CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH LỚP 11 THPT VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS VÀ OPTICS MINI
2.2. Thiết kế mô phỏng một số thí nghiệm phần Quang hình học với phần mềm
2.3.5. Tổ chức dạy học phần “Quang hình học” Vật lí 11 với sự hỗ trợ của phần mềm
LĂNG KÍNH
(Thời lƣợng dự kiến: 1 tiết) I. YÊU CẦU CẦN ĐẠT
- Thực hiện thí nghiệm đường truyền của tia sáng đơn sắc qua lăng kính.
- Thực hiện thí nghiệm tán sắc ánh sáng của ánh sáng trắng qua lăng kính.
II. MỤC TIÊU DẠY HỌC 1. Năng lực vật lí
a) Nhận thức kiến thức vật lí a.1) Nêu đƣợc cấu tạo của lăng kính
a.2) Trình bày đƣợc hai công dụng của lăng kính:
+ Tán sắn chùm ánh sáng trắng.
+ Làm chùm sáng đơn sắc lệch về đáy.
a.3) Thực hiện được các thí nghiệm của lăng kính về tán sắn ánh sáng và đường truyền của tia sáng sau khi qua lăng kính.
a.4) Nêu đƣợc các ứng dụng của lăng kính trong đời sống và kĩ thuật.
b) Tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí b.1) Phân biệt đƣợc ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng.
b.2) Đưa ra các dự đoán về đường truyền của tia sáng đơn sắc và hiện tượng khi chiếu ánh sáng trắng qua lăng kính.
b.3) Nhận biết đƣợc các hiện tƣợng thực tế liên quan đến tán sắc ánh sáng.
b.4) Có sự thích thú khi tự tìm hiểu các thí nghiệm vật lí bằng phần mềm mô phỏng.
b.5) Tiến hành làm việc nhóm để đƣa ra đƣợc kiến thức của bài học.
b.6) Trình bày kết quả làm việc nhóm trên phiếu học tập, trình bày kết quả trước lớp.
c) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học
c.1) Giải thích đƣợc một số hiện tƣợng thực tế liên quan đến tán sắc ánh sáng.
c.2) Giải thích đƣợc nguyên tắc hoạt động của một số bộ phận tỏng máy quang phổ lăng kính, lăng kính phản xạ toàn phần.
2. Năng lực tự học
CB1. Cài đặt đƣợc phần mềm Crcodile Physics.
CB3. Tìm hiểu đƣợc các thao tác trên phần mềm.
TN1. Quan sát thí nghiệm của GV.
TN2. Thực hiện được thí nghiệm bằng phần mềm mô phỏng thông qua việc đọc trước phiếu học tập.
TC2. Làm việc nhóm, thực hiện các nhiệm vụ đƣợc giao.
KT2. Ghi chép được kiến thức mới về tán sắc ánh sáng và đường truyền của tia sáng đơn sắc qua lăng kính.
3. Năng lực giao tiếp và hợp tác
Biết cách làm việc nhóm để thực hiện các nhiệm vụ học tập ở lớp và ở nhà do GV giao thể hiện ở việc: thảo luận nhóm, tự do thể hiện ý kiến của mình về bài học, phối hợp với nhau để hoàn thành tốt nhiệm vụ đƣợc giao.
4. Phẩm chất
4.1) Rèn luyện tinh thần hợp tác và thói quen tự học trong học tập.
4.2) Rèn luyện tính tự giác và tinh thần trách nhiệm trong quy trình làm việc nhóm.
Bước 2: Hình thức, phương pháp, kĩ thuật tổ chức dạy học - Hình thức: cá nhân, nhóm.
- Phương pháp dạy học: nhóm - Kĩ thuật dạy học: khăn trải bàn.
III. CHUẨN BỊ
1. Về thiết bị thí nghiệm - Máy tính xách tay.
- Bộ thí nghiệm tán sắc ánh sáng, khảo sát đường truyền của tia sáng đơn sắc qua lăng kính.
- Các phiếu học tập.
- Giấy A0, bút lông, nam châm.
2. Về phương tiện và kĩ thuật dạy học chính - Làm việc nhóm.
IV. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC Hoạt động 1: Dẫn dắt vào bài mới
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Thành tố NLTH GV cho HS quan sát hình ảnh
của cầu vồng, yêu cầu HS thảo luận
- HS thảo luận và trả lời: từ hai hình ảnh trên thấy đƣợc ánh sáng
TC
cặp đôi cùng bàn và cho biết các em thấy đặc điểm gì từ hai hình ảnh trên?
của cầu vồng đều có đặc điểm là dãy màu từ đỏ tới tím.
