Nhận biết Hiểu Vận dụng
Hiện tượng
khúc xạ ánh sáng
- Mô tả được hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
- Phân biệt hiện tượng khúc xạ ánh sáng với hiện tượng phản xạ ánh sáng Định luật khúc xạ ánh sáng - Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng.
- Viết được biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng và gọi tên các đại lượng có trong công thức.
-Vẽ được đường truyền ánh sáng từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác khi biết tia tới hoặc tia khúc xạ.
- Ước lượng sự tương quan giữa góc tới và góc khúc xạ khi ánh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng để nhận ra được môi trường nào chiết quang hơn.
-Vận dụng cách vẽ tia khúc xạ và khái niệm ảnh, vật để xác định ảnh khúc xạ của vật qua lưỡng chất phẳng, lăng kính, thấu kính mỏng - Sử dụng công thức của định luật khúc xạ ánh sáng và suy luận toán học để chứng minh các công thức của lăng kính. - Sử dụng công thức của định luật khúc xạ ánh sáng Cấp độ nhận thức Nội dung kiến thức
để chứng minh tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng trong sự khúc xạ ánh sáng.
Hiện tượng
phản xạ toàn phần
- Mô tả hiện tượng phản xạ toàn phần. - Nêu được điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
- Viết được công thức tính góc tới giới hạn phản xạ toàn phần.
- Phân biệt hiện tượng phản xạ toàn phần với hiện tượng phản xạ thông thường (trường hợp phản xạ trên mặt nhẵn bóng và phản xạ kèm theo khúc xạ). - Giải thích sự truyền sáng trong lăng kính phản xạ toàn phần. - Giải thích được sự truyền sáng trong sợi quang.
Ứng dụng của khúc xạ ánh sáng
a) Sự nhìn của mắt
- Nêu được khái niệm điểm cực cận, điểm cực viễn, khoảng nhìn rõ của mắt.
- Nêu được khái niệm góc trông, năng suất phân li. - Nêu được điều kiện nhìn rõ của mắt.
- Phân biệt được mắt cận, viễn, lão nhờ các yếu tố: OCC; OCV hoặc vị trí tiêu điểm của mắt so với màng lưới. - Dự đoán được mắt có nhìn rõ được một vật khi biết kích thước và vị trí của vật đó so với mắt.
b) Các dụng cụ quang bổ trợ cho mắt
* Lăng kính
* Thấu kính mỏng
- Mô tả được lăng kính.
- Nêu được lăng kính có tác dụng làm lệch tia sáng truyền qua nó. - Viết được các công thức của lăng kính. - Mô tả được các loại thấu kính mỏng. - Nêu được các khái niệm trục - Nhận ra được lăng kính trong thực tế, chỉ rõ góc chiết quang ứng với mỗi cách dùng lăng kính. - Vẽ một cách định lượng đường đi của tia sáng truyền qua lăng kính. - Áp dụng định luật khúc xạ để xây dựng công thức lăng kính và chỉ ra được điều kiện áp dụng các công thức ở SGK
- Phân biệt được hai loại thấu kính mỏng theo hình dạng và theo sự truyền sáng qua - Sử dụng được lăng kính trong thí nghiệm - Vẽ được ảnh và nêu được tính chất, độ lớn của ảnh so với vật. - Sử dụng công thức lăng kính, định luật khúc xạ, điều kiện có phản xạ toàn phần và định luật phản xạ ánh sáng để giải các bài tập về lăng kính trong trường hợp không phản xạ toàn phần và trong trường hợp phản xạ toàn phần. - Nhận ra thấu kính lồi, thấu kính lõm, TKHT, thấu kính phân kỳ trong thực tế.
chính, quang tâm, tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu diện, tiêu cự của thấu kính mỏng. - Nêu được cách vẽ đường đi của tia sáng đơn sắc qua thấu kính mỏng ( 3 tia đặc biệt và tia bất kỳ)
- Viết được các công thức của thấu kính và nêu rõ qui ước dấu đối với mỗi đại lượng trong từng công thức.
thấu kính.
