1. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự ƒ = 20cm. Một vật sáng A có dạng mũi tên được đặt trước thấu kính, vuông góc với trục chính, điểm A nằm trên trục chính của thấu kính. Một màn M đặt vuông góc với trục chính phía sau thấu kính, ở cách vật một đoạn L.
a) Cho L = 90cm. Thấu kính ở vị trí sao cho ảnh A’B’ của AB qua thấu kính hiện rõ trên màn. Vẽ hính mô tả sự tạo ảnh của AB trên màn. Sử dụng hình vẽ và các phép tính hình học, tìm khoảng cách thấu kính đến vật AB.
b) Tìm điều kiện về giá trị khoảng cách L đề có được vị trí của thấu kính trong khoảng cách giữa vật AB và màn sao cho ảnh A’B’ hiện rõ trên màn.
(Trích đề thi chính thức 2009-2010).
2. Một thấu kính có tiêu cự ƒ. Một vật sáng AB có dạng mũi tên được đặt trước thấu kính, vuông góc với trục chính, điểm A nằm trên trục chính của thấu kính. Một màn ảnh đặt vuông góc trục chính sau thấu kính. Cho biết ảnh A’B’ của AB là ảnh thật hiện rõ trên màn và cao gấp hai lần AB. Khoảng cách từ vật AB đến màn là 72cm.
a) Hãy cho biết thấu kính là thấu kính hội tụ hay thấu kính phân kì?
b) Vẽ hình mô tả sự tạo ảnh của AB. Sử dụng hình vẽ và các phép tính hình học, tìm tiêu cự ƒ của thấu kính.
3. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f. Một vật sáng AB có dạng mũi tên được đặt trước thấu kính sao cho ảnh của vật qua thấu kính hiện rõ trên màn ảnh được đặt phía sau thấu kính. Gọi khoàng cách từ vật AB đến ảnh L, khoảng cách của vật AB đến thấu kính là x.
a) Tìm giá trị của khoảng cách L theo giá trị của x và f.
b) Sự thay đổi của khoảng cách L theo giá trị x được người ta vẽ biểu diễn như đồ thị bên. Dựa vào đồ thị, hãy tìm các giá trị x2, x0 và L0.
(Tríchđề thi chính thức 2011-2012). 2.2.2 Đề thi học sinh giỏi cấp Quận ở một số Quận trong thành phố Hồ Chí Minh qua một số năm học
1. Cho 2 gương phẳng hợp nhau một góc a, một điểm S đặt trước 2 gương. a) Nêu cách vẽ 1tia sáng SI đến gương I, sau khi phản xạ trên mỗi gương lần thì đi qua S.
b) Nêu cách vẽ 1 tia sáng SH đến gương I, sau khi phản xạ trên 2 gương có tia phản xạ sau cùng trùng với tia SH ( vẽ hình 2 câu a, b riêng biệt)
2. Hai gương phẳng G1, G2 đặt cạnh nhau, mặt phản xạ của hai gương hợp nhau với một góc 600 như hình vẽ. Một điểm sáng S đặt trong khoảng giữa hai gương và ở cách đều hai gương.
a) Vẽ và nêu cách vẽ đường đi của tia sáng đến từ S, phản xạ lần lượt trên hai gương rồi quay trở về S.
b) Chứng minh rằng độ dài của đường đi của tia sáng nói trên bằng độ lớn khoảng cách giữa hai ảnh.
(Trích đề thi HSG Quận Tân Bình 2007-2008)
3. Trong bài 46 thực hành thí nghiệm (SGK lớp 9): Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ. Tính tiêu cự của thấu kính hội tụ theo công thức: f=
4 ' d d+
a) Hãy nêu cơ sở lý thuyết và cách tiến hành thí nghiệm. b) Vẽ hình.
(Trích đề thi HSG Quận Bình Thạnh 2005-2006)
4. Cho hai gương phẳng G1 và G2 hợp nhau một góc α .
a) Tia sáng SI tới G1 sau khi phản xạ trên gương 1 lần cho tia phản xạ HK hợp với tia tới một góc β. Chứng minh góc β không phụ thuộc vào góc tới của tia SI.
b) Khoảng cách giữa S và ảnh S1 qua G1 là d1=12cm; khoảng cách giữa S và ảnh S2 qua G2 là d2=16cm; khoảng cách giữa ảnh S1 và ảnh S2 là d3=20cm. Tính góc α
5. Vật sáng AB đặt vuông góc với trúc chính của một thấu kính, A nằm trên trục chính, cho một ảnh ảo A’B’ nhỏ hơn vật. Biết tiêu điểm F của thấu kính nằm trên đoạn AA’ và cách điểm A một đoạn a= 5cm, cách đoạn b=4cm.
