8. Cấu trỳc luận văn
2.5. Thiết kế bài học với sự hỗ trợ của phần mềm Physics 2.1(Part II)
Trong khuụn khổ của luận văn chỳng tụi đưa vào 3 giỏo ỏn bài "Phản xạ toàn phần”, “Thấu kớnh mỏng” và “Kớnh thiờn văn”.
Giỏo ỏn 1: Phản xạ toàn phần Giỏo ỏn 2: Thấu kớnh mỏng Giỏo ỏn 3: Kớnh thiờn văn
Giỏo ỏn 1: BÀI 27. PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. Mục tiờu
1. Về Kiến thức
Học sinh cần phải:
- Hiểu được thế nào là hiện tượng phản xạ toàn phần thụng qua việc quan sỏt cỏc thớ nghiệm.
- Nờu được những điều kiện để cú phản xạ toàn phần. - Hiểu được biểu thức tớnh gúc giới hạn (igh).
- Hiểu được ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần trong kỹ thuật và trong đời sống.
2. Về Kỹ năng
Rốn luyện cho học sinh biết vận dụng cỏc cụng thức đó học để làm được cỏc bài tập liờn quan
3. Về thỏi độ
Học sinh cần phải:
- Nhiệt tỡnh, cẩn thận và cú tinh thần đoàn kết trong quỏ trỡnh học tập. - Tập trung, nghiờm tỳc và chớnh xỏc trong khi quan sỏt TNPM để đưa ra cỏc nhận xột, kết luận. Cú ý thức trỏch nhiệm trong quỏ trỡnh làm việc theo nhúm.
- Hứng thỳ, yờu thớch mụn học và tinh thần ham hiểu biết đối với cỏc sự vật, hiện tượng thực tế cú liờn quan.
II. Chuẩn bị
1. Giỏo viờn:
Chuẩn bị phần mềm Physics 2.1 (Part II) và cỏc TNPM liờn quan đến nội dung của bài dạy học.
1. Học sinh:
- Ôn lại định luật phản xạ ánh sáng và định luật khúc xạ ánh sáng. - Ôn lại khái niệm về chiết suất của các môi trờng.
III. Tổ chức hoạt động dạy học
Hoạt động 1 (5 phỳt) : Kiểm tra bài cũ
Chiếu ỏnh sỏng từ thuỷ tinh vào khụmg khớ dưới gúc tới a) 00
b) 300
c) 450
Tỡm gúc khỳc xạ tương ứng, vẽ hỡnh?
Giỏo viờn: Tại sao khụng vẽ được tia khỳc xạ trong cõu (c)? Vậy trong TH này ỏnh sỏng truyền như thế nào? Học sinh thảo luận sụi nổi.
Giỏo viờn: Sau đõy ta làm thớ nghiệm ảo với sự hổ trợ của phần mềm Physics 2.1
Hoạt động 2 (15 phỳt) : Tỡm hiểu sự truyền ỏnh sỏng từ mụi trường chiết quang hơn sang mụi trường chiết quang kộm.
Hoạt động của giỏo viờn
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
- Bố trớ thớ nghiệm hỡnh 27.1.
(H.1: i nhỏ)
- Yờu cầu học sinh thực hiện C1.
- Thay đổi độ nghiờng chựm tia tới.
(H.2: i = igh)
- Yờu cầu học sinh thực hiện C2.
- Yờu cầu học sinh nờu kết quả. - Quan sỏt cỏch bố trớ thớ nghiệm. - Thực hiện C1. - Quan sỏt thớ nghiệm. (H.3: i > igh) - Thực hiện C2. -Nờu kết quả thớ nghiệm. I. Sự truyền ỏnh sỏng vào mụi trường chiết quang kộm hơn 1. Thớ nghiệm Kết quả Gúc tới Chựm tia khỳc xạ Chựm tia phản xạ i nhỏ r > i Rất sỏng Rất mờ i = igh r ≈ 900 Rất mờ Rất
- Yờu cầu học sinh so sỏnh i và r. Từ CT: 2 1 sin sin n i r = n - Tiếp tục thớ nghiệm với i = igh.
