Nghiên cứu ứng dụng phương pháp dạy học hiện đại và thiết bị vật lý vào việc giảng dạy vật lý ở khối chuyên lý

Những thành tích học tập của học sinh các khôi chuyên trong kết quả thi HSG toàn quốc và trong các kì Olympiad quốc tế cũng như kết quả đậu rấ t cao vào các trường dại học, dã khích lệ r

ĐẠI HỌC Q ư ố c GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự Nl l l Ê N

Đ ề t à i Q T - 00 - 09

1 B áo c á o tó m t ắ t

a N g liiên c ứ u ử n g d ụ n g p h ư ơ n g p lúip d ạ y học hiỌn d ạ i vii Ihi

Ii^liiộin v ậ t ]ý VỈIO việc giản(Ị d ạ y v ậ l lý ờ Khối C liu v rn lý.

Mã số : QT - 00 - 09

b Chủ trì đẻ tài : Lê T h a n h H o ạch, P( ỈS, 'riến sĩ

c Các bộ tham gia :

Ilà H uy B ằn g PGS, Tiên sĩ lìạ ch T h à n h Côntí I’(ỈS Tiên sì

LC* Văn Vũ, Tiùn sỉ

d Mục tiêu L'à nội dung nghiên cửu

M ụ c Liêu : G ó p p h À n h o à n l l ii ộn nội ( l u n g g i a n g (lụy l l i r o l ul l i n g cơ h á n

hộ Lhôìig và hiện dại nhằm nântĩ Ci>(> 1)1)11 I1UJ1 clii'U lúỢnK (lào tỉio liii

Klini 1'lid l l i ô n y l i v i n g l i ọc ('lniyf*n lý, ỉ )í 1 ĩ hục Inline LCi: 1 I l;‘i nội

Nội đ i m ^ :

• Tông kêL Lừng búớc líếl quá dạt dưực Irong quá l.rìnli iliiy, hồidưỡng học sinh năng khiêu vạt lý, nhằm (.láp ứnn vi ộc liui clnTintĩ cán lin

g i a n g d ạ y c ủ a K h ô i v à t r a o dôi k i n h n g h i ệ m vỏi c á c t l n n g ní í1 1 ĩ ộ p <•;>(■

đ ị a p h ư ơ n g KêL q u ả h ư ớ n g n g h i n n c ứ u n;\v (kíỢc till' hiỌu l n n m l ú u CÍHI

diuyf'H (lổ tụi hội Lliiio “ giảng (lạy VỘI lý />ỉ)ũ tììôììị’ “ V(1 CMC v;Vn <1(1 :

tuyển chọn, phát hiện, tố' chức bồi dưỡng học sinh năng khiên cũng nhú phương pháp liếp cận mội sô bài lập mẫu điOn hình

• Lỉíỏn soụn một sỏ’chuyên dề cho ilùo tạo học sinli 111111^ khiêu VẠI lv

• X â y d ự n g m ộ i sỏ b à i l l ụ í c h à n h v ậ l lý l l ì r u luídiiK c<i l);ni v;i l l ì i r l l.lụircho Ỉ.Ạp huân (lôi luyôn Lhi chọn l)ni Tuvrn (|UÔC í;i;i

c Các kết quả cụ thê đạt được

1 BỐO c á o k h ào sát k h o a học, nhan ilổ MỘI s ổ lcinlì n g h iệ m bổi

d ư ữ n g học s i n h g iỏ i vật lí tạ i K h ó i Chuyên lí Dại học Qitấc Ịiìtt,

hô '1'hanh Hoacli, Hà Huy lìằntí Hội l/ìrin Khoa học < UitnỊỊ (lụy vật li

2

eơ b ả n c ủ a s ự l ạ o ả n h q u a t h â u k í n l i vù g ư ơ n g v à o v i ệ c g i ải mộ t cat'll

Lining m i n h c á c b ài t o á n Lạo ả n h B ê n c ạ n h (lú l;'i n h ữ n g lìíii t.oán VM 11

d ụ n g v«ìi m ứ c ( l ộ H R ầ y c à n g k l i ó I i h i u n p h á t h i ệ n n l i f i n f r h o e s i n h r ó n ă n g

khiêu trội và c ó Irực giác VỘI lý I h ổ l ú ộ n (|un ( "1C l i à i Infill < | u ; m ( r 11ì 111 ì

T à i l i ệ u n à y trú l.liànli C() s ơ ('Uii c á c lii'ii p i l i n g crlinyT’ 11 (1(1 (líiv 1-11(» (M.-KI

v i ê n v ộ t l í p h ổ t h ô n g t ạ i u - ư ù n g m ù a h ò 2 1 ) 0 3

21» Ilà lỉny lỉiuig, l ì à n vổ cá ch g iả i các bài ioũii tVach (licit xttay

c h i ê u ' T r o n g c h u y ê n ilể l i ì h h bfiy lí ( h u y ế t v ấ n u U vfì MiMc.il (liộn XOÌIV

c h i ể u , v ề p h ư ơ n g p h á p g i ả n ( l ồ V ( ' d ( J C(J b á n , | ) l i ú < i h t f p l i i i p I)IH) t n; ' ui H i ì n g

lượng cũng như các giải pháp dộc dáo khi liếp CỘ11 CMC bài (.(KHI l.luiộc lĩnh vực này

2c lìạcli Tliìinh C'oiifi, Ilàtì vi' cã rh ỉĩitii cúc hài /<><111 Cơ học I)fiy

là 111ỘL hộ Ihông mộL sô chuyf-n (lổ vổ phương |>li:'i|) li('|) cẠn CMC 11rIĩ l.ập

Cu hạc, làm nền Lảng tốt cho việc khao sát các bài l.oi'm CUM c;'ic, pliíìn môn vật lý tiếp Iheo, dặc biộL là phần l ì n h điện học

2d Lê Thanh Hoạch, Một sô c h ủ (lê vê q u a n g h ì n h học Một ỉMí

liệu tham kháo mang tính hộ cho các liài giíing Ịìliíin lí Ihnvốl ([UMIIỊÍ hình học, có nhấn mạnh liến nhũng cliổm trình hầy hrỏt IroiiỊỊỊ sách íẠÍát) khoa phó Lhõiìg

3 Ba b à i thí n g h iệ m c h ú n g m inh

1) BAI 1 Bộ thí nghiệm gicio thoa sóng nước Xây dụng mội bài Uií

nghiộm minh hoạ hiện tượng giiio Ihoa sóng cd c.ho (lúi urợng (lôntí học; sinh Nhờ phép hoạt nghiệm thây rõ được sóng Iruyổn Ill'll mặt, nuVic

n g a y Cíi k h i t ầ n sỏ d a o d ộ n g l à k h á lún N ế u đÀu tu' l l i r m cú llũỉ đ ù n g

3

D ể t ủi QT - O Ơ - O Ỉ )

thiết bị minh hoạ hiện tượng nhiễu xạ sóng cơ Bộ thí nghiệm là công cụ lốt cho Đội tuyổn Liến hành xác dịnh vận tốc lan truyốn RÓny iiiẠt vtìi các bước sóng nhỏ có dộ lớn khác nhau

2) BÀI 2 Bộ thi nghiệm nghiệm lại các quy luật cảm ứììịị (tiện lừ Một

mô hình thí nghiệm cho phép không những minh hoạ định luậl Kar:uli\y

vồ cam ứng diện từ, mà còn cồ thể dùng cho Đội luyển làm các thí nghiệm kiểm nghiệm dược dinh luật về lính tý lệ giữa cường dọ dỏng cảm ứng vối tốc độ biến thiên từ thông

3) BAI 3 Bộ thí lĩghiệnig giao thua ánh sáng với chùm sáng VỘHIỊ Mội

mô hình thí nghiệm minh hoạ rát ÍÚ1 iưựng hiện Uíụni' giuo lliuit t'uih sáng, dồng thời cho Lhấy dộ rộng vân giao thoa tỷ lộ ngược vúi klioiuip cách giữa hai nguồn Bộ thí nghiệm cũng là một, công cụ cho Dội luyổn thực hiện một sô ứng dụng giao Ihoa ánh sáng (lể xác (lịnh mộl sô (lại lượng vật lí