Dựa vào hình vẽ hãy xác định tiêu cự của thấu kính và từ đó suy ra độ lớn của ảnh so với vật.
(Trích đề thi HSG Tân Phú 2007-2008)
6. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f cho ảnh thật A’B’ hứng được trên màn E song song với thấu kính. Màn E cách vật AB một khoảng L; khoảng cách từ vật đến thấu kính là d; từ màn đến thấu kính là d’.
a) Chứng minh công thức: 1f =d1 +d1'
b) Giữ vật và màn cố định: cho thấu kính di chuyển giữa vật và màn sao cho thấu kính luôn luôn song song với màn với vị trí trục chính không thay đổi.
- Chứng minh rằng có thể có hai vị trí của thấu kính cho ảnh A’B’ rõ nét trên màn E. Suy ra ý nghĩa hình học của công thức 1f = d1+d1'
-Gọi l là khoảng cách giữa hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn E. Lập biểu thức tính f theo L và l.
(Trích đề thi HSG Quận 6 2010-2011)
7. Một thấu kính hội tụ L đặt trong không khí. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính trước thấu kính, A trên trục chính, ảnh A’B qua thấu kính là ảnh thật.
b) Thấu kính qua tiêu cự ( khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm) là 20cm; khoảng cách AA’ =90cm. Dựa vào hình vẽ của câu a và các phép tính của hình học, tính khoảng cách OA.
(Trích đề thi HSG quận 5 2010-2011)
8. Một vật là một đoạn thẳng sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ ( điểm A nằm trên trục chính ) choa ảnh thật A1B1 cao 1,2 cm. Khoảng cách từ tiêu điểm đến quang tâm của thấu kính là 20cm. Dịch chuyển vật đi đoạn 15cm dọc theo trục chính thì thu được ảnh ảo A2B2 cao 2,4 cm. Xác định khoảng cách từ vật đến thấu kính trước khi dịch chuyển và tìm độ cao của vật.
(Trích đề thi HSG quận Tân Bình 2010-2011) 2.2.3. Phân tích các đề thi HSG các cấp
Qua tham khảo các đề thi HSG các cấp qua các năm học, để từ đó rút kinh nghiệm cho công tác bồi dưỡng của mình, tôi nhận thấy nội dung các đề thi xoáy sâu vào các nội dung sau:
- Bài tập về gương phẳng: Xoáy vào nội dung ghép gương và gương xoay, hay tính thị trường gương phẳng.
- Bài tập về thấu kính: Nội dung xoáy sâu vào việc tính tiêu cự của thấu kính, nhận biết được thấu kính, xác định độ lớn ảnh hay vật khi di chuyển thấu kính.
2.3 Lựa chọn các kiến thức, kỹ năng nâng cao phần Quang học bồi dưỡng học sinh giỏi sinh giỏi
- Từ việc tham khảo các đề thi, tiến hành phân tích nội dung của các đề thi tôi tiến hành lựa chọn và phân loại bài toán quang hình theo hệ thống sau:
2.3.1 Hệ thống chương trình và phân dạng bài toán quang hình
- Lựa chọn các kiến thức, kỹ năng nâng cao phần Quang học .
a. Sự truyền thẳng ánh sáng
Bóng đen, bóng mờ, hiện tượng nguyệt thực và nhật thực. -Vật sáng là 1 điểm sáng.
-Vật sáng là một quả cầu.
-Vật chắn sáng là một mặt phẳng. -Vật chắn sáng là một quả cầu.
Xác định độ cao của bóng đèn, vận tốc di chuyển của bóng.
b. Phản xạ ánh sáng
* Gương phẳng, mặt hồ yên tĩnh. - Định luật phản xạ ánh sáng.
+ Quy tắc: tia sáng xuất phát từ 1 điểm sáng (vật) tia phản xạ có phương truyền đi qua ảnh của điểm sáng đó.
+ Vẽ hình đường đi của tia sáng theo yêu cầu qua: một gương, hai gương, ba gương, bốn gương ghép với nhau.
+ Tính và vẽ số ảnh cho bởi hệ thống gương phẳng.
- Tính độ dài đường đi của tia sáng: đưa về cạnh của một tam giác vuông và dựa trên tính đối xứng.
- Bài toán về quay gương và tính góc quay.
- Bài toán về thị trường: Xác định vùng nhìn thấy và kích thước tối thiểu của gương phẳng ( soi gương ).