- Yờu cầu học sinh rỳt ra cụng thức tớnh igh. - Thớ nghiệm cho học sinh quan sỏt hiện tượng xảy ra khi i > igh.
- Yờu cầu học sinh nhận xột. - So sỏnh i và r. - Quan sỏt thớ nghiệm, nhận xột. -Rỳt ra cụng thức tớnh igh. - Quan sỏt và rỳt ra nhận xột. sỏng i > igh Khụng cũn Rất sỏng 2. Gúc giới hạn phản xạ toàn phần + Vỡ n1 > n2 => r > i.
+ Khi i tăng thỡ r cũng tăng (r > i). Khi r đạt giỏ trị cực đại 900 thỡ i đạt giỏ trị igh gọi là gúc giới hạn phản xạ toàn phần. + Ta cú: sinigh = 1 2 n n . + Với i > igh thỡ khụng tỡm thấy r, nghĩa là khụng cú tia khỳc xạ, toàn bộ tia sỏng bị phản xạ ở mặt phõn cỏch. Đú là hiện tượng phản xạ toàn phần.
Hoạt động 3 (10 phỳt): Tỡm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần.
Hoạt động của giỏo viờn
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
- Yờu cầu học sinh nờu định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần.
- Yờu cầu HS cho
- Nờu định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần.
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ ỏnh sỏng tới, xảy ra ở mặt phõn cỏch giữa hai mụi trường trong suốt.
biết hiện tượng phản xạ toàn phần cú xảy ra khi ỏnh sỏng truyền từ mụi trường cú chiết suất brs sang mụi trường cú chiết suất lớn hơn - Làm Thớ nghiệm - GV kết luận ĐK cần: - Vỡ sao ở cõu (c) Bài tập đầu tiết ta khụng tỡm được gúc khỳc xạ (xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần)
- HS trả lời cú thể xảy ra hoặc khụng xảy ra.
- HS quan sỏt thấy khụng xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. - HS trả lời được vỡ tớnh ra sinr > 1. - Từ định luật khỳc xạ: 1 2 2 1 sin sin 1 sin sin gh n r i n n i i n = > ⇔ > =
Suy ra: sini > sinigh
2. Điều kiện để cú phản xạ toàn phần
+ Anh sỏng truyền từ một mụi trường tới một mụi trường chiết quang kộm hơn.
+ i ≥ igh.
Hoạt động 4 (10 phỳt): Tỡm hiểu ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: Cỏp quang.
Hoạt động của giỏo viờn
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
- Yờu cầu học sinh thử nờu một vài ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. - Giới thiệu đốn trang trớ cú nhiều sợi nhựa
- Nếu vài nờu điều kiện để cú phản xạ toàn phần.
- Quan sỏt Đốn trang trớ cú nhiều sợi nhựa
III. Cỏp quang
1. Cấu tạo
Cỏp quang là bú sợi quang. Mỗi sợi quang là một sợi dõy trong suốt cú tớnh dẫn sỏng nhờ phản xạ toàn phần.
dẫn sỏng.
- Giới thiệu cấu tạo cỏp quang.
- Giới thiệu cụng dụng của cỏp quang trong việc truyền tải thụng tin.
- Giới thiệu cụng dụng của cỏp quang trong việc nọi soi.
dẫn sỏng.
- Ghi nhận cấu tạo cỏp quang.
- Ghi nhận cụng dụng của cỏp quang trong việc truyền tải thụng tin.
- Ghi nhận cụng dụng của cỏp quang trong việc nội soi.
chớnh:
+ Phần lỏi trong suốt bằng thủy tinh siờu sach cú chiết suất lớn (n1).
+ Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh cú chiết suất n2 < n1.
Ngoài cựng là một lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cỏp cú độ bền và độ dai cơ học.
