2.2.1. Các bước cần thực hiện khi thiết kế chủ đề học tập
2.2.1.1 Xác định mục tiêu
Mục tiêu cần đạt được sau khi học xong một chủ đề cần phải được xác định một cách chính xác và cụ thể dựa trên mục tiêu đào tạo, mục tiêu mơn học, mục tiêu của chương, bài theo chuẩn kiến thức kỹ năng và nhu cầu, nguyện vọng trình độ của HS.
* Mục tiêu kiến thức
- Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng và viết được hệ thức của định luật này. Vận dụng được hệ thức của định luật khúc xạ ánh sáng. Nêu được chiết suất tuyệt đối, chiết suất tỉ đối là gì. Nêu được tính chất thuận nghịch của sự truyền ánh sáng và chỉ ra sự thể hiện tính chất này ở định luật khúc xạ ánh sáng.
- Mơ tả được hiện tượng phản xạ tồn phần và nêu được điều kiện xảy ra hiện tượng này. Vận dụng được cơng thức tính gĩc giới hạn phản xạ tồn phần trong bài tốn. Mơ tả được sự truyền ánh sáng trong cáp quang và nêu được ví dụ về ứng dụng của cáp quang.
- Nêu được tính chất của lăng kính làm lệch tia sáng truyền qua nĩ.
- Nêu được tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu diện, tiêu cự của thấu kính là gì. Phát biểu được định nghĩa độ tụ của thấu kính và nêu được đơn vị đo độ tụ. Nêu được số phĩng đại của ảnh tạo bởi thấu kính là gì. Vận dụng các cơng thức về thấu kính để giải được các bài tập đơn giản. Vẽ được tia lĩ khỏi thấu kính hội tụ, phân kì và hệ hai thấu kính đồng trục. Dựng được ảnh của một vật thật tạo bởi thấu kính.
- Nêu được sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và ở điểm cực viễn. Nêu được gĩc trơng và năng suất phân li là gì. Trình bày các đặc điểm của
mắt cận, mắt viễn, mắt lão về mặt quang học và nêu tác dụng của kính cần đeo để khắc phục các tật này. Nêu được sự lưu ảnh trên màng lưới là gì và nêu được ví dụ thực tế ứng dụng hiện tượng này.
- Nêu được nguyên tắc cấu tạo và cơng dụng của kính lúp. Trình bày được số bội giác của ảnh tạo bởi kính lúp. Vẽ được ảnh của vật thật tạo bởi kính lúp và giải thích tác dụng tăng gĩc trơng ảnh của kính.
- Nêu được nguyên tắc cấu tạo và cơng dụng của kính hiển vi. Trình bày được số bội giác của ảnh tạo bởi kính hiển vi. Vẽ được ảnh của vật thật tạo bởi kính hiển vi và giải thích tác dụng tăng gĩc trơng ảnh của kính.
- Nêu được nguyên tắc cấu tạo và cơng dụng của kính thiên văn. Trình bày được số bội giác của ảnh tạo bởi kính thiên văn là gì. Vẽ được ảnh của vật thật tạo bởi kính thiên văn và giải thích tác dụng tăng gĩc trơng ảnh của kính.
* Mục tiêu kỹ năng: HS rèn luyện các kỹ năng:
- Thu thập thơng tin từ quan sát thực tế, thí nghiệm, sưu tầm tài liệu, tìm hiểu trên các phương tiện thơng tin đại chúng, khai thác thơng tin mạng Internet.
- Xử lí thơng tin: phân tích, so sánh, tổng hợp, suy luận tương tự, khái quát hĩa… để rút ra kết luận.
- Vận dụng kiến thức để giải thích các hiện tượng và giải các bài tập liên quan. - Truyền đạt thơng tin: thảo luận, báo cáo kết quả.
- Lắp ráp và thực hiện các thí nghiệm vật lí đơn giản.
- Hợp tác làm việc, trình bày, tranh luận, bảo vệ ý kiến lắng nghe người khác. * Mục tiêu tình cảm, thái độ: qua chủ đề này HS được bồi dưỡng:
- Sự hứng thú học tập mơn Vật lí, nĩi rộng hơn là lịng yêu thích khoa học qua việc biết được ý nghĩa và tầm quan trọng của phát minh này.
- Tác phong làm việc khoa học.
- Tính trung thực, nghiêm túc, thận trọng trong khoa học.
- Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân kết hợp chặt chẽ với tinh thần hợp tác trong lao động học tập và nghiên cứu, ý thức tự học cũng như học hỏi ở người khác.
Tĩm lại, nếu thực hiện được các mục tiêu đặt ra thì dạy học theo chủ đề khơng chỉ đáp ứng đầy đủ yêu cầu của chương trình vật lí THPT mà các kiến thức HS thu được sẽ rộng hơn và đạt mức độ vận dụng, phân tích, tổng hợp; các kỹ năng tư duy bậc cao (phân tích, tổng hợp, đánh giá) từng bước được hình thành; phát huy được tinh thần tự lực và ĩc sáng tạo của HS.
2.2.1.2.Xác định nội dung của chủ đề học tập
Dựa trên mục tiêu đã được xác lập, nội dung SGK, yêu cầu của xã hội, lợi ích của HS, …ta xác định nội dung cụ thể cho chủ đề học tập. Chủ đề này gồm những nội dung cơ bản sau:
* Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng ta cĩ thể xác định được vị trí ảnh của vật khi nhìn chúng qua mặt phân cách giữa hai mơi trường trong suốt khác nhau, thơng qua đĩ để giải thích các hiện tượng thực tế cĩ liên quan.
* Mắt người cĩ thể nhìn thấy ảnh của các vật khi nhìn chúng qua các loại thấu kính mỏng khác nhau và biết được khi nào thấu kính tạo ảnh thật, ảnh ảo với độ phĩng đại to, nhỏ khác nhau.
* Mắt là bộ phận thu nhận ánh sáng giúp người nhìn thấy các vật xung quanh. Ta biết được đặc điểm các tật cận thị, viễn thị và lão thị của mắt và cách khắc phục chúng.
* Trong cuộc sống nếu mắt khơng cĩ khả năng quan sát một vật nào đĩ (vật quá nhỏ hoặc vật ở quá xa) thì ta cần các quang cụ hỗ trợ (kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn) với những đặc điểm về cấu tạo và cơng dụng khác nhau.
2.2.1.3 Xây dựng bộ câu hỏi định hướng
Việc thiết kế bộ CHĐH cho chủ đề học tập là một bước quan trọng khơng thể thiếu khi tiến hành dạy học theo chủ đề. Căn cứ vào mục tiêu, nội dung đã xác định, tơi tiến hành xây dựng bộ CHĐH cho chủ đề “Quang hình học”
Bảng 2.2. Bộ câu hỏi định hướng
BỘ CÂU HỎI ĐỊNH HƯỚNG
Câu hỏi khái quát
Ngày nay, các dụng cụ quang dùng trong khoa học và đời sống rất đa dạng. Em biết gì về những ứng dụng này trong việc nghiên cứu vận dụng kiến thức về Quang hình học?
Câu hỏi bài học
1. Làm thế nào ta cĩ thể xác định chính xác vị trí ảnh của vật khi nhìn chúng qua mặt phân cách giữa hai mơi trường trong suốt khác nhau?
2. Mắt người cĩ thể nhìn thấy ảnh như thế nào của các vật khi nhìn chúng qua các loại thấu kính mỏng và nhìn thấy khi nào?
3. Mắt là bộ phận thu nhận ánh sáng giúp người nhìn thấy mọi vật xung quanh. Ta biết được gì về các tật của mắt và cách khắc phục chúng?
4. Trong cuộc sống, nếu mắt khơng cĩ khả năng quan sát một vật nào đĩ (vật quá nhỏ hoặc vật ở quá xa) thì ta cần các quang cụ hỗ trợ nào?
Câu hỏi nội dung
Để trả lời cho câu hỏi bài học 1 đã nêu ở trên, HS cần tìm câu trả lời cho các câu hỏi nội dung sau:
1. Vì sao khi nhìn qua mặt phân cách giữa hai mơi trường trong suốt khác nhau, ta khơng nhìn thấy vật mà chỉ thấy ảnh của nĩ?
2. Khi nhìn một vật qua hai mơi trường trong suốt khác nhau, dựa vào đâu để thấy ảnh của nĩ?
3. Khi nào mắt ta nhìn thấy được ảnh khúc xạ của các vật qua các mơi trường trong suốt khác nhau?
4. Chiếu chùm tia sáng từ mơi trường cĩ chiết suất n1 sang mơi trường cĩ chiết suất n2 (với n1 > n2) với gĩc tới i lớn hơn một giá trị nào đĩ thì xảy ra hiện tượng đặc biệt gì ?
