10. Cấu chúc luận văn
3.4.2. Chương “Mắt và các dụng cụ quang”
Tiết 1: Mắt
Vấn đề 1: Giải thích tại sao mắt giúp ta quan sát được các vật
Tình huống làm nẩy sinh vấn đề
GV dẫn dắt vào đề: Mắt là bộ phận giúp chúng ta nhìn thấy mọi vật
xung quanh. Vậy nguyên tắc hoặc động của mắt thế nào? Dựa vào việc tìm
hiểu cấu tạo về mặt sinh học của mắt chúng ta có thể trả lời câu hỏi trên.
Tình huống giải quyết vấn đề
Phát phiếu học tập số 4 và để nghị HS làm việc nhóm trả lời câu (1)
Câu 1: Dựa vào cấu tạo của mắt về mặt sinh học được trình bày dưới dây hãy giải
thích lí do tại sao mắt giúp chúng ta nhìn thấy mọi vật xung quanh? 1). Giác mạc: Làm khúc xạ các tia sáng truyền vào
mắt...
2). Thủy dịch: Chất lỏng trong suốt có chiết suất xấp xỉ chiết suất của nước.
3). Màng mống mắt: Màn chẵn, ở giữa có lỗ trống để điều chỉnh chùm tia sáng đi vào trong mắt. 4). Con ngươi: Là lỗ trống trên màng mống mắt. 5). Thủy tinh thể: Khối chất đặc trong suốt có
dạng thấu kính hai mặt lồi.
6). Cơ vòng: Thay đổi độ cong của thủy tinh thể 7). Thủy tinh dich: Chất lỏng
8). Võng mạc(màng lưới): lớp mỏng tại đó tập
trung đầu các sợi thần kinh thị giác.
* Để quan sát được một vật phải có ánh sáng từ vật đó chiếu đến mắt, vậy để nhìn được vật mắt phải có một bộ phận chuyển các tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu thần kinh đến não gây ra cảm nhận hình ảnh.
Theo em đó là bộ phận nào trong các bộ phận ở trên? * Bên cạnh là ảnh minh họa đường đi của chùm
tia sáng từ vật qua các bộ phận trong suốt của mắt. Theo em các bộ phận trong suốt của măt có tác dụng giống với linh kiện quang nào đã học? Nó có vai trò gì? Vẽ hình minh họa?
Hầu hết các nhóm đều trả lời được câu hỏi thứ nhất, ở câu hỏi thứ hai các nhóm đều trả lời được các bộ phận trong suốt của mắt có tác dụng giống với thấu kính hội tụ có tác dụng tạo ảnh ở trên màng lưới.
GV bổ sung xác nhận ý kiến đúng và hướng dẫn HS vẽ hình minh họa sự tọa ảnh qua thấu kính mắt.
Tình huống rút ra nhận xét hoặc kết luận
GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi 2 trong phiếu học tập.
Thông qua việc trả lời những câu hỏi 1 trong phiếu học tập HS nắm
được vai trò của giác mạc và thấu kính mắt, đó là cơ sở để các em giải thích sự nhìn của mắt ở câu hỏi số 2.
GV bổ sung xác nhận ý kiến đúng, lưu ý HS tiêu cự của thấu kính mắt
có thể thay đổi được.
Vấn đề 2: Giải thích tại sao mắt nhìn thấy vật ở các
khoảng cách khác nhau
Tình huống làm nẩy sinh vấn đề
GV đặt câu hỏi: mắt nhìn rõ được vật khi màng lưới hứng được ảnh rõ nét của vật. em hãy viết biểu thức liên hệ giữa vị trí của vật và ảnh của nó qua thấu kính mắt khi đó? HS dễ dàng thực hiện được yêu cầu này của GV.
Tiếp đó GV đưa ra vấn đề cần nghiên cứu: Trong biểu thức trên ta thấy khoảng cách OV không đổi. Nhưng trong thực tế mắt có thể nhìn được những vật ở các khoảng cách khác nhau (d thay đổi). Tại sao lại như vậy? Dựa vào cấu tạo của mắt và các kiến thức đã học các em hãy thảo luận giải thích tại
sao mắt có thể nhìn vật ở các khoảng cách khác nhau?
Tình huống giải quyết vấn đề và rút ra kết luận
Ban đầu HS chưa trả lời được ngay. GV có thể dùng các câu hỏi sau để gợi ý cho HS.
- Tiêu cự f của thấu kính phụ thuộc vào yếu tố nào?
Sau khi được gợi ý HS dễ dàng trả lời được các câu hỏi GV đưa ra. GV sử dụng phần mềm “Quang hình học mô phỏng và thiết kế” minh họa sự điều tiết của mắt.