4 Hai b à i p h ư ơ n g án th ự c hành bổi d ư ỡ n g đội tuyển

4a X ú c dinh, dộ t ự c ả m vả d iệ n trỏ tln iầ n củ a cu ộ n d â y và d iện

d u n g c ủ a t u d i ê n T l i i ẽ l k ê c á c pliLKdití á n Ui ự c IkiiiIi do c á c l.liÔMịí S(Y

cua cuộn dây và của Lụ diện liăiiỊ^ nhũng l)ô duiiịí ( II k11 <■ nhíiu Nru clii tiết (láp án khíi dĩ (phương án) ÍIIIR với liiii bộ (lụng cụ

dl) K h ả o s ú t hộp d e n d iện Thiếl kố, lắ|) ráp ;ỉ hộp (liỳh NOunịíiiyÔM tắc làm việc với hộp (lọn (liộn VÌI plufdnfi |>h:'ip xử lí CMC kốl c 111;«

do (liíực ,

Đây là hai Irong một sô l)ài pliiíting An llụic liàuli xAy (lựnp lụi KI lối (!lniyi"n lí thuộc Trường Dại hụt; KIITN Dại học C^uúc pin Mil nni Lrontí Llnii gian lliực hiện dề tài, phục vụ các kì thi llọc sinh gioi vật lí l.oimquốc và thi chọn í)ội tuyển Quôc KĨn vfi vẠL lí liniiR tiiun

f Tình hìiili kinh phi của để lái

T ô n g s ỏ k i n l i p h í d ư ợ c c ấ p : 2 3 0 0 0 0 0 0 (1

I’ll All l)ô chi lit* u:

1 (.’hi l.riĩ l ư ơ n g nội ( l u n g n g h i ê n c ứ u : 1 r>.í!.r)0.(H)(>il

4

t ì ề l ài Q T - 00 - 09

BRIEF REPORT ON THE SITUATION AND THE

RESULTS OF THE PROJECT

1 Title of the project: Studying the applications of model'll teaching method

and physical experimental equipments ill lectures in the Department o f Physics for

High - School gifted students, Faculty of Physics, VNU.

Dr Dang Dinh Toi

Dr Pham Van Ben

5 Aim and content of researches:

- Aim: lo improve the content of Icclures in direction of basic, system mid

modern knowledge for higher quality of ctluciilioii and training in the Dc|i;ulmenl

OĨ Physics lor High School gifted students, facility of Physics, VNU

- Content: Summary slep by slep results obtained ill teaching and training gifted

High School sludenls to improve teaching skills of llie young lectures and exchange experiences colleges ill all provinces of Vietnam The results ill this direction presented ill llie report oil the Woik-Shop "Tcacliing physics ill High School" concerning with pmblems: Seleclion finding organizing and training gifted lligli School siiult’iiis iUKl also methods for reaching to standard typical cxercises

- Collecled seminars on training girted I ligli School of Physics

- Constructing some physical experimental exercises in direction of basics and necessary loi’ llie team, dial will participate ill National I’lvysiciil ( ompLiilinn

(Í Ctmcrclc results:

a Scientific report oil "Some ex|)eiiciices for teaching mill naming High School

gifted students at the department of Physics for High School gi[ted students VNU": 1.0

5

D ể t à i Q T - t í O - O i )

Thanh lloacli, I la liny Hang, Scientific Work -Shop "Teaching physics ill High School",

I lanoi, 10 November 2000

b Consulting materials for Iliglt School students :

- Le Thanh Hooch, On solutions of geometrical optics, 40 pages.

IIere, w e have presented the applications o f basic properties o f photography

through lens and minors lo solve photography problems cleverly

Besides, we im k e use o f applied problems o f higher anti higher level to I'iiul (Hit

Kluilents liaving special apliliicle and intuition for physics ihrougli gcomeliic oplieiil problems This material has become foundation 111 spccial Icctmcs which was liiughi High School I cache IS of Physics at The Summer School 2003

- III! III IV Bang, On solutions o f Alternative electrical Circuit.

Mere, we have briefly represented theory (111 cilleriicilivc ck’cliicul C’iicuil method OĨ basic vcclor diagram, method of energy conservation as well its original solutions to approach lliese problems

- Bach Thanh CtìHỊỊ, On solutions of Mechanical problems.

This material is a system of some SỊTCCĨÍII subject on ii|>|>m;icli mechanical problems, making good ground for fuillier studying or following parts ill Physics, especially electrostatics

- Le Thanh Hoach Several topics oil elementary geometrical optics.

c Three proving experiments:

- Interference of water waves: Constructing ail experiment to illustrate mechanical wave interference for crowds Through stroboscope, propagating waves me seen clearly even with fairly high frequciicy Willi more investment \vc arc capable of using equipment to illustrate llie phenomenon of mechanical wave (.lilii'aclion The equipment can used by the secoiulaiie students to mesure velocity of propagation of Ihe

l ) ề t à i Q T - 00 - Off

1)1' inlcrl'crcnliiil veins Hie ill inverse pn>|K)Hion to Ilte distance between two SDIIH.CS, 'I lie ci|iiipmcnl can used by llie secondaire stuclcnls to inesurc I he wave length, niiiKliim

index o f the illin films.

(I Two pi'actical exercises cultivating leant:

- Measurement o f Resistance and inductance and capacitance : to support

gilted students wilh applying basic knowledge to define the piuamelers ol coil aiul capacitor with different sets o f equipment.

- lỉxamininng electricity black boxes : Method of examiiming and correcting

measured results.

7

Đ ề t à i Q T - O O - O i )

XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG

8

D ề t à i Q T - 00 - Oi)

MỤC LỤC

Lô Thanh Honch Hà Huy itànR M ột s ố kỉiììì Iifthicm bồi 10

d ư ỡ n g hoc s i n h g iỏ i vật lí ta i IỈIiôi C h u yê n lí D a i học Quốc

g ia , Hội thảo Khoa học Giảng dạy vật lí phô thông, Mà nội 10-10-

Lỗ Thanh Hoạch, Phạm Văn liền, T h iế t hê và x ú y d ư n g t h i 1

n g h iệ m b iêu d iê n g ia o th o a sú n g nước

Đặng Đình Túi, Lê Thanh Hoạch T h iế t hê và x â ỵ d ư n g lỉộ th í I 'i4

n g h i ệ m c ả m ứ n g d iệ n từ

Lê Thanh Hoạch, Phạm Văn Bển, T h iế t k ế và x â y (ỉựng B ộ ì 41

th í n g h i ệ m g ia o th o a á n h s á /ig D ù iìg c h ù m s ú n g rộ n g

Lê Thanh Hoạch, Hà Huy Bằng, X á c đ ị n h Độ tự cả III và đ iê n 151

trở t h u ầ n c ủ a m ộ t c u ộ n d â y , d iệ n d u n g củ a tụ diện, Vhươììg

Đ ề t à i Q T - 0 0 - 0 9

MỎ ĐẨU

Các khối Phổ thông trung học Chuyên, trong đó có Chuyên lí đã được triển khai trong khắp cả nước Những thành tích học tập của học sinh các khôi chuyên trong kết quả thi HSG toàn quốc và trong các kì Olympiad quốc tế cũng như kết quả đậu rấ t cao vào các trường dại học, dã khích lệ

rấ t nhiều sự cô' gắng của tầng lớp các học sinh năng khiếu cấp Phố thông cơ

sở Nhũng th àn h tích đó cũng khẳng định rằng, khi có một sự nỗ lực thỏa dáng về tổ chức ta có thể dạt dược những thành công cao, bấl chấp sự

“xuông cấp” của toàn ngành, ở dây tôi nhấn mạnh sụ nỗ lực về tố chức gồm

các khâu tuyển chọn và tô chức giảng dạy, mà không nói vê tài chính, là vi

thực tế thì ngay cả Khôi chuyên lí Đại Học Quốc Gia Hà nội là Trường Chuyên của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo mà cũng chỉ nhận được 30 xuất học bổng hàng năm, hầu như chẳng thêm gì khác Song các kết quả học tập Lhu dược trong hoàn cảnh đó lại có ý nghìn khích lệ cho những quyết Lâm níÌMíĩ cao chất lượng giáo dục

Lõ ra, các trường Phổ thông trung học chuyên phai làm và có tliô làm dược nhiều diều có ích hơn cho ngành giáo dục, Lừ hộ Ihunt' sách giáo kho;i chuẩn mực, đến phòng thí nghiệm, dạc biệt phần Thí nghiệm chứng minh.Sách giáo khoa dành cho các lớp phổ thông chuyên, t.uv còn hiin chê vồ nội dung, cũng dã dược biên soạn và được Nhà Xuấl ban (ìiáo dục All hành Riêng sách về bài tập thực sự có chất lượng thì còn thiêu r ấ t nhiều Gần dây, sau khi để tài này đã chính thức hêt hạn vài năm, trong tủ sách (lành

cho các học sinh chuyên và học sinh năng khiếu có một bộ Chuyên để bổi dưỡng học sinh giỏi vật lí Đó là một hộ bài tập dáng trân trọng gổ 111 tới 5 cuốn Trong hoàn cảnh sách tham kháo nâng cao (mà không chọn lục) tràn lan và trù n g lặp nhiêu, thì bộ Chuyên dể trên là râ"t quí tuy còn đơn chiếc

và muộn mằn Lẽ ra, các giáo viên dạy tại Khôi Chuyên ]í cua Đại học Qucx: gia phải là những người di dầu trong việc khắc phục tình l.rạng thiếu thi liệu học tập này Sung do nhiều nguvf'n nhím, việc viêt sfich giảo khoa đại học nói chung và các chuyên dề cho Khối phô thông rhuyõn là rất khó khới dộng Trong tình hình dó chúng tôi quyêt (lịnh nhận (lề lài này và dành một phần kinh phí đê biên soạn một sô tài liệu có tính chuyên dể ticn lỏi