- Phân biệt được tiêu điểm vật với tiêu điểm ảnh và tiêu điểm thật với tiêu điểm ảo. - Căn cứ vào đường truyền của tia sáng nhận ra loại thấu kính sử dụng là TKHT hay TKPK. - Chỉ ra các bước vẽ ảnh của một vật qua thấu kính mỏng.
- Phân biệt được mặt cong lồi và mặt cong lõm để tính đúng tiêu cự của thấu kính. - Xây dựng được công thức D= 1 1 1 ' f = +d d và công thức K=-d' d -Xác định được TKHT hay thấu kính phân kỳ khi biết vị trí tiêu điểm vật và tiêu điểm ảnh và chiều truyền ánh sáng. - Vẽ được ảnh của vật trong các trường hợp: Vật điểm; Vật AB đặt vuông góc hoặc không vuông góc với trục chính. - Biết vị trí của vật và ảnh, xác định vị trí đặt thấu kính, loại thấu kính và các yếu tố: tiêu điểm, tiêu cự, quang tâm của thấu kính.
- Áp dụng các công thức để suy luận về vị trí tương đối giữa vật với ảnh và tính chất của ảnh so với tính chất của
* Kính cận, kính viễn * Kính lúp * Kính hiển vi, Kính thiên văn - Xác định loại thấu kính mỏng dùng để khắc phục nhược điểm của mắt cận, mắt viễn, mắt lão. - Xác định độ tụ thích hợp của kính ứng với từng trường hợp riêng của mắt (kính mang sát mắt) - Nêu được cấu tạo và công dụng của kính lúp.
- Viết được công thức số bội giác của kính lúp trong các cách ngắm chừng.
- Nêu được cấu tạo và công dụng của kính hiển vi và kính thiên văn. - Trình bày được nguyên lý tạo ảnh qua thấu kính mỏng để hỗ trợ cho mắt. - Xác định độ tụ thích hợp của kính ứng với từng trường hợp riêng của mắt (kính mang sát mắt) - Trình bày được sự tạo ảnh qua kính lúp và vẽ được đường truyền tia sáng trong sự tạo ảnh đó. - Giải thích cơ chế tạo ảnh qua kính hiển vi và kính thiên văn. vật.
- Giải các bài toán về sự tạo ảnh của một vật qua thấu kính.
- Xác định được khoảng nhìn rõ mới của mắt khi mang kính. - Xác định độ tụ thích hợp của kính ứng với từng trường hợp riêng của mắt trong trường hợp kính không mang sát mắt - Đề xuất được cấu tạo của kính hiển vi và kính thiên văn.
- Viết được công thức tính số bội giác của kính hiển vi và kính thiên văn trong các cách ngắm chừng.
- Biết sử dụng công thức tính độ bội giác của kính lúp, kính thiên văn, kính hiển vi để giải các bài tập liên quan.
- Vẽ được đường truyền tia sáng qua kính hiển vi và kính thiên văn trong trường hợp ngắm chừng bất kỳ và trường hợp ngắm chừng ở vô cực. - Biết sử dụng công thức tính độ bội giác của kính lúp, kính thiên văn, kính hiển vi để giải các bài tập liên quan. - Giải thích được lý do chọn vật kính và thị kính của kính thiên văn và kính hiển vi có tiêu cự như đã nêu và khoảng cách của vật kính và thị kính. - Dự đoán được TKHT dùng làm vật kính trong kính thiên văn có thể thay thế bằng gương cầu lõm. 2.3.2 Mục tiêu kỹ năng 2.3.2.1 Kỹ năng vận dụng kiến thức
- Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng và định luật phản xạ toàn phần và các công thức lăng kính để xác định chính xác đường truyền tia sáng qua lăng kính, tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính trong trường hợp bất kỳ.
- Biết cách xác định quang cụ nào cần thiết để bổ trợ cho mắt nhìn rõ vật trong từng trường hợp cụ thể.
- Vận dụng các định luật về quang hình và các công thức của các loại dụng cụ quang để xác định ảnh của một vật qua một hệ gồm hai quang cụ bất kỳ.
2.3.2.2 Kỹ năng về thí nghiệm
- Đề xuất được phương án thí nghiệm để kiểm chứng giả thuyết.
