A Tính cường độ dòng điện qua R và K R3 tính điện trở R3 c K đóng, thay R2 bóng đèn thì đèn phải có các giá trị định mức là bao nhiêu để nó hoạt động bình thường Bài 15 : Cho mạch điện gồm 01 bóng đèn có ghi 12V – 6W mắc nối tiếp với biến trở và ampe kế vào hiệu điện 18V a Tìm số ampe kế đèn hoạt động bình thường b Tính giá trị biến trở đó Bài 16: Một ấm điện có ghi 220V – 660W sử dụng U = 220V để đun sôi 1,5 lít nước 200C ( Bỏ qua tỏa nhiệt môi trường và nung nóng vỏ ấm) Tính : a Nhiệt lượng có ích b Thời gian đun c Nếu ấm điện trên nặng 300g thì đun lượng nước trên thì bao lâu? GIẢI BÀI TẬP THẤU KÍNH VẬT LÝ * 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 (8) F F' O • 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 F' • O 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 (9) 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 F A Mắt Kinh lão -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: -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' c) Để trả lời phần câu hỏi định tính học sinh cần thu thập thông tin có liên quan đến nội dung, yêu cầu bài toán từ đó vận dụng để trả lời (10) 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 d 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 (11) -Trở lại ví dụ1 : G= 25 25 ⇒f= f G = 25 =10(cm) 2,5 * Hệ thức tam giác đồng dạng, và các phép toán biến đổi: BÀI TẬP 1: Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 6cm đặt vuông góc trục chính thấu kính hội tụ, cách thấu kính 15cm Thấu kính có tiêu cự 10 cm a/ Dựng ảnh vật qua thấu kính b/ Xác định kích thước và vị trí ảnh BÀI TẬP 2: Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 6cm đặt vuông góc trục chính thấu kính hội tụ, cách thấu kính 10cm Thấu kính có tiêu cự 15 cm a/ Dựng ảnh vật qua thấu kính b/ Xác định kích thước và vị trí ảnh BÀI TẬP 3: Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 6cm đặt vuông góc trục chính thấu kính phân kỳ, cách thấu kính 10cm Thấu kính có tiêu cự 15 cm a/ Dựng ảnh vật qua thấu kính b/ Xác định kích thước và vị trí ảnh BÀI TẬP 1: AB AF B OH OF 15 10 6.10 OH 12(cm ) OH 10 A AB OH 12cm AB AF ABF OIF mà OI=AB=6cm OI OF 12 OA 10 6.(OA 10) 12.10 OA 30cm 10 BÀI TẬP 2: ABF OHF F O OI (1) F A AB OA AB OAB OA ' B ' (2) OA ' A ' B ' F O OA 15 10 mà OI AB F A OA ' 15 OA ' OA ' 15.OA ' 10.(15 OA ') 5.OA 150 OA ' 30cm 10 30.6 A' B ' 18(cm) 10 Thế vào (2) => 30 A ' B ' F OI F AB I F’ A' F H B’ ” (12) BÀI TẬP 3: F A AB (1) F O OI OA AB OAB OAB (2) OA AB F A OA OF OA OA mà OI AB F O OA OF OA 15 OA OA 15.OA 10(15 OA) 15 10 25OA 150 OA 6(cm) OA AB 10 6.6 AB 3, 6(cm) OA AB AB 10 Thế vào (2) F AB F OI Qua thời gian giảng dạy, tôi nhận thấy với cách làm trên học sinh có thể vẽ hình dễ dàng lúng túng mặt tính toán vì