Phương pháp giúp học sinh giải một số dạng bài tập quang hình vật lý 9 THCS tạ thị kiều nguyễn thị ánh hồng

Kiến thức, kỹ năng vật lý cũng được vận dụng và đi sâu vào cuộc sống con người góp phần tạo ra của cải, vật chất cho xã hội ngày một hiện đại hơn.Tuy nhiên trong quá trình học tập các lĩ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do - Hạnh phúc

MÔ TẢ SÁNG KIẾN

Mã số:……….

Tên sáng kiến: PHƯƠNG PHÁP GIÚP HỌC SINH GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP QUANG HÌNH VẬT LÝ LỚP 9

1- Lĩnh vực áp dụng: Chuyên môn

2- Mô tả bản chất của sáng kiến

2.1 Tình trạng giải pháp đã biết

- Môn vật lý là một trong những môn học lý thú, hấp dẫn trong nhà trường phổ thông, đồng thời nó cũng được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn đời sống hàng ngày của mỗi con người chúng ta Hơn nữa môn học này ngày càng yêu cầu cao hơn để đáp ứng kịp với công cuộc CNH- HĐH đất nước, nhằm từng bước đáp ứng mục tiêu giáo dục đề ra, góp phần xây dựng đất nước ngày một giàu đẹp hơn

- Mặt khác, đội ngũ học sinh là một lực lượng lao động dự bị nòng cốt và thật hùng hậu về khoa học kỹ thuật, trong đó kiến thức, kỹ năng vật lý đóng góp một phần không nhỏ trong lĩnh vực này Kiến thức, kỹ năng vật lý cũng được vận dụng và đi sâu vào cuộc sống con người góp phần tạo ra của cải, vật chất cho xã hội ngày một hiện đại hơn.Tuy nhiên trong quá trình học tập các lĩnh vực

về môn vật lý các em gặp phải những khó khăn trong việc giải quyết các dạng bài tập về quang hình nên đây cũng chính là lý do mà bản thân chọn đề tài này cho sáng kiến

* Những ưu và khuyết điểm của giải pháp

- Ta đã biết, ở giai đoạn 1 (lớp 6 và lớp 7) vì khả năng tư duy của học sinh còn hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên SGK chỉ đề cập đến những khái niệm, những hiện tượng vật lý quen thuộc thường gặp hàng ngày Ở giai đoạn 2 (lớp 8 và lớp 9) khả năng tư duy của các em đã phát triển, đã có một số

hiểu biết ban đầu về khái niệm cũng như hiện tượng vật lý hằng ngày Do đó việc học tập môn vật lý ở lớp 9 đòi hỏi cao hơn nhất là một số bài toán về điện, quang ở lớp 9 mà các em HS được học vào những năm sau này kể từ khi thay SGK lớp 9

- Thực tế qua những năm dạy chương trình thay sách lớp 9 bản thân nhận thấy: Các bài toán quang hình học lớp 9 mặc dù chiếm một phần nhỏ trong chương trình Vật lý 9, nhưng đây là loại toán các em hay lúng túng, vì đa số các

em chưa có kỹ năng tốt trong phân môn hình học, nếu các em được hướng dẫn một số điểm cơ bản thì những loại toán này không phải là khó Các em còn nhằm lẫn cách dựng ảnh tạo bởi các loại thấu kinh với cách dựng ảnh tạo bởi máy ảnh và mắt

Những ưu và khuyết điểm trên là thực tế đã gặp trong quá trình giảng dạy

và qua trao đổi với đồng nghiệp dạy cùng khối Vì vậy, để giúp HS lớp 9 có một định hướng về phương pháp giải bài toán quang hình học lớp 9, đặc biệt là biết phân dạng các loại bài tập quang hình nên tôi đã chọn đề tài này để viết sáng kiến kinh nghiệm

2.2 Nội dung giải pháp đề nghị công nhận là sáng kiến

2.2.1 Mục đích của giải pháp

Đề tài được thực hiện để nhằm giúp HS biết phân dạng bài tập, biết cách giải từng loại bài tập quang hình, tạo hứng thú cho các em trong việc giải bài tập Mặt khác còn có thể chia sẻ với các đồng nghiệp về cách giải bài tập quang hình trong Vật lý lớp để các em đạt kết quả cao môn học này