- Biết sử dụng và đọc thước đo góc, nguồn (chuyển nguồn xoay 220V chiều thành nguồn 6V), biết lắp đèn vào nguồn.
- Biết bố trí thí nghiệm để kiểm chứng định luật khúc xạ ánh sáng, điều kiện phản xạ toàn phần.
- Biết quan sát ảnh của một vật qua thấu kính mỏng.
- Biết cách đọc và ghi chép các số liệu thí nghiệm, xử lý kết quả thí nghiệm để đưa ra kết luận.
2.3.2.3 Kỹ năng diễn đạt ngôn ngữ vật lý
- Biết cách sử dụng và đọc các ký hiệu của các đại lượng vật lý có trong phần “Quang hình học” – Vật Lý 11.
- Biết sử dụng các ký hiệu lăng kính, thấu kính mỏng, ảnh, vật. - Biết sử dụng mô hình tia sáng để xác định ảnh của vật.
2.3.3 Mục tiêu tình cảm, thái độ
- Có hứng thú học tập môn vật lý, có lòng yêu thích khoa học, trân trọng các phát minh khoa học nói chung và phát minh vật lý nói riêng, nhất các phát minh trong lĩnh vực quang hình.
- Biết lắng nghe ý kiến của GV và các bạn, biết suy nghĩ để tiếp thu hay phản bác ý kiến đó.
- Mạnh dạn đưa ra ý kiến của cá nhân mình và tìm lý lẽ để bảo vệ nó. - Có tác phong làm việc khoa học, cẩn thận, tỉ mỉ khi làm thí nghiệm. - Có thái độ trung thực, khách quan khi xử lí các số liệu thí nghiệm.
- Có ý thức sẵn sàng áp dụng hiểu biết vật lý vào thực tế nhằm cải tiến, khám phá các ứng dụng kỹ thuật vật lý phục vụ đời sống.
- Có ý thức giữ gìn, bảo vệ đôi mắt của mình.
2.4 Thiết kế phương án dạy học một số bài học cụ thể trong phần “Quang hình học” – Vật lý 11 học” – Vật lý 11
2.4.1 Khúc xạ ánh sáng 2.4.1.1 Mục tiêu bài học 2.4.1.1 Mục tiêu bài học
a) Kiến thức
- Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng và viết được biểu thức của định luật khúc xạ ánh sáng.
- Chỉ ra được môi trường chiết quang hơn hay kém chiết quang hơn.
- Ước lượng sự tương quan giữa góc tới và góc khúc xạ khi ánh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng.
- Sử dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng để tính góc khúc xạ trong các trường hợp cụ thể.
- Viết được công thức liên hệ chiết suất tuyệt đối của một môi trường và vận tốc ánh sáng trong môi trường đó.
- Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng để xác định đường truyền tia sáng qua lưỡng chất phẳng và ảnh của một vật qua lưỡng chất phẳng.
- Sử dụng công thức của định luật khúc xạ ánh sáng để chứng minh tính thuận nghịch trong sự khúc xạ ánh sáng.
b)Kỹ năng
- Đề xuất giả thuyết: tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và về bên kia pháp tuyến so với tia tới.
- Làm thí nghiệm theo hướng dẫn của GV để kết luận về giả thuyết.
- Đề xuất được hai giả thuyết về khúc xạ: góc khúc xạ tỷ lệ với góc tới và sin góc khúc xạ tỷ lệ với sin góc tới.
- Đề xuất được phương án thí nghiệm, bố trí, tiến hành thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết đã nêu ra.
- Từ kết quả thí nghiệm, phủ định giả thuyết 1 và khẳng định giả thuyết 2. - Tự lực phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng.
c) Tình cảm và thái độ
- Tích cực, chủ động, mạnh dạn xây dựng bài.
- Thái độ hợp tác với bạn, với GV khi làm việc nhóm.
- Khách quan, trung thực, tỉ mỉ, kiên nhẫn, hợp tác khi tiến hành thí nghiệm và xử lý các kết quả thí nghiệm.
2.4.1.2 Cấu trúc nội dung và sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức một số kiến thức theo các giai đoạn của PPTN kiến thức theo các giai đoạn của PPTN
a) Cấu trúc nội dung bài học
Bài học được chia làm 4 đơn vị kiến thức: - Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Định luật khúc xạ ánh sáng
- Chiết suất của môi trường.