Hiện tƣợng các em quan sát đƣợc liên quan đến hiện tƣợng ánh sáng nào đã học ở THCS?
TL: Hiện tƣợng tán sắc ánh sáng. NL
Giới thiệu bài mới: dụng cụ quang học có tác dụng tán sắc ánh sáng là lăng kính. Bài học hôm nay sẽ cùng tìm hiểu.
HS lắng nghe.
Hoạt động 2: Cấu tạo của lăng kính
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Năng lực tự học Yêu cầu HS làm việc cá
nhân để thực hiện phiếu học tập số 1.
HS đọc SGK và hoàn thành phiếu học tập.
TC2
Nhận biết đƣợc lăng kính trong số các dụng cụ quang học.
Giải thích dựa vào khái niệm trong sgk TC2 HS quan sát lăng kính và trình bày cấu
tạo của lăng kính: vật liệu nhựa hoặc
TN1
thủy tinh, hình dạng là lăng trụ tam giác, gồm các bộ phận cạnh, đáy, hai mặt bên.
HS vẽ hình kí hiệu của lăng kính lên bảng và chỉ ra các phương diện quang học: góc chiết quang A và chiết suất n của lăng kính.
TC3
GV nhận xét và rút ra kiến thức của bài học.
HS ghi kiến thức vào vở. KT2
Hoạt động 3: Khảo sát đường truyền của tia sáng qua lăng kính Hoạt động của
GV Hoạt động của HS Thành tố năng
lực tự học GV chia lớp thành
4 nhóm:
- Nhóm 1: thực hiện phiếu học tập số 1
- Nhóm 2: thực hiện phiếu học tập số 2
- Nhóm 3: thực hiện phiếu hoc tập số 3.
- Nhóm 4: thực hiện phiếu học tập số 4.
HS phân chia nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm
TC1
GV theo dõi quá trình làm việc nhóm của các em học sinh
Các thành viên thực hiện nhiệm vụ đƣợc giao TC2
HS đại diện nhóm trình bày sản phẩm của nhóm
TC3
Nhóm 1:
- Để khảo sát tác dụng tán sắc ánh sáng của lăng kính, ta cần sử dụng phần mềm Crocodiles Physics.
- Cần có các dụng cụ: lăng kính, nguồn sáng trắng.
- Thực hiện thí nghiệm bằng phần mềm mô phỏng trên máy tính.
- Nhận xét: sau khi qua khỏi lăng kính ánh sáng tạo thành nhiều chùm sáng màu khác nhau biến thiên liên tục từ đỏ tới tím. Đây là hiện tƣợng tán sắc ánh sáng.
Nhóm 2: Để thực hiện thí nghiệm khảo sát đường truyền của tia sáng qua lăng kính thì cần
lăng kính, nguồn sáng đơn sắc.
- Thực hiện thí nghiệm thực.
- Nhận xét: tia sáng sau khi qua khỏi lăng kính không thay đổi màu và bị lệch về phía đáy của lăng kính.
Nhóm 3: tương tự nhóm 2 nhưng thực hiện thí nghiệm bằng phần mềm mô phỏng.
Nhóm 4:
- Điểm giống nhau: ánh sáng qua lăng kính và ánh sáng của cầu vồng đều là 1 dải màu từ đỏ tới tím.
- Nguồn sáng đều là ánh sáng trắng (as mặt trời)
- Ánh sáng mặt trời là ánh sáng trắng, hiện tƣợng ánh áng ở cầu vồng là hiện tƣợng tán sác ánh sáng.
HS đƣa ra các thắc mắc của bản thân: Thế nào là ánh sáng trắng, ánh sáng đơn sắc.
KT1
GV yêu cầu hs tìm hiểu và trả lời
- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng chỉ có 1 màu và không bị tán sắc khi qua lăng kính.
- Ánh sáng trắng là tập hợp vô số ánh sáng đơn
sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím và bị tán sắc khi qua lăng kính.
GV yêu cầu các thành viên còn lại nhận xét, sau đó GV nhận xét và đƣa ra kiến thức của bài học, dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng để hướng dẫn hs vẽ hình đường đi của tia sáng sau khi qua lăng kính.