5. Tại sao lăng kính phản xạ tồn phần được sử dụng để tạo ảnh thuận chiều trong ống nhịm hoặc máy ảnh?
6. Nêu và vận dụng các kiến thức của hiện tượng khúc xạ ánh sáng để giải thích các ứng dụng thực tế?
Để trả lời cho câu hỏi bài học 2 đã nêu ở trên, HS cần tìm câu trả lời cho các câu hỏi nội dung sau:
1. DDựựaavvààoo hhììnnhh ddạạnngg vvàà đđưườờnngg ttrruuyyềềnn ccủủaa cchhùùmm ttiiaa llĩĩ rraa kkhhỏỏii tthhấấuu kkíínnhh,, ttaa
p
phhâânnllooạạiitthhấấuukkíínnhhmmỏỏnnggnnhhưưtthhếếnnààoo? ?
2. Quy tắc nào giúp ta xác định chính xác vị trí và độ phĩng đại của ảnh qua các loại thấu kính mỏng khác nhau?
3. Mắt ta sẽ nhìn thấy ảnh của các vật qua các loại thấu kính mỏng khi nào?
các câu hỏi nội dung sau:
1. Mắt là hệ quang học hết sức phức tạp và tinh vi, về phương diện quang học mắt người cĩ cấu tạo như thế nào và vì sao mắt ta nhìn thấy được các vật?
2. Mắt bình thường cĩ thể nhìn được các vật trong khoảng nào?
3. Mắt bị các tật khúc xạ khác nhau sẽ ảnh hưởng tới việc nhìn các vật thế nào?
Để trả lời cho câu hỏi bài học 4 đã nêu ở trên, HS cần tìm câu trả lời cho các câu hỏi nội dung sau:
1. Trong thực tế chúng ta thường cĩ nhu cầu nhìn thấy ảnh của các vật như thế nào?
2. Các dụng cụ quang hỗ trợ nhằm mục đích gì?
3. Các dụng cụ quang khác nhau giúp chúng ta nhìn thấy những ảnh của các vật như thế nào?
2.2.1.4. Xác định các phương tiện, thiết bị và tài liệu hỗ trợ dạy học
Tùy theo chủ đề mà GV cần phải xác định rõ các phương tiện, thiết bị thí nghiệm, TLHT cho chủ đề học tập. GV cần xác định:
- Những phương tiện nào cần thiết cho việc dạy học chủ đề: phịng nghe nhìn, máy chiếu,…tùy thuộc vào điều kiện của nhà trường.
- Các thiết bị thí nghiệm cần thiết (cĩ sẵn ở trường, tự chế tạo,…) - Các phương tiện và thiết bị khác.
- Các TLHT cho chủ đề học tập như: tài liệu do GV cung cấp, hướng dẫn HS tìm tài liệu trên mạng, tìm tài liệu trong các sách báo ở thư viện, nhà sách,…
* Đối với chủ đề “Quang hình học” ta cần xác định:
- Các thiết bị thí nghiệm: bộ thí nghiệm khúc xạ ánh sáng, phản xạ tồn phần, các loại lăng kính, khảo sát hai loại thấu kính: hội tụ và phân kỳ, quan sát vật qua kính lúp và kính hiển vi.
- Các TLHT cho cả GV và HS: gồm loại:
+ TLHT 1: Tài liệu in: Những kiến thức cơ bản của chủ đề và hệ thống các bài tập
+ TLHT 2: Bộ cơng cụ kiểm tra đánh giá quá trình học tập:
• Phiếu học tập, GV giao nhiệm vụ cụ thể cho HS thơng qua các phiếu học tập (HT).
• Bài kiểm tra đánh giá tổng hợp cuối chủ đề. + TLHT 3: Nội dung, kế hoạch kiểm tra đánh giá. + TLHT 4: Kế hoạch, thời gian thực hiện chủ đề.
+ TLHT 5: Nội dung chính cần nắm của chủ đề “Quang hình học” (Sử dụng phần mềm PowerPoint để thiết kế).
TLHT 1: Những kiến thức cơ bản của chủ đề và hệ thống các bài tập
KIẾN THỨC CƠ BẢN
1/ * Định luật khúc xạ ánh sáng:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến của mặt phân cách tại điểm tới) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.
