Vật lý học cũng có những đóng góp quan trọng.Ví dụ, sự tiến bộ trong hiểu biết về điện từ học hoặc vật lý hạt nhân đã trực tiếp dẫn đến sự phát minh và phát triển những sản phẩm mới, tha
Trang 11 MỞ ĐẦU
1.1 Lí do chọn đề tài.
Ngành giáo dục nước ta đang tiến hành cuộc đổi mới lớn căn bản và toàn diện
Từ xưa giáo dục vẫn được coi là quốc sách hàng đầu, được ưu tiên đầu tư để pháttriển Mục tiêu quan trọng của giáo dục là đào tạo nhân tài, đào tạo những lớpngười có đạo đức, có tri thức chuyên môn nhằm đáp ứng yêu cầu xây dựng và pháttriển đất nước theo hướng hội nhập thế giới
Vật lý học là một môn khoa học tự nhiên tập trung vào sự nghiên cứu vật
chất và chuyển động của nó trong không gian và thời gian, cùng với những khái niệm liên quan như năng lượng và lực Một cách rộng hơn, nó là sự phân tích tổng quát về tự nhiên, được thực hiện để hiểu được cách biểu hiện của vũ trụ
Vật lý học cũng có những đóng góp quan trọng.Ví dụ, sự tiến bộ trong hiểu biết về điện từ học hoặc vật lý hạt nhân đã trực tiếp dẫn đến sự phát minh và phát triển những sản phẩm mới, thay đổi đáng kể bộ mặt xã hội ngày nay, như ti vi, máy
vi tính, laser, internet, các thiết bị gia dụng, hay là vũ khí hạt nhân; những tiến bộ trong nhiệt động lực học dẫn tới sự phát triển cách mạng công nghiệp…
Hơn nữa, đội ngũ học sinh là một lực lượng lao động dự bị nòng cốt và thật hùnghậu 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 mộthiện đại hơn
Năm học 2017-2018, học sinh THPT phải làm các bài thi liên quan đến kiếnthức của lớp 11 và 12 Sau đó, từ năm 2018-2019 phạm vi kiến thức là cả ba nămTHPT Trong phần Quang học ở chương trình vật lý lớp 11, học sinh được họcchương “Mắt và các dụng cụ quang” Trong chương này bài “Thấu kính” là cơ sở
để học sinh giải quyết các bài về dụng cụ quang học Nếu học sinh không giảiquyết một cách triệt để bài toán về thấu kính thì hầu như không giải được các bàitập về dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt
Qua thực tế giảng dạy, tôi nhận thấy học sinh khi học bài này thường rất khókhăn, chậm nắm bắt được thông tin, lúng túng khi giải bài tập, không xác địnhđược hướng giải quyết bài toán Trong khi đó thời lượng cho bài này trong chươngtrình kể cả phần giải bài tập cũng chỉ có ba tiết học Do đó làm thế nào để giảngdạy tốt bài này và giúp học sinh nắm bắt được kiến thức là một vấn đề khó, đòi hỏingười thầy phải có kinh nghiệm và sự tích cực học tập của học sinh trong thời gian
ở nhà mới giải quyết được
1.2 Mục đích nghiên cứu.
Xây dựng tiến trình, tổ chức hoạt động dạy học bài : “Thấu kính” vật lí 11 theo hướng phát huy năng lực của học sinh,giúp học sinh nắm được kiến thức cơ bản, hình thành phương pháp, kĩ năng, kĩ xảo, thái độ và động cơ học tập đúng đắn để
Trang 2cho học sinh có khả năng tiếp cận và chiếm lĩnh những nội dung kiến thức mới, khắc sâu thêm kiến thức cũ đã được học ở lớp 9 và còn giúp học sinh biết đưa kiến thức Vật lý đã học vào đời sống, vào thực tiễn
Làm cho các em thích học, thích đến trường, yêu trường yêu lớp hơn
1.3 Đối tượng nghiên cứu.