các bước giải nhiều, gồm có mấu chốt chính, đó là bắt cầu cặp tỷ lệ và giải phương trình để tìm các số liệu ảnh mà đề bài yêu cầu Do đó, tôi chọn lựa cách vẽ ảnh bao gồm tia, tia qua quang tâm O và tia qua tiêu điểm Cụ thể cách làm tôi sau: BÀI TẬP 1: B A' A F I B’ ” FA = OA - OF = 15 – 10 = cm FA AB 10.6 OI 12cm 10 OI ΔFAB~ΔFOI => FO OI Ta có: A’B’ = OI = 12 cm OA AB 15 15.12 OA 30cm ΔOAB~ΔOA’B’ => OA AB OA 12 BÀI TẬP 2: (13) FA = OF - OA = 15 – 10 = cm FA AB 15.6 OI 18cm 15 OI ΔFAB~ΔFOI => FO OI Ta có: A’B’ = OI = 18 cm OA AB 10 18.10 OA 30cm ΔOAB~ΔOA’B’ => OA AB OA 18 I B' B A' F O A BÀI TẬP 3: B I B' A A' O F' c ó m F’A = OF’ + OA = 15 + 10 =ột25 cm F A AB 25 15.6 OI 3,6cm 15 OI 25 ΔF’AB~ΔF’OI => F O OI Ta có: A’B’ = OI = 3,6 cm OA AB 10 3,6.10 OA 6cm OA A B OA 3, 6 ΔOAB~ΔOA’B’ => Các bài toán dạng nghịch: BÀI TẬP 1: Một vật sáng AB có dạng mũi tên đặt vuông góc trục chính thấu kính hội tụ cho ảnh thật cao 12 cm, cách thấu kính 30 cm Thấu kính có tiêu cự 10 cm Xác định kích thước và vị trí vật Cách giải: FA’ = OA’ - OF = 30– 10 = 20 cm (14) F ' A' A'B ' 20 12 10.12 OI 6cm OI 10 OI 20 ΔF’A’B’~ΔF’OI => F ' O Ta có: AB = OI = cm OA AB OA 30.6 OA 15cm 30 12 12 ΔOAB~ΔOA’B’ => OA AB BÀI TẬP 2: Một vật sáng AB có dạng mũi tên đặt vuông góc trục chính thấu kính hội tụ cho ảnh ảo cao 18cm, cách thấu kính 30cm Thấu kính có tiêu cự 15 cm Xác định kích thước và vị trí ảnh Cách giải: F’A’ = OF’ + OA’ = 15 + 30 = 45 cm ΔF’A’B’~ΔF’OI => F ' A' A' B ' 45 18 15.18 OI 6cm F 'O OI 15 OI 45 Ta có: AB = OI = cm ΔOAB~ΔOA’B’ => OA AB OA 30.6 OA 10cm OA AB 30 18 18 BÀI TẬP 3: Một vật sáng AB có dạng mũi tên đặt vuông góc trục chính thấu kính phân kỳ, cho ảnh cao 3,6 cm và cách thấu kính 6cm Thấu kính có tiêu cự 15 cm Xác định kích thước và vị trí ảnh Cách giải: F’A’ = OF’ – OA’ = 15 – = cm ΔF’A’B’~ΔF’OI => F A A ' B ' 3, 15.3, OI 6cm F O OI 15 OI Ta có: AB = OI = cm ΔOAB~ΔOA’B’=> OA AB OA 6.6 OA 10cm OA AB 3, 3, 2.3.1 Các bài toán dạng thuận: Ảnh tạo thấu kính gồm dạng: - Thấu kính hội tụ cho ảnh thật - Thấu kính hội tụ cho ảnh ảo - Thấu kính phân kỳ cho ảnh ảo Tương ứng với dạng ảnh đó là bài tập sau: (15) Bài tập 1: Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 6cm đặt vuông góc trục chính thấu kính hội tụ, cách thấu kính 15cm Thấu kính có tiêu cự 10 cm a/ Dựng ảnh vật qua thấu kính b/ Xác định kích thước và vị trí ảnh Bài tập 2: Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 6cm đặt vuông góc trục chính thấu kính hội tụ, cách thấu kính 10cm Thấu kính có tiêu cự 15 cm a/ Dựng ảnh vật qua thấu kính b/ Xác định kích thước và vị trí ảnh Bài tập 3: Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 6cm đặt vuông góc trục chính thấu kính phân kỳ, cách thấu kính 15cm Thấu kính có