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
2.2.4. Thiết kế các thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực tự học của học sinh
2.2.4.1. Các thí nghiệm đƣợc thiết kế trong phần “Quang hình học” góp phần đánh NLTH của HS
Bảng 2.2. Các TN được thiết kế trong phần “Quang hình học” góp phần đánh giá NTLH của HS
STT Tên thí nghiệm Thí nghiệm mô phỏng
TN1
Định luật khúc xạ ánh sáng
TN2
Phản xạ toàn phần
TN3
Thí nghiệm tán sắc ánh sáng trắng
TN4
Đường truyền của tia sáng đơn sắc qua lăng kính
TN5
Khảo sát TKHT, TKPK
TN6
Khảo sát sự tạo ảnh bởi TKHT, TKPK
TN7
Giải bài tập TKHT, TKPK
TN8
Sự tạo ảnh của mắt thường
TN9
Sự tạo ảnh của mắt cận, viễn và khắc phục tật của mắt
2.2.4.2. Thí nghiệm với thấu kính mỏng từ phần mềm Crocodile Physics
Từ thí nghiệm với thấu kính mỏng, HS biết đƣợc quang tâm, tiêu điểm của thấu kính, đặc điểm của chùm tia sáng và các tia sáng đặc biệt sau khi đi qua thấu kính hội tụ, phân kì. HS quan sát và nhận xét đƣợc ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ và phân kì khi vật ở các vị trí khác nhau. Thí nghiệm này được xây dựng theo các bước sau:
- Bước 1: Tạo các dụng cụ cần có trong thí nghiệm
Tạo không gian để thiết kế thí nghiệm: Từ giao diện của Crocodile Physics, kích chọn Parts Library => Optics => Optical Space. Giao diện hiện ra nhƣ sau:
Hình 2.1. Giao diện không gian thiết kế thí nghiệm
Để đổi màu của không gian thiết kế thí nghiệm, ta kích chuột vào không gian, xuất hiện Properties bên trái, chọn Background, trong ô Colour chọn màu trắng.
Tạo dụng cụ thí nghiệm (Thấu kính, vật sáng, màn hứng)
+ Tạo thấu kính: Trong phần Optics, chọn Lenses => Kích chuột trái vào Convex lene (Thấu kính hội tụ) và kéo rê đến không gian vừa tạo sau đó thả chuột.
+ Tạo vật sáng: Trong phần Optics, chọn Ray Diagrams => Kích chuột trái vào Near Object Marker (Vật ở gần) và kéo rê đến không gian vừa tạo sau đó thả chuột.
Ta di chuyển vật để thu đƣợc các ảnh khác nhau.
+ Tạo màn hứng: Trong phần Optics, chọn Ray Diagrams => Kích chuột trái vào Screen (màn) và kéo rê đến vị trí tạo ảnh vừa tạo sau đó thả chuột. Nếu màn hứng đƣợc ảnh thì đó là ảnh thật, còn không hứng đƣợc thì đó là ảnh ảo.
Ngoài ra, chúng ta có thể tiến hành thí nghiệm về khảo sát đường truyền của tia sáng bằng cách thực hiện tương tự như trên. Chọn Light Sources => chọn Ray box.
- Bước 2: Thiết lập đặc tính của từng dụng cụ
Kích chuột trái chọn dụng cụ, chúng ta có thể thay đổi thuộc tính của dụng cụ trong bảng Properties bên trái màn hình.
- Bước 3: Bố trí và lắp ráp các dụng cụ của thí nghiệm
Hình 2.2. Sự tạo ảnh của vật qua TKHT - Bước 4: Trình diễn thí nghiệm.
Đối với thí nghiệm về đường truyền của tia sáng qua quang tâm, tiêu điểm của thấu kính, đường truyền của 3 tia sáng đặt biệt như đã bố trí ở bước 3, ta tiến hành di chuyển tia sáng qua quang tâm, song song với trục chính, qua tiêu điểm vật để thấy đường truyền.
Đối với thí nghiệm sự tạo ảnh của một vật qua thấu kính hội tụ, ta di chuyển vật trong các khoảng d<f, d=f, f<d<2f và d>2f đồng thời di chuyển màn để hứng ảnh để thấy đƣợc tính chất của ảnh.
Thực hiện tương tự đối với thấu kính phân kì.
2.2.4.3. Xây dựng bài tập của thấu kính mỏng từ phần mềm Optics Mini
Bài tập đƣợc xây dựng từ phần mềm Optics Mini tạo ra đƣợc các bài tập linh động từ hình vẽ, sau đó xây dung đƣợc lời giải cho bài tập đã đƣa ra để giúp kiểm tra lại kết quả học tập của HS một cách chính xác.
- Bước 1: Tạo các dụng cụ cần có trong bài tập
Trên thanh công cụ của giao diện, kích chọn biểu tƣợng của TKHT sau đó đƣa chuột vào màn hình và thả.
Trên thanh công cụ kích chuột trái chọn biểu tƣợng vật sáng AB, đƣa đến màn hình và thả. Ta đƣợc hình ảnh sau:
Hình 2.3. Thí nghiệm với TKHT của phần mềm OM - Bước 2: Thiết lập đặc tính của từng dụng cụ
Để thay đổi tiêu cự của thấu kính, ta kích chuột phải vào thấu kính rồi chọn Thuộc tính => trong bảng thuộc tính, ta thay đổi tiêu cự trong ô có chữ f theo mong muốn.
Để thay đổi khỏang cách từ vật đến thấu kính, ta kích chuột phải vào vật xuất hiện mũi tên rồi đƣa đến thấu kính, kích chuột vao thấu kính, xuất hiện bảng khoảng cách và ta chọn số liệu theo ý muốn.
Trong bài tập này, ta thiết lập tiêu cự của thấu kính là f=10cm và vị trí của vật là 20cm.
- Bước 3: Chuẩn bị bài toán và lời giải cho bài toán
Để xây dựng bài toán. Trên thanh Menu chọn Giải quyết => chọn Bài toán (chú ý phải cài đặt chế độ soạn thảo về TCVN3(ABC)). Trên màn hình hiển thị bảng sau:
Hình 2.4. Bài toán được thiết kế từ phần mềm OM
Nếu người ra dạy ra đề muốn chỉnh sửa câu hỏi thì chọn Người sử dụng và chỉnh sửa trên phần đó.
Để xây dựng bài giải trên phần mềm, Trên thanh Menu chọn Tiện ích => Tùy chọn => Thao tác. Trong bảng thao tác, ta kích chọn ô tự động vẽ lại, lúc này trên màn hình sẽ xuất hiện ảnh. Sau đó, trên thanh Menu chọn Giải quyết => chọn Lời giải. Trên màn hình hiểu thị kết quả sau đây:
Hình 2.5. Bài giải được thiết kế từ phần mềm - Bước 4: Trình diễn bài toán.