10

D ề t à i QT - 0 0 - 0 9

xuất bản th àn h sách sau khi dược 1)0 sung và sửa chữa Hy vọng ràng kôt quả của đề tài sẽ là một cú hích cho việc biên soạn sách giáo khoa chuyên nay mai của Đại học Quốc gia

Về nội dung, theo cảm nhận của chúng tôi, các chuyên đề đáp ứng khá

tốt nhu cầu học tập của học sinh Chuyên đề lí thuyết nói vê Quang hình học Theo quan điểm của chúng tôi các tài liệu giáo khua vê vật lí, dặc biệt

là các tài liệu dành cho học sinh năng khiếu, phải thể hiện dược tinh thần

vật lí học là môn khoa học thực nghiệm Vì vậy các yêu tố thực nghiệm rất

được chú ý khi hình thành các định luật quang hình học (chu'dng 1) Rất không nên nói, “lí thuyết và thực nghiệm cho biết " rồi phát biểu ngay niột,

định luật vật lí nào dó Hơn nữa, khi trình bầy định luật truyền thẳng ánh sáng chúng tôi thực hiện thêm một thủ thuật, là dẩy thí nghiệm dến diều

kiện lí tưởng đê có dịnh luật đúng như la biết “trong mỏi trường trong suối

và đồng tính ánh sáng truyên thẳng” Cách tiêp cận này rất được các giáo viên vật lí các tỉnh về dự lớp bồi dưỡng hè Lán thưởng Các hệ quả của định luật quang hình như nguyên lí truyền ngược chiều, chiết suất tuyệt dối chiêt su ất tỷ dôi, sự phản xạ toàn phần v.v đều dược lí giải một cách thỏa dáng, không áp đặt Chương II được dặc biệt dành đê nói về các dặc diêm tạo ảnh qua các yôu tô” quang học, giúp học sinh năng khiêu có c:'ii nhìn xuyên suốt hơn vê sự đa dạng của anh quang học Chúóng III nói vể phép trắc quang Trác quang học có nhung khái niệm khó, rất khó dạy và khó

tiếp thu Vì vậy chúng tôi có’ gắng trình bầy dầy dủ có thế ở mức dộ cho học

sinh phô thông kèm theo một sô"bài lập Đố dạy, cần thời gian chừng 0 tiết

Ba chuyên đề khác dành cho việc bàn vê cách giái các bài tập vật lí

chọn lọc cho các lĩnh vực Quang hình, Cơ học, Mạch điện xoay chiểu 1)Av­

ia những bài tập dược chắt lọc sau nhiêu năm dạy cho Khôi chuyên lí của các thày dược xem là các chuyên gia trong từng lĩnh vực Mỗi người cú ý dồ riêng khi đưa các bài tập vào chuyên đề của minh, song diều lí thú là, mặc

dù các tác giả giao cho chủ trì đê tài khá lầu rồi, nhưng hầu như không có

sự trùng lặp với những bài in trong bộ Chuyên đề bổi dưỡng học sinh giỏi vật lí nêu trên.

Lĩnh vục thực hành vật lí cho phổ thông, thì tình hình cùn khó khan hơn nua Trước hết là r ấ t thiếu tài liệu hướng dẫn thực hành Điểu dó khiến cho các bộ dụng cụ mà các trường mua dưọc lừ công ly tliiốl l)ị

11

thí nghiệm quang học cho những nhóm nhỏ xem, vì dẫu sao thì ánh sáng

vẫn là một nguyên liệu dễ kiếm Nguyên nhân của tình trạng thì rất, nhiều Một phần do lực lượng dạy cơ hữu Lại Khôi chuyên lí lất mỏng, khôi lượng dậy trên lớp khá nhiều Một phần các thiết bị chứng minh hầu nhu không

có sẵn, các thiết bị có m ặt trong Phòng thí nghiệm của Khôi không sẵn sàng hoạt động Muôn làm một thí nghiệm nào đó thì đều phai xây dựng Lừ đầu, từ việc tập hợp đủ vật liệu cẩn thiết cho đến thử nghiệm nil Mill lìm ra các thông sô đê thí nghiệm mang lại hiệu quả mong muôn của mội thí nghiệm chứng minh Có nhũng thí nghiệm tưởng như tất cả đã bấy hết lên bàn, như thí nghiệm tạo sóng dừng chang hạn, nhũng không làm dược chi’

vì máy p hát âm tần không phải loại có còng suất (lủ (lổ kích thíc cho sợi dây rung v.v

Vì vậy chúng tôi quyết định dành một phần kinh phí của đê tài thủ nghiệm dựng một số bài thí nghiệm chúng minh cũng như bài thực hành cho Đội tuyển Với một số tiền điiỌc cấp có hạn, chúng lỏi quyôL (lịnh xây dựng chỉ một sô ít bài, nhưng dều là nhung bài chưa nằm tronK (lự liịuh của các bộ dụng cụ có bán tại công ty LhiíH bị trường hục đổng lliời CŨ11K là các bài khó thực hiện dôi với những giáo viên thực hành íl kinh nghiệm, đồng thời cũng phải là những' bài mà việc xây dựng 1111111 trong tầm tay Trong sô đó chúng tôi ưu tiên hưóng dên những thí nghiệm gây ấn Lượng

mạnh một khi học sinh dược tận mắt quail sát Ví dụ bài hiện tưựng cấm ứng điện từ chắc chán sẽ gây cảm hứng mạnh khi người học tận m ắt thấy

rằng dòng diện sinh ra chẳng do một nguồn thực thể nào cả Nó có ve trái vối nguyên tắc của một mạch kín là phải có nguồn mà các em dã biết cho tối giò Hoặc hiện tượng giao thoa sóng nước cũng vậy Sóng là phải lan truyền, nhưng ỏ đây các gỢn parabol lại nằm yên Chưa hêt, trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng tuy có thể dã được giảng giai, nhúng khi tận

m ắt chứng kiến sự kiện tượng tại vùng hai chùm sáng chồng nhau lại xuất hiện các vệt tôi

12

Đ ề t ài Q T - 0 0 - 0 9

Điều chúng tôi muốn nói thêm về các bài thí nghiệm chửng minh này

là, tuy mục tiêu ban đầu của thiêt kê chê tạo chỉ là các thí nghiệm biểu diễn trên lớp, có mức độ định tính thu ần túy, song khi đã tạo được bộ dụng

cụ đáp ứng các yêu càu đó, thì cả ba bài thí nghiệm đều có thể cho phép

thực hiện các phép đo đạc định lượng Vì th ế chúng đã trở thành các bài thực hành cho Đội tuyển Ví dụ, bài minh họa hiện tượng g ia o t h o a á n h

sáng, đã là phương tiện dể nêu ra một phương án thực hành xác định cả bề dày lẫn chiết su ất bản mỏng khi cho bước sóng ánh sáng trong thí nghiệm Hoặc trên cơ sở bài g ia o t h o a s ó n g nư ớc học sinh dã thực hiện được một phương án xác định vận tôc truyền sóng trên mặt nước tại miên bước sóng nhỏ Nay mai, nếu việc kích thích sóng nước dược thực hiện bằng cuộn dây

có dòng đổi tần, thì có thể thực hiện dược cả phép khảo sát sự phụ thuộc của vận tốc truyền sóng vào bước sóng trên mặt nước, hoặc trên mặt một số chất lỏng Riêng bài c ả m ứ n g đ iệ n t ừ chưa được đưa vào quĩ thực hành của Đội tuyển, song các phép khảo sát của chúng tôi cho thấy có thể tiến

hành kiểm nghiệm dịnh luật về sự tỷ lệ giữa suất điện động cảm ứng và tốc

độ biên thiên từ thông qua mạch Hy vọng rằng khi có thiết bị xác định vận

tốc chuyển động một cách tự động nhờ cổng quang thì sự phụ thuộc này có thể được khảo sát một cách đáng tin cậy

Hai bài thực hành cho Đội tuyển mà chúng tôi dúa vào nội dung của dế tài chỉ nhằm làm cho nội dung nghiôn cửu phong phú chứ thực ra trong suốt quá trìn h huấn luyện Đội tuyển, lưựng bài phải xây (lựng nhiều hờn

th ế nhiều lần

Cuối cùng, trong để tài chúng tôi cũng muôn thể hiện vài điều tâm đốc của những người gắn bó một thời gian dài với việc vun sỏi các mầm tài năng bàng báo cáo khoa học đã trình bầy tại Hội thảo bui dưỡng giáo viên

phổ thông dậy vật lí tháng 10 năm 1999 dưới nhan dề Một sô kinh nghiệm bồi dưdng học sinh giỏi vật lí và đăng trong Tạp chí VẬT LÍ PHÔ THÔNG số