2.2.2 Nội dung của giải pháp

2.2.2.1 Những điểm khác biệt, tính mới của giải pháp

- Giúp các em phân dạng bài tập quang hình

- Hệ thống hóa cho HS được: các bước giải một bài tập quang hình; hệ thống kiến thức cần được vận dụng trong quá trình giải bài tập

- Giúp HS ham thích học tập bộ môn nói chung và giải thành thạo bài tập quang hình trong chương trình vật lý lớp 9

2.2.2.2.Cách thức thực hiện và các bước thực hiện của giải pháp

- Cần giúp học sinh nắm được các dạng bài tập quang hình học thường gặp trong chương trình vật lý lớp 9 như sau:

* Bài tập về thấu kính:

+ Thấu kính hội tụ: Có 2 trường hợp:

Vật đặt trong tiêu cự của thấu kính

Vật đặt ngoài tiêu cự của thấu kính

+ Thấu kính phân kỳ

* Bài tập về mắt

* Bài tập về máy ảnh

* Bài tập về kính lúp

- Các bước giải bài tập quang hình:

Để giải một bài tập quang hình, HS phải tuân theo các bước sau:

+ Đọc thật kỹ đề Xác định loại bài tập

+ Vẽ hình (dựng ảnh của các vật tạo bởi các loại thấu kính)

+ Tóm tắt dữ kiện bài toán: cho biết gì? Yêu cầu làm gì?

+ Sau đó phân tích đề và tiến hành giải

+ Phân tích một cách lôgích bài toán sau đó tổng hợp và tiến hành giải

- Các kiến thức cần khắc sâu để giải bài tập quang hình đạt kết quả cao:

* Các sơ đồ ký hiệu quen thuộc như:

+ Thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì: ;

+ Vật đặt vuông góc với trục chính: hoặc

+ Trục chính, tiêu điểm F và F', quang tâm O

+ Phim ở máy ảnh hoặc màng lưới ở mắt:

Phim(máy ảnh)

+ Ảnh thật: ; hoặc Ảnh ảo: ;

* Các Định luật, qui tắc, qui ước, hệ quả như:

- Định luật truyền thẳng của ánh sáng, định luật phản xạ ánh sáng, định luật khúc xạ ánh sáng

- Đường thẳng nối tâm mặt cầu gọi là trục chính

- O gọi là quang tâm của thấu kính

- F và F' đối xứng nhau qua O, gọi là các tiêu điểm

- Đường truyền các tia sáng đặc biệt như:

Thấu kính hội tụ:

+ Tia tới song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm F.

+ Tia tới đi qua tiêu điểm F, cho tia ló song song với trục chính

+ Tia tới đi qua quang tâm O thì tia ló truyền thẳng không bị đổi hướng + Tia tới bất kỳ cho tia ló đi qua tiêu điểm phụ ứng với trục phụ song song với tia tới

Thấu kính phân kì:

+ Tia tới song song với trục chính, cho tia ló kéo dài đi qua tiêu điểm F'

F

F' O

Màng lưới (Mắt)

•F'

F

F'

+ Tia tới đi qua tiêu điểm F, cho tia ló song song với trục chính.

+ Tia tới đi qua quang tâm O, cho tia ló truyền thẳng

+ Tia tới bất kỳ, cho tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm phụ, ứng với trục phụ song song với tia tới

Máy ảnh:

+ Vật kính máy ảnh là một thấu kính hội tụ.

+ Ảnh của vật phải ở ngay vị trí của phim cho nên muốn vẽ ảnh phải xác định vị trí đặt phim

Mắt, mắt cận và mắt lão:

+ Thể thuỷ tinh ở mắt là một thấu kính hội tụ -Màng lưới như phim ở máy ảnh

+ Điểm cực viễn: điểm xa mắt nhất mà ta có thể nhìn rõ được khi không điều tiết

+ Điểm cực cận: điểm gần mắt nhất mà ta có thể nhìn rõ được

+ Kính cận là thấu kính phân kì

F

O

•

F'

•

F'

