SKKN Vận dụng kiến thức bài học “Định luật phản xạ ánh sáng” để giải bài tập về chủ đề “Phản xạ ánh sáng” 1[Vận dụng kiến thức bài học “Định luật phản xạ ánh sáng” để giải bài tập về chủ đề “Phản xạ ánh sáng” – Bộ môn Vật Lí 7 bậc THCS] November 10, 2016 MỤC LỤC Đề mục Trang I Tác giả sáng kiến 2 II Lĩnh vực áp dụng 2 III Thực trạng trước khi áp dụng sáng kiến 2 IV Mô tả bản chất sáng kiến 4 1 Tính mới, tính sáng tạo, tính khoa học 4 1 1 Cơ sở lí thuyết 5 1 2 Một số bài toán ví dụ 7 1 3 Một số b[.]
Trang 1MỤC LỤC
Đề mục Trang
III Thực trạng trước khi áp dụng sáng kiến 2
1 Tính mới, tính sáng tạo, tính khoa học 4
1.4 Hướng dẫn cách giải bài toán áp dụng 15
Kết quả triển khai SKKN tại trường THPT Nà Bao 43 Kết quả áp dụng SKKN tại trường PTCS Minh Thanh 44
3 Khả năng và điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến 45
Trang 2CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BÁO CÁO SÁNG KIẾN VẬN DỤNG KIẾN THỨC BÀI HỌC “ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG” ĐỂ GIẢI
BÀI TẬP VỀ CHỦ ĐỀ “PHẢN XẠ ÁNH SÁNG” – BỘ MÔN VẬT LÍ 7
BẬC TRUNG HỌC CƠ SỞ
I TÁC GIẢ SÁNG KIẾN
▪ Họ và tên: CHU TUẤN KHANG
▪ Chức vụ: TTCM (Tổ chuyên môn Toán – Lí)
▪ Đơn vị: Trường THPT Nà Bao
II LĨNH VỰC ÁP DỤNG
1 Bổ sung kiến thức và phương pháp giải bài tập về chủ để “Phản xạ ánh sáng” cho học sinh (HS) lớp 7
2 Tài liệu chuyên môn tham khảo cho giáo viên (GV), phụ huynh và HS trong quá trình “DẠY – HỌC” bộ môn Vật Lí 7 bậc THCS
III THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN
1 Thực trạng
Qua quá trình công tác 13 năm tại trường THPT Nà Bao, thời gian giảng dạy
bộ môn Vật Lí 7 và giao lưu với giáo viên bộ môn (GVBM) vật lí tại một số đơn
vị trong phòng giáo dục huyện Nguyên Bình Nhận thấy về phía HS các em chưa nắm rõ, chưa hiểu chưa thấu đáo về kiến thức bài học “Định luật phản xạ ánh sáng” Một số HS làm bài kiểm tra, bài thi còn mắc lỗi sau:
- Vẽ thiếu kí hiệu
- Vẽ đường pháp tuyến lệch, không vuông góc với gương (G)
- Không biết dùng thước đo góc để tính góc bài toán yêu cầu
- Vẽ khoảng cách vật và ảnh không bằng nhau
- Vẽ điểm sáng, vật sáng không rõ ràng
- Không biết vận dụng kiến thức môn Toán (Phần Hình học), để bộ trợ làm bài tập
- Trình bày bày chưa sạch sẽ và chưa khoa học
Về phía GV đã cố gắng truyền tải kiến thức đến học sinh, xong kĩ năng vẽ hình chủ đề bài tập này trên giáo án và đề kiểm tra định kì không phải GV nào cũng thành thạo Tôi thiết nghĩ cần có một SKKN về chủ đề này nhằm cung cấp tài liệu miễn phí cho HS và GV để qua đó bồi dưỡng và nâng cao kiến thức, kĩ năng giải bài tập
Trang 32 Đề khảo sát trước khi thực hiện SKKN
SỞ GD&ĐT CAO BẰNG
Môn: Vật Lí 7 – Phần: Quang Học Thời gian: 60 phút (Không kể thời gian giao đề)
A – Phần lí thuyết
Câu hỏi: Trình bày nội dung định luật phản xạ ánh sáng?
