Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài thấu kính hội tụ 1. Lý do chọn đề tài Môn vật lí là một trong những môn học lý thú, hấp dẫn trong nhà trường phổ thông hiện nay, đồng thời nó cũng được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn. Hơn nữa bộ môn vật lí ngày càng yêu cầu cao hơn để đáp ứng kịp với công cuộc công nghiệp hóa – hiện dại hóa đất nước, nhằm từng bước đáp ứng mục tiêu giáo dục đề ra, góp phần xây dựng đất nước ngày càng giàu mạnh hơn. Học sinh là một lực lượng lao động dự bị nòng cốt về khoa học kỹ thuật, trong đó học sinh THCS mới bước đầu tiếp xúc với bộ môn vật lí nên cần phải vững về kiến thức sơ cấp, thành thạo về kỹ năng vật lí, từ đó các em tiếp tục học tập nghiên cứu kiến thức ở các lớp trên để các em có những kiến thức vững chắc bước vào cuộc sống nhằm đáp ứng nhu cầu của xã hội hiện nay. Ở lớp 6, lớp 7 vì khả năng tư duy của học sinh còn hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên nội dung chương trình chỉ đề cập đến những khái niệm, những hiện tượng vật lí cơ bản, kiến thức chỉ mang tính chất định tính là cơ bản còn định lượng thì chưa nhiều. Ở lớp 8, lớp 9 khả năng tư duy của các em đã phát triển lên mức nhận thức cao hơn. Do đó việc học tập môn vật lí lúc này đòi hỏi cao hơn, nhất là một số bài toán về cơ, nhiệt, điện, quang ở các lớp 8, 9 mà các em HS được học trong chương trình vật lí THCS. Với mục tiêu nâng cao chất lượng học tập đại trà của học sinh, trường THCS Tô Vĩnh Diện luôn chú trọng nâng cao chất lượng mũi nhọn của nhà trường, vấn đề này đã được giáo viên hưởng ứng rất mạnh bằng nhiều hình thức. Do vậy kế hoạch bồi dưỡng học sinh giỏi luôn được quan tâm hàng đầu. Bản thân tôi qua nhiều năm giảng dạy và tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp đã nhận thấy rằng kiến thức về quang hình học của học sinh cơ bản là đủ nhưng sâu, rộng là còn hạn chế nhiều. Qua tìm hiểu tôi nhận thấy nguyên nhân là do: một phần các em chưa vững về kiến thức cơ bản và ít được tiếp xúc với các phương pháp giải các dạng bài tập nâng cao theo chuỗi kiến thức từ thấp đến cao; kiến thức sách giáo khoa vật lí 9 – THCS chỉ dừng lại ở mức độ cơ bản; bài tập trong sách bài tập vật lí 9 – THCS chỉ dừng ở giới hạn cơ bản và còn mang tính chất định tính là nhiều chuyên sâu thì chưa; thời lượng học trên lớp không có điều kiện để các em tiếp xúc với các dạng bài tập nâng cao một phần cũng là do các em không đủ tự tin để rèn luyện nậng cao và tham gia các kì thi học sinh giỏi nói chung và môn Vật lý nói riêng ... Vì vậy nên các em ít có cơ hội tiếp cận với các bài tập nâng cao cũng như việc rèn kỹ năng giải các bài tập nâng cao đó. Qua nhiều năm giảng dạy và tham gia ôn thi học sinh giỏi các cấp tôi đã rút ra được “ Một số phương pháp giúp học sinh giải tốt bài tập phần Quang (thấu kính hội tụ) ”. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