Hs tự ghi kiến thức bài học vào vở KT2
Hoạt động 4: Tìm hiểu về công dụng của lăng kính
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Năng lực tự học GV yêu cầu hs tìm hiểu và cho biết các
công dụng của lăng kính
- HS trả lời: lăng kính là bộ phận trong máy quang phổ, lăng kính phản xạ toàn phần.
TC3
Kể tên các thiết bị có sử dụng lăng kính trong đời sống.
- Tên một số thiết bị có chứa lăng kính: máy quang phổ, máy ảnh, ống nhòm,…
TC3
Cho HS quan sát hình ảnh về máy quang phổ, yêu cầu HS chỉ ra đâu là lăng kính,
HS chỉ ra lăng kính trong hình ảnh trên, làm nhiệm vụ tán sắc
TC2
và nhiệm vụ của lăng kính. ánh sáng.
GV hs thực hiện thí nghiệm với lăng kính phản xạ toàn phần bằng thực nghiệm.
Hs lên bảng thực hiện thí nghiệm
TN
Hoạt động 5: Củng cố và giao nhiệm vụ về nhà
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Năng lực tự học Gv củng cố lại kiến thức bài lăng kính:
- Khái niệm lăng kính
- Tán sắc ánh sáng của lăng kính
- Đường truyền của tia sáng khi qua lăng kính
- Một số ứng dụng của lăng kính.
HS ghi nhận
GV giao nhiệm vụ về nhà: HS ghi nhiệm vụ về nhà KH
1. Tất cả các nhóm tìm hiểu phần mềm Crocodiles Physic và Optics Mini.
2. Tìm hiểu các dụng cụ trong 2 phần mềm: thấu kính mỏng, vật sáng, nguồn sáng.
3. Khảo sát TKHT và TKPK bằng phần mềm mô phỏng: quang tâm, trục chính, tiêu điểm, tiêu diện, độ tụ.
4. Khảo sát sự tạo ảnh của vật qua thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì.
V. RÚT KINH NGHIỆM
THẤU KÍNH MỎNG (Thời lƣợng dự kiến: 2 tiết) I. YÊU CẦU CẦN ĐẠT
- Thực hiện thí nghiệm khảo sát TKHT, TKPK.
- Thực hiện thí nghiệm sự tạo ảnh bởi TKHT, TKPK.
- Giải đƣợc bài toán liên quan đến TKHT, TKPK.
II. MỤC TIÊU DẠY HỌC 1. Năng lực vật lí
a) Nhận thức kiến thức vật lí
a.1) Định nghĩa đƣợc thấu kính, nhận biết đƣợc hai loại thấu kính.
a.2) Thực hiện đƣợc thí nghiệm khảo sát TKHT và TKPK.
+ Nhận biết đƣợc quang tâm, tiêu điểm (ảnh, vật), tiêu diện (ảnh, vật), tiêu cự.
+ Khảo sát đƣợc đặc điểm của các tia sáng truyền qua quang tâm, tiêu điểm và song song với trục chính của hia loại thấu kính.
+ Biết đƣợc công thức tính độ tụ của thấu kính và xét dâu của tiêu cự, độ tụ đối với hai loại thấu kính.
a.3) Thực hiện đƣợc thí nghiệm sự tạo ảnh bởi TKHT và TKPK.
+ Thực hiện đƣợc thí nghiệm với các vị trí khác nhau của vật từ đó nhận xét đƣợc tính chất của ảnh.
+ Nêu đƣợc cách dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính.
a.4) Nhận biết đƣợc các công thức của thấu kính.
+ Xét dấu đƣợc các đại lƣợng trong các công thức.
+ Vận dụng các công thức để giải các bài tập về thấu kính.
b) Tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí
b.1) Nhận biết đƣợc TKHT, TKPK trong đời sống và công dụng của chúng.
b.2) Đƣa ra các dự đoán về sự tạo ảnh bởi TKHT và TKPK ở các vị trí khác nhau của vật.
b.3) Có sự thích thú khi tự tìm hiểu các thí nghiệm vật lí bằng phần mềm mô phỏng.
b.4) Tiến hành làm việc nhóm để đƣa ra đƣợc kiến thức của bài học.
b.5) Trình bày kết quả làm việc nhóm trên phiếu học tập, trình bày kết quả trước lớp.
c) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học
c.1) Vẽ đƣợc ảnh của vật qua TKHT và TKPK.
c.2) Vận dụng đƣợc các công thức thấu kính để giải các bài toán liên quan.