B – Phần bài tập
Bài 1 Biểu diễn gương phẳng và các tia sáng trên hình vẽ, giải thích kí hiệu?
Bài 2 Hãy vẽ tia phản xạ IR Tính giá trị i’?
I
N S
G
Bài 3 Chiếu một tia sáng vuông góc với mặt một gương phẳng Góc phản xạ r
có giá trị nào sau đây, vì sao?
A r = 90o B r = 45o
C r = 180o D r = 0o
Bài 4 Vẽ hình và tính góc phản xạ tại G2 và giải thích các tính Tia tới SI và tia phản xạ trên G2 vuông góc hay song song với nhau?
I
S
G1
G2
Hết
- Họ và tên:
- Lớp: Trường:
Trang 4HƯỚNG DẪN CHẤM
Đề khảo sát kiến thức học sinh
I
Định luật phản xạ ánh sáng:
- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và đường pháp
Câu hỏi
(2,0 điểm)
II
Biểu diễn gương phẳng và tia sáng trên hình vẽ:
I
i' i
N
Trong đó:
1,0
- NI là pháp tuyến; IR là tia phản xạ 0,25
Bài 1
(2,0 điểm)
Vẽ tia phản xạ IR:
I
S
G
R
40°
40°
50°
1
1,0 Bài 2
(2,5 điểm)
1 50 90 50 40
1,0 0,5 Bài 3
(1,5 điểm) - Chọn D
- Với tia tới vuông góc với mặt gương nên góc tới i = 0o suy ra
góc phản xạ r = 0o
1,0
0,5 Hình vẽ:
I
N S
G1
G2
30°
1
I2
N'
R'
30°
Bài 4
(2,0 điểm)
Ta có: I I N1 2 ' vuông tại N’ nên ·I I N1 2 '60o
Tia phản xạ I1I2tới G2trở thành tia tới 0,5
Trang 5Theo định luật phản xạ ánh sáng: ·N I R' 2 'I I N·1 2 '60o 0,5
1 ' 2 ' 60o
3 Kết quả khảo sát kiến thức học sinh
TỔNG SỐ 25 HỌC SINH
uất phát từ thực trạng và kết quả khảo sát nêu trên của HS Với lòng yêu nghề, say mê nghiên cứu bộ môn Vật Lí bậc THCS, mong muốn
GV và HS có một chủ đề bài tập từ cơ bản đến nâng cao Trong quá trình sinh hoạt tại tổ chuyên môn Toán – Lí từ tháng 02 năm 2004 nhận công tác tại đơn vị THPT Nà Bao và đến hiện nay chưa có GVBM trong hai cấp học viết SKKN về chủ đề này Do đó Tôi mạnh dạn viết SKKN với tên chủ đề [Vận dụng kiến thức bài học “Định luật phản xạ ánh sáng” để giải bài tập về chủ đề
“Phản xạ ánh sáng” – Bộ môn Vật Lí 7 bậc THCS] với mong muốn giản đơn và tích cực Giúp các em HS có cách giải tốt bài tập về chủ đề kiến thức bài học, cũng như học hỏi từ đồng nghiệp, chia sẻ và trao đổi kinh nghiệm với GVBM trực tiếp giảng dạy trong tỉnh và ngoài tỉnh nhằm nâng cao, hiệu quả chất lượng
bộ môn từ hai phía “Thầy giáo” và “Học trò”
IV MÔ TẢ BẢN CHẤT SÁNG KIẾN
1 Tính mới, tính sáng tạo, tính khoa học
Theo ý kiến chủ quan của tác giả mạnh dạn đưa ra, nội dung SKKN này thể hiện được tiêu chuẩn như sau:
* Tính mới, tính sáng tạo:
+ SKKN hoàn toàn mới, được áp dụng lần đầu tại đơn vị THPT Nà Bao; đơn vị PTCS Minh Thanh
+ Sáng tạo trong phần vẽ hình 2D trên phần mềm đồ họa AutoCAD 2009
+ Giới thiệu đến GV và HS dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao
* Tính khoa học:
+ Trình bày theo đúng cấu trúc quy định
+ Soạn thảo hình thức hài hòa, cân đối và hợp lí
* Khả năng áp dụng:
+ Có khả năng áp dụng tốt trong công tác giảng dạy