2. Cụng dụng
Cỏp quang được ứng dụng vào việc truyền thụng tin với cỏc ưu điểm:
+ Dung lượng tớn hiệu lớn. + Khụng bị nhiễu bở cỏc bức xạ điện từ bờn ngoài. + Khụng cú rủi ro chỏy (vỡ khụng cú dũng điện).
Cỏp quang cũn được dựng để nội soi trong y học.
Hoạt động 5 (5 phỳt) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.
Hoạt động của giỏo viờn Hoạt động của học sinh
Cho học sinh túm tắt những kiến thức cơ bản.
Yờu cầu học sinh về nhà làm cỏc bài tập trang 172, 173 sgk và 25.7, 25.8 sbt.
Túm tắt những kiến thức cơ bản. Ghi cỏc bài tập về nhà.
IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY
... ...
...
Giỏo ỏn 2: BÀI 29. THẤU KÍNH MỎNG
I. Mục tiờu
1. Về Kiến thức
Học sinh cần phải:
- Nờu được cấu tạo và phõn loại của thấu kớnh.
- Trỡnh bày được cỏc khỏi niệm về: quang tõm, trục, tiờu điểm, tiờu cự, độ tụ của thấu kớnh mỏng.
- Vẽ được ảnh tạo bởi thấu kớnh và nờu được đặc điểm của ảnh. - Viết và vận dụng được cỏc cụng thức của thấu kớnh.
- Nờu được một số cụng dụng quan trong của thấu kớnh.
2. Về Kỹ năng
Rốn luyện cho học sinh biết vận dụng cỏc cụng thức đó học để làm được cỏc bài tập liờn quan
3. Về thỏi độ
Học sinh cần phải:
- Nhiệt tỡnh, cẩn thận và cú tinh thần đoàn kết trong quỏ trỡnh học tập. - Tập trung, nghiờm tỳc và chớnh xỏc trong khi quan sỏt TNPM để đưa ra cỏc nhận xột, kết luận. Cú ý thức trỏch nhiệm trong quỏ trỡnh làm việc theo nhúm.
- Hứng thỳ, yờu thớch mụn học và tinh thần ham hiểu biết đối với cỏc sự vật, hiện tượng thực tế cú liờn quan.
II. Chuẩn bị
1. Giỏo viờn:
- Cỏc loại thấu kớnh hay mụ hỡnh thấu kớnh để giới thiệu với học sinh. - Cỏc sơ đồ, tranh ảnh về đường truyền tia sỏng qua thấu kớnh và một số quang cụ cú thấu kớnh.
- Chuẩn bị phần mềm Physics 2.1 (Part II) và cỏc TNPM liờn quan đến nội dung của bài dạy học.
2. Học sinh:
- ễn lại kiến thức về thấu kớnh đó học ở lớp 9.
- ễn lại cỏc kết quả đó học về khỳc xạ ỏnh sỏng và lăng kớnh.
III. Tổ chức hoạt động dạy học Tiết 1
Hoạt động 1 (5 phỳt) : Kiểm tra bài cũ : Cú mấy loại thấu kớnh ? Nờu sự khỏc nhau giữa chỳng.
Hoạt động 2 (10 phỳt) : Tỡm hiểu thấu kớnh và phõn loại thấu kớnh.
Hoạt động của giỏo viờn
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
- Giới thiệu định nghĩa thấu kớnh.
- Nờu cỏch phõn loại thấu kớnh.
- Yờu cầu học sinh thực hiện C1. - Ghi nhận khỏi niệm. - Ghi nhận cỏch phõn loại thấu kớnh. - Thực hiện C1.
I. Thấu kớnh. Phõn loại thấu kớnh
+ Thấu kớnh là một khối chất trong suốt giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẵng.
+ Phõn loại:
- Thấu kớnh lồi (rỡa mỏng) là thấu kớnh hội tụ.
- Thấu kớnh lỏm (rỡa dày) là thấu kớnh phõn kỡ.
Hoạt động 3 (15 phỳt) : Tỡm hiểu thấu kớnh hội tụ.