2. Năng lực tự học
2.1) Tự phân chia các công việc để hoàn thành nhiệm vụ của nhóm.
2.2) Làm việc nhóm để tìm ra đƣợc kiến thức của bài học, trình bày đƣợc kết quả kiến thức của mình.
2.3) Tự học ở nhà để hoàn thành các nhiệm vụ được giao trước khi lên lớp.
+ Tự cài đặt phần mềm.
+ Hoàn thành các phiếu học tập ở nhà.
3. Năng lực giao tiếp và hợp tác
3.1) Đàm thoại với GV để trả lời các câu hỏi do GV đƣa ra.
3.2) Làm việc nhóm, tự do đƣa ra ý kiến của cá nhân để hoàn thành các nhiệm vụ của nhóm.
3.3) Mạnh dạn đưa ra ý kiến của bản thân, tự tin trình bày kiến thức của nhóm trước lớp.
4. Phẩm chất
4.1) Rèn luyện tinh thần hợp tác và thói quen tự học trong học tập.
4.2) Rèn luyện tính tự giác và tinh thần trách nhiệm trong quy trình làm việc nhóm.
III. CHUẨN BỊ
1. Về hình thức phương pháp và kĩ thuật dạy học chính - Hình thức: cá nhân, nhóm.
- Dạy học theo trạm, làm việc nhóm.
- Kĩ thuật: WHL, Khăn trải bàn.
2. Giáo viên và học sinh
Hoạt động của GV Hoạt động của HS NLTH Giới thiệu về phần mềm thí nghiệm mô phỏng
Crocodile Physics và Optics Mini
Hs quan sát TN1
Gv yêu cầu HS chuẩn bị thí nghiệm về đường truyền của tia sáng qua thấu kính và sự tạo ảnh của vật qua TKHT và TKPK.
Hs chuẩn bị ở nhà CB1+CB2+
CB3+CB4
Gv chia nhóm, yêu cầu HS về chuẩn bị giấy A0, bút lông cho bài mới
Hs chuẩn bị ở nhà
Gv chia lớp thành 4 nhóm, yêu cầu các nhóm chuẩn bị các nội dung sau:
- Nhóm 1: Khảo sát TKHT - Nhóm 2: Khảo sát TKPK
Hs làm việc nhóm để chuẩn bị bài mới theo yêu cầu của GV.
TH3
(Quang tâm, tiêu điểm vật, tiêu điểm ảnh, tiêu diện ảnh, tiêu diện vật,
GV chuẩn bị tờ giấy A0 và bút lông, phiếu học tập.
IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Tiết 1. Khảo sát TKHT, TKPK, Sự tạo ảnh bởi TKHT và TKPK.
4.1. Xác định chuỗi các hoạt động dạy học và mạch phát triển nội dung
Hoạt động
Nội dung hoạt động (Thời
gian)
Phương pháp, kĩ thuật tổ chức (cách thức tổ chức)
Thành tố NL
hình thành và phát
triển
Căn cứ đánh giá
1. Kiểm tra hoạt động học tập ở nhà của HS
Hoạt động 1.
Thu các PHT ở nhà, dựa vào các PHT kiểm tra kiến thức các em HS tại lớp.
(5 phút)
Đàm thoại Câu trả lời
trên các
PHT ở
nhà.
2. Hình thành
kiến thức
Hoạt động 2.1. Tìm hiểu thấu kính, phân loại thấu kính.
(5 phút)
Kĩ thuật KWL
Thông báo, đàm thoại
- Câu trả lời cảu HS trên bảng.
- Câu trả lời trước
lớp.
Hoạt động 2.2. Khảo sát TKHT, TKPK.
(15 phút)
Hình thức nhóm:
Nhóm 1: Khảo sát TKHT bằng phần mềm mô phỏng.
Nhóm 2: Khảo sát TKPK bằng phần mềm mô phỏng.
Nhóm 3: Khảo sát sự tạo ảnh bởi TKHT.
Nhóm 4: Khảo sát sự tạo ảnh bởi TKPK.
(Sử dụng phiếu học tập 1, 2, 3, 4) (Có thể dùng kĩ thuật khăn trải bàn)
Sản phẩm học tập (Trả lời trong các phiếu học tập).
Hoạt động 2.2. Báo cáo, thảo luận, đƣa ra kiến thức về khảo sát và sự tạo ảnh bởi
TKHT và
TKPK.