+ Là tư liệu tốt cho GV và HS
1.1 Cơ sở lí thuyết
1.1.1 Hiện tượng phản xạ ánh sáng
- Là hiện tượng ánh sáng bị hắt lại theo một phương xác định khi gặp một mặt nhẵn
-Hiện tượng tán xạ ánh sáng: Hiện tượng ánh sáng bị hắt lại theo mọi phương
X
Trang 61.1.2 Định luật phản xạ ánh sáng
-Vẽ hình:
*Nội dung định luật phản xạ ánh sáng:
+ Tia phản xạ (IR) nằm trong mặt phẳng chứa tia tới (SI) và pháp tuyến (IN) của gương tại điểm tới (I)
+ Góc phản xạ bằng góc tới (i’ = i)
* Chú ý: Khi vẽ tia sáng qua hệ gương (hai hoặc ba gương, ) thì: Tia sáng phản xạ trên gương này lại là tia tới đến gương kia.
* Kí hiệu chữ cái: G là gương phẳng (Gương 1: G1; Gương 2: G2; )
1.1.3 Giúp hiểu sâu
Theo nghĩa thông thường “gương” hay “gương phẳng” là dụng cụ thường dùng hàng ngày để soi
Trong quang học, “gương phẳng” là bất kì mặt phẳng nhẵn nào có thể phản chiếu được ánh sáng Đó có thể là cái gương theo nghĩa thông thường, hoặc mặt
hồ phẳng lặng, mặt bàn nhẵn bóng, mặt một tấm kim loại phẳng và nhẵn,
Bất kì vật nào cũng vừa hấp thụ, vừa phản xạ ánh sáng Một gương phẳng tốt
là một mặt phẳng và nhẵn hấp thụ rất ít và phản xạ hầu hết ánh sáng chiếu vào nào Một miếng vải trắng cũng hấp thụ rất ít ánh sáng, nhưng nó không nhẵn và không phản xạ được ánh sáng như đã nói ở trên, nó không phải là một gương phẳng
Khi nghiên cứu lại định luật phản xạ ánh sáng, ta thấy rằng nó có hai phần rõ ràng
Khi vẽ hình để giải các bài tập quang hình học, ta thường coi rằng gương phẳng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và tia tới và tia phản xạ cũng nằm trên
38°
38°
I
i' i
N
G
I
G
G O
S 1
2
Trang 7mặt phẳng hình vẽ Do đó pháp tuyến ở điểm tới và tia phản xạ cũng nằm trên mặt phẳng hình vẽ Khi lập luận, ta chỉ nói đến phần thứ hai của định luật mà không đả động gì đến phần thứ nhất
Cần chú ý rằng đó chỉ là một sự hiểu ngầm Ta phải luôn nhớ cả hai phần của định luật, vì sau này sẽ có những bài toán phức tạp hơn và khi giải chúng ta phải xét kĩ cả phần thứ nhất của định luật, chứ không thể hiểu ngầm nó được
1.1.4 Bổ trợ kiến thức toán học
Vuông góc: Tạo thành góc vuông Kí hiệu: ∟
Hai đường thẳng vuông góc: Góc giữa
chúng là góc vuông
Hình vẽ:
a b O
Đường thẳng: Qua hai điểm phân biệt
A, B có một và chỉ một đường thẳng,
kí hiệu là AB
Hình vẽ:
A
B
Hai góc bù nhau: Hai góc có tổng số
đo bằng độ là 180o
Hình vẽ:
58°
122°
180°
Hai góc đối đỉnh thì bằng nhau
Hình vẽ:
O
55°
55°
Hai góc kề: Hai góc giữa các tia cùng
gốc gọi là kề nhau nếu chúng có một
cạnh chung và hai cạnh còn lại nằm
khác phía đối với đường thẳng chứa
cạnh chung
Hình vẽ:
t
n Hai góc phụ nhau: Hai góc có tổng số
đo bằng độ là 900
Hình vẽ:
Trang 853°
Nếu tia Oy nằm giữa hai tia Ox và Oz
thì ·xOy·yOz ·xOz.
