SKKN vật lí 7 8 phần gương phẳng

Dạng 2 : Xác định vị trí đặt gương để thoả mãn các điều kiện cho trước của tia tới và tia phản xạ. Bài tập 2.1. Chiếu 1 tia sáng SI theo phương nằm ngang đến một gương phẳng để tia phản xạ chiếu xuống đáy giếng thì cần phải đặt gương phẳng hợp với phương nằm ngang một góc bằng bao nhiêu? Nêu cách vẽ và vẽ hình để xác định vị trí đặt gương? Hướng dẫn giải: + Vẽ tia tới SI theo phương nằm ngang, tia phản xạ IR theo phương thẳng đứng và hướng đi xuống. (hình 13).Góc SIR = 900 + Vẽ tia phân giác IN của góc SIR thì IN chính là pháp tuyếncủa gương tại điểm tới I => + Dựng đường thẳng GG’ đi qua I và vuông góc với pháp tuyến IN thì GG’ là đường thẳng biểu diễn mặt gương vì GIN = 900 mà SIN = 450 => GIS = 450. Hay ta phải đặt gương hợp với phương nằm ngang 1 góc 450 thì tia tới gương theo phương nằm ngang sẽ cho tia phản xạ nằm theo phương thẳng đứng hướng xuống đáy giếng. Từ bài tập này giáo viên ra các bài tập tương tự nhưng cho tia tới có phương khác với bài 2.1. Bài 2.2. (Mở rộng bài toán 2.1) Dạng 3: Vẽ đường đi của một tia sáng xuất phát từ một điểm cho trước qua gương (hoặc hệ gương) rồi đi qua một điểm cho trước Bài 3.1: Cho một điểm sáng S nằm trước một gương phẳng G, M là một điểm cho trước.a, Hãy nêu cách vẽ một tia sáng từ S chiếu tới gương, phản xạ đi qua Mb, Có bao nhiêu tia sáng từ S đi qua M? Đối với bài toán này giáo viên có thể hướng dẫn học sinh tìm ra 2 cách giải : Cách 1 : Vì tia tới gương xuất phát từ điểm S nên tia phản xạ của nó sẽ có đường kéo dài đi qua ảnh ảo S’ của S qua gương. Mặt khác theo yêu cầu của đề ra tia phản xạ phải đi qua M do đó tia phản xạ vừa đi qua S’ và M nên ta suy ra cách vẽ : + Vẽ ảnh S’ của S qua gương + Nối S’ với M cắt gương tại I thì I là điểm tới + Nối SI thì SI là tia tới, IM là tia phản xạ. (ình 18) Cách 2 : a.Muốn tia phản xạ đi qua M thì tia tới gương phải đi qua M’ là ảnh của M qua gương. Mặt khác tia tới xuất phát từ S nên ta có cách dựng như sau :+ Vẽ ảnh M’ của M qua gương+ Nối M’ với S cắt gương tại I thì SI là tia tới và IM là tia phản xạ cần vẽ

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ.

PHÒNG GD & ĐT QÙY CHÂU

TRƯỜNG PT DTBT-THCS HỘI NGA

*******************************

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN VẬT LÝ

PHẦN GƯƠNG PHẲNG - MÔN VẬT LÝ THCS

Lĩnh vực chuyên môn: Vật Lý

Tác giả: Phạm Thị Thu Hà

Tổ chuyên môn: Toán Lý

Đơn vị công tác Trường PT DTBT - THCS Hội Nga

Điện thoại cá nhân

Điện thoại cơ quan

Năm học : 2015 – 2016

*******************************

Để học tốt môn vật lí, song song với việc nắm vững lý thuyết , học sinh cần phải

có kỹ năng giải bài tập, Việc giải các bài tập Vật lí giúp học sinh hiểu sâu hơn nhữngquy luật vật lí, những hiện tượng vật lí, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt,