Tên đề tài: MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHẰM GIÚP HỌC SINH GIẢI TỐT BÀI TẬP PHẦN QUANG (THẤU KÍNH HỘI TỤ) I PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mơn vật lí mơn học lý thú, hấp dẫn nhà trường phổ thông nay, đồng thời áp dụng rộng rãi thực tiễn Hơn mơn vật lí ngày yêu cầu cao để đáp ứng kịp với cơng cơng nghiệp hóa – dại hóa đất nước, nhằm bước đáp ứng mục tiêu giáo dục đề ra, góp phần xây dựng đất nước ngày giàu mạnh Học sinh lực lượng lao động dự bị nòng cốt khoa học kỹ thuật, học sinh THCS bước đầu tiếp xúc với mơn vật lí nên cần phải vững kiến thức sơ cấp, thành thạo kỹ vật lí, từ em tiếp tục học tập nghiên cứu kiến thức lớp để em có kiến thức vững bước vào sống nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội Ở lớp 6, lớp khả tư học sinh cịn hạn chế, vốn kiến thức tốn học chưa nhiều nên nội dung chương trình đề cập đến khái niệm, tượng vật lí bản, kiến thức mang tính chất định tính cịn định lượng chưa nhiều Ở lớp 8, lớp khả tư em phát triển lên mức nhận thức cao Do việc học tập mơn vật lí lúc địi hỏi cao hơn, số tốn cơ, nhiệt, điện, quang lớp 8, mà em HS học chương trình vật lí THCS Với mục tiêu nâng cao chất lượng học tập đại trà học sinh, trường THCS Tô Vĩnh Diện trọng nâng cao chất lượng mũi nhọn nhà trường, vấn đề giáo viên hưởng ứng mạnh nhiều hình thức Do kế hoạch bồi dưỡng học sinh giỏi quan tâm hàng đầu Bản thân qua nhiều năm giảng dạy tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi cấp nhận thấy kiến thức quang hình học học sinh đủ sâu, rộng cịn hạn chế nhiều Qua tìm hiểu tơi nhận thấy nguyên nhân do: phần em chưa vững kiến thức tiếp xúc với phương pháp giải dạng tập nâng cao theo chuỗi kiến thức từ thấp đến cao; kiến thức sách giáo khoa vật lí – THCS dừng lại mức độ bản; tập sách tập vật lí – THCS dừng giới hạn mang tính chất định tính nhiều chun sâu chưa; thời lượng học lớp khơng có điều kiện để em tiếp xúc với dạng tập nâng cao phần em không đủ tự tin để rèn luyện nậng cao tham gia kì thi học sinh giỏi nói chung mơn Vật lý nói riêng Vì nên em có hội tiếp cận với tập nâng cao việc rèn kỹ giải tập nâng cao Qua nhiều năm giảng dạy tham gia ôn thi học sinh giỏi cấp rút “ Một số phương pháp giúp học sinh giải tốt tập phần Quang (thấu kính hội tụ) ” 2 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài - Nghiên cứu phương pháp giải số dạng tập từ đến nâng cao thấu kính hội tụ - Xây dựng hệ thống tập thấu kính hội tụ từ đến nâng cao - Thực nghiệm sử dụng phương pháp giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi cấp - Hướng mở rộng, áp dụng phát triển đề tài thông qua việc nghiên cứu giảng dạy thực tế cho học sinh toàn khối trường THCS Tô Vĩnh Diện bồi dưỡng học sinh giỏi cấp Đối tượng nghiên cứu - Học sinh khối trường THCS Tô Vĩnh Diện nơi giảng dạy - Nhóm học sinh giỏi khối tham gia ôn thi học sinh giỏi Giới hạn phạm vi nghiên cứu - Phần thấu kính hội tụ vật lí – THCS - Học sinh lớp THCS Phương pháp nghiên cứu Trong trình nghiên cứu đề tài tơi sử dụng phương pháp sau : - Phương pháp khảo sát - Phương pháp suy luận - Phương pháp phân tích, tổng hợp, khái quát hóa - Phương pháp quan sát - Phương pháp thực nghiệm II PHẦN NỘI DUNG Cơ sở lí luận Mơn Vật lý môn học khoa học tự nhiên quan trọng trường phổ thơng kiến thức, kỹ mà em học sinh học có nhiều ứng dụng đời sống kỹ thuật Hơn nữa, môn học ngày đòi hỏi cao để đáp ứng nhu cầu phát triển khoa học công nghệ, đồng thời góp phần vào cơng Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước, nhằm bước đáp ứng mục tiêu giáo dục đề ra: “Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” Đội