F

•

P B

O A

Q

B

•

F,C V A

Mắt Kinh cận

+ Mắt lão nhìn rõ những vật ở xa, nhưng không nhìn rõ những vật ở gần Kính lão là thấu kính hội tụ Mắt lão phải đeo kính hội tụ để nhìn rõ các vật ở gần

Kính lúp:

+ Kính lúp là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn

+ Để dựng ảnh, hoặc xác định vị trí một vật qua kính lúp cần phải đặt vật trong khoảng tiêu cự của kính Ảnh qua kính lúp phải là ảnh ảo lớn hơn vật

* Để trả lời phần câu hỏi định tính học sinh cần thu thập thông tin có liên quan đến nội dung:

- Thấu kính hội tụ:

+ Vật đặt ngoài tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều

+ Vật đặt rất xa thấu kính cho ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự

+ Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn hơn vật, cùng chiều với vật

- Thấu kính phân kì

+ Vật đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo,cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính

.

F

C C

A B

Kinh lão Mắt

•

•

B

O

+ Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự

- Máy ảnh

+ Ảnh trên phim là ảnh thật, nhỏ hơn vật và ngược chiều với vật

- Mắt cận

+ Mắt cận nhìn rõ những vật ở gần, nhưng không nhìn rõ những vật ở xa + Mắt cận phải đeo kính phân kì

- Mắt lão

+ Mắt lão nhìn rõ những vật ở xa, nhưng không nhìn rõ những vật ở gần

+ Mắt lão phải đeo kính hội tụ để nhìn rõ các vật ở gần

- Kính lúp

+ Vật cần quan sát phải đặt trong khoảng tiêu cự của kính để cho một ảnh

ảo lớn hơn vật Mắt nhìn thấy ảnh ảo đó

* Nắm chắc các công thức vật lý, các hệ thức của tam giác đồng dạng,dùng các phép toán để biến đổi các hệ thức, biểu thức :

Công thức tính số bội giác:

f

25 25





Các hệ thức của tam giác đồng dạng: Hai tam giác đồng dạng thì các cặp

cạnh tương ứng tỉ lệ

Các phép biến đổi

* Phân tích các bài tập quang hình một cách lô gích sau đó tiến hành

giải

Bài tập minh họa:

Ví dụ 1: Một người dùng một kính lúp có số bội giác 2,5X để quan sát

một vật nhỏ AB được đặt vuông góc với trục chính của kính và cách kính 8cm

a) Dựng ảnh của vật AB qua kính (không cần đúng tỉ lệ), ảnh là ảnh thật hay ảo?

b) Tính tiêu cự của kính? Vật phải đặt trong khoảng nào trước kính?

c) Ảnh lớn hay nhỏ hơn vật bao nhiêu lần?

Giáo viên cho học sinh đọc vài lần Hỏi :

* Dạng bài tập nào?

* Bài toán cho biết gì?

- Kính gì? Kính lúp là loại thấu kính gì? Số bội giác G?

- Vật AB được đặt như thế nào với trục chính của thấu kính? Cách kính bao nhiêu?

- Vật AB được đặt ở vị trí nào so với tiêu cự?

* Bài toán cần tìm gì? Yêu cầu gì?

- Dựng ảnh của vật AB qua kính ta phải sử dụng các tia sáng đặc biệt nào?

- Tìm tiêu cự? Để tính tiêu cự của kính lúp cần sử dụng công thức nào?

- Để nhìn rõ ảnh qua kính lúp vật phải đặt trong khoảng nào trước kính?

- Xác định ảnh thật hay ảnh ảo?

- So sánh độ lớn của ảnh và vật?

* Một HS lên bảng vẽ hình sau đó ghi tóm tắt (chú ý đơn vị đã phù hợp

chưa  cả lớp cùng làm )

Cho biết

Kính lúp

G = 2,5X

OA = 8cm

a) G = ?Vật đặt khoảng nào?

b) Dựng ảnh của AB Ảnh gì?

c) ' '  ?

AB

B

A

Hướng dẫn học sinh giải:

- Kính lúp làm bằng dụng cụ quang học nào? Hãy dựng ảnh của vật qua kính lúp Dựa vào ảnh vừa dựng được nêu tính chất ảnh của vật

- Dựa vào dữ kiện bài toán đã cho, để tinh tiêu cự của kính lúp ta dùng công thúc nào?