- Tính thuận nghịch trong chiều truyền sáng.
Đơn vị kiến thức 1 được xây dựng theo con đường phỏng theo PPTN Đơn vị kiến thức 2 được xây dựng theo con đường phỏng theo PPTN Đơn vị kiến thức 3 được xây dựng theo đường thông báo
Đơn vị kiến thức 4 được xây dựng theo đường thông báo
b) Tiến trình xây dựng kiến thức các kiến thức theo các giai đoạn của PPTN
Đơn vị kiến thức 1: Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng
GĐ1: Khi ánh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng thì tia sáng sẽ đi như thế nào?
GĐ2: Tia sáng sẽ bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng.
GĐ3: đề xuất phương án và làm thí nghiệm như hình.
Kết luận: Khúc xạ là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trờng truyền ánh sáng.
Đơn vị kiến thức 2: Định luật khúc xạ ánh sáng
2.4.1.3 Xác định các phương tiện, đồ dùng dạy học cần thiết của GV a) Bộ thí nghiệm đề nghị (1 bộ) a) Bộ thí nghiệm đề nghị (1 bộ)
GĐ2: Đề xuất giả thuyết “tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và về bên kia pháp tuyến so
với tia tới”.
GĐ1: Vị trí tia khúc xạ phụ thuộc vào vị trí tia tới theo quy luật nào?
GĐ3: Thí nghiệm kiểm chứng như hình
Kết luận “Tia khúc xạ nằm cùng mặt phẳng tới và về bên kia pháp tuyến so với tia tới”.
GĐ2: Đề xuất giả thuyết “Góc khúc xạ tỷ lệ với góc tới”. GĐ4: Thí nghiệm kiểm chứng như hình
Thông báo khái niệm góc tới và góc khúc xạ
Đề xuất dự đoán “Sin góc
khúc xạ tỷ lệ với sin góc tới”.
Kết luận: Sin góc khúc xạ tỷ lệ với sin góc tới
GĐ3: Hệ quả i r = hằng số Hệ quả sin sin i r= hằng số Định luật khúc xạ ánh sáng
* Dụng cụ: bán trụ D bằng chất rắn trong suốt, đèn chiếu sáng 6V-8W và các dây dẫn, khe chặn, nguồn 6V-3A, tờ giấy trắng A4.
* Mục đích thí nghiệm:
Đơn vị kiến thức 2: kiểm chứng tia khúc xạ và tia tới nằm trong cùng mặt phẳng.
* Các bước tiến hành:
- Đặt tờ giấy A4 dưới bán trụ, chiếu 1 tia sáng SI (điểm tới I là tâm của bán trụ) song song với mặt phẳng của bán trụ, đường đi của tia tới nằm trong mặt phẳng giấy có thể quan sát được.
- Để tờ giấy phẳng, ta có thể quan sát được tia khúc xạ. - Bẻ gập tờ giấy ra sau: không thấy tia khúc xạ.
- Bẻ gập tờ giấy ra trước: thấy những tia khúc xạ không tương ứng với tia tới.
b) Bộ thí nghiệm theo đề xuất của SGK (7 bộ)
* Dụng cụ: bán trụ D bằng chất rắn trong suốt, 1 thước tròn chia độ, đèn chiếu sáng 6V-8W và các dây dẫn, khe chặn, nguồn 6V-3A.
* Mục đích thí nghiệm:
Đơn vị kiến thức 1: tìm hiểu đường đi của tia sáng tại mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng.
Đơn vị kiến thức 2: phát hiện và kiểm chứng mối quan hệ giữa góc tới i và góc khúc xạ r.
* Các bước tiến hành:
- Thí nghiệm như hình 44.2 SGK: chiếu 1 tia sáng SI (điểm tới I là tâm của bán trụ) song song với mặt phẳng của bán trụ, đường đi của tia sáng có thể quan sát được.
- Thực hiện nhiều lần với các góc tới i khác nhau và đo các góc khúc xạ r tương ứng.
- Lập tỷ số giữa i và r để kiểm chứng giả thuyết 1 → phủ định giả thuyết 1.