tiêu cự 10 cm a/ Dựng ảnh vật qua thấu kính b/ Xác định kích thước và vị trí ảnh Những bài tập trên là bài tập mà tôi tạm gọi là “các bài tập dạng thuận”, khác với các bài dạng nghịch là từ ảnh yêu cầu tìm kích thước, vị trí vật Những bài dạng thuận là bài mà học sinh buộc phải nắm trước vào các dạng bài tập khác bài tập nâng cao Để giải bài tập này, học sinh phải sử dụng số tia đặc biệt để dựng ảnh trên hình vẽ sau đó sử dụng các công thức toán học nhằm tìm lời giải đáp Mấu chốt là chỗ học sinh sử dụng tia sáng nào, xét cặp tam giác đồng dạng có phù hợp hay không? Theo sách giáo viên thì có cách dựng ảnh, đó là sử dụng tia sáng qua quang tâm O thấu kính và tia sáng song song với trục chính Đa số giáo viên sử dụng cách dựng ảnh đó và dẫn đến cách giải khá phức tạp với học sinh Cụ thể sau: Bài tập 1: Cho biết: B I Cho biết: AB = cm d = 15 cm F’ A' f = 10 cm a Dựng ảnh A’B’ A F b A’B’ = ?cm d = ? cm H Giải: B’ a Ảnh A’B’ là ảnh thật, ngược chiều với vật b Theo hình vẽ ta có hai cặp tam giác đồng dạng AB AF ABF OHF ( g g ) OH OF 15 10 6.10 OH 12(cm) OH 10 AB OH 12cm AB AF ABF OIF ( g g ) mà OI=AB=6cm OI OF 12 OA 10 6.(OA 10) 12.10 OA 30cm 10 Đáp số: A’B’ = 12 cm Bài tập 2: (16) Cho biết: AB 6cm d 10cm f 15cm a Dựng ảnh A’B’ b A’B’ = ?cm d = ? cm Theo hình vẽ ta có hai cặp tam giác đồng dạng Ta có hai cặp tam giác đồng dạng: F O OI (1) F A AB OA AB OAB OA ' B '( g g ) (2) OA ' A ' B ' F O OA 15 10 mà OI AB F A OA ' 15 OA ' OA ' 15.OA ' 10.(15 OA ') 5.OA 150 OA ' 30cm 10 30.6 A' B ' 18(cm) 10 Thế vào (2) => 30 A ' B ' Đáp số: A’B’ = 18 cm d = 30 cm Bài tập 3: Cho biết: AB = cm d = 10 cm f = cm a Dựng ảnh A’B’ b A’B’ = ?cm d’ = ? cm F OI F AB( g g ) (17) F A AB (1) F O OI OA AB OAB OAB (2) OA AB F A OA OF OA OA mà OI AB F O OA F O OA OA OA 5.OA 10(5 OA) 10 F AB F OI 15.OA 50 OA 3,3(cm) OA AB 10 3,3.6 AB 1,98(cm) OA AB 3,3 AB 10 Thế vào (2) Đáp số: A’B’ = 1,98 cm d = 3,3 cm Qua thời gian giảng dạy, tôi nhận thấy với cách làm trên học sinh có thể vẽ hình dễ dàng lúng túng mặt tính toán vì các bước giải nhiều, gồm có mấu chốt chính, đó là bắc cầu cặp tỷ lệ và giải phương trình để tìm các số liệu ảnh mà đề bài yêu cầu Do đó, tôi chọn lựa cách vẽ ảnh bao gồm tia, tia qua quang tâm O và tia qua tiêu điểm Cụ thể cách làm tôi sau: Bài tập 1: B A' A F I B’” Theo hình vẽ ta có: FA = OA - OF = 15 – 10 = cm FA AB 10.6 OI 12cm 10 OI ΔFAB~ΔFOI => FO OI Ta có: A’B’ = OI = 12 cm OA AB 15 15.12 OA 30cm ΔOAB~ΔOA’B’ => OA AB OA 12 Bài tập 2: (18) I B' B A' F A O FA = OF - OA = 15 – 10 = cm FA AB 15.6 OI 18cm 15 OI ΔFAB~ΔFOI => FO OI Ta có: A’B’ = OI = 18 cm OA AB 10 18.10 OA 30cm ΔOAB~ΔOA’B’ => OA AB OA 18 B' A' O c ó m ột A B I F' Bài tập 3: (19) F’A = OF’ + OA = 15 + 10 = 25 cm F A AB 25 15.6 