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. - Khi tia sáng truyền từ không khí sang các môi trường khác trong suốt rắn, lỏng khác nhau thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới, khi tia sáng truyền được từ các môi trường trong suốt rắn, lỏng khác nhau sang không khí thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
- Khi góc tới tăng (giảm) thì góc khúc xạ tăng (giảm).
- Khi góc tới bằng 00 thì góc khúc xạ bằng 00 và tia sáng truyền thẳng không bị khúc xạ.
Chú ý:
- Khi tia sáng truyền từ không khí sang các môi trường trong suốt rắn, lỏng khác nhau với góc tới khác 00 thì luôn có hiện tượng khúc xạ.
- Khi tia sáng truyền từ các môi trường trong suốt rắn, lỏng khác nhau sang không khí thì không phải lúc nào có hiện tượng khúc xạ. Chỉ khi nào góc tới nhỏ hơn một giá trị xác định nào đó đối với từng môi trường, thì mới có hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Nếu góc tới lớn hơn giá trị xác định trên thì không có hiện tượng khúc xạ mà chỉ có hiện tượng phản xạ. Ví dụ: Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí thì góc tới nhỏ hơn 48030’ mới có hiện tượng khúc xạ, nếu góc tới lớn hơn 48030’ thì không có hiện tượng khúc xạ chỉ có hiện tượng phản xạ.
- Thấu kính hội tụ, thấu kính phân kỳ. * Các dạng bài tập
+ Kiến thức cơ bản về hình vẽ.
+ Lưu ý: ảnh ảo, ảnh thật, vị trí ảnh và vật, các tia sáng xuất phát từ 1 điểm, các tia ló có phương truyền đi qua ảnh của điểm sáng đó.
+ Bài toán về hình vẽ và nhận xét đặc điểm của thấu kính. + Bài toán áp dụng số liệu.
+ Bài toán về di chuyển vật, di chuyển của thấu kính. + Bài toán về thay thế thấu kính.
+ Các bài toán cùng dạng.
2.3.2 Các kỹ năng nâng cao phần “Quang học”
- Gương phẳng: Dựng được ảnh khi ta ghép nhiều gương phẳng lại với nhau. - Kỹ năng tính toán được độ lớn ảnh khi dùng gương phẳng.
- Giải thích các hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
- Xác định được thấu kính phân kỳ, thấu kính hội tụ, nhận biết được thấu kính và xác định được ảnh khi di chuyển thấu kính.
2.4 Khảo sát trình độ đội tuyển HSG Vật lý trường THCS Đồng Khởi quận Tân Phú năm học 2012-2013 Phú năm học 2012-2013
Trình độ đội tuyển HSG Vật lý trường THCS Đồng Khởi được lấy từ nguồn HSG Toán, HSG trong lớp và có điểm trung bình bộ môn Vật lý trên 8,0 và các bài kiểm tra môn Vật lý trên lớp phải từ 9,0 trở lên yêu thích và có niềm đam mê đối với Vật lý.
Các em được tham gia học lớp bồi dưỡng HSG từ sau khi HK1 sau đó các em tham gia học bồi dưỡng HSG với các phần Cơ, nhiệt, điện, quang. Sau đó các em làm một bài kiểm tra vào tháng 3 nếu đạt điểm trên 5/10 với các kiến thức đã học thì các em HS sẽ phải tiếp tục học bồi dưỡng đến tháng 5 các em tiếp tục được làm thêm một bài kiểm tra nữa nhằm kiểm tra năng lực của các em để loại những em nào yếu và tiếp tục bồi dưỡng các em đến tháng 8 để dự thi kỳ thi HSG cấp Quận.
Trong quá trình bồi dưỡng tại trường với thời gian 6 tiết/ tuần, tôi được phân công trực tiếp phụ trách công tác này. Với số lượng ban đầu là 40 em tham gia đến tháng 3/2013 sau khi làm bài kiểm tra lần 1 thì số lượng hiện tại còn 38 em tham gia
Ảnh về một buổi học bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý tại trường THCS Đồng Khởi 2.5 Xây dựng hệ thống bài tập phần Quang học Vật lý bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý trường THCS Đồng Khởi năm học 2012-2013
Hệ thống bài tập phần Quang học chia làm ba phần chính sau: - Bài tập về sự phản xạ ánh sáng- gương phẳng.
- Bài tập về sự khúc xạ ánh sáng.
- Bài tập về thấu kính hội tụ - thấu kính phân kỳ.