G =25f

A

B'

B

A/ '',''' ''''

O

- Vận dụng kiến thức về tam giác đồng dạng tính tỉ số chiều cao của ảnh và vật, từ đó so sánh được độ cao của ảnh so với vật

* Tiến hành giải:

Kính lúp

G = 2,5X

OA = 8cm

a) Dựng ảnh của AB Ảnh gì? a Dựng ảnh của vật AB

b) G = ?Vật đặt khoảng nào?

c) ' '  ?

AB

B

A

Ảnh của vật qua kính lúp là ảnh ảo cùng chiều với vật, lớn hơn vật

b Tiêu cự của kính:

G = f G

f

25 25



5 , 2

25

cm



OF > OA  vật đặt trong khoảng tiêu cự của thấu kính

c Chiều cao của ảnh so với vật:

* OA'B' ∽ OAB, nên ta có :

8

' '

'

OA

OA AB

B A



 (1)

* F'A'B' ∽  F'OI, nên ta có:

1 10

' '

' '

' '

' ' '

' ' ' ' ' '















O F

O F O F

OA O

F

O F OA O

F

A F OI

B A AB

B A

(2)

Từ (1) và (2) ta có:





10

' 8

' OA OA

40 ' 1

10

' 8

'







 OA OA OA

(cm) (3) Thay (3) vào (1) ta có :

AB B

A

OA AB

B A

5 ' ' 5 8

40 8

' ' '











Vậy: ảnh lớn gấp 5 lần vật

A

B'

B

A /

' ', ''' ''''

O

Chú ý phần này là phần cốt lõi để giải được một bài toán quang hình

học, nên đối với một số HS yếu toán hình học thì GV thường xuyên nhắc nhở về nhà rèn luyện thêm phần này :

- Một số HS mặc dù đã nêu được các tam giác đồng dạng, nêu được một

số hệ thức nhưng không thể biến đổi suy ra các đại lượng cần tìm

- Trường hợp trên GV phải nắm cụ thể tùng HS Sau đó giao nhiệm vụ cho một số em khá trong tổ, nhóm giảng giải, giúp đỡ để cùng nhau tiến bộ

Ví dụ 2 : Đặt vật AB cao 12cm vuông góc với trục chính của một thấu

kính hội tụ (A nằm trên trục chính) và cách thấu kính 24cm thì thu được một ảnh thật cao 4cm Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và tính tiêu cự của thấu kính

*Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán, sau đó tổng hợp lại rồi giải:

- Để hướng dẫn HS phân tích, tìm hiểu bài toán phải cho HS đọc kỹ đề, xác định dạng bài tập, vẽ hình, dựa vào hình vẽ ghi tóm tắt dữ kiện đã biết

Cho biết:

TK hội tụ, vật đặt ngoài tiêu cự

AB = 12cm; OA = 24cm

A'B' = 4cm (ảnh thật)

OA' = ?

OF = OF' = ?

- Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán:

+ Muốn tính OA' ta cần sử dụng kiến thức về tam giác đồng dạng Do đó cần xác định OA’ có mặt trong tam giác nào? Tam giác đó đồng dạng với tam giác nào?

(OAB ∽ OA'B') OA' =

+ Muốn tính OF' = f ta phải xác định OF’ có mặt trong tam giác nào? Tam giác đó đồng dạng với tam giác nào?

(OIF' ∽A'B'F')

+ OI như thế nào với AB? F'A' = ?

- Hướng dẫn HS giải theo cách tổng hợp lại:

•

F'

B' F

A

Tìm OA'  F'A'  OI  OF' ;

*Tiến hành giải:

Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính hội tụ là:

Ta có: OAB∽ OA'B'

12

24 4 '.