Tính:
xOyxOz yOz
yOz xOzxOy
Hình vẽ:
O
z
y
x
Đường phân giác của một góc
(d là đường phân giác của ·MON )
Hình vẽ:
M
O
N d
1.1.5 Vui để học
Kính tiềm vọng là một dụng cụ cho tàu ngầm để có thể quan sát được những vật ở trên mặt nước Kính có cấu tạo như hình vẽ sau
1.2 Một số bài toán ví dụ
Dạng bài tập: PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Phương pháp giải bài tập
Ta có:
- Góc tới i là góc tạo bởi tia tới và pháp tuyến tại điểm tới, không phải là góc g tạo bởi giữa tia tới và mặt gương
- Góc phản xạ i’ là góc tạo bởi tia phản xạ và pháp tuyến tại điểm tới, không phải
là góc g’ tạo bởi tia phản xạ và mặt gương
- Ta có mối liên hệ giữa các góc trên như sau: Vì pháp tuyến vuông góc với mặt
M
Trang 9gương tại I nên: i + g = 90o ; i’ + g’ = 90o ; kết hợp với i’ = i g’ = g.
I – Cách xác định tia tới, tia phản xạ khi biết một trong các góc i, i’, g, g’
- Xác định điểm tới I
- Dựa vào mũi tên chỉ hướng truyền của tia sáng để xác định tia đã biết là tia tới
“Khi hướng truyền của tia sáng đi đến gương đi ra”
- Xác định xem góc đã biết là góc nào trong các góc i, i’, g, g’
Ta tính như sau: i = 90o – g ; i’ = 90o – g’
-Trường hợp riêng:
+Nếu góc i (hoặc góc i’) bằng 0o, tức là góc g (hoặc góc g’) bằng 90o, khi đó tia tới có phương trùng với tia phản xạ và trùng với pháp tuyến
+Nếu góc i (hoặc góc i’) bằng 90o, tức là góc g (hoặc góc g’) bằng 0o, khi đó tia tới có phương trùng với tia phản xạ và trùng với mặt phẳng gương
II – Cách xác định vị trí đặt gương khi đã biết cả tia tới và tia phản xạ
- Xác định pháp tuyến tại I
+ Xác định góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ
+ Vẽ đường phân giác của góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ, đường phân giác này chính là pháp tuyến tại I
- Xác định vị trí đặt gương: Từ I kẻ đường vuông góc với pháp tuyến, đường vuông góc này cho ta vị trí đặt gương
III – Cách xác định góc quay của tia tới, của tia phản xạ hoặc của gương
Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng để tìm ra các cặp góc bằng nhau, từ đó tìm
ra mối quan hệ giữa các góc
BÀI TOÁN VÍ DỤ
Bài toán 1 Tia sáng SI đến gương phẳng tại điểm I cho tia phản xạ là tia IR như hình vẽ Gọi S’ là điểm đối xứng với S qua gương phẳng Em có nhận xét gì về
vị trí của điểm S’ và tia phản xạ IR
Giải Điểm S’ nằm trên đường kéo dài của tia phản xạ IR
Thật vậy, SI đối xứng với IR qua pháp tuyến IN và S đối xứng với S’ qua gương nên S’ nằm trên đường kéo dài của tia phản xạ IR
Bài toán 2 Từ hình vẽ, hãy vẽ tiếp tia phản xạ (hoặc tia tới) và xác định độ lớn của góc phản xạ i’ (hoặc góc tới i)
