4 .Mục tiêu nghiên cứu
9. Cấu trúc của đề tài khóa luận
2.4 Bài tập có nội dung thực tế về “Gương cầu”
2.4.1 Phân tích nội dung kiến thức.
- Phân tích:
Gương cầu là dụng cụ có nhiều ứng dụng trong đời sống và kỹ thuật. Tác dụng chủ yếu của chúng là dùng để quan sát các ảnh trong điều kiện người quan sát khơng thể nhìn trực tiếp các vật ấy
được, như gương cầu lõm dùng trong các kính thiên văn, đèn pha; gương cầu lồi dùng làm gương chiếu hậu trong các xe ôtô, xe máy,... và làm gương quan sát đặt tại các chỗ đèo quanh co (Hình 2.14).
Nội dung kiến thức:
Đinh nghĩa: Gương cầu là một phần của mặt cầu (thường có dạng của
một chỏm cầu) phản xạ tốt ánh sáng. Có hai loại: gương cầu lõm và gương cầu lồi.
Ảnh của một vật qua gương cầu:
- Đối với gương cầu lõm: Vật thật ngoài OF cho ảnh thật, vật thật trong OF cho ảnh ảo.
- Đối với gương cầu lồi: Vật thật ln cho ảnh ảo.
Tính chất của một vật qua gương cầu:
- Nếu hai tia phản xạ cắt nhau thực sự thì giao điểm đó là ảnh thật.
- Nếu hai tia phản xạ không cắt nhau thật sự mà đường kéo dài của chúng cắt nhau thì giao điểm đó là ảnh ảo.
- Nếu hai tia phản xạ khơng cắt nhau (song song) thì ảnh ở vơ cùng.
Cơng thức gương cầu:
f d d 1 1 1 ' = +
Quy ước về dấu: Vật thật : d > 0; vật ảo : d < 0. Ảnh thật: d’ > 0; ảnh ảo: d’ < 0.
Gương cầu lõm: f > 0; gương cầu lồi: f < 0. Cách vẽ tia sáng qua gương cầu:
- Tia tới song song với trục chính, tia phản xạ đi qua F (gương cầu lõm) hoặc có phương đi qua F (gương cầu lồi).
- Tia tới đi qua F (gương cầu lõm) hoặc có phương đi qua F (gương cầu lồi), tia phản xạ song song với trục chính.
- Tia tới đi qua quang tâm, tia phản xạ đối xứng.
- Tia tới đi qua tâm gương C, tia phản xạ truyền theo đường cũ. - Tia tới bất kỳ: có hai cách vẽ tia phản xạ
+ Tia phản xạ đi qua tiêu điểm phụ F’ (gương cầu lõm), hoặc có phương đi qua tiêu điểm phụ F’ (gương cầu lồi).
2.4.2 Bài tập.
Bài 1: Trên các loại xe ôtô, xe máy
gương chiếu hậu thường dùng là những gương cầu lồi (Hình 2.14, 2.15). Ở những khúc đường đèo quanh co, gương an toàn cũng là gương cầu lồi. Tại sao người ta không dùng gương phẳng hay gương cầu lõm cho những trường hợp này? Hãy giải thích điều đó.
Nhận xét: Đây là BTTT dạng tập dượt.
Phân tích bài tập: Sau khi đọc kỹ đề bài ta rút ra một số thông tin như
sau:
- Sự kiện trong bài: Gương cầu lồi thường dùng để làm gương chiếu hậu của xe ơtơ, xe máy; gương an tồn ở những đoạn đường đèo quanh co.
- Vấn đề cần giải quyết: Tại sao người ta thường gương cầu lồi để làm gương chiếu hậu của xe ôtô, xe máy; gương an toàn ở những đoạn đường đèo quanh co mà không dùng gương phẳng hay gương cầu lõm.
Định hướng các câu hỏi cho việc phân tích và xác lập câu trả lời cho bài tập.
- Tác dụng của gương chiếu hậu, gương an toàn ở những đoạn đường đèo quanh co?
- Tính chất ảnh qua các gương: gương cầu lồi, gương cầu lõm, gương phẳng như thế nào?
- Thị trường của ảnh qua các gương đó như thế nào?
Xây dựng câu trả lời.
Trên các loại xe ôtô, xe máy gương chiếu hậu thường là những gương cầu lồi. Ở những khúc đường đèo quanh co, gương an toàn cũng là gương cầu
lồi. Lý do là vì gương cầu lồi có thị trường lớn hơn hẳn thị trường của gương phẳng và gương cầu lõm có cùng kích thước.
Mặt khác, những gương này sử dụng với mục đích cơ bản là quan sát chứ khơng cần đến sự tạo ảnh chính xác của vật. Cịn đối với gương cầu lõm, khi khoảng cách giữa vật và gương lớn hơn tiêu cự của gương thì gương cho ảnh thật nên ta khơng thể quan sát ảnh của mọi vật xung quanh qua gương, vì vậy nên gương cầu lõm không được sử dụng trong các trường hợp này.