87, tháng 1-2000

13

Đ ề t ài QT - 0 0 — 09

B áo c á o k h a o s á t k h o a h ọ c

MỘT SỐ KINH NGHIỆM B ổl DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ

Lê Thanh Hoach, Hà Huy Bằng, H ội th ả o K h o a học G iàng

d ạ y v ậ t lí p h ổ th ô n g , Hà nội 10-'] 0-2000, ill trong Tạp chí

VẠT LÍ PHO THÔNG số 87, tháng 1-2000

I ĐOI TƯỢNG BOI DƯỠNG Dôi tiíựng bồi dưỡng là những học sinh

có tư chất tôt, ham thích môn vật lý dã hình thành tư duy vật lý ở mức độ

n h ất định Họ dược bồi dưỡng để trở thành nguồn tuyển chọn vào các ngành khoa hạc và kỹ th u ật mũi nhọn của đất nước, mà trong vài năm li'i'i lại dây là những lớp sinh viên tài năng của các trường dại học Muôn thô phải giúp họ :

II MỘT SỐ KINH N G H IỆM TRONG KHÂU B ổ i DƯỠNG

1 K in h n g h i ệ m về tố c h ứ c bổi d ư ỡ n g cơ sở lý th u y ế t

v ể nguyên tắc nhung học sinh năng khiêu trội phải được học theo một chương trình riêng Tuy nhiên, dể trán h bỏ sót những học sinh tuy có điểm thi vào thấp nhưng thực sự có năng khiếu, chúng tôi chu mọi học sinh học

14

n ề Lài Q T - Ơ Ơ - U Ỉ Ỉ

c h u n g 1I1ỘL giáo Irìnli cd sỏ' dựa theo nội tiling SC ìK dniyôn là chính Nlũing học sinh liuin Lliúrh Viil lí thick: linr láng cường Itiỏl plian lý lluiyôL và giiii cac hài lạp càng ngày càng khó 1)011 Iloc sinh nào 1)<K' lộ rõ n ăn g lực tíõ dượt: học liếp n h ữ n g nội cỉimy ngày càny khó hơn

2 K i n h n g h i ệ m vể Lổ c h ứ c b ồ i d ư ỡ n g t h ự c h à n h v ậ t lý

C h ú n g lôi tô chức bồi dưỡng Lliực h àn h vạt lý theo ba bước

I 'I hực h à n h llii’o các bài có hucini; (lẫn chi liêl vổ nói <Umf4 ]ý Minyêt vồ CÌU’ plióị) (lo, về each sứ (lụng < 11111 n (11, ('árh (lánh giá sai sô

•I T h ự c l i à u h 1.1 K>o c á c b à i Lr o ng iló i :I k > yAu C‘ẩII c ủ a p h ỏ | ) (In, i l)(> ( l u n g c ụ

c â n (l)iôL H o c .sinl) p h ả i tliiôl k ê l â y p hu' cf ug ]>Iì;'ip (lo.

+ Thực h à n h vỏi bài chí có yiHi cáu |>Ik'|i (lo, hục KÌnl) l ự cliụn (lụng cụ Ihí

iilị I ũội i i

Ngoài ra, c h ú n y lôi cho phép học sinh tìử (lụng phòng 11lí nghiộm thực hiện các phóp (lo (lu Ih> tự dề x u â l SIUI klũ cỏ J4<)|) ý kiỏn cán fíiáo vicn

íỉ Víii k i n h n g h i ê m v ồ h ổ i ( h í õ n y I I S ( j vậỉ lý l l i ô n y CỊUU b à i t ậ p

a Chuàii bị lỊiiỹ bài.

Ta liều biỗt quỹ bài lập dế bồi tlưỏng ỈItí( ! pliải (■(/ /xin, hệ thòniị và Iri lnộ

Cluing tôi d l l niuòn n h ấ n m ạn h 11)0111 là tính 1 lí í 11 ộ CHU bài toán cán phù

họp với mức độ pliál triên tôL lư iluy vậl \ỷ cùa học sinh, (lo (ló sẽ giúp họe

sín h p h á i Iriôn lư duy vậL ]ý Khi ilỏ hoc sinh sẽ “học: như choi”

b lỉừii ỉityộn kỹ HCÍIIÍỊ C(ỉ bdn.

Dô giíii mỗi loại Imi toán tluiôc một many vậL lý sơ cap học sinh cần vận

(lụng (lược một sô kỹ năng cơ bán c:ó lính phương pháp C hẳng h ạn , can

biéì vận (lụng ilúny kỹ llmậl võ lia sáng khi giúi l)ài ỉoán q u an g hình Xin

n êu vài ví dụ

l i à i l o á i i 1: M ột ntỊi/oii s á n g c/iriii Iiăni n g o à i / rự c c/iínìi c á u IIIỘÍ t h ấ u

k í n h h ộ i t ụ l ú c h t h ấ u h ì n h m ộ t k h o a n g (I - 12 cm I l ã y x á c đ ị n h t i ê u c ự thấu, k í n / i biết r u m ỉ k h i d ị c h t h ấ u ìỉinìì Ji 3 c m lỉico p h i í ơ u g v u ùn tị g óc uứi

t r u e c h i n h c ủa t h â u k i n h t h ỉ ả n h el'm n g a ô n (lịch d i

n ề l à i Q T - 0 0 - 0 9

L ờ i g ia i: (xem th êm lòi bàn vổ rách giải bài loan này (long chuyên dê 1,

l i a n g 31- 32)

Mặc đu i'rtl n h iề u học sin h lốp 8-9 bằng cách nào dó biêl và r ấ t thích dùng

cách vẽ trụ c p h ụ cho các bài l.oán q uang 1Ỏ'Ị) tì n h ư n g khi dược yêu cầu giải bài toán trê n k h i học T IIP T lliì hoặc ho tiling công (.hức th â u k ín h hoặc vẽ lia song song với trụ c chính Ca hai (lêu không (Ilia đén kêt Cịiiií n h a n h chóng Tuy nliiỏii với n h ạn XÓI rally khi lliấu kính (lịch lliì q uang tâm ihííu kính địch theo, dồng thời 3 diổm nguồn, ản h và q u an g tầm luôn n ằm trên một dưòng Ihăng, thì Lhây ngay cln’ cần võ Lia sáng qua quang lâm là đủ (hình ]) S a u dó (lùng Lam giác đồnjí (lạng và công lliức: (hấu kính la Lìm

c ủ a niột vệt s á n g trân m ộ t bức iưìỉHỊì IHĨI/I cách tỉi ‘11 />ỈKt ì/lột k ìi o dn g L -

íìtìOin lid'll l i r a c ự Clin m t d ìi g f = í m , (ỉườntỊ ìỉinh vùnìi ìịiùhìỊi d = ỉ Hì.

Lời g i ả i :

Mộ t HÔ I)ỌC b i n h c ó n h ậ n XÓI ( l ũ n g riiiifi li;i p h á n XII ( 1)0 ( l i ể i n r o i x a n l ú ú , liên tường Jà n h ữ n g lia p h á t ra lừ 11 lép dĩ:I phía này lỏi ph ản xạ tại mép míơny phía kia Song HLỊíiy c-a nlnìiụí IIS (lú (• fi 1J k h n n u 1 Ạ11 (lung kỹ nănfí

võ tia sáng mà xem mội cách hìnli ỉ hức lăng (lĩa sántí l ifting (lương một nguồn ctiỏin s là ginu tliêm của các lia loại (ló Nó năm trong tiêu (liôin, nêu

có ả n h iiơ và chùm lia p h ả n xạ là ph ân kỳ ( Ỉ1.2)

[ Hull I a(lược yiá t ụ liêu cự (4cin và 20cm)

n h iều Irưịiu; hựp cĩ thê kiêm Ll'ii (lưọc Línli (lúng (lán cua lùi giai háng cách (lưa về các trường hợp giĩi h ạn ■

licìi t o á n 3: Một xilítìih ìiăni lìiỊaiiLỊ và cách

nhiệt, nới hOn uiịóì Bùn trái piUCììiỊi lị k h í

l ý t ươn g, hèn p h a i là cìiãìì k h ù n g ÌUni d ầ u

Ị ìittịnií d ư ợ r g i ữ ờ vị / r í s a o cho lị Xỉ) khịiiíỊ

hiến đ ụ n g , á p x u ấ t c ủ a k h í lù /),, niìiỌL đ ộ ìà

rr , ( h ì n h 4) Suit, d ĩ Ị ì i l t ơ n g d ư ợ c tììà l ự (lo nã

d a o d ộ ì i i ị Vì cĩ m a s á t I 1 ỪII cuối cùiii> p i t t ịm ;

(ị it'll LỊ lụi ư uị tri S(I<> cho the tích k/u í’(ì/> (lịi /hừ ticỉì han thiu, Tiiììt áp xuất