Hoạt động của giỏo viờn
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản II. Khảo sỏt thấu kớnh hội tụ
Vẽ hỡnh 29.3.
- Giới thiệu quang tõm, trục chớnh, trục phụ của thấu kớnh.
- Yờu cầu học sinh cho biết cú bao nhiờu trục chớnh và bao nhiờu trục phụ.
Vẽ hỡnh 29.4.
- Giới thiệu cỏc tiờu điểm chớnh của thấu kớnh.
- Yờu cầu học sinh thực hiện C2.
Vẽ hỡnh 29.5.
- Giới thiệu cỏc tiờu điểm phụ.
- Giới thiệu khỏi niệm
Vẽ hỡnh.
- Ghi nhận cỏc khỏi niệm.
- Cho biết cú bao nhiờu trục chớnh và bao nhiờu trục phụ. Vẽ hỡnh. - Ghi nhận cỏc khỏi niệm. - Thực hiện C2. Vẽ hỡnh.
- Ghi nhận khỏi niệm.
- Ghi nhận khỏi niệm.
1. Quang tõm. Tiờu điểm. Tiờu diện
a) Quang tõm
+ Điểm O chớnh giữa của thấu kớnh mà mọi tia sỏng tới truyền qua O đều truyền thẳng gọi là quang tõm của thấu kớnh.
+ Đường thẳng đi qua quang tõm O và vuụng gúc với mặt thấu kớnh là trục chớnh của thấu kớnh. + Cỏc đường thẳng qua quang tõm O là trục phụ của thấu kớnh.
b) Tiờu điểm. Tiờu diện
+ Chựm tia sỏng song song với trục chớnh sau khi qua thấu kớnh sẽ hội tụ tại một điểm trờn trục chớnh. Điểm đú là tiờu điểm chớnh của thấu kớnh.
Mỗi thấu kớnh cú hai tiờu điểm chớnh F (tiờu điểm vật) và F’ (tiờu điểm ảnh) đối xứng với nhau qua quang tõm.
+ Chựm tia sỏng song song với một trục phụ sau khi
tiờu diện của thấu kớnh.
Vẽ hỡnh 29.6.
- Giới thiệu cỏc khỏi niệm tiờu cự và độ tụ của thấu kớnh.
- Giới thiờu đơn vị của độ tụ.
- Nờu qui ước dấu cho f và D.
Vẽ hỡnh.
- Ghi nhận cỏc khỏi niệm.
- Ghi nhận đơn vị của độ tụ.
- Ghi nhận qui ước dấu.
qua thấu kớnh sẽ hội tụ tại một điểm trờn trục phụ đú. Điểm đú là tiờu điểm phụ của thấu kớnh.
Mỗi thấu kớnh cú vụ số cỏc tiờu điểm phụ vật Fn và cỏc tiờu điểm phụ ảnh Fn’. + Tập hợp tất cả cỏc tiờu điểm tạo thành tiờu diện. Mỗi thấu kớnh cú hai tiờu diện: tiờu diện vật và tiờu diện ảnh.
Cú thể coi tiờu diện là mặt phẵng vuụng gúc với trục chớnh qua tiờu điểm chớnh.
2. Tiờu cự. Độ tụ
Tiờu cự: f = OF'. Độ tụ: D = 1f .
Đơn vị của độ tụ là điụp (dp): 1dp =
m
1 1
Qui ước: Thấu kớnh hội tụ: f > 0 ; D > 0.
Hoạt động 4 (10 phỳt) : Tỡm hiểu thấu kớnh phõn kỡ.
Hoạt động của giỏo viờn
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản II. Khảo sỏt thấu kớnh
Vẽ hỡnh 29.7.
- Giới thiệu thấu kớnh phõn kỡ.
- Nờu sự khỏc biệt giữa thấu kớnh hội tụ và thấu kớnh phõn kỡ. - Yờu cầu học sinh thực hiện C3.
- Giới thiệu qui ước dấu cho f và D
Vẽ hỡnh.