Bài 2: Các bác sĩ nha khoa thường dùng một dụng cụ giống như một cái
thìa inốc nhỏ để khám răng cho bệnh nhân. “Cái thìa nhỏ” đó có tác dụng như thế nào?
Gợi ý: Cái thìa nhỏ có tác dụng như một gương cầu lõm.
Bác sĩ nha khoa khi khám răng chỉ có thể quan sát được mặt ngồi của răng chứ khơng quan sát được mặt trong của răng được, do vậy bác sĩ phải đưa vào miệng bênh nhân một chiếc “thìa inốc”, cái thìa nhỏ đó có tác dụng như một cái gương cầu lõm để có thể nhìn thấy ảnh của mặt trong và mặt trên của chiếc răng qua gương cầu, làm cho việc khám bệnh đạt hiệu quả hơn.
Sở dĩ nó lại là gương cầu lõm mà khơng phải gương phẳng hay gương cầu lồi. Đó là do tính chất tạo ảnh đặc biệt của gương cầu lõm. Đối với gương phẳng, vật thật luôn cho ảnh ảo, cùng chiều và có độ lớn bằng vật. Đối với gương cầu lồi vật thật luôn cho ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật. Nhưng còn đối với gương cầu lõm, vật thật nằm trong khoảng OF cho ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật. Nhờ tính chất này mà khi sử dụng gương cầu lõm, bác sĩ nha khoa có thể quan sát mặt trong và mặt trên của chiếc răng kỹ hơn vì ảnh tạo ra sẽ lớn hơn răng. Chính vì vậy “chiếc thìa inốc” được thiết kế sao cho nó có dạng như một chiếc gương cầu lõm.
Bài 3 : Gương cầu lõm được sử dụng như thế nào trong việc chế tạo các
loại đèn pha dùng trong các phương tiện giao thông như ôtô, xe máy, tàu hoả…và trong các dụng cụ gia đình như chao đèn, đèn pin?
Gợi ý: Một trong những đặc điểm của gương cầu lõm là nếu có một điểm
sáng đặt tại tiêu điểm của gương, thì sẽ cho chùm tia phản xạ là chùm song song. Dựa vào đặc điểm này, muốn tạo chùm sáng song song mạnh của đèn pha, người ta đặt một bóng đèn trên trục chính của gương cầu lõm và có thể dịch chuyển nó một cách dễ dàng dọc theo trục đó. Khi vị trí của bóng đèn được điều chỉnh đúng tiêu điểm, đó là lúc chùm phản xạ tạo ra là chùm song song.
Ở các loại đèn pha, bóng đèn được đặt trùng với tiêu điểm của gương cầu lõm, còn ở trong đèn pin hay các chao đèn thường dùng thì khoảng cách giữa bóng và gương cầu có thể thay đổi được,để có thể thu được chùm ánh sáng phản xạ tạo ra như ý muốn.
Bài 4: Một học sinh khi soi gương và phát hiện ra rằng, người ta chế tạo
gương dùng để soi mặt khi trang điểm là gương phẳng. Thế tại sao người ta không dùng gương cầu lồi( hay là gương cầu lõm) nhỉ?
Gợi ý: Do có độ phóng đại, nên gương cầu nói chung khơng tạo ảnh
giống hệt vật được. Do vậy, khi soi mặt qua gương cầu, ảnh hiện lên không rõ nét và bị “biến dạng” nên ta không thể trang điểm được bằng các loại gương này. Đối với gương phẳng, quá trình tạo ảnh là rõ nét và giống hệt vật thật, nên việc dùng gương phẳng để làm gương soi mặt là hoàn toàn hợp lý.
Bài 5: Thực tế khi chế tạo đèn pha xe ôtô, xe máy…người ta không dùng
gương cầu lõm mà dùng một gương có dạng parabơlơit. Làm như vậy có tác dụng gì? Hãy giải thích điều đó?
Gợi ý: Đèn pha ơtơ, xe máy có tác dụng tập trung được nhiều năng lượng
sáng theo phương của chùm sang song song, muốn vậy thì phải có góc mở lớn để có thể chiếu sáng một khoảng lớn. Gương cầu không thoả mãn điều kiện này vì bị giới hạn bởi điều kiện tương điểm hay điều kiện để cho ảnh rõ nét qua gương cầu. Đây là lý do người ta thay gương cầu lõm bằng gương có dạng parabơlơit. Thêm vào đó, ngồi tác dụng để tập trung ánh sáng, một điều nữa cũng khơng kém phần quan trọng là tính thẩm mỹ của nó. Nếu chỉ dùng
gương cầu lõm khơng thơi thì nó sẽ khơng mang tính “thẩm mỹ” và khơng thu hút được người tiêu dùng. Nhưng với gương có dạng parabơlơit thì trong gương đèn như có chiều sâu hơn, đẹp hơn và hiệu quả chiếu sáng của nó cũng cao hơn. Chính vì lý do đó mà khi chế tạo đèn pha xe ơtơ, xe máy,… người ta không dùng gương cầu lõm mà dùng gương có dạng parabơlơit.