Vấn đề 3: Tìm điều kiện để mắt nhìn rõ một vật
Tình huống làm nẩy sinh vấn đề
Để làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu GV yêu cầu từng cặp HS tiến
hành thí nghiệm đơn giản sau: Một HS giơ trang sách trước mắt một HS khác,
thay đổi khoảng cách giữa mắt và sách để thấy được vị trí xa nhất và gần nhất mà mắt còn đọc được trang sách.
GV đưa ra vấn đề cần nghiên cứu: Vậy mắt có nhìn rõ được vật ở mọi khoảng cách không? Điều kiện để mắt nhìn rõ một vật là gì?
Tình huống giải quyết vấn đề
Từ kết quả TN thu được GV yêu cầu HS hoàn thành câu hỏi 3 trên phiếu học tập. HS có thể dẽ dàng hoàn thành được nhiệm vụ này.
Dự trên câu trả lời của HS GV đưa ra các khải niệm về điểm cực cận
Cc, cực viễn Cv và khoảng nhìn rõ của mắt.
Tình huống rút ra nhận xét hoặc kết luận
Để đưa ra điều kiện để mắt nhìn rõ một vật GV yêu cầu HS tiếp tục
hoàn thành câu hỏi số 4 trong phiếu học tập. Sau khi đã được học các khái
niệm về điểm cục cận Cc , cực viễn Cv và khoảng nhìn rõ của mắt thì hầu hết HS có thể trả lời câu hỏi này.
Vấn đề 4: Điều kiện để mắt phân biệt được hai điểm
khác nhau A, B trên vật
Tình huống làm nẩy sinh vấn đề
GV nêu câu hỏi đối với HS Điểm cực viễn Cv của mắt thường ở vô cực
nhưng trong thí nghiệm ở trên ta thấy, mặc dù chỉ đưa trang sách đến cách mắt một khoảng hữu hạn mắt vẫn không thể nhìn rõ những dòng chữ trong
HS chưa trả lời được câu hỏi này.
GV đưa ra vấn đề cần nghiên cứu: Có những trường hợp vật nằm trong giới hạn điều tiết của mắt nhưng mắt vẫn không nhìn rõ những chi tiết trên vật. Vậy điều kiện để mắt nhìn rõ vật khi đó là gì?
Tình huống giải quyết vấn đề
GV giải thích: Để mắt phân biểt được hai điểm A, B trên vật thì ảnh A’
, B’ của nó không những phải nằm trên màng lưới mà còn phải
A A
’ B’ B
nằm trên hai tế bào thần kinh thị giác kế cận nhau. (Giáo viên vẽ hình, giải
thích trên hình vẽ). Sau đó đưa ra câu hỏi: Qua nhận xét trên, theo các em
việc nhìn rõ các chi tiết trên vật phụ thuộc yếu tố nào?
- HS trả lời: Việc nhìn rõ các chi tiết trên vật phụ thuộc vào kích thước ảnh của nó hiện trên màng lưới, ảnh càng lớn thì quan sát vật càng rõ.
GV yêu cầu HS thảo luận nhóm để tìm yếu tố ảnh hưởng đến độ lớn
của A’ B’
- Có thể gợi ý cho HS: dựa vào hình vẽ sự tạo ảnh của vật qua thấu
kính mắt để tính A’
B’ theo các đại lượng đã biết
- Sau khi nghe gợi ý từ GV hầu hết cách nhóm đều tìm được biểu thức
của A’
B’ : A’B’ = OA’ tan .
- GV đưa ra câu hỏi tiếp theo: Dựa vào biểu thức cho biết A’
B’ phụ thuộc như thế nào vào góc .
- HS đều trả lời được càng lớn thì A’B’ càng lớn.
- GV đưa ra khái niệm góc trông vật và năng suất phân li của mắt.
Tình huống rút ra nhận xét hoặc kết luận
GV yêu cầu HS: Hãy đưa ra điều kiện để mắt phân biệt được hai điểm
A, B trên vật? Từ đó đưa ra điều kiện tổng quát để nhìn rõ một vật?
Từ khái niệm góc trông vật và năng suất phân li của mắt vừa nêu. HS
Kết hợp với điều kiện nhìn rõ một vật ở phần trước để đưa ra điều kiện nhìn rõ một vật trong trường hợp tổng quát.