Ị), vù Ii/iiậ/ đ ộ T , k h i (lĩ B ồ </tai uhiỌl ditiiiị c u a .ry l a n h , CIIU p i t l n u g vù cùa

lì) x o

Đ ề l à i Q T - t í t í - O i )

L ờ i g i ả i :

Khi diíõc Lliii 1’a piLlôny diio dông Do có 11);I s á l nôn môl CÔ11 (Ị (lãn nỏ(lấy Lừ nội năn g ) ch u y ển lliành nhiệt Vì quá trìn h là đoạn nhiệt, không có công của ngoại lực, dồng thời bỏ qua nliiệl (lung của xylanli, pittông và lò

xo, nên theo din h lu ậ t I củ a n h iệ t dộng học la có:

D ẻ Lài Q T - 00 - 09

ThườnB thì, với sô liệu trong bài này người giải l.hế ligay V., = 2Vị Tuy

Lihiỏn khi dó không kiểm tra gián tiôp dược k ế l quả Còn khi dẫn đến các công lliiíe (G) và (7) llù chúng cho thấy nốu lò xu cứng võ h ạ n , khí không Lhồ dãn, V2= V,, La đưdc một k ê t qua hiên nhiên '1'2=,J,| vù do dó P2=P|

d N goài ra,nên k h a i lỉiác n h ữ n g bài toán cảnh báo được n h ữ n g sui

1(1111 m à ngay củ n h ữ n g học sin h s u ấ t sắc cũng có th ổ m ắc phái.

Vi till, nhiều h& pliạm pliải 8iũ lầm khi lính thủm lùc: mu sál vào phương trìn h cân b ằn g lực (2) của bài toán 3, Cluí ý lằ n g (lê làm kín khí, giữa pillông và xilanh phải có lớ[) (lần móng, khiên ma sál là ma sát nội Khi các lỏp c h ấ t liíu ngừng chuyển (lộng ma sál nội biến m i l l

Có Uiô clẫn th ê m 111ỘL ví (lụ vổ sai làm dỗ kiểu trên

H à i t o á n 4 : M ộ t c h i ế c h ộ p Iiụtiiị k h ô i ì ư ợ ng M l ã n IrCĩìì c á c con l ăn có t r ụ c (ỊUCiy cô' đ ị n h n ằ m ì i g a n g c ù n g l t ĩ ’11 m ộ t mặt- p/iurii! hựp với

p h ư ơ n g U í ị dn g m ộ t g ó c ư K h o ả n g ( á c h ỊỊÌữa c á c M

trục con lăn lả l, khôi lượng và hát> kính mỗi

toll là III, và r ( h.5) T ì m v ận t.ôc c ì ìu yên (lông

c ủ a hộj) biứt r ă n tí IÌÓ c h u y ê n dội ti ị (it’ll X e m con

H ộ p Il licit (lều c h ừ n g lỏ 11Ó chịu lực ma s á i vúi các cun lấn kliiôn các cun lăn

quay llieo n h ò lực m a s á t và tăny tốc từ 0,

l)o hộp (111 (lài 11011 mỗi con lăn đều kịp ilạl đến vận lôc bằng vận lôc của

hộp u = u S au đó lực mu s á t bằng không Gọi II Jà sô con lăn dang pliát

triển v ậ n tốc dưới đáy h ộ p , / ‘là lực m a sát, yiửa hộp với con lăn, la có:

M g s i n a = n f (1)

Cần chú ý lliích (láng tiến n h ữ n g bài toán không chỉ giai llieo phướng ph áp

ch ín h lac, th u nil tuý dựa vào hệ phương Irình mà Iheo cả cách dộc dáo bằn g vào n h ữ n g n h ậ n xél (lể giám nhọ bộ máy toán hục, nhờ Ihê có lliể làm bột ý nghĩa của hiện tượng v ậ l tý ân chứa trong bài toán Ví dụ ( l o n g bài 5 sau dày

B à i to á ìì 5: M ột ông d ã y cổ độ t ự ( dill L rà diện trở R Iiiãc song xong với

n h a u và nòi (ỊIKI khoa K vào bí) pin suất íliỌn dãn tị í : vù diện ỈKt nòi r Hun (tẩu hìioá K ìiíịắt và dòiìg diện tì'()ììi> hhoứ K băntị kỉìõng.Ilóỉ cỏ một diện

G iải h ệ th u được :

(4)

(5)

i)ũ Lài Q T - 00 — Oỉ)

lượng bằng bao n h iêu chạy qua K sau k h i dóng klioá K ỉ Xem diện Lì ờ cảu ổng d à y b ằ n g k h ô n g

Lời g i ả i :

N hiều hoc sin h giải bài loán này lliiio phương p h á p chính Lấc bằng cách lạp

hệ phương tr ìn h h iệ u điện thê

Irong dó lị là dòng diện tức thòi qua 11 Giải hệ (1), (2), (3) lìm được phương

trìn h vi p h â n cho dòng I|

áp đụn g iliêù kiện b an đ ầu, Lìm dược biến thức chu cường (lộ (lòng qua 11

Tuy nhiên, có Ihê giải bài to án không cần đến công cụ d ạ o h àm , tích ph ân

Điên lương qua R Lính theo công thức

ĐỂ t à i Q T - 0 0 - 0 9

Khi tín h la chú ý r à n g th o ại dáu dòng qua ỏng đây bằng' không, cuỏi cùng khi ilùny ilã oil dịnli, liic là khi tlộ biũii Lliiỏn đùng q u a ùng d â y liến Lỏi không, ông dây có vai Irò n h ư một (lây nối tắt, cường ilộ qua nó bằng e / 1\

Do đó dộ biến th iên A = e /r K ết quả:

lí Vê nội d u n g các bài Lập Q uang h ìn h có thê chia th à n h mội sô chủ dê lỏn:

1 B à i ÍOÚII uẻ p h a u xụ, khúc xạ á n h sáng vù p h u n xụ toàn p h ầ n

2 B à i toán tạo ả nh của uột iịita hệ gươnỵ và thâu kín h Đây thực chất

là vấn (lổ biến doi các chùm (lồng quy bàng trục nhờ các m ặt quang học

n h ư gương m ặ t cáu klníc xạ Tuy nhiên, các bài toán Uui vê việc ứng (lụng các công Lhửc dơn giản th u ậ n tiện, việc: đùng các lia sáng (lặc biộl hoặc dựĩi Irên các dặc diểm của ả n h (]Uíi lliáu kính và gương- Kỉii giải các bài cụ thế

ta sử d ụ n g h ai kĩ n ă n g chính là vè /linh và áp d ụ n g liê.n tiếp các còng thức

t ạ o d n /ì h o ặ c p h ô i h ụ p c ả h a i Việc n ắ m v ữ n g các (lạc tỉiêiii c u a ả n h ÍỊIHI

th ấ u kính và gitiiDg sẽ r ấ l có ích khi xác tlịnh cách ịịiải và n h ậ n (lịnh kôt

q u ả cũng n h ư l ú t ng ắn dáng kể cách giải các bài có q uang hệ phức tạp

3 B ả i toán truyền sáng trong mòi trường có r.lìiếí suất thíty doi và úp

d ụ n g nguyên lí Ferm at Đây là ụlning bài toán dành cho hệ T11PT chuyên

v ậ t lí

Ta (lều biết hệ thống bài tập vật lí là một, ph ần quan trọng của việc học lộp 111011 v ậ t lý trong n h à l.rưùng N hững bài tập tương dối dễ có tác dụn g củ n g cố các k h ái n iệm v ậ l lý của bài học trực tiếp liên quan N hững bài tập vúi mức khó dần sẽ có Lác đụng khơi gợi, p h á t triển n ăn g khiêu vật

lý về cả h ai m ặ t trực giúc lãn mặt /ư du y logic Khi fiiili clược nhữ ng bài

loán lilió cần (lốn k h ả n ă n g liên UiVing n h ữ n g kiến lliức: lừ nhiều chương

hoặc từ n h iều p h â n môn, thì người liọc dúỢc xem là m ím d ả vững kiên (.hức

v â l l ý c ù a <‘à| ) hot' () ( l â y l à l í i ôn I h ú r vạt ]ý SƯ c á p

Vì vậy h ệ thông bài tập (lành cho học sinh nă n g khiếu cán (lủ phong

p h ú về c h ủ n g loại, da dạng về tình huống dể chúng llnidny xuyên tạo ra

D ề t à i Q T - O O - U i )

n ln ìu ” SIÍ kiện (lập l.hẳniĩ vào In' lino liọc sinli Mộl Iroiifi Iiliftni' llui |>h;'i|>

cỏ hiệu quả cao là ra n hữ n g bài có gài bẫy lừ dễ (lẩn (lấn liên khó Các chỉ

i l an t m n g g i a n diíiic g à i v à o c á c h h à n h viin m à k h ô n g nhi'ÍL t h i ế t p h ả i nói

rỏ Bằny: cácli â y La có t h ể c h u y ể n Iiliững b à i t o á n n h i ề u c â u hỏi t h à n h

n h ũ n g bài toán khó hơn do bỏ bớt các cân liỏi Irung gian có Lính khơi gợi

l l i ể n n h i ê n l à dôi với n h ữ n g hoc s i n h ró n ă n g k h i ê u Ulúmf> llội l ắ m , Lhì (lôi