I
N S
G
R
S'
Trang 1047°
a)
G
b) Giải
a) Vẽ hình:
Tia phản xạ là IR; góc phản xạ bằng góc tới, bằng 47o
b) Vẽ hình:
Tia phản xạ trùng với pháp tuyến, nên góc phản xạ bằng 0o; góc tới bằng góc phản xạ và bằng 0o, nên tia tới cũng trùng với pháp tuyến
Bài toán 3 Trong hình vẽ dưới đây, biết I là điểm tới, SI là tia sáng truyền tới gương phẳng, IR là tia phản xạ
a) Vẽ mũi tên biểu diễn đường truyền của tia sáng và vẽ pháp tuyến tại I
b) Xác định vị trí đặt gương
S
R
I
R
I b) Giải
Mũi tên biểu diễn đường truyền của tia sáng có chiều như ở hình vẽ: Các tia sáng tới có chiều từ S đến I, các tia phản xạ có chiều từ I đến R
a) Vẽ hình như sau:
I
N
S
G
R
47°
47°
I
N
G
Trang 11b) Vẽ hình như sau:
Bài toán 4 Chiếu một tia sáng tới theo phương thẳng đứng đến một mặt gương phẳng Để tia phản xạ có phương nằm ngang ta có thể đặt gương như thế nào? Hãy vẽ hình trong mỗi trường hợp Biết:
a) Tia sáng tới có chiều hướng xuống dưới
b) Tia sáng tới có chiều hướng lên trên
Giải
* Cách xác định vị trí đặt gương:
+ Góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ ·SIR 90o
+ Kẻ đường phân giác IN của góc ·SIR ta có IN chính là pháp tuyến của gương
tại I
+ Từ I kẻ đường vuông góc với IN, đường vuông góc cho ta vị trí đặt gương trong mỗi trường hợp trên
+ Qua mỗi trường hợp trên, ta đều có i’ = i = 450 Suy ra góc hợp bởi tia tới hoặc tia phản xạ với mặt gương g = g’ = 900 – 450 = 450
a) Tia sáng tới có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới
45o
45o
45o
I
G
R
N S
a1)
R
S
I
45o
45o
G
45o
N
a2) + Hình a1: Tia phản xạ có chiều từ trái sang phải; gương phải đặt sao cho mặt phản xạ hướng lên trên và mặt gương hợp với phương thẳng đứng một góc 450
“theo chiều quay của kim đồng hồ”
S
G
R
S
R
I
45o
45o
G
N
Trang 12+ Hình a2: Tia phản xạ có chiều từ phải sang trái; gương phải đặt sao cho mặt phản xạ quay lên trên và mặt gương hợp với phương thẳng đứng một góc 1350
“theo chiều quay của kim đồng hồ”
b) Tia sáng tới có phương thẳng đứng , chiều từ dưới lên trên
S
I
45o
45o
G
45o
N
R
b1)
45o45o
45o
I
G
R
b2) + Hình b1: Tia phản xạ chiều từ trái sang phải; gương phải đặt sao cho mặt phản
xạ hướng xuống dưới và mặt gương hợp với phương thẳng đứng một góc 1350
“theo chiều quay của kim đồng hồ”
+ Hình b2: Tia phản xạ có chiều từ phải sang trái; gương phải đặt sao cho mặt phản xạ hướng xuống dưới và mặt hợp với phương thẳng đứng một góc 450
“theo chiều quay của kim đồng hồ”