Tiết 2: Các tật của mắt và cách khắc phục
Vấn đề 1: Đặc điểm cả mắt cận, mắt viễn
Tình huống làm nẩy sinh vấn đề
GV đặt vấn đề vào bài: Để quan sát một vật mắt phải điều tiết. Tuy
nhiên trong thực tế do nhiều nguyên nhân khác nhau làm cho sự điều tiết của
mắt không được như bình thường, gây nên các tật của mắt. Trong bài hôm
nay chúng ta sẽ tìm hiểu một số tật ở mắt thường gặp và cách khắc phục các
tật đó.
GV Yêu cầu HS trình bày hiểu biết của mình về khả năng nhìn của mắt
cận, mắt viễn. Lưu ý để các bạn mắc chính những tật trên trình bày về khả năng nhìn của mình.
- Dựa vào kinh nghiệm thực tế HS có thể trả lời được ngay: Mắt cận không
nhìn xạ được, nhìn được gần hơn mắt thường. Mắt viễn không nhìn được gần
như mắt thường.
Tiếp theo GV đặc ra câu hỏi: Từ những nhận xét trên hãy so sánh vị trí của các điểm Cc, Cv của mắt cận, viễn so với mắt thường?
- HS đều đưa ra được nhận câu trả lời: Mắt cận có Cv hữu hạn, nhìn Cc gần mắt hơn bình thường. Mắt viễn có Ccở gần mắt hơn mắt thường.
Tình huống giải quyết vấn đề
Đưa ra nhiệm vụ cho HS: Nguyên nhân mắt cận mắt viễn nhìn kém như vậy là do độ tụ của chúng khác với mắt thường. Dựa vào khả năng nhìn
của hai loại mắt trên kết hợp công thức thấu kính các em hãy so sánh độ tụ
của mắt cận, viễn so với mắt thường?(Câu hỏi 1 trên phiêu học tập).
Nhận thấy HS còn lúng túng trong việc trả lời câu hỏi trên GV đưa ra gợi ý: Viết công thức thấu kính ứng với mắt thường, mắt cận, mắt viễn và so
sánh các khoảng cách d, d’
Sau khi được gợi ý các nhóm HS đều hoàn thành được yêu cầu trên.
Tình huống rút ra nhận xét hoặc kết luận
Để đưa ra kết luận cuối cùng GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi 2 trên phiếu học tập: Khi không điều tiết tiêu điểm của thâu kính mắt thường nằm
trên võng mạc, vậy tiêu điểm của thấu kính mắt cận, mắt viễn khi đó nằm ở
đâu? Vẽ hình minh họa trường hợp đó?
Dựa vào kết luận về độ tụ đã nêu ở trên HS có thể trả lời câu hỏi trên, GV hướng dẫn HS vẽ hình minh họa kết luận trên.
Vấn đề 2: Cách khắc phục tật cận thị, viễn thị
Tình huống làm nẩy sinh vấn đề
Đưa ra nhiệm vụ học tập: Dựa vào các đặc điểm của mắt cận và mắt viễn các em hãy đề xuất phương án sử dụng một trong các linh kiện quang đã học để khắc phục tật cận thị, viễn thị.
Tình huống giải quyết vấn đề
GV tổ chức cho HS thảo luận nhóm để giải quyết nhiệm cụ học tập đề ra. Ban đầu các nhóm chưa trả lời được ngay. GV đưa ra các gợi ý cho HS.
+ Các linh kiện quang đã học: Thấu kính; Gương cầu; Gương phẳng.
+ Để khắc phục tật cận thị, viễn thị phải đeo linh kiện quang sao cho:
Làm giảm độ tụ của mắt cận và tăng độ tụ của mắt viễn.
Sau khi được sự gợi ý cua GV các nhóm đều đưa ra được phương án khắc phục: Dùng thấu kính phân kì để khắc phục tật cận thị, dùng thấu kính hội tụ để khắc phục tật viễn thị.
GV đưa ra chiếc kính cận thị và viễn thị giới thiệu cho HS để xác nhận kết quả trên.
Tình huống rút ra nhận xét hoặc kết luận
GV đưa ra vấn đề mới: Tuy nhiên trong thực tế mắt có tật có độ tụ khác nhau tùy thuộc và mức độ nặng, nhẹ của chúng. Vì vậy chúng ta phải lựa chọn kính phù hợp với từng mắt. Vậy cơ sở để ta chọn kính là gì?
+ Tật cận thị: Chọn kính sao cho nhìn vật ở xa vô cực mà không phải điều tiết.
+ Mắt viễn: Chọn kính sao cho nhìn được những vật ở gần như mắt thường.
GV đưa ra câu hỏi tiếp theo, yêu cầu HS thảo luận trả lời câu hỏi: Dựa
trên cách chọn kính ở trên. Hãy cho biết phải đeo kính có tiêu cự như thế nào
để khắc phục tật cận thị, viễn thị(coi kính đeo sát mắt)?