OI 3,6cm 15 OI 25 ΔF’AB~ΔF’OI => F O OI Ta có: A’B’ = OI = 3,6 cm OA AB 10 3, 6.10 OA 6cm OA A B OA 3, 6 ΔOAB~ΔOA’B’ => Như vậy, cách giải tôi có phương pháp cho dạng tạo ảnh thấu kính Tuy vậy, khuyết điểm nó là vẽ hình tương đối phức tạp hơn, chưa kể tia sáng qua tiêu điểm cho tia ló song song trục chính thấu kính phân kỳ không nằm sách giáo khoa Sau thời gian nghiên cứu, tôi có nhận định sau cách giải mình: - Cách vẽ hình khó không phải vì mà bỏ qua các tia này, dẫn đến học lệch, chọn cách vẽ dễ nhất, học sinh không có khả vẽ các tia khó, sau này học lên cấp III, các em vất vả phải học vẽ lại các tia này - Tia sáng qua tiêu điểm F thấu kính phân kỳ có nêu sách giáo viên và chú thích có thể giảng dạy đó là lớp học sinh khá, giỏi Do đó, tôi đã giảng thêm tia sáng này vào bài “Thấu kính phân kỳ” theo cách mà không làm nặng nề thêm cho bài học mà còn giúp cho bài học đầy đủ và dễ thực Do đó, tôi xác định phương pháp vẽ hình và làm các bài tập dạng thuận là phù hợp với học sinh, không quá xa chương trình học, giúp học sinh không học lệch 2.3.2 Các bài toán dạng nghịch: Trong thực sáng kiến kinh nghiệm này, tôi phát bài toán dạng nghịch, nghĩa là bài toán cho biết tiêu cự thấu kính và ảnh qua thấu kính, đòi hỏi tìm kích thước và vị trí vật có thể dùng cách giải đơn giản Điều thú vị là cách giải này lại dựa trên cách vẽ hình mà sách giáo viên hướng dẫn để giải các bài toán dạng thuận Khi dạy cho học sinh dạng bài tập thuận và nghịch, là đã dạy cho các em vẽ đủ tia sáng, không sợ học sinh quên cách vẽ tia sáng nào Các bài tập cụ thể và cách giải sau: Bài tập 1: Một vật sáng AB có dạng mũi tên đặt vuông góc trục chính thấu kính hội tụ cho ảnh thật cao 12 cm, cách thấu kính 30 cm Thấu kính có tiêu cự 10 cm Xác định kích thước và vị trí vật Tóm tắt: h’ = A’B’ = 12 cm d’ = OA’ = 30 cm f = 10 cm h = AB = ? d = OA = ? Cách giải: FA’ = OA’ - OF = 30– 10 = 20 cm ΔF’A’B’~ΔF’OI => F ' A' A' B ' 20 12 10.12 OI 6cm F 'O OI 10 OI 20 Ta có: AB = OI = cm OA AB OA 30.6 OA 15cm 30 12 12 ΔOAB~ΔOA’B’ => OA AB Đáp số: h = AB = cm; d = OA = 15 cm (20) Bài tập 2: Một vật sáng AB có dạng mũi tên đặt vuông góc trục chính thấu kính hội tụ cho ảnh ảo cao 18cm, cách thấu kính 30cm Thấu kính có tiêu cự 15 cm Xác định kích thước và vị trí ảnh Tóm tắt: h’ = A’B’ = 18 cm d’ = OA’ = 30 cm f = 15 cm h = AB = ? cm d = AO = ? cm Cách giải: F’A’ = OF’ + OA’ = 15 + 30 = 45 cm ΔF’A’B’~ΔF’OI => F ' A' A' B ' 45 18 15.18 OI 6cm F 'O OI 15 OI 45 Ta có: AB = OI = cm OA AB OA 30.6 OA 10cm OA A B 30 18 18 ΔOAB~ΔOA’B’ => Đáp số: h = AB = cm; d = OA = 10 cm Bài tập 3: Một vật sáng AB có dạng mũi tên đặt vuông góc trục chính thấu kính phân kỳ, cho ảnh cao 3,6 cm và cách thấu kính 6cm Thấu kính có tiêu cự 15 cm Xác định kích