Bài toán 5 Hai gương phẳng G1, G2 đặt vuông góc với nhau, mặt phản xạ quay vào nhau, chiếu một tia tới SI lên gương G1 Hãy vẽ tiếp tia phản xạ lần lượt trên gương G1rồi G2
Giải
* Cách vẽ như hình trên:
+Vẽ pháp tuyến IN của gương G1tại I, ta có góc i tại I
I
G 1
G 2
O
S
G1
P
G2
O
R
i
i''
i'
i'''
S
Trang 13+ Từ I vẽ tia IR trên gương G1 sao cho IR hợp với IN một góc i’ = i, ta có i’ là góc phản xạ tại I Tia IR là tia phản xạ trên gương G1 đồng thời là tia tới đến gương G2
+ Vẽ pháp tuyến RN của gương G2 tại R, ta có góc tới i’’ tại R
+ Từ R vẽ tia RP trên gương G2 sao cho RP hợp với RN một góc i’’’ = i’’, ta có i’’’ là góc phản xạ tại R Tia RP là tia phản xạ trên gương G2
* Giáo viên nêu thêm câu hỏi: Hãy nhận xét về phương của tia tới gương G1 và tia phản xạ từ gương G2
Trả lời
Từ hình vẽ cho thấy, phương của tia tới gương G1 (SI) và tia phản xạ trên gương
G2 (RP) song song với nhau Có nhiều cách để chứng minh điều này, ta có thể chứng minh bằng cách tổng hai góc trong cùng phía của hai tia là 1800 (
180
SIRIRP ), suy ra hai tia này song song
* Hãy chứng minh: SI // RP?
Bài toán 6 Hai gương phẳng G1, G2 hợp với nhau một góc 60o và có mặt phản
xạ quay vào nhau, chiếu một tia sáng tới gương G1 với góc tới i1 = 35o (hình vẽ) a) Vẽ tiếp đường truyền của tia sáng sau khi phản xạ trên hai gương
b) Xác định độ lớn các góc phản xạ '
1
i trên gương G2 c) Tia phản xạ trên gương G2 và tới gương G1 hợp với nhau một góc bằng bao nhiêu?
Giải a) Cách vẽ: Thực hiện tương tự như cách vẽ ở bài tập 5
b) Ta có góc phản xạ trên gương G1: i1' i1 350;
G2
G1
O
35°
60°
G2
G1
O
35°
120°
M
1 i
i' i
r r' r
1 1 2
2
P
R
N
60°
Trang 140 0 0 0
2 90 1 90 35 55
IOR
có góc r 2 với 0 0 0 0
2 180 55 60 65
Ta có góc phản xạ trên gương G2:
1 1 90 65 25
c) Tia phản xạ trên gương G2 và tia tới gương G1 hợp với nhau một góc ¶M 1
IRM
có góc ¶M là góc ngoài 1 tại điểm M nên:
1 21 21 2 35 25 120
1.3 Một số bài toán áp dụng
Bài tập 1.
Trên hình vẽ 1, vẽ một tia sáng SI chiếu lên gương phẳng Góc tạo bởi tia SI với mặt gương bằng 300 Hãy vẽ tiếp tia phản xạ và tính góc phản xạ
Bài tập 2.
Chiếu một tia sáng lên gương phẳng ta thu được một tia phản xạ tạo với tia tới một góc 400 Góc tới có giá trị nào sau đây?
Bài tập 3.
Chiếu một tia sáng SI lên một gương phẳng (hình 2)
a) Vẽ tia phản xạ
b) Vẽ một vị trí đặt gương để thu được tia phản xạ theo phương nằm ngang, chiều từ trái sang phải
Bài tập 4.
Chiếu một tia sáng SI lên một gương phẳng, ta thu được một tia phản xạ IR tạo với tia tới một góc 600 (hình 3) Tìm giá trị của góc tới i và góc phản xạ r
I
S
G
h×nh 1
30°
I
S
G
h×nh 2
I
S
G
h×nh 3
R
600