(10 phút)
- Các nhóm lần lƣợt gắn các phiếu trả lời lên bảng.
- Mỗi nhóm cử 1 đại diện trình bày bằng PHT và 1 đại diện trình bay bằng máy tính.
- Các nhóm khác nhận xét.
- GV nhận xét và đƣa ra kiến thức mới.
- Bài trình bày của các nhóm.
Kết quả trình bày trước lớp.
3. Củng cố
Hoạt động 3.
Bài tập vẽ hình sự tạo ảnh, xác định loại thấu kính, quang tâm, tiệu điểm.
Làm việc cá nhân+nhóm. Bài làm
của cá nhân, nhóm.
Tính độ tụ.
(10 phút) 4. Dặn
dò, giao nhiệm vụ về nhà
Hoạt động 4.
Củng cố, nhận xét bài học.
Kĩ thuật bản đồ tƣ duy Hình ảnh
sơ đồ tƣ duy của nhóm
4.2. Tổ chức các hoạt động dạy học cụ thể
4.2.1. Hoạt động 1. Kiểm tra hoạt động học tập ở nhà của HS (5 phút)
Mục tiêu hoạt động:
- Kiểm tra kết quả tự học ở nhà của HS.
- Đánh giá đƣợc NLTH ở nhà của HS.
Cách thức tổ chức:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV thu PHT đã phát cho HS ở tiết trước.
- Dựa vào PHT, GV có thể kiểm tra tính trung thực của của HS bằng các câu hỏi hoặc theo dõi quá trình học tập.
- Đánh giá NLTH của HS trước khi lên lớp thông qua các PHT ở nhà.
- HS nộp các PHT ở nhà cho GV.
- Trả lời các câu hỏi hoặc làm các thao tác theo yêu cầu của GV.
4.2.2. Hoạt động 2.1: Tìm hiểu thấu kính, phân loại thấu kính. (5 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS NLTH
Sử dụng kĩ thuật dạy học KWL trên tờ giấy A0 đã chuẩn bị dán lên bảng: trong đó nội dung chính là “Thấu kính mỏng”
- Ở phần K: yêu cầu hs ghi lên giấy những kiến thức đã biết về thấu kính.
- Ở phần K: thấu kính gồm có hai loại là
TKHT và TKPK;
TKHT có rìa mỏng, biến đổi chùm sáng song song thành chùm hội tụ; TKPK có rìa dày, biến đổi chùm song song thành chùm phân kì, …
NL
- Ở phần W: yêu cầu hs ghi lên giấy những kiến thức cần học trong bài này.
- Ở phần W: khảo sát về quang tâm, tiêu cự, tiêu
TH1
diện của 2 thấu kính, tiêu cự, độ tụ, đường truyền của 3 tia sáng đặc biệt, khảo sát ảnh của vật tạo bởi TKHT và TKPK ứng với các vị trí khác nhau, các công thức của thấu kính, một số công dụng của thấu kính.
- Ở phần L: yêu cầu hs ghi lên giấy những kiến thức các em thắc mắc, mong muốn đƣợc biết từ bài học này.
- Ở phần L: giải các dạng bài tập của thấu kính, tiêu điểm chính khác với tiêu điểm phụ ntn, các công thức thấu kính áp dụng nhƣ nhau cho cả 2 loại thấu kính hay không?
CH1
- GV nhận xét các câu trả lời của HS.
- Đặt ra câu hỏi:
+ Thấu kính mỏng là gì”
+ Phân loại thấu kính mỏng? Nêu đặc điểm của mỗi loại?
+ Dựa vào hình ảnh cho biết đâu là TKPK, TKHT?
(PHT ở nhà)
Hoạt động 2: Khảo sát thấu kính hội tụ Hoạt
động của GV
Hoạt đông của HS Thành tố
năng lực tự học Nhƣ GV
đã phân chia ở tiết trước, nội dung khảo sát TKHT thuộc về nhóm 1 (quang tâm, trục chính, tiêu điểm, tiêu diện, tiêu cự, độ tụ)
Các nhóm tự phân chia nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm
TC1+TC2
Các nhóm cử đại diện lần lƣợt lên trình bày sản phẩm của nhóm mình:
- Nhóm 1: Dùng thí nghiệm trên phần mềm Crocodile Physics để đƣa ra kiến thức.
TC3+TN2