thước và vị trí ảnh Tóm tắt: h’ = A’B’ = 3,6 cm d’ = OA’ = cm f = 15 cm h = AB = ? d = AO = ? Cách giải: F’A’ = OF’ – OA’ = 15 – = cm ΔF’A’B’~ΔF’OI => F A A ' B ' 3, 15.3, OI 6cm F O OI 15 OI Ta có: AB = OI = cm OA AB OA 6.6 OA 10cm OA A B 3, 3, ΔOAB~ΔOA’B’=> Đáp số: h = AB = cm; d = OA = 10 cm 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 (21) 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? Cho biết Kính lúp G = 2,5X OA = 8cm a) G = ?Vật đặt khoảng nào? b) Dựng ảnh AB Ảnh gì? A' B' =? c) AB B' B Ta trở lại câu c) ví dụ1: c) O A/ '','' ''''' F A F' * Δ OA'B' Đồng dạng với Δ OAB , nên ta có : A ' B ' OA ' OA ' = = AB OA (1) * Δ F'A'B' đồng dạng với Δ 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 Từ (1) và (2) ta có: OA ' OA ' = +1 ⇔ 10 OA ' OA ' − =1 ⇔OA ' =40 (cm) 10 Thay (3) vào (1) ta có : A ' B ' OA ' 40 = = =5 ⇒ A ' B ' =5 AB AB 8 *Vậy ảnh lớn gấp lần vật (3) (2) (22) e)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 I Cho biết: TK hội tụ AB = 12cm; OA = 24cm A • O F A'B' = 4cm(ảnh thật) • B' OA' = ? OF = OF' = ? -Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán: *Muốn tính OA' ta cần xét các yếu tố nào? ( Δ OAB ~ Δ OA'B') ⇒ OA' = *Muốn tính OF' = f ta phải xét hai tam giác nào đồng dạng với nhau? ( Δ OIF' ~ Δ A'B'F') *OI nào với AB; F'A' = ? -Hướng dẫn HS giải theo cách tổng hợp lại: Tìm OA' → F'A' F ' A' → OI → OF' ; (23) GIải: *Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính hội tụ là: Δ OAB ~ Δ OA'B' suy AB OA A ' B' OA 24 = ⇒ OA '= = =8 (cm) A ' B ' OA ' AB 12 *Tiêu cự thấu kính: Δ OIF' ~ Δ A'B'F' ⇒ OI OF' OF' = = Do OI = AB nên: A ' B ' F'A OA'-OF' AB O F' 12 O F' = ⇔ = ⇒O F'=f =6(cm) A ' B ' OA'-OF' 8-OF' ĐS: OA = 8cm OF = 6cm Bài tập 3: Bài 23 trang 152 SGK Vật kính máy ảnh là thấu kính hội tụ có tiêu cự 8cm Máy ảnh hướng để chụp ảnh vật cao 40cm, đặt cách máy 1,2m a/ Hãy dựng ảnh vật trên phim(không cần đúng tỉ lê) b/ Dựa vào hình vẽ để tính độ cao ảnh trên phim Tóm tắt AB TKHT OA= 1.2m= 120cm AB= 40cm OF=f=8cm a/Vẽ ảnh? b/A’B’=? - Đây là bài tập máy ảnh là dạng bài tập TKHT mà ta đã giải bài 1, cách vẽ tia thứ và HS dễ dàng tinh Nếu vẽ ảnh tia thứ và ta giải các bài tập trên dài dòng làm cho HS lúng túng.Tóm lại GV có thể lưu ý HS giải các bài tập TKHT đó có máy ảnh, mắt, kính lúp đề bài cho biết OA, OF, AB, yêu cầu tính OA’, A’B’ ta nên chọn cách giải này -Xin lấy bài tập trên trình bày cách giải: CÁCH 1: b/ Chiều cao ảnh (24) FAB ~ FOI AB AF AB.OF OI OI OF AF Mà OI A’B’ A’B’ AB.OF AB.OF 40.8 2,86cm AF OA OF 120 CÁCH 2: Δ b/ Δ OAB ~ FOI ~ Δ Δ OA AB OA'B => OA ' A ' B ' (1) OI FO AB FO A ' B ' FA ' (2) FA'B' => A ' B ' FA ' Từ (1) và (2) =>= = <=> = =>OA’= cm Từ (1) =>A’B’ = =.= 2,86 cm Chiều cao ảnh là 2,86 cm (25)