HS chưa trả lời ngay được câu hỏi trên. GV đưa ra các gợi ý sau:
- Để mắt cận nhìn xa mà không phải điều tiết thì ảnh tạo bởi thấu kính phân kì phải hiện ra ở đâu? Khi đó các giá trị d và d’ được xác định như thế nào?
- HS đều trả lời được ngay: Ảnh phải hiện ra ở điểm cực viễn Cv của mắt cận. Khi đó d = ∞ và d’ = OCv nếu kính đeo sát mắt.
- Qua việc trả lời các câu hỏi trên các nhóm đều xác định được tiêu cự
của thấu kính phân kì cần đeo bằng: fk = - OCv.
GV Gợi ý tương tự để HS đưa ra cách chọn kính chữa tật viễn thị.
Cuối cùng GV vẽ hình mô phỏng các cách khắc phục và khái quát lại
kiến thức cho HS.
Tiết 3: Kính lúp
Vấn đề 1: Công dụng và cấu tạo của kính lúp
Tình huống làm nẩy sinh vấn đề
Trước hết GVCho HS quan sát một số vật có chi tiết rất nhỏ (con tem nhỏ, đồng xu hoặc trang giấy in cỡ chữ rất nhỏ...). Sau đó nêu câu hỏi “Các
em có nhìn thấy rõ những vật trên không?”. HS trả lời “Không nhìn rõ” GV
kết luận:Có những vật nhỏ khi ta đưa vật đến rất gần mắt vẫn không thể nhìn rõ vật.
GV nêu câu hỏi tiếp theo “Tại sao mắt lại không nhìn rõ những vật như
vậy?”. Ban đầu HS trả lời “Vì kích thước của vật nhỏ”. GV gợi ý tiếp “Kích thước của vật nhỏ, dẫn tới góc trông vật như thế nào?”. HS trả lời được ngay “Kích thước vật nhỏ dẫn tới góc trông vật nhỏ”.
GV đề xuất vấn đề cần nghiên cứu: Để quan sát những vật có kích thước nhỏ ta có thể quan sát ảnh của nó dưới góc trông lớn hơn bằng cách sử dụng một trong những linh kiện quang đã học. Vậy linh kiện quang đó là loại
nào? Các em hãy thảo luận để tìm câu trả lời cho vấn đề trên bằng cách hoàn
thành phiếu học tập sau.
Tình huống giải quyết vấn đề
GV yêu cầu HS thảo luận nhóm hoàn thành câu 1 trong phiếu học tập.
Câu 1: Tìm một linh kiện quang có thể tạo ra ảnh dưới góc trông lớn hơn góc trông
vật
- Để thuận tiện cho việc quan sát và thỏa mãn yêu cầu đặt ra. Ảnh của vật qua linh kiện quang đó phải thỏa mãn điều kiện gì?
- Các linh kiện quang đã học?
- Trong những linh kiện quang vừa nêu, linh kiện nào có thể tạo ảnh có tính chất như
trên?
Qua việc trả lời phiếu học tập, HS đưa ra được phương án dùng thấu
kính hội tụ và gương cầu lõm để quan sát các vật nhỏ.
Tình huống rút ra nhận xét hoặc kết luận
GV dùng phần mềm “Quang hình học mô phỏng thiết kế” để hiện thực
hóa hai phương án nêu trên. GV yêu cầu HS thảo luận để đưa ra ưu nhược điểm của của từng phương án?
Qua việc thảo luận HS đưa ra được kết luận sau:
+ Thấu kính hội tụ: Đơn giản thuận tiện khi sử dụng, cho ảnh đúng với yêu cầu đặt ra.
+ Gương cầu lõm: Khó khăn cho việc quan sát, phải đứng quay lưng lại vật để quan sát ảnh ảo.
GV thông báo cho học sinh: Trong thực tế người ta dùng thấu kính hội
tụ có tiêu cự cỡ vài cm để quan sát các vật nhỏ. Người ta gọi linh kiện này là “kính lúp”.
Để tìm hiểu về cách sử dụng và sự tạo ảnh qua kính lúp GV yêu cầu HS
Câu 2: Cách sử dụng kính lúp?
- Muốn kính lúp tạo ra ảnh ảo, phải đặt vật trong khoảng nào? - Để quan sát ảnh đó phải đặt mắt thế nào so với kính và vật?
- Muốn nhìn được ảnh, phải điều chỉnh cho ảnh hiện lên trong khoảng nào? Làm thế nào