- Hoạt động dạy và học bài “ Thấu kính” Vật lí lớp 11
- Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học giải quyết vấn đề và dạy học theo hướngphát huy năng lực của học sinh
1.4 Phương pháp nghiên cứu.
+ Phương pháp nghiên cứu lý luận
- Nghiên cứu lí luận về dạy học bài tập Vật lí
- Nghiên cứu cơ sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò của việc xây dựng hệ thống và hướng dẫn giải bài tập Vật lí bài “Thấu kính”
- Nghiên cứu chương trình Vật lí phổ thông, nội dung sách giáo khoa Vật lí 11 và những tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ, nội dung và yêu cầu về kiến thức, kĩ năng giải bài tập
- Lựa chọn các dạng bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo phù hợp với nội dung, kiến thức của chương
+ Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế, thu thập thông tin
- Khảo sát công tác bồi dưỡng, phụ đạo của học sinh những ưu điểm và nhược điểm
từ đó đưa ra những phương pháp cụ thể
- Tập hợp và nghiên cứu nội dung sách giáo khoa Vật lý lớp 11 các tài liệu thamkhảo khác để tuyển chọn và xây dựng hệ thống bài tập tự luận, trắc nghiệm
+ Thực nghiệm sư phạm ở trường phổ thông
+ Phương pháp thống kê, xử lí số liệu
- Thống kê các kết quả đo được trong quá trình thử nghiệm
- So sánh kết quả
2 NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.
Bộ môn vật lý được đưa vào giảng dạy trong nhà trường phổ thông nhằmcung cấp cho học sinh những kiến thức phổ thông, cơ bản, có hệ thống toàn diện vềvật lý Hệ thống kiến thức này phải thiết thực, có tính tổng hợp và đặc biệt phải phùhợp với quan điểm vật lý hiện đại Để học sinh có thể hiểu được một cách sâu sắcnhững kiến thức và áp dụng các kiến thức đó vào thực tiễn cuộc sống thì cần phảirèn luyện cho các học sinh những kỹ năng, kỹ xảo thực hành như: Kỹ năng kỹ xảogiải bài tập, kỹ năng đo lường, quan sát …
Lý thuyết vật lý với tư cách là một phương pháp dạy học, nó có ý nghĩa hết sứcquan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lý ở nhà trường phổ thông
Trang 3Thông qua việc nắm vững lý thuyết vật lý các học sinh sẽ có được những kỹ năng
so sánh, phân tích, tổng hợp … do đó sẽ góp phần to lớn trong việc phát triển tưduy của học sinh và vận dụng những kiến thức đã học vào việc giải quyết nhữngtình huống cụ thể, làm cho bộ môn trở nên hấp dẫn, lôi cuốn các em hơn
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
a) Thuận lợi
Trong quá trình giảng dạy, khi tìm hiểu tâm tư nguyện vọng của một số họcsinh lớp 11 tôi được biết có rất nhiều học sinh thích học môn vật lí, nhiều học sinh
có nguyện vọng đăng kí vào đại học khối A, A1 và học các ngành vật lí
Theo cấu trúc của chương trình và sách giáo khoa vật lí lớp 11 thì trước khihọc bài thấu kính, học sinh đã được học một số kiến thức cơ bản có liên quan đếnbài học Vì vậy việc giúp học sinh phát triển những kiến thức này lên các mức caohơn, tổng quát hơn theo bản thân tôi không những là trách nhiệm mà còn là nghĩa
vụ của một giáo viên
b) Khó khăn
Trong những năm gần đây, bộ môn vật lí là một trong số các môn học được
Bộ Giáo dục và Đào tạo chọn hình thức kiểm tra và thi theo phương pháp trắcnghiệm khách quan Với hình thức thi này, thời gian dành cho mỗi câu hỏi và bàitập là rất ngắn, khoảng hơn 1 phút Nếu học sinh không được cung cấp đầy đủ cáckiến thức cơ bản và các công thức tổng quát, các công thức hệ quả của mỗi dạngbài tập để tìm ra kết quả nhanh nhất thì không thể đủ thời gian để hoàn thành tốt bàilàm trong các kỳ thi và kiểm tra
Trong thực tế giảng dạy và tìm hiểu quá trình học tập của học sinh tôi nhậnthấy đa số học sinh gặp rất nhiều khó khăn khi giải các bài toán về thấu kính, nhất
là dạng bài toán dời vật và dời thấu kính theo phương của trục chính Các bài toánthấu kính vô cùng phong phú, đa dạng nhưng trong chương trình sách giáo khoaVật lý 11 ban cơ bản mới chỉ đề cập ở mức độ sơ khảo, cung cấp những kiến thức
cơ bản nhất về thấu kính Các tài liệu tham khảo cũng hệ thống chưa thật rõ dàng,hơn nữa học sinh cũng không đủ điều kiện về kinh tế cũng như thời gian để mua và
hệ thống hết các kiến thức cũng như cách giải hay trong các tài liệu tham khảo
2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.