- Với hai mơi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin gĩc tới (sin i) và sin gĩc khúc xạ (sin r) luơn khơng đổi: sin rsin i= hằng số: gọi là chiết suất tỉ đối n21 của mơi trường 2 (chứa tia khúc xạ) đối với mơi trường 1 (chứa tia tới):
sini
sinr= n21.
- Nếu n21 > 1 thì r < i: Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nĩi, mơi trường 2 chiết quang hơn mơi trường 1.
- Nếu n21 < 1 thì r > i: Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn. Ta nĩi, mơi trường 2 chiết quang kém mơi trường 1.
* Chiết suất tuyệt đối (chiết suất) của một mơi trường là chiết suất tỉ đối của mơi trường đĩ đối với chân khơng.
* Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng: ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại được theo đường đĩ.
- Theo định luật khúc xạ ánh sáng, nếu ánh sáng truyền từ mơi trường 1 sang mơi trường 2 với gĩc tới i và gĩc khúc xạ là r thì khi ánh sáng truyền từ mơi trường 2 sang mơi trường 1 với gĩc tới r thì gĩc khúc xạ sẽ bằng i.
* Phản xạ tồn phần: là hiện tượng phản xạ của tồn bộ ánh sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai mơi trường trong suốt.
• Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ tồn phần:
chiết quang hơn (n2 < n1).
- Gĩc tới lớn hơn hoặc bằng gĩc giới hạn phản xạ tồn phần (i ≥ igh).
* Đường truyền của tia sáng qua lăng kính: Chiếu chùm tia sáng hẹp đơn sắc tới mặt bên của lăng kính, tia khúc xạ lĩ ra qua mặt bên kia (gọi là tia lĩ). Khi cĩ tia lĩ ra khỏi lăng kính, thì tia lĩ bao giờ cũng lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới.
- Gĩc tạo bởi tia lĩ ra khỏi lăng kính và tia tới đi vào lăng kính, gọi là gĩc lệch D của tia sáng khi truyền qua lăng kính.
2/ * Thấu kính là một khối chất trong suốt (thuỷ tinh, nhựa...) giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng.
- Mọi tia tới qua quang tâm của thấu kính đều truyền thẳng.
- Ngồi trục chính, mọi đường thẳng khác đi qua quang tâm của thấu kính được gọi là trục phụ.
- Chùm sáng song song với trục chính qua thấu kính cắt nhau tại một điểm hoặc cĩ đường kéo dài đi qua một điểm trên trục chính. Điểm đĩ gọi là tiêu điểm ảnh chính F’ của thấu kính.
- Trên trục chính của thấu kính hội tụ cĩ một điểm mà tia sáng tới thấu kính đi qua điểm đĩ hoặc cĩ phương kéo dài đi qua điểm đĩ, cho tia sáng lĩ ra song song với trục chính của thấu kính. Điểm đĩ là tiêu điểm vật chính F. Tiêu điểm vật và tiêu điểm ảnh đối xứng nhau qua quang tâm.
- Các chùm sáng song song khác, khơng song song với trục chính thì hội tụ tại một điểm hoặc cĩ đường kéo dài đi qua một điểm nằm trên trục phụ song song với tia tới, gọi là tiêu điểm phụ.
- Tập hợp các tiêu điểm tạo thành tiêu diện. Tiêu diện vuơng gĩc với trục chính. Mỗi thấu kính cĩ hai tiêu diện: tiêu diện vật và tiêu diện ảnh.
- Tiêu cự là độ dài đại số, kí hiệu là f, cĩ trị số tuyệt đối bằng khoảng cách từ tiêu điểm chính tới quang tâm thấu kính. f = OF = OF’
Ta quy ước, f > 0 với thấu kính hội tụ, f < 0 với thấu kính phân kì. Độ tụ của thấu kính là đại lượng được đo bằng nghịch đảo của tiêu cự:D = 1
f
- Nếu f đo bằng mét (m) thì độ tụ đo bằng điơp (dp). Cơng thức liên hệ giữa các vị trí của ảnh, vật và tiêu cự (cơng thức thấu kính) là:1 1 1+ =
d d' f
Ta quy ước: d > 0 với vật thật, d’ > 0 với ảnh thật, d’ < 0 với ảnh ảo, f > 0 với thấu kính hội tụ, f < 0 với thấu kính phân kì.