Chúng tôi xây dựng hệ thống bài tập này để giáo viên tham khảo sử dụng sau khi đã dạy HS đầy đủ kiến thức cơ bản, HS đã có vốn kiến thức đáng kể. Đây là hệ thống bài tập dùng để phát hiện HSG và bồi dưỡng HSG, nó giúp các em có thêm tư liệu tham khảo để học tập.
2.5.1. Sự phản xạ ánh sáng- Gương phẳng
Phần bài tập này, ta chia làm ba dạng bài tập: - Dạng 1: Về tia phản xạ ánh sáng.
-Dạng 3: Số ảnh cho bởi hai gương hợp nhau một góc α -Dạng 4: Thị trường gương phẳng – Định lý gương quay.
Ta sẽ đi vào lựa chọn và xây dựng hệ thống bài tập phù hợp với từng dạng bài tập”Quang học” để sử dụng như một tài liệu phục vụ cho công tác giảng dạy:
- Dạng 1: Về tia phản xạ ánh sáng
Bài 1: Một vũng nước nhỏ ở trên mặt đất cách chân cột đèn 8m, một học sinh đứng trên đường thẳng nối liền từ chân cột đèn đến vũng nước và cách chân cột đèn 10m, nhìn thấy ảnh của ngọn cột đèn ở trong vũng nước. Hãy vẽ hình biểu diễn đường đi của tia sáng từ đỉnh cột đèn đến vũng nước rồi phản xạ đến mắt. Từ đó tính độ cao của cột đèn. Biết mắt học sinh cách mặt đất 1,5m.
Bài 2: Các gương phẳng AB, CD, BC sắp xếp như hình trên. ABCD là một hình chữ nhật có AB=a, BC=b. S là một điểm sáng nằm trên AD và biết SA= b1
a. Trình bày cách vẽ đường đi của một tia sáng từ nguồn S đến phản xạ lần lượt trên gương phẳng AB, BC, CD rồi trở lại S.
b. Tính khoảng cách a1 từ A đến điểm tới trên gương AB.
- Dạng 2: Sự truyền thẳng ánh sáng.
Bài 3: Một điểm sáng S được đặt cách một màn ảnh phẳng một đoạn D= 4,5m. Đặt một quả cầu chắn sáng tâm O, bán kính r= 0,3m giữa S và màn sao cho cho OS vuông góc với màn và OS=d.
Bài 4: Một đĩa tròn tâm O, bán kính R1=20cm, phát sáng được đặt song song với một màn ảnh và cách màn một khoảng D=136cm. Một đĩa tròn khác, tâm O2, bán kính R2=12cm chắn sáng cũng đặt song song với màn và đường nối O1O2vuông góc với màn. Tìm vị trí đặt O2 để bóng đen trên màn có đường kính R=3cm. Khi đó bán kính R’ của đường giới hạn ngoài cùng của nửa miền tối là bao nhiêu ?
- Dạng 3: Xác định số ảnh cho bởi hai gương hợp nhau 1 góc α
Bài 5: Một điểm sáng S đặt trên tia phân giác của góc hợp bởi hai gương phẳng là α . Xác định số ảnh S tạo bởi hai gương khi α=900.
- Dạng 4: Thị trường gương phẳng- Định lý gương quay 1. Thị trường gương phẳng.
Bài 6: Một người đứng trước một gương phẳng MN treo một trên một bức tường thẳng đứng để quan sát ảnh của một vật ảnh AB treo trên một bức tường thứ hai sau lưng mình. Xác định khoảng không gian cần có để quan sát để có toàn bộ ảnh.
2. Định lý gương quay
Bài 7: Chiếu một tia sáng tới một gương phẳng.
a. Nếu quay tia tới quanh điểm tới một góc α thì tia phản xạ sẽ quay một góc bằng bao nhiêu?
b. Nếu đặt thêm một gương phẳng nữa hợp với gương trước một góc nhọn β thì khi tia tới trên quay, thì tia phản xạ thứ hai sẽ quay một góc bao nhiêu?
Bài 8: Một người quan sát thấy ảnh của mình trong gương phẳng AB được treo trên tường thẳng đứng. Mắt người cách chân 1,5m và gương có chiều dài 0,5m.
a. Hỏi chiều cao lớn nhất trên thân mình mà người này quan sát được là bao nhiêu ?
b. Nếu người này đứng xa hơn thì có thề quan sát được một khoảng lớn hơn không? Vì sao ?
c. Hỏi phải đặt gương cách mặt đất bao nhiêu để người này có thể nhìn thấy