tự giải quyết những tình huống cụ thể khác nhau là vấn đề quan trọng

Qua thực tế nhiều năm giảng dạy môn Vật lí THCS, qua nhiều tài liệu, nhiềuchuyên đề bồi dưỡng thường xuyên, qua quá trình công tác, qua học hỏi đồngnghiệp…tôi rút ra được một phương pháp dạy đạt hiệu quả ngày càng cao hơn cho

học sinh của mình trong giảng dạy, đó là “Phương pháp giải bài toán Vật lý phần

gương phẳng –Môn Vật lý THCS ” Để làm được điều đó trước hết người giáo viên

phải có đủ kiến thức, có sự say mê nghề nghiệp, có tấm lòng tận tụy với học sinh đểgiúp học sinh tự khai thác nội dung, tự giải quyết vấn đề hướng dẫn học sinh timđược phương pháp giải những bài tập ở mức độ cao hơn và từ những bài tập cơ bản

đó mở rộng thành những bài tập khó hơn, tổng quát hơn thì các em sẽ có kỹ năng giảibài tập về gương phẳng tốt hơn Những tiết học như vậy tiềm năng trí tuệ, tư chất củahọc sinh được phát huy tối đa, từ đó để có phương án, bồi dưỡng nâng cao kiến thức,năng lực cho học sinh sau này

II CƠ SỞ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ.

Mục tiêu cần đạt tới khi giải bài tập Vật lý là tìm được câu trả lời đúng đắn, giảiđáp được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ Quá trình giải một bàitoán Vật lý thực chất là tìm hiểu điều kiện bài toán, xem xét hiện tượng Vật lý được

đề cập và dựa trên kiến thức Vật lý, Toán để nghĩ tới những mối liên hệ có thể quacác đại lượng đã cho và các đại lượng cần tìm Sao cho có thể thấy được đại lượngphải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp đại lượng đã cho Từ đó tìm được với giảiđáp

Từ sự phân tích về thực chất hoạt động giải một bài toán Vật lý, thì ta có thể chỉ

ra những nét khái quát, xem như một sơ đồ định hướng các bước chung của tiến trình

2

giải một bài toán Vật lý Đó là cơ sở để giáo viên xác định phương pháp hướng dẫnhọc sinh.

PHẦN II: NỘI DUNG.

I Thực trạng:

Học sinh đại trà đa số nhận thức đều có hạn, nên khi giải các dạng bài tập Vật líthường ít hiểu rõ về bản chất của nó Vì vậy việc định hướng và tìm ra phương phápgiải cho bài tập đó là rất quan trọng Qua khảo sát thực tế Học sinh ở trường về nhucầu ham thích học, và chất lượng học Vật lí như sau:

Chất lượng giải các bài tập Vật lí.

3 Biết giải các bài tập, hiểu đúng bản chất 10 %

4 Biết vận dụng các dạng bài tập giải được 5 %

Qua thực trạng trên ta thấy:

- Đa số HS chưa có định hướng chung về phương pháp học lý thuyết và phươngpháp giải bài tập vật lí

- Học sinh chưa nắm vững kiến thức, do đó gặp không ít khó khăn trong việc vẽảnh của một vật tạo bởi gương phẳng và hoàn thiện các yêu cầu khác của bài toán Vìvậy việc định hướng cho học sinh giải các bài tập Vật lí là rất quan trọng Đặc biệt làviệc hiểu đúng bản chất Vật lí và vận dụng được kiến thức Từ đó một vấn đề đặt ra làphải có được một hệ thống bài tập cơ bản, khoa học, đi từ dễ đến khó sẽ giúp cho họcsinh vừa ham thích, vừa hiểu và vận dụng được kiến thức đó vào cuộc sống, kĩ thuật

II Giải pháp:

*Các bước giải bài tập Vật lí.