Từ điểm tói lị dựng p h á p tuyến củíi

gương Gị dể vẽ tia p h ả n xạ Iji2 (hình

l l a ) Tia n ày di tới gương G2 Dễ (làng

chứng m in h dược rà n g tia I,I2 vuông góc

với gương G „ liên tia p h ả n xạ lừ ( ì , di

ngiíọc tro lại iliểin 1|, cho Lia p h an xạ làn

t ì ể Lài Q T - 00 - 09

(I K Nêu H tị ười d ó bước ra xa cột them <: = 1,1)111, t h ì bniiỊi dùi thêm d = 0,5in

Hòi nếu lúc b a n d ầ u người dó di vàn g ầ n thêm c = l m , , th i bỏng ngắn di bao nhiêu ỉ.

cao của người

LÒI GlẢl: ICí h iệu ( h ìn h 3 2 a ) : Alì' = a,

D ể l à i Q T - 0 0 - 0 9

BAI 1.3 Các Lia súniị M ặt Trời rọi lên một

gương p h a n g Hằm ngang clưới IIIỘI góc II ào

dó th i p h ả n xạ uà chiêu lãn một m àn tháng

dứng M òt t â m k h ô n g trong suốt chiểu CUI) II

n ă m vuông góc Lrãn m ặ t giù/ug (hình 3.36).

H ãy xúc địn h kích thước củu bón tị Lôi hC’.n

màn M à n k h ù n g n h ậ n dưực các lia NÚng l linh 1.3

M ặ t Trời rọi trực tiếp

MNI E, n g h ĩ a là c hi ều Ciio c ủa

k hoảng lối trê n màn bằng

ilạny, A 1ALÌ và A 1 |1.,E La có

■>/ / / TrƯới- m ạ t uvu'tii l á i m ộ t I ' h o t i n g l = 0 , 5 m c ó IIIỘỈ c h i éc g ư d u g p h ả n g

t r e o s o n LỊ s o n g v ớ i m ặ t c ử a s a u ỉ l o i hirl i Ih ước l ũi Illicit c ủ a g i ỉ ù n g Ị ) h ấ i

bằng bao nh iêu dê'người lúi không rần (lịch chuyến ìiiắ/ vẫn có thê thấy hết.

n ổ t à i Q T - 00 - Oi)

tlượr kh uôn cửa sau à trong ỊỊiSiiiiií Bò iịiul lính hườn lị cua kích thước (lảu

người lúi Mọi kh o ả n g cách được tính theo phươiiií vuông góc với mặt gương

LƠI GIAI : Triệt dê lợi dụng

BÀI 1.5 M ột người, ngồi trẽn tầu ìiod (Ịiiay m ặ t VIỈ p h iu /rước nhìn vào một chiếc gươntĩ p h a n g treo th ẳ n g d ứ n g cu m ật p h ấ n xạ vuông góc với phưtỉììg chuyển dộng của tầu Gương cách người dó một khoảng L = 2ni

íi) Người dó Iihùi thấy trong gư(1ni> một lính cách m ình a - 5)11 cua một /lành khách ntịồi phía sau IIổi hành khách kia cách HíỊiủn dó m ấy 1 Iiét ‘ỉ h) Tầu chuyến dụng uới vận Lấc V = 36 k m / h Người (ló cẩm thấy rinh của

h à n g rày ven đưừiỉií chạy với vận tin- bang Ixto nhi {ill 'ị

LÒI GIẢI: a) Tù' là n h Ị.õa la th ây khoang cách lừ h àn h khách đến người

q u a n sát b ằn g

tín h chất ả n h đôi x ứ n g với vật

tỊica m ặ t gương

vói nó qua gương Các tia phản

xạ Lựa nh ư tru y ền th ẳ n g lừ T, Hi[

Gọi TH là m ộ t cạ n h của cửa,

llù ả n h T |H , củ a nó dôi xứng

l-l

và H| Lới m ắ t M (hình 1.4) Từ

hiũ Uim yiác ilồny daily A MPQ

và A IVl'J1,111 suy ra kích Ihưốc

lôi thiêu của giídng bàng

I l ì n h 1 4

TU = -°’- - T í ỉ = 1 T ỉ Ị

Vậy các c ạ n h gương Lương ứng bằng

P Q - 1 2 0 / 6 = 2 0 ciii ; P<I - 4 5 / 6 - 7,5cin

b = I Ì Ĩ I / 2 - L

và

suy m

D ồ Lài Q T - 0 0 - 0 9

b) Vì người quan s á t cùng chuyển dộng

với gương, n ên vận lốc của ản h cây so với

người cũng là vận Lốc của ả n h cây so với

chuyển của giídng Llieo tầu, Lức là vận tôc

tầu Vây, dôi với ngiíòi trê n Lầu quan sál

qua gương Lliì th ấy ả n h h à n g cây chuyển

dộng với v ận tôc đú n g bàng v ận tốc của

LÒI GIẢI:

Giả sử [3 là góc lối gương tliứ nhất,, y là

góc tối gương th ứ lmi (hình l.G), Ihì Lừ

lam giác A1ỈG La có: a = 2(3 + 2y Ngoài ra

Lừ ta m giác O-BC ta có:

<p + (90 - p) + (90 - y) = 180

suy ra a - :í(P y) = 2<p Tức Jà yóc g iữa

hai tiíi không p h ụ lluiộc góc lới

I linh 1.6

D ẻ Lòi Q T - O O - O i )

BÀI 1.7 Một chiếc g ậ y bị g ẫ y gập ở giữa, khiến hai ìiửd /ìựp với nh u u một góc u N liú n g gậ y xuống một chiếc ao sao cho m ặt pìúíìig tạo Lìiànìi từ hai

p h à n của g ậ y n ằ m t rong m ặ t pliant* t hẳng đứng, d ỏn g thời m ặ t nước Hằm

đ ú n g ử d iê m gẫy Môt người d ứ n g lrê / 1 bừ n ìù n cloc theo ph ầ n kh ô khi góc Ịì giữa p h ầ n kh ô của g ậ y với m ặ t nước bằng 45° thì Lììấy h ìn h n h ư gậy thẳng

ra (hình 1.7) H ã y xác đ i n h góc g ẫ y của gậy Chiết Slidi của nước là 4 / 3

LÒI GIẢI:

N h ìn Lhấy gậy Lựa n h ư th ắ n g ra có nghĩa là lia sáng tói từ trong nước dọc p h ầ n n h ú n g chì 111 củ a gậy, thì ló ra ngoài lvhông khí (lọc theo p h ần khô của gậy Khi lìó i - r - a

d ồ n g thời hai ả n h của thước.

a T h o ạ t d ầ u th ấ y ả n h của vạch 100 trung ả nh nà y trù n g với ảnh cua vạch s ố 9 trong lính kia TÚI lí chiều lỉcÌL của phầ n thước ngập trong lì ước.

b S a u dó người ẩy ấn Lhưíic cho tới đáy bé thi /h â y ả n h của hai dầu thước lụi cách liìiuu 9 độ chia H ã y xúc cỉịnÌL độ sâu cùa bẽ inùh.

B iết chiết s u ấ t của nước lủ n = 4 / 3 , chiết su â t của không k h í xem n h ư

b ằ n g 1.

có chiểu dài M N = L - x v à dược

k í hiệu bàn g dường n é t đử t trên

A/ - ( L - x) - X = (L - x) - -■■ - L - Xị 1 + —

n(L - à , )

b Khi n h ấ n thước sâu th ê m vào, mà ản h h a i dầu thước củng cách n h a u 9

L Nhưng' ílo anil của ph ần ướt dài hơn, nên

D ề t ả i Q T - 0 0 - 0 9

T Ạ

11' 1!