Trong đề tài này tôi đưa ra cách phân loại một số dạng bài tập cơ bản về thấukính đơn ( chỉ xét với vật thật ) và ví dụ cho mỗi dạng bài cụ thể:
Trang 4A CƠ SỞ LÍ THUYẾT
I THẤU KÍNH
1 Thấu kính là một khối chất trong suốt ( thủy tinh, nhựa…) giới hạn bởi hai mặt
cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng
2 Phân loại :
a) Theo hình dạng :
+ Thấu kính lồi ( thấu kính rìa mỏng ) <-> Thấu kính hội tụ ( TKHT)
+ Thấu kính lõm ( thấu kính rìa dày ) <-> Thấu kính phân kỳ ( TKPK )
II QUANG TÂM TIÊU ĐIỂM TIÊU DIỆN TIÊU CỰ ĐỘ TỤ
( Sgk)
III SỰ TẠO ẢNH BỞI THẤU KÍNH
1.Khái niệm ảnh và vật trong quang học
+ Ảnh điểm là điểm đồng quy của chùm tia ló hay đường kéo dài giữa chúng Một ảnh điểm là : - thật nếu chùm tia ló là chùm hội tụ
- ảo nếu chùm tia ló là chùm phân kỳ
+ Vật điểm là điểm đồng quy của chùm tia tới hay đường kéo dài giữa chúng Một vật điểm là : - thật nếu chùm tia tới là chùm phân kỳ
- ảo nếu chùm tia tới là chùm hội tụ ( không xét )
2 Cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính
a) Ta thường vẽ các tia sau đây :
+ Tia tới qua quang tâm -> đi thẳng
+ Tia tới song song với trục chính của thấu kính -> tia ló đi qua tiêu điểm
ảnh chính F/
+ Tia tới qua tiêu điểm vật chính F -> tia ló song song với trục chính
b) Trong trường hợp phải vẽ một tia bất kì thì ta xác định trục phụ song songvới tia tới -> tia ló ( hoặc đường kéo dài của nó ) sẽ đi qua tiêu điểm ảnh phụ
* Chú ý :
Trang 5+ Vật thật – Ảnh thật : vật và ảnh có cùng tính chất Thấu kính là hội tụ.
+ Vật thật – Ảnh ảo : vật và ảnh khác tính chất
- Ảnh ảo lớn hơn vật: Thấu kính là hội tụ
- Ảnh ảo nhỏ hơn vật : Thấu kính là phân kì
IV CÁC CÔNG THỨC VỀ THẤU KÍNH
Đặt : là vị trí vật Với quy ước : vật thật d > 0 ; vật ảo d < 0 ( không xét )
là vị trí ảnh Với quy ước: ảnh thật d/ > 0 ; ảnh ảo d/ < 0
a) là số phóng đại ảnh Với quy ước: + k > 0 ảnh và vật cùng chiều
+ k < 0 ảnh và vật ngược chiều
Kiến thức trọng tâm :
Dạng 1.Công thức tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính theo chiết suất và các đặc trưng hình học
+ Tiêu cự : |f| = OF = OF’
f > 0 với thấu kính hội tụ
f < 0 với thấu kính phân kì
1 + Độ tụ: Khả năng hội tụ hay phân kì chùm tia sáng của thấu kính được đặc
trưng bởi độ tụ D xác định bởi: D=
B/
A/x
y
OF/F
Trang 62.1.a) Cho biết tiêu cự f của thấu kính, khoảng cách d từ vật đến thấu kính, độ lớn
của vật AB Xác định vị trí, tính chất ảnh và số phóng đại ảnh k
* Phương pháp :
+ Tìm d/ từ công thức:
d/ > 0 : ảnh thật, hứng được trên màn
d/ < 0 : ảnh ảo, không hứng được trên màn
: ảnh ở vô cùng, chùm tia ló là chùm song song
Chú ý: Khi thay số chú ý đơn vị và dấu của các đại lượng.