1 Bước thứ nhất:

- Tìm hiểu đề bài

- Đọc ghi ngắn gọn các dữ liệu xuất phát và các đại lượng phải tìm

- Mô tả lại tình huống được nêu trong đề bài, vẽ hình minh hoạ

- Nếu đề bài yêu cầu thì phải làm thí nghiệm để thu được các dữ liệu cần thiết

2 Bước thứ hai:

- Xác lập các mối quan hệ cơ bản của các dữ liệu xuất phát của các đại lượng cần

phải tìm

- Đối chiếu các dữ liệu xuất phát và đại lượng cần phải tìm, xem xét bản chất vật

lý của tình huống đã cho để nghĩ đến các kiến thức, các định luật, các công thức cóliên quan

- Tìm kiếm, lựa chọn các mối liên hệ tối thiểu cần thiết để thấy được các mối liên

hệ của đại lượng cần phải tìm với các dữ liệu xuất phát, từ đó rút ra kiến thức cầntìm

- Kiểm tra, xác nhận kết quả.

- Để xác nhận kết quả cần tìm, cần kiểm tra lại việc giải, theo một hoặc một sốcách sau đây:

- Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi, xét hết các trường hợp chưa?

- Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không?

- Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp không?

- Kiểm tra kết quả bằng thực nghiệm xem có phù hợp không? Nếu cần

III Phương pháp giải bài tập cụ thể:

Để có thể giải tốt bài tập trước hết học sinh phải nắm vững các kiến thức cơ

bản sau:

1.Tia sáng:

4

* Tính chất ảnh của vật tạo bởi gương phẳng:

6.Cách vẽ ảnh của một điểm sáng qua gương

Cách 1: Dựa vào tính chất của ảnh của

một vật tạo bởi gương phẳng (hình 2)

Cách 2: Dựa vào định luật phản xạ ánh

- Trường hợp đặc biệt đơn giản (Vật là một đoạn thẳng) ta chỉ cần vẽ ảnh của

hai điểm đầu và cuối rồi nối lại

8 Vùng nhìn thấy của gương:

VI Các ví dụ cụ thể:

1.Dạng 1: Vẽ ảnh của một điểm sáng, vật sáng xác định góc tới, góc phản xạ

Bài 1.1:

Cho một điểm sáng S trước gương phẳng G như hình vẽ (hình 3)

Hãy trình bày cách vẽ và vẽ ảnh S’ của điểm sáng S bằng hai cách:

b.Áp dụng định luật

phản xạ ánh sang

Hướng dẫn giải :

a Áp dụng tính chất của ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng:

Vì ảnh và vật đối xứng với nhau qua gương phẳng nên ta kẻ SS’ vuông góc với gương phẳng tại H sao cho S’H =SH Vậy S’ là ảnh của S (hình 4)

b.Áp dụng định luật phản xạ ánh sáng:

- Từ điểm sáng S ta vẽ hai tia tới bất kỳ đến gương phẳng

- Từ I và K dựng đường pháp tuyến IN1 và KN2

- Đo góc tới SIN1 và SKN2 (bằng thước đo góc)

- Vẽ hai tia phản xạ tương ứng IR1 và KR2 sao cho góc phản xạ bằng góc tới

- Kéo dài hai tia phản xạ cắt nhau tại S’ Vậy S’ là ảnh của S

*Vẽ hình:

* Từ bài tập này giáo viên ra các bài tập tương tự nhưng mở rộng ở mức độ khó hơn

Bài 1.2 (Mở rộng bài toán 1.1)

Chiếu một tia sáng SI lên một gương

phẳng M như hình vẽ (hình 5).

a.Hãy vẽ tia phản xạ IR

b.Tính giá trị của góc phản xạ

Hướng dẫn giải :

a.Cách vẽ tia phản xạ IR(áp dụng tính

chất của ảnh của một vật tạo bởi gương

phẳng)

- Vẽ ảnh S’ đối xứng với S qua gương phẳng

- Vì tia phản xạ có đường kéo dài đi qua

ảnh S’ nên ta nối S’ với I, rồi kéo dài về phía

6

Hình 4

S ’

i1 i

1

/

i1 i2/

R2

N2

R1

N1 S

G

M

Hình 5

I

30 0

S

Hình 6

30 0

S’

I

R

N S

M

trước gương ta được tia phản xạ IR (hình 6)