BÀI 1.9 T ạ i ( ỉ á v một- b i n h IIIỈỚC ró một C.hiciv ỊỊitiiiìỊ* />/iiint> MỘI n g ườ i cúi

Irừii m ạ t h ì n h n / ù n t h ấ y ủ n h c ủa IIIIÍÍ m i n h trong gifting ờ k h o ả n g cách d =

25vm MCtL cách m ặ t nước h = õcm llã y xác dinh chiàit sâu củu lớp tuỉúc trong bình, Chiết su ấ t của nước là 4 / 3

LỜI GIẢI : Dặc điếm ui Lri của ảnh

(ỊUU lưỡng chất p h u n g Ánh sáng lừ điểm

M ciíii m ắ t MM, khúc: xạ vào 1UÍỚC lại 1 và

p h ả n xạ trê n gương tại o , lĩhúc xạ một

lần n ữ a Lại I| và tới diêm Mị của chính

m ắ t (h ìn h 1.9) Do m ắ t có Lhói quen "nhìn

th ẳ n g " (mội l iạ n y Ihái Uìni lý illicit- hình

th à n h sau k h i lọi lòng), nên la cỏ cảm

giác giídng bị n â n g lên vị trí Cìị, và cảm

n h ậ n tia ló l | M t n h ư là tru y ề n th ẳ n g từ ản h M1 nghĩa là M' trỏ th à n h ản h biểu kiến qu a " gương "G| Theo tín h ch ất dối xứng của ả n h qua gương

N h ả n x é t : Bài toán này cho thấy 1'at rõ ý n g h ĩa của ả n h qua lưỡng ch ất

plumg : Dôi với người qu an s á l ó' ngoài kh ùng kh i (có măc sát m ặ t nước) thì

một gương p liẳn g d ặl ở độ sâu 10 cm trong một b ìn h nước hoàn toàn Lương

dương vói chiếc gương d ặ t trong khùng k h í cách m á t a n h ta 7,5 cm.

BÀI ì 10 L ă n g Ìiíìiỉi với g ó c chiết,

q u a n g ìih ỏ M ột lăng k ín h có tiết,

diện Lả ÌÌIỘL Lam giác cân với các goc

D ẻ Lài Q T - 0 0 - 0 9

sonịí rọi m/ù/iiỊ ÍỊÓC nới đ á y làiiỊỉ kí nlì (ìlình 7 10), ĩlã y xác (linh tĩóc kh ú c xạ

ư, nếu lụi ch ín h giữ u m à n d ặ t cúc/i lăng k ín h một khoảng L - 100 cm có

m ột g iả i tói bề rộng 2 d = l u n

đều làm h ai c h ù m tía ló q u a lệch quá vê p h í a dáy c ù a m ình, bỏ t r ô n g một giải không rọi sáng C hú ý rằn g lăng kính l ấ t mỏng, nên từ h ìn h vẽ ta có

M N - a \- d - LLgD » L D = L ( n - l ) a

suy ra góc h a i dáy lăng k ín h bằng

BÀI 1.11 Một tia sáng roi dưới góc túi ư len mót c/iỒiiíị những lãm trong suốt có bề d ầ ỵ n h ư nh a u , chiết, suất tâ m san nhổ di k /ấn NO với chiết suảt càci tấ m n ằ m trên ììó (hình 1.11) Hói góc túi tôi thiếu pììủi hằng hao nhiêu, liìi tia sá ng k h ô n g xuyên qua dưực hcâ chồng cúc tàm </óí' Tâm trên cùng có chiết su ấ t bằn g n, vù có củ thảy N tâm.

LÒI GlẢl; Các tấ m là trong suôi, nên nếu t.ia sán g không qim được h ê t cliồng các tấ m th ì chỉ có thể do ph ản Xí» toàn p h ần Các lớp song song với

Đ ổ t à i Q T - 0 0 - 0 9

Do k > 1, n ê n sò' t h ứ (.ự /II c ủa Ic'Jp p h ả n xạ loàn I> 11 í'i 11 c àn g lỏn tliì góc

u càng nhỏ T a sẽ chứng niinli l à n g dó không Lliê Jà lúp ihứ N Tliực vậy,

vì a < 90", n ê n điểu kiện sin fir > có nghĩa là chiếl s u ấ t lóp thít m +1

i r

p h ải nhỏ hơn 1 (N hân tiện, tác giả muốn k h ẳ n g (lịnh rằ n g thực nghiệm và

lí tliuyÔI lán sắc cha biêL có 111ỘL sô môi trường có chiôL s u ấ t nhỏ hơn 1 dôi

vói m ột sô"loại sóng diện từ) Nếu lốp dể xảy ru p h ả n xạ Loàn p h ần là N (m

= N), Ihì có n g h ĩa là lớp không khí p h ả i có chiết s u ấ t nhỏ hơn 1, là diều trái với giả thiết Vì vậy lóp gây ra p h ản xạ toàn p h ần với góc a nhỏ n h ấ t chỉ có Ihể là lớp Lhứ N - 1.

Vậy

k

n

N - 1

BÀI 1.12 ỉ l a i Liu súng sung song di l-ừ trong một chất lóng Lới m ặ t thoáng

Tia t h ứ n h ấ t bị p h ả n xạ toàn phần Tiu th ứ

hai g ặ p m ột bủn hai m ặ t song song d ặt úp

sút m ặ t chất lỏng (h ìn h 1.12) Hồi Lia này

có tho á t ra k h ô n g k h í đưực không ? Xem

rằng bủn kh á rộng so uứi hề d à y của nó

LỎI GIẢI : Nếu chiết s u ấ t của bail Lhuii

m ãn íliểu kiện — < sin a thì tia II bị phản

n,

xụ loàn p h ần ngay Lai m ặ t p h â n c á c h chất

lỏng với bản T rong u ư ò n g luJp tin II k h ú c

BÀI 1.13 Trên h ìn h cho dường d i của

một lia s á m í (ỊUU một lăng kín h c ỏ dạng

Lam giác cùn, trong dó trước và suII lãng

kí nh tia t r uy ền s ong sung vời (láy của IIó

Do 11 >1 , n ê n 11' - 1 > 0, suy ra lú sô’ lớn hdn 1 hỉiy là sini, > 1/n Tia

k h ú c x ạ v à o l ă n g k í n h l ừ m ộ t Lia tỏi s o n g s u n g với iláy l ă n g k í n h c h ắ c c h ắ n

p h ản XII loàn p h ần tại (láy

BÀI 1.14 Một th ấ u k ín h d à y pììắng lỏi có bề dầ y ì - 5cm vù bán kín h cong của m ặ t lồi là R = 2,5 cm (hill h i 1<Ỉ) (ỉưực là m bằng lliuỷ lin h có chiết suất

n = 1 5 llồ i cúc tiêu điểm của thâu k ín h liăni ở clàuỉ Các góc k h ú c xụ đêu nhỏ.

p h ầ n tại m ặt p h â n cách

H ì n h 1 13a

Đ ổ l à i Q T - 00 - 09

LƠI GIAI: Phép xác (ỉịnh kliônt' nluìng lion (liốiii mà <-ii li é 11 cự của l.hấu

k ín h dày, hoặc của một q u an g hệ phức tạp nói chung, được trìn h bay vắn

tắ t tro n g một chủ dề có tên là Quang ỉiệ Tuy nhiên ,

trong bài to án này, ta lại chỉ muốn cho học sinli thây

rằn g với tliấu k ín h dày, thì ngay cá k h i (lã tìm lìược

các tiêu điểm củ a nó, ta cũng không thề tìm các tiêu

cự n h ư trư ờ n g liởỊ) th ấ u kính mỏng

Để tìm tiêu điểm p h ải của lliấu kính ta rọi chùm

sán g song song từ bên trá i sang Áp dụng lần lúộl sự klníc xạ qua lưỡng

c h ấ t cầu và lưỡng c h ấ t phang Chùm

lia k h ú c xạ q u a m ậ t cầu vào tlmý

t inh hội tụ cách m ặ t cầu một khoảng

(lúng b ằn g tiêu c:ự phải của lưỡnL;

c h ấ t cầu Xem chiết s u ấ t không khí

Tiêu điểm p h ả i cách m ặl phải Ihấn kính một, khoảng' 1,667 cm.

Rọi c h ù m song song từ phía phải sang, ch ùm tia tru y ền th ắ n g đến m ặt cầu, và k h ú c xạ r a không khí Tiêu diêm trá i của th ấ u k ín h trù n g vói tiêu điểm trá i củ a lưỡng c h ấ t cầu và cách m ặ t (rước th â u kính mội khoảng

R

F 0 x = r =

0 , - 1 = 2 R - 5 CHI

DỂ Lài Q T - 0 0 - 0 9

BAI 1.15 Wtiiursslrass Ii0.1t ra một phưdnt* phả}) hình, /loe sau dây dê vẽ Lia

k h ú c xụ (ỊUU m ặ t cầu Giả s ử m ặ t vầu K bủn kính R (hình 1.15) có chiết

s u ấ t n Itủiii trong m ộ t môi trường dồng n h ấ t với chiết suấ t 1 1 D ựng h ai m ặt cầu đ ồ n g t â m vôi các bán k ín h OQ = R n / n '

uả OP - R u ’ /n Kéo d à i tia túi S K cho đến

giao diốni của nó uâi m ặ t cầu th ứ n h ấ t tại Q.

N ô i đoạn th ẳ n g QO N ó cắt m ặ t cầu th ứ hai

Lại p K h i đô đường th ắ n g KP SŨ lù tia khúc

xạ H ủ y ch ứ n g m i n h cách d ự n g h ìn h đó, dổng

thúi h ã y chứng m in h rằng p uù Q lập th à n h

m ột cặp điểm liên Ìuìp.