2.2 Tìm khoảng cách từ vật đến thấu kính; xác định vị trí và tính chất ảnh.
2.2.a) Cho biết tiêu cự f và số phóng đại ảnh k
* Phương pháp :
Tìm d và d/ bằng cách giải hệ phương trình :
+ k > 0 : ảnh và vật cùng chiều (d và d/ trái dấu - ảnh và vật khác tính chất )
+ k < 0 : ảnh và vật ngược chiều (d và d/ cùng dấu - ảnh và vật cùng tính chất )
2.2.b) Cho biết tiêu cự và khoảng cách giữa vật và ảnh.
* Phương pháp :
Khoảng cách giữa vật và ảnh:
Các trường hợp có thể xảy ra đối với vật sáng:
a Thấu kính hội tụ, vật sáng cho ảnh thật d > 0,
A/
B/
O d
d /
L = d + d /
L = ─ (d / + d)
Trang 7c Thấu kính phân kỳ, vật sáng cho
ảnh ảo, d > 0, d / > 0:
Cách giải:
L > 0 khi ảnh là ảnh ảo qua thấu kính phân kỳ và
ảnh thật qua thấu kính hội tụ
L < 0 khi ảnh là ảnh ảo qua thấu kính hội tụ
Phương trình có nghiệm khi Δ=L2−4 Lf ≥0
+ Trường hợp ảnh ảo qua thấu kính phân kỳ và thấu kính hội tụ, (1.3) luôn cónghiệm tức là luôn tìm được vị trí đặt thấu kính để thu được ảnh ảo cách vật mộtkhoảng cho trước
+ Trường hợp ảnh thật qua thấu kính hội tụ, (1.3) có nghiệm khi L≥4f
- Khi L = 4f phương trình (1.3) có 1 nghiệm kép tức là có 1 vị trí đặt thấu kính
ở chính giữa vật và màn để thu được ảnh rõ ảnh rõ nét trên màn
-Khi L > 4f phương trình (1.3) có 2 nghiệm phân biệt tức là có 2 vị trí đặt thấukính trong khoảng giữa vật và màn để thu được ảnh rõ ảnh rõ nét trên màn:
Nhận thấy : d1 = d2/ ; d2 = d1/
*Chú ý: Với trường hợp L > 4f :
Vị trí 1: d1 = d , d = d / Vị trí 2: d2 , d
- Vì lý do đối xứng nên vật và ảnh có thể đổi chổ
cho nhau được, nên:
Thay d & d / vào công thức tính tiêu cự , ta được :
(Xác định tiêu cự của thấu kính bằng phương pháp Bessel)
OA
B
B/ / / / /
A/
d /
d
F/A
B
B/
A/
d/
’d
L
màn
d’
dA
O2
O1
L = d / + d
Trang 82.3 Dời vật – Dời thấu kính theo phương của trục chính.
*Phương pháp giải:
Ta xét bài toán tổng quát sau: Khi chưa dịch chuyển, vật AB qua thấu kính cho
ảnh A1B1 có độ phóng đại k1 Vật dịch chuyển một đoạn a đối với thấu kính, thì ảnhdịch chuyển một đoạn b và có độ phóng đại là k2.