' ' '

'

OA B A OA OA

OA B

A

AB











Tiêu cự của thấu kính:

OA'-OF'

OF' A

F'

OF' '

'  



B A OI

Mà: OI = AB, nên:

6(cm) f

F' OF'

-8

F' 4

12 OA'-OF'

F' '

O O

B

A

AB

ĐS: OA = 8cm

OF = 6cm

Bài toán ngược của bài tập về thấu kính

Đề bài: Trên hình XY là trục chính của một thấu kính, AB là vật sáng qua một

thấu kính cho ảnh A’B’ như hình vẽ

B

B’

a Thấu kính đã cho là thấu kính gì? Tại sao?

b Bằng cách vẽ, hãy xác định quang tâm O và hai tiêu điểm F,F’ của thấu kính

c Tính khoảng cách OA, OA’ và OF của thấu kính

Biết AB = 5cm, A’B’ = 10cm, AA’= 90cm

Hướng dẫn học sinh phân tích đề bài

- Đây là bài toán ngược lại các bài tập về thấu kính đã học, thông thường

đề bài yêu cầu dựng ảnh cùa vật tạo bởi thấu kính nhưng đề bài cho vật, ảnh yêu cầu xấc định loại thấu kính, quang tâm O, hai tiêu điểm F, F’

- Để trả lời được đây là thấu kính gì cần lưu ý đến tính chất của ảnh A’B’

- Tìm quang tâm O, hai tiêu điểm căn cứ vào cách dựng ảnh, tính chất của loại thấu kính

- Vận dụng kiến thức về tam giác đồng dạng để tính OA, OA’ và OF của thấu kính

Tiến hành giải:

a Thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ vìA’B; là ảnh thật (ngược chiều với vật)

b Xác định quang tâm O và hai tiêu điểm F, F’ của thấu kính

B’

+ Nối B với B’ cắt XY tại quang tâm O

+ Dựng thấu kính hội tụ vuông góc với XY tại O

+ Vẽ tia tới BI//XY cho tia ló IB’ (vì đây là thấu kính hội tụ nên chùm tia ló sẽ hội tụ tại B’) cắt XY tại tiêu điểm F’

+ Lấy F đối xứng với F’ qua O ta được tiêu điểm F

c Khoảng cách OA, OA’ và OF của thấu kính

Dựa vào hình vẽ (câu b) ta có:

AB = 5cm

A’B’= 10cm

AA’= 90cm

OA=?

OA’=?

OF= OF’=?

Ta có: OAB∽ OA'B'

Nên : = =

OA’= 2 OA

Mà: AA’= OA + OA’= OA + 2 OA’= 3OA

OA =

Mặt khác: OIF’∽ A'B'F’

Nên: (*)

Mà A’F’= OA’- OF’, thay vào (*) ta có:

2 OF’= OA’- OF’

Hay: 3 OF’= OA’ OF’=

Vậy: OA= 30cm

OA’= 60cm

OF’=OF= 20cm

Tóm lại: Để học tốt phần quang hình học đặc biệt là giải bài tập về phần

này GV cần giúp HS nắm chắc các kiến thức, phân loại được các dạng bài tập,

kỹ năng vẽ hình (dựng ảnh của vật tạo bởi các loại thấu kính, máy ảnh, mắt, kính lúp,…), liên môn với kiến thức về tam giác đồng dạng ở môn Toán để giải các dạng bài tập này

2.3 Khả năng áp dụng của giải pháp

Đề tài có thể áp dụng cho tất cả các GV giảng dạy Vật lý THCS nói riêng

và GV giảng dạy môn vật lý nói chung, đồng thời cũng giúp cho HS có cách học mới về phân môn quang hình học giúp các em dễ dàng giải được các dạng bài tập này

HS cần nắm được các kiến thức cơ bản về quang hình môn vật lý lớp 9; các bước cơ bản về cách giải bài tập dạng này Từ đó tạo hứng thú để học tập bộ môn, đem kiến thức đã tiếp thu trong chương trình học vào thực tế đời sống và sản xuất

2.4 Hiệu quả, lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng giải pháp

* Kết quả khảo sát đầu tháng 3/2016 ( khảo sát toán quang hình lớp 9 )

điểm trên 5 điểm 9 – 10 điểm dưới 5

* Kết quả đợt khảo sát cuối tháng 3/2016 (sau khi áp dụng biện pháp này)

Lớp Sĩ số

Điểm trên 5 Điểm 9-10 Điểm dưới 5 Điểm trên 5

tăng