- Ghi nhận cỏc khỏi niệm.
- Phõn biệt được sự khỏc nhau giữa thấu kớnh hội tụ phõn kỡ. - Thực hiện C3.
- Ghi nhõn qui ước dấu.
phõn kỡ
+ Quang tõm của thấu kớnh phõn kỡ củng cú tớnh chất như quang tõm của thấu kớnh hội tụ.
+ Cỏc tiờu điểm và tiờu diện của thấu kớnh phõn kỡ cũng được xỏc định tương tự như đối với thấu kớnh hội tụ. Điểm khỏc biệt là chỳng đều ảo, được xỏc định bởi đường kộo dài của cỏc tia sỏng.
Qui ước: Thấu kớnh phõn kỡ: f < 0 ; D < 0.
Tiết 2
Hoạt động 5 (25 phỳt) : Tỡm hiểu sự tạo ảnh bởi thấu kớnh.
Hoạt động của giỏo viờn Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
Vẽ hỡnh 29.10 và 29.11. - Giới thiệu ảnh điểm, ảnh điểm thật và ảnh điểm ảo, - Giới thiệu vật điểm, vật điểm thất và vật điểm ảo. - Giới thiệu cỏch sử dụng Vẽ hỡnh. - Ghi nhận cỏc khỏi niệm về ảnh điểm. - Ghi nhận cỏc khỏi
IV. Sự tạo ảnh bởi thấu kớnh
1. Khỏi niệm ảnh và vật trong quang học
+ Anh điểm là điểm đồng qui của chựm tia lú hay đường kộo dài của chỳng, + Anh điểm là thật nếu chựm tia lú là chựm hội tụ, là ảo nếu chựm tia lú
cỏc tia đặc biệt để vẽ ảnh qua thấu kớnh.
Vẽ hỡnh minh họa.
- Yờu cầu học sinh thực hiện C4.
- Giới thiệu tranh vẽ ảnh của vật trong từng trường hợp cho học sinh quan sỏt và rỳt ra cỏc kết luận.
niệm về vật điểm.
- Ghi nhận cỏch vẽ cỏc tia đặc biệt qua thấu kớnh. Vẽ hỡnh. - Thực hiện C4. - Quan sỏt, rỳt ra cỏc kết luận. là chựm phõn kỡ. + Vật điểm là điểm đồng qui của chựm tia tới hoặc đường kộo dài của chỳng. + Vật điểm là thật nếu chựm tia tới là chựm phõn kỡ, là ảo nếu chựm tia tới là chựm hội tụ.
2. Cỏch dựng ảnh tạo bởi thấu kớnh
Sử dụng hai trong 4 tia sau:
- Tia tới qua quang tõm -Tia lú đi thẳng.
- Tia tới song song trục chớnh -Tia lú qua tiờu điểm ảnh chớnh F’.
- Tia tới qua tiờu điểm vật chớnh F -Tia lú song song trục chớnh.
- Tia tới song song trục phụ -Tia lú qua tiờu điểm ảnh phụ F’n.
3. Cỏc trường hợp ảnh tạo bởi thấu kớnh
Xột vật thật với d là khoảng cỏch từ vật đến thấu kớnh:
+ d > 2f: ảnh thật, nhỏ hơn vật. + d = 2f: ảnh thật, bằng vật. + 2f > d > f: ảnh thật lớn hơn vật. + d = f: ảnh rất lớn, ở vụ cực. + f > d: ảnh ảo, lớn hơn vật. b) Thấu kớnh phõn kỡ Vật thật qua thấu kớnh phõn kỡ luụn cho ảnh ảo cựng chiều với vật và nhỏ hơn vật.
Hoạt động 6 (10 phỳt) : Tỡm hiểu cỏc cụng thức của thấu kớnh.
Hoạt động của giỏo viờn
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
- Giới thiệu cỏc cụng thức của thấu kớnh. - Giải thớch cỏc đại lượng trong cỏc cụng thức.
-Giới thiệu qui ước dấu cho cỏc trường