Hai gương phẳng G1 và G2 được bố trí

hợp với nhau một góc α như hình vẽ

(hình 7) Hai điểm sáng A và B được đặt

vào giữa hai gương

a.Trình bày cách vẽ tia sáng suất phát

từ A phản xạ lần lượt lên gương G2 đến

a Vẽ A’ là ảnh của A qua gương G2

bằng cách lấy A’ đối xứng với A qua G2

- Vẽ B’ là ảnh của B qua gương G1

bằng cách lấy B’ đối xứng với B qua G1

- Nối A’ với B’ cắt G2 ở I, cắt G1 ở J

- Nối A với I, I với J, J với B ta được

đường đi của tia sáng cần vẽ (hình 8)

b Gäi A1 lµ ¶nh cña A qua g¬ng G1

.A1

Hình 9

a Hãy vẽ ảnh A’B’ tạo bởi gương

b Biết đầu A và đầu B cách gương

+ Vẽ AA’ vuông góc với gương tại H

sao cho A’H = AH

+ Vẽ BB’ vuông góc với gương tại K

Theo hình vẽ ta có: AA’= AH +A’H

Mà A’H = AH nên AA’= 2AH

Thay số và ta được AA’= 2.30 = 60(cm):

Hình 10

A

B

Vậy AA’= 60+20 = 80 (cm)

Bài 1.5: (Mở rộng bài toán 1.3 vẽ tia phản xạ

qua hệ gương cần thỏa mãn các điều kiện)

Hai gương phẳng M1 , M2 đặt song song

có mặt phản xạ quay vào nhau Cách nhau một

đoạn d Trên đường thẳng song song với hai

gương có hai điểm S, O với các khoảng cách

được cho như hình vẽ (hình 11)

a) Hãy trình bày cách vẽ một tia sáng từ S

đến gương M1 tại I, phản xạ đến gương M2

tại J rồi phản xạ đến O

b) Tính khoảng cách từ I đến A và từ J đến B

Hướng dẫn giải :

a) Chọn S1 đối xứng S qua gương

M1 Chọn O1 đối xứng O qua gương

M2 , nối S1O1 cắt gương M1 tại I ,

gương M2 tại J Nối SIJO ta được tia

d

h d a

2

).

Dạng 2 : Xác định vị trí đặt gương để thoả mãn các điều kiện cho trước của

tia tới và tia phản xạ

d

B S

a

Chiếu 1 tia sáng SI theo phương nằm ngang đến một gương phẳng để tia phản xạchiếu xuống đáy giếng thì cần phải đặt gương phẳng hợp với phương nằm ngang mộtgóc bằng bao nhiêu? Nêu cách vẽ và vẽ hình để xác định vị trí đặt gương?

Hướng dẫn giải:

+ Vẽ tia tới SI theo phương

nằm ngang, tia phản xạ IR theo

phương thẳng đứng và hướng đi

*Từ bài tập này giáo viên ra các bài tập tương tự nhưng cho tia tới có phương

khác với bài 2.1.

Bài 2.2 (Mở rộng bài toán 2.1)

Tia sáng Mặt Trời nghiêng 1 góc α =480 so với phương ngang Cần đặt một

gương phẳng như thế nào để đổi phương của tia sáng thành phương nằm ngang.

Dựng phân giác IN của góc β

suy ra: i’ = i = 660

Vì IN là phân giác cũng là pháp tuyến nên

ta kẻ đường thẳng vuông góc với IN tại I ta sẽ

Dựng phân giác IN của góc β

suy ra: i’ = i = 240

Vì IN là phân giác cũng là pháp tuyến nên ta kẻ

đường thẳng vuông góc với IN tại I ta sẽ được

nét gương PQ (hình 17)

Ta có: ∠ QIR = 90 - i' = 90 - 24 = 66 0 0 0 0

Vậy ta phải đặt gương phẳng hợp với phương

ngang một góc ∠ QIR =66 0

Dạng 3: Vẽ đường đi của một tia sáng xuất phát từ một điểm cho trước qua

gương (hoặc hệ gương) rồi đi qua một điểm cho trước

Bài 3.1:

Cho một điểm sáng S nằm trước một gương phẳng G, M là một điểm cho trước.

a, Hãy nêu cách vẽ một tia sáng từ S chiếu tới gương, phản xạ đi qua M

b, Có bao nhiêu tia sáng từ S đi qua M?