LÒI GIẢI : Một cặp điểm liên hợp Irony Liường hựp này có nghĩa là b ất

cứ môl l i a s á n g n à o l ừ n g o à i k h ô i c ầ u h ư ỏ n g Lói Q, l l ù Lia k h ú c x ạ v à o k h ô i cầu củng p h ả i di q u a p Muôn t h ế phải chừng m in h rằng

— R

n sin p sill o

Kl>

Mặl khác, lừ (’ácli (lựng các mặl cầu phụ L:i (lỗ (làng chứng minh (lược

l ằ n g hai ta m giác KOP và KOQ có góc chung ở o là ilồng dạng, với tỷ số

D ề t à i Q T - 0 0 - 0 9

B RÈN LU YÊN KĨ NẢN(Ì VẼ TIA SẢNG

BAI 1.16 Một n guồn sá n g điếm n ằ m ngoài, trục chính của một thấu kính vả cách th â u k ín h m ột kh o ả n g d = 12 cm Người ta dịch th ấ u kín h di một đoạ n a = 3 cm theo ph ư ơ n g vuông góc với trục chính của nó, thi ảnh của

nguổn ílịch d i m ộ t đoạn a' = 4, 5 cm ỉ l ã y xác đ ị n h liũu cự th ấu kính.

LÒI GIẢI : '1' rước h ê l x é t Iníòng hợp th ấu k ín h Jả hội Lụ lliui n h ư mọi nhiều học sin h dền b ắ t dầu việc giải bằny cách võ tia lỏi song song với trục chính, và vẽ Lia ló Lương ứny qua liêu diêm giả (lịnh Dĩ nhiên, (lây là mộtl.rony n h ữ ng cách tiếp cạn (.ối bài (oán Nhưng da phần học sinh lủng túngIrong bưóc xử lí liêp Iheo Chỉ một sô íl di đến kết quả ciiôi cùng di dến kết

q u a cuối cù n g sa u n h iều phép biến dổi

Bây giò ta thử làm Uieo cách

vẽ tia s á n g song Sony với trục

ch ín h (liìnli 1.16) Do diêm nguồn

dồng d ạn g với dinh c h un g tại 11 và hai (láy Sony song là các đoạn F ị F2 - u

và S/Sỵ = t ỉ Suy ra k h o ản g ả n h d ’ = 1,5 /'; Lừ công (hức cơ bản suy Liếp ra khoảng vật íl = 3/', hay là / ’= 4cm.

Nếu ả n h là ảo, thì b ằ n g cách làm tương tự suy l a /'= 20 cm

Thực r a cách là m hiệu quả n h ấ t tro n g trường hớp này là tận

th ấ u k ín h cho ản h ảo Tiêu cự th ấu kính bằng f = 4 CHI hoặc 20 cm.

Đê xét trường lidp Uiấu kính là phân kì, ta lợi (lụntỉ t h ê m dặc điểm Lạo

ả n h củ a nó VậL t h ậ t có ả n h ảo n ằ m giữa th ấ u kính và nguồn, khiên từ cách vẽ tia q u a quang tâm lliấy ngay lằ n g dộ địcli cluiyên ả n h không thê’ vitciL độ dịch chuyển n g an g của thấu kính

BÀI 1.17 Một gương cầu lõm íỉạl

HUU môL th â u kín h Ị)ìiảit k ì tiêu cự I)

= 5cm một kh o a n g 1 = 7 cm l l ệ cho

ả n h cùng độ cua n h ư vật cảu mọi

vật n ằ m ở vị trí tuỳ ý trước thấu

kính H ã y xác d in h tiêu cự của

gương

I lình 1,17

LỜI GlẢl : Do v ậ t n àin trước th ấ u kính n h ữ ng khoáng tuỳ ý nên lia

ch u n g n h ấ t cho mọi v ậ t là tia xuấỉ p h á t lừ một iliêin liên v ậ t và di song song với trục chính Đe ả n h cùng (lộ cao như vật, Ihì lia sáng ló qua Uiấu kín h, p h ả n xạ trê n gương, qua th a u k ín h mộl lần nữa, lại phải song song vói trục c h ín h và cùng' dộ cao n h ư tia tới Muôn thế tia ló tru n g giun đi tới gương p h ả i t r ù n g với mộl bán kính của gucing Nghĩa là lâm c của gương trù n g vói Liêu diêm ảo của Ihấn k ín h Qùnh 1.17) Từ h ìn h vẽ suy l a tiêu cự của gương b ằ n g

, " C O , \f)ị + l ,

/ - - - -—1 6 cm

BÀI 1.18 Một Liu sáng A O B rọi lũn m ộ t lị ương

cầu ỉõni, rắt trục chính tụi (ỉiữiìì () Tia pỉiảìì

xạ B O ,D cắt trục ch ín h ấy tụi o , (h ù ik ỉ 18)

B ằ n g cách võ dường di tia sủng, hãy xúc (lịnh

(>, D

llìiili I.IS

D ề t à i Q T - 00 - 09

tiêu cự cúa gương.

LÒI GIAI: Hiển n h iê n là bài luán này chí có

(li cùa Lia sáng, dồng Lliời không chí có mội

cách, ơ dây ta n h ậ n x é t ngay rằ n g nếu có 111ỘL

nguồn sán g diểm n ằ m tạ i o thì ả n h của nó

n ằ m tại Oi- Vì v ậy vẽ tia OE song song vói tia

MO,, t-liì lia pliản xạ EO, cat tia OB Lại l i êu

diêm p h ụ

lJ (hình 3 l8 a) Giao diêm của (lường vuông góc hạ tử [* xuông Liục chính chính là tiêu điểm l'\

( ì / l i c h ú N h ư (lã n ó i , có l.liô x á c ( l ị n h l i ô u i l iốni c h í n h h a n g c á c h v ẽ Lia

súng khác C h ẳng h ạn , ta có thể dựng Ihêin một lia A , s tối (lỉnh gương di

song song với tia AO 13 (hình 1.18b) Vẽ lia ph ản xạ của nó dôi xứng qua

trục ch ín h để tìm liêu diêm ph ụ F, tlieo lín h c h ấ t của chùm tia sonfỊ song

nghiêng trục C ũng có th ể dựng l i a ^ s túi song song với 1,ia 13D và Lìm tiêu

(liổin phụ F, (h ìu h l.lS c) Tuy nhiên ta có nhộn xél r ằ n g liêu diổin phụ t,ìm

(lược theo các cách vẽ trê n các hình l.lS b và 1.18c, dặc biệt là trên hình

i i S b không ch ín h xác bằng cách võ Lên hìnli 1.18a, bởi vì tiêu điểm phụ Liêu h ìn h 1.18a n ằ m Lrên tia có độ nghiêng nhỏ n h ất

BÀI 1.19 Trên h ìn h 1.19 chu /lệ hai lị ương cầu: gifting lõm G, có bán kính cutitị Iỉị - 20 lìi, lịiùỉiìiị lồi cỏ hán kính COÌÌIỊ R.J = l()ni till'd'c dặt ních nììdii một ìihoihitỊ L - 5)11 ỉỉộ đưực d ừ n g dê làm chậm mội xu n g súng ngắn hạn rọi vào iiif(ỉiiỊí Cr, t.hco đường song song với trục chinh và ở khoảng cách h =

2ŨCỈII Hồi s a u bao nhiêu lảu t hi tiu s áng chui ra khồi kệ IỊUU m ột lồ đường

k i n h d - 2ciìi n ằ m Lụi t â m của gương cầu lối 'ị

t h ế giải b ằ n g c á c h v ẽ d ư ờ n g

gương G| thì tia p h ả n xạ hướng túi

Liêu (liểm gương cầu lồi, và lại cho

tia p h ả n xạ song song tâi gương ]õm,

cách trụ c ch ín h một- k hoảng h | l)o h

« L, nên từ các liim giác (lồng

(lạng, suy ra li| = li/2 Như vậy,

m uốn d io SĨXII n lầu p h ả n xạ, Lia ] lình 1.19

sáng lot qua lỗ, thì

h „< <1/2

h a y là

20 < 2 "

suy ra n i 5, Lức là tiu Lhoát ra khỏi

bịv>ai1 5 lâ '1 l^liả.11 xạ Nó đi trong hệ

đoạn dưòng b ằ n g 9L, thòi gian bị

bằ n g 2 5 f đ ầ u A cách thấu kín h mội khoảng 2f l l ã y d ù n g ph ép vẽ dường

di các liu sáng, dựniỊ ả n h của vật <JU (1 Uiân kính Xác til lì lì góc nghiêng /ì iịiữa lình A B với trục chinh.

LÒI GIẢI : Xem rằn g lliiíu kính l.lioả mãn (liều kiộn lương điểm Khi dó một tia sán g di (lục v ậ t Lừ B đến A, đến th ấ u kính (lia BAII trên hình 1,20a) là l.ia c h u n g cho mọi diểm vật