ngũ học sinh lực lượng dự bị nòng cốt thật hùng hậu khoa học kỹ thuật, kiến thức, kỹ vật lí đóng góp phần không nhỏ lĩnh vực 3 Để đáp ứng nhu cầu địi hỏi học sinh cần phải vững kiến thức, thành thạo kỹ năng, có tư tốt, sáng tạo tốt Vì học sinh cần phải trau dồi kiến thức, tiếp cận phương pháp giải tập nhằm lĩnh hội kiến thức tốt Vì kiến thức phần nâng cao giúp em bổ sung hoàn thiện kiến thức, khái quát hóa kiến thức cách tồn diện Thực trạng vấn đề a Thuận lợi – khó khăn Thuận lợi : Được hưởng ứng nhiệt tình quý đồng nghiệp môn quan Học sinh trung bình yếu u thích mơn học phần quang học Khó khăn : Thời gian triển khai chưa nhiều đến tất học sinh toàn khối b Thành công hạn chế : Bước đầu đem lại thành công chất lượng dạy học, hiệu chất lượng nâng lên rõ rệt Tuy nhiên nội dung đề tài chưa mở rộng nhiều khía cạnh bao quát để giúp học sinh giỏi phát triển mạnh với dạng tập khó để kích thích tư óc sáng tạo học sinh c Mặt mạnh mặt yếu : Vấn đề giải khó khăn kiến thức, kĩ vẽ hình, kĩ dựng ảnh số phương pháp giải số dạng tập nâng cao cho học sinh Tuy nhiên nhiều vấn đề chưa nghiên cứu hết ghép thấu kính, thấu kính có hai vật đặt trước, di chuyển ảnh vật thấu kính ngược lại, d Các nguyên nhân – yếu tố tác động : Trong trình giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tơi nhận thấy học sinh gặp khó khăn nhiều vấn đề dựng ảnh, giải tập lập luận để giải dạng tập học sinh trung bình yếu, tư độc lập học sinh giỏi e Phân tích đánh giá vấn đề thực trạng : Qua nhiều năm giảng dạy tham giam bồi dưỡng học sinh giỏi tơi nhận thấy học sinh khó khăn cách tìm hướng để giải vần đề tập bản, nguyên nhân chưa định hướng cách giải loại tập đó, lúng túng việc vẽ hình chưa có phương pháp giải cụ thể cho số dạng tập nâng cao, làm cho em khó khăn việc giải dạng tập Điều dẫn đến em khơng u thích môn nên lười học Song song với công tác giảng dạy mơn khối lớp việc bồi dưỡng học sinh giỏi nhiệm vụ cần thiết thường xuyên giáo viên.Trong trình bồi dưỡng học sinh giỏi bước đầu em ln lúng túng vẽ hình, kĩ vẽ hình thấp, nên đơi vẽ sai hoặc thiếu Vì mạnh dạn đưa phương pháp giải số dạng tập từ đến nâng cao phần thấu kính hội tụ: phần dành cho học sinh toàn khối phần nâng cao dành cho học sinh giỏi Nội dung hình thức giải pháp a Mục tiêu giải pháp - Nêu lên sở lý thuyết thấu kính hội tụ: định nghĩa, tính chât, cơng thức, - Xây dựng phương pháp giải tập từ đến nâng cao - Nêu tập cụ thể để áp dụng b Nội dung cách thức thực giải pháp Cơ sở lý thuyết 1.1 Đặc điểm thấu kính hội tụ - Thấu kính có phần rìa mỏng phần - Chùm tia tới song song đến thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ điểm 1.2 Các khái niệm - Trục ( ); quang tâm(O); tiêu điểm (có tiêu điểm F F’) tiêu cự (là khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm f = FO = F’O) f F f O F' - Trục phụ : đường thẳng qua quang tâm khơng vng góc với phương thấu kính trục phụ ( trục phụ có tiêu điểm phụ ) - Tiêu điểm phụ : Chùm tia tới song song với trục phụ cho chùm tia ló hội tụ điểm trục phụ điểm tiêu điểm phụ Mỗi trục phụ có tiêu điểm phụ đối xứng qua quang tâm Một thấu kính hội tụ có vơ số tiêu điểm phụ - Tiêu diện : tiêu diểm phụ nằm mặt phẳng vng góc với trục Mặt phẳng gọi mặt phẳng