Hướng dẫn:
Ta đi chứng minh hai công thức:
Ta có: Nên ta suy ra:
(1 ) '
1 (1 ) (1)
1 (1 ) (3) ' (1 ) (4)
Bước 3: Giải phương trình
Ta trừ vế theo vế các cặp phương trình và (1) và (3) ; (2) và (4), sau đó giải cácphương trình này ta được kết quả
Quy ước dấu:
+ Nếu vật dịch lại gần thấu kính : a < 0 ; Nếu vật dịch ra xa thấu kính : a > 0+ Nếu ảnh dịch lại gần thấu kính : b < 0 ; Nếu ảnh dịch ra xa thấu kính : b > 0+ Vì qua thấu kính , vật và ảnh luôn di chuyển cùng chiều nên : a.b < 0
B BÀI TẬP
I BÀI TẬP VẬN DỤNG.
Bài 1: Trong các hình dưới đây, xy là trục chính của thấu kính L; S là vật điểm
thật, S/ là ảnh ảo của S tạo bởi thấu kính Với mỗi trường hợp hãy xác định:
a) S/ là ảnh thật hay ảo
b) Loại thấu kính
c) Các tiêu điểm chính (bằng phép vẽ )
Trang 9Từ đặc điểm đường đi của các tia sáng qua thấu kính, giả sử đã xác định được quang tâm và các tiêu điểm chính F và F’ thì:
- O, S, S’ thẳng hàng
- Điểm tới I ( của tia tới SI song song với trục chính ), F’ và F thẳng hàng
- F và F’ đối xứng nhau qua quang tâm O
+ Ta suy ra phép vẽ:
- Kẻ đường SS’ cắt đường xy tại O, đó là quang tâm
- Dựng thấu kính L qua O và vuông góc với trục chính xy
- Kẻ tia tới SI song song với xy Kẻ IS’cắt Sy tại F’, đó là tiêu điểm ảnh chính F’
- Lấy F đối xứng F’ qua O đó là tiêu điểm vật chính F
Bài 2 : Cho xy là trục chính của thấu kính ,AB là đoạn thẳng nhỏ đặt vuông góc
trục chính và ở trước thấu kính, A/B/ là ảnh của AB cho bởi thấu kính Xác địnhloại thấu kính Bằng phép vẽ, hãy xác định quang tâm, các tiêu điểm chính
AB
B/
A/x
y
( 3 )
Trang 10+ Vật ảnh ngược chiều cùng thật Thấu kính là hội tụ
+ Nối B, B/ căt xy tại O, O là quang tâm
Dựng thấu kính vuông góc trục chính tại O+ Dựng tia tới SI song song trục chính gặp trục chính tại I.Nối IB/ cắt trục chính tại
F/ F/ là tiêu điểm chính ảnh.Lấy F đối xứng F/ qua quang tâm O F là tiêu điểmchính vật
Bài 3: IK là tia ló của tia tới SI cho bởi thấu kính Hỏi thấu kính loại gì ? Hãy vẽ tia
ló của tia tới PQ
Giải
+ Tia ló IK có phương đi lại gần trục chính
hơn phương của tia tới SI thấu kính hội tụ
+ Dựng trục phụ song song tia tới SI,
cắt tia ló IK tại tiêu điểm phụ F1
+ Dựng tiêu diện vuông góc với
trục chính và đi qua tiêu điểm phụ
O
AB
B/
A/x
yO
AB
B/
A/
S
K
O
x
y
Q
F1
S
I
K O
Trang 11+ Dựng trục phụ song song tia tới PQ cắt tiêu
diện tại tiêu điểm ảnh phụ F/ 2
Dựng tia ló QF/ 2.
F/
2
Bài 4: Thủy tinh làm bằng thấu kính có chiết suất n = 1,50
a) Hãy tính tiêu cự của các thấu kính ( đặt trong không khí) :
+ hai mặt đều lồi có các bán kính 10cm, 30 cm
Bài 5: Một thấu kính thủy tinh có chiết suất n = 1,50 Khi đặt trong không khí thấu
kính có độ tụ 5dp Dìm thấu kính vào chất lỏng chiết suất n/ thì thấu kính có tiêu cự
f/ = -1m Tính chiết suất n/ của chất lỏng
Giải:
+ Trong không khí : D =
+ Trong chất lỏng: D/ =
S
I
K
O
x
y
Q
F1
2