tiêu diện Mỗi thấu kính có mặt phẳng tiêu diện nằm hai phía quang tâm song song * Cách xác định tiêu điểm phụ: Từ tiêu điểm kẻ đường thẳng vng góc với trục chính, đường thẳng cắt trục phụ tiêu điểm phụ 5 F'1 O F F' F1 trục phụ 1.3 Các tia đặc biệt - (1) Tia tới song song với trục cho tia ló qua tiêu điểm F’ - (2) Tia tới qua ( hoặc có phương qua ) tiêu điểm F, cho tia ló song song với trục - (3) Tia tới qua quang tâm O, tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương tia tới - (4) Tia tới song song với trục phụ cho tia ló qua tiêu điểm phụ ( hoặc ngược lại tia tới qua tiêu điểm phụ cho tia ló song song với trục phụ) - (5) Mọi tia sáng xuất phát từ vật cho tia ló qua hoặc có phương qua ảnh B * Hình minh họa : (1) (3) A F' O F (2) A' B' (5) (4) B A trục phụ F F'1 O A' F' B' 1.4 Các tính chất tạo ảnh vật qua thấu kính hội tụ - Vật đặt cách thấu kính khoảng d >2f ảnh thu ảnh thật, ngược chiều nhỏ vật 6 - Vật đặt cách thấu kính khoảng f < d ảnh nhỏ S vật ảnh thật Nên thấu kính cho thấu kính hội tụ Xét2 : OAB OA’B’ B I AO AB A' O A' B ' 24 3 A' O 8cm A' O Khoảng cách từ ảnh đến vật : A F O L = AA’ = AO + A’O = 24 + = 32cm F’OI S Xét2 : F’A’B’ F ' A' A' B' A' O F ' O A' B' 8 f f 6cm F 'O OI F 'O AB f Vậy khoảng tiêu cự f = 6cm F' A' B' 14 Bài tập : Vật AB đặt vng góc với trục TK, có A nằm trục Qua thấu kính thu ảnh chiều với vật cao lần vật Thấu kính có tiêu cự 15cm Tính khoảng cách từ ảnh đến vật ? * Hướng dẫn : - Lập luận để nói thấu kính cho thấu kính hội tụ - Dựng trục chính, chọn vị trí AB A’B’ cho A’B’ cao lần AB - Vẽ hình ( vẽ hình vẽ sẽ tỉ lệ ) - Xét tam giác đồng dạng liên quan đến cạnh mà đề yêu cầu tìm Sau lập tỉ số tính tốn * Giải : Vì ảnh thu cao lần vật chiều với vật => ảnh ảnh ảo lớn vật Nên thấu kính cho thấu kính hột tụ => Vật đặt khoảng tiêu cự thấu kính ( d AO = 25 – A’O( 4) Từ (3) (4) ta có: 25 A' O F 'O 25 A' O A' O A' O F ' O A' O A' O A’O2 – 25A’O + 150 = Giải phương trình ta : A’O = 15cm => A’O = 10cm AO = 10cm AO = 15cm * Nếu vật cách thấu kính khoảng AO = 10cm ảnh cách thấu kính khoảng A’O = 15cm * Nếu vật cách thấu kính khoảng AO = 15cm ảnh cách thấu kính khoảng A’O = 10cm Bài tập 20 : Một thấu kính có tiêu cự 12cm, vật AB đặt vng góc với trục thấu kính, có A nằm trục chính, qua thấu kính thu ảnh chiều lớn vật cách vật khoảng 27cm Xác định khoảng cách từ vật, từ ảnh đến thấu kính ? * Hướng dẫn : - Vẽ hình theo yêu cầu đề Chú ý ảnh thu ảnh ảo - Xét lần đồng dạng lập biểu thức thứ - Từ đề ta có ảnh cách vật khoảng 25cm - Lập luận giải Giải: 20 - Vì ảnh thu chiều lớn vật nên thấu kính cho thấu kính hội tụ OA’B’ S Xét : OAB B' I AO AB (1) A' O A' B ' B Xét : FAB S A' F A O F' FOI FA AB FO AO AB (2) FO OI FO A' B ' Từ (1) (2) ta có : AO FO AO (3) A' O FO Theo đề ta có : A’O - AO = 27 => A’O = 27 + AO( 4) Từ (3) (4) ta có: AO f AO AO 12 AO 27 AO f 27 AO 12 AO2 + 27AO - 324 = Giải phương trình ta : AO = 9cm ( nhận) => A’O = 36cm AO = -36cm ( loại) * Vậy vật cách thấu kính khoảng AO = 9cm ảnh cách thấu kính khoảng A’O = 36cm * Bài tập vận dụng : Bài tập 21 : Một thấu kính có tiêu cự 15cm, vật AB đặt vng góc với trục thấu kính, có A nằm trục chính, qua thấu kính thu ảnh ngược chiều với vật cách vật khoảng 108cm Xác định khoảng cách từ vật, từ ảnh đến thấu kính ? Bài tập 22 : Một thấu kính có tiêu cự 16cm, vật AB đặt vng góc với trục thấu kính, có A nằm trục chính, qua thấu kính thu ảnh chiều lớn vật cách vật khoảng 36cm Xác định vị trí ảnh vật ? Bài tập 23 : Vật AB đặt vng góc với trục thấu kính, có A nằm trục chính, qua thấu kính thu ảnh lớn vật cách vật khoảng 36cm Xác định vị trí ảnh vật qua thấu kính ? Biết tiêu cự thấu kính 12cm c Mối quan hệ giải phấp 21 Các giải pháp liên quan chặt chẽ với nhau, muốn giải dạng tập trước hết phải nắm vững kiến thức lý thuyêt, đặc điểm ảnh tạo phấu kính phải biết cách phân tích để dựng ảnh sau dung kiến thức tồn hình để chứng minh… d Kết khảo nghiệm Chất lượng đại trà hàng năm nâng cao năm sau cao năm trước 2016 – 2017 Năm học Số lượng HS Số liệu 114 2017 – 2018 2018 – 2019 2019 - 2020 Kết Số từ lượng TB trở HS lên Kết Số từ lượng TB trở HS lên Kết Số từ lượng TB trở HS lên Kết từ TB trở lên 90 93 78 69 102 88 73 III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận Trên thực tế thân áp dụng đề tài trình bồi dưỡng học sinh giỏi, mặc dù tập tập chuyên sâu nhất, bao quát tiền đề để nghiên cứu dạng tập khó hơn, sâu Đồng thời để nâng cao chất lượng đại trà chất lượng mũi nhọn mơn Vật Lí cho học sinh THCS cịn nhiều chuyên đề khác : Nhiệt, điện, cơ, … Tuy nhiên đề tài góp phần lớn vào trình bồi dưỡng học sinh nhằm giúp em nâng cao kiến thức mơn vật lí THCS việc nâng cao chất lượng đại trà nhà trường THCS Kiến nghị Qua nghiên cứu đề tài áp dụng vào thực tiễn giảng dạy phần thấu kính hội tụ tơi đề xuất ý kiến sau : Đối với cấp lãnh đạo cần tổ chức thảo luận chuyên đề cá nhân giáo viên hoặc nhóm giáo viên nghiên cứu cho giáo viên cốt cán trường nhằm mở rộng đào sâu tìm nhiều phương pháp nghiên cứu phương pháp giảng dạy cho phù hợp nhằm nâng cao chất lượng dạy học đơn vị trường học Rất mong góp ý chân thành quí đồng nghiệp để thân tơi hồn thiện nội dung chuyên đề Trân trọng cảm ơn ! Eadrông, Ngày tháng 04 năm 2021 Người thực 22 Ngô Xuân Thập PHỤ LỤC I Tài liệu tham khảo : Sách giáo khoa vật lí – THCS hành – Nhà xuất giáo dục Sách tập vật lí – THCS hành – Nhà xuất giáo dục Sách tham khảo phương pháp giải tập – Nguyễn Thanh Hải ( nhà xuất GD ) Sách tham khảo 500 tập vật lí THCS – Phan Hoàng Văn ( nhà xuất đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh ) II Phụ lục mục đề: ĐỀ MỤC TRANG PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu nhiệm vụ đề tài Đối tượng nghiên cứu Giới hạn phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 23 Phần nội dung Cơ sở lí luận Thực trạng vấn đề Những giải pháp biện pháp vấn đề Kết thực 22 Kết luận 22 Kiến nghị 23 ... cơng hạn chế : Bước đầu đem lại thành công chất lượng dạy học, hiệu chất lượng nâng lên rõ rệt Tuy nhiên nội dung đề tài chưa mở rộng nhiều khía cạnh bao quát để giúp học sinh giỏi phát triển... khăn kiến thức, kĩ vẽ hình, kĩ dựng ảnh số phương pháp giải số dạng tập nâng cao cho học sinh Tuy nhiên nhiều vấn đề chưa nghiên cứu hết ghép thấu kính, thấu kính có hai vật đặt trước, di... luận : Đối với loại tập thuộc dạng tập phải xét lần đồng dạng lập biểu thức thứ từ tiến hành giải.Tuy nhiên lập tỉ 18 số đồng dạng cần ý lập tỉ số có dạng a=b a= c để đưa biểu thức thứ 3( tính