*Đối với bài toán này giáo viên có thể hướng dẫn học sinh tìm ra 2 cách giải :

Cách 1 : Vì tia tới gương xuất

phát từ điểm S nên tia phản xạ của nó sẽ

có đường kéo dài đi qua ảnh ảo S’ của S

qua gương Mặt khác theo yêu cầu của đề

ra tia phản xạ phải đi qua M do đó tia

phản xạ vừa đi qua S’ và M nên ta suy ra

S

I R

+ Nối S’ với M cắt gương tại I thì I là

+ Vẽ ảnh M’ của M qua gương

+ Nối M’ với S cắt gương tại I thì SI là tia tới và IM là tia phản xạ cần vẽ

b Có 2 tia sáng từ S qua M

+ Tia 1 : Tia truyền trực tiếp từ S đến M

+ Tia 2 : Tia xuất phát từ S chiếu đến

gương sau đó phản xạ đi qua M (hình 19)

Bài 3.2: ( Mở rộng bài toán 3.1)

Hai gương phẳng (M), (N) có mặt phản xạ quay vào nhau và hợp một góc α.Hai điểm A,B nằm trong khoảng hai gương Hãy trình bày cách vẽ và đường đi củatia sáng từ A đến gương (M) tại I, phản xạ đến gương (N) tại J rồi truyền đến B Xéthai trường hợp:

Hình 19

Gọi B’ là ảnh của B qua gương phẳng (N) Để tia phản xạ trên gương (N) tại Jqua được điểm B thì tai tới tại J phải có đường kéo dài đi qua B’ Từ đó trong cả haitrường hợp ta có được phép vẽ sau:

+Vẽ ảnh A’ đối xứng với A qua gương (M)

+ Vẽ ảnh B’ đối xứng với B qua gương (N)

+ Nối A’B’ sẽ cắt gương (M) tại I, cắt gương (N) tai J

+ Tia sáng AIJB là tia sáng cần vẽ

O

H

1 2

thành một lăng trụ đáy tam giác cân như hình vẽ

Trên gương (G1) có một lỗ nhỏ S Người ta chiếu

một chùm tia sáng hẹp qua lỗ S vào bên trong

theo phương vuông góc với (G1) (hình 27) Tia

sáng sau khi phản xạ lần lượt trên các gương lại

đi ra ngoài qua lỗ S và không bị lệch so với

phương của tia chiếu đi vào Hãy xác định góc

hợp bởi giữa các cặp gương với nhau

Hướng dẫn giải:

Vì sau khi phản xạ lần lượt trên các gương,

tia phản xạ ló ra ngoài lỗ S trùng đúng với tia

chiếu vào Điều đó cho thấy trên từng mặt phản

xạ có sự trùng nhau của tia tới và tia ló Điều này

chỉ xảy ra khi tia KR tới gương G3 theo hướng

vuông góc với mặt gương (hình 28) Trên hình

ˆ5ˆ2ˆ

Bài 3.4 ( Mở rộng bài toán 3.3)

Cho hai gương phẳng G1 và G2 đặt

song song với nhau (hình 23) Vẽ đường đi

của một tia sáng phát ra từ S sau hai lần

2 G

M

Hình 23

Hình 28

Hướng dẫn giải:

Bước 1: Xác định liên tiếp các ảnh của

S qua hai gương (2 ảnh trên gương G1, 1

ảnh trên gương G2)

Bước 2: Vận dụng điều kiện nhìn thấy

ảnh để vẽ tia sáng phản xạ trên các gương

Từ đó xác định điểm cắt nhau trên các

gương

Bước 3: Từ S nối lần lượt đến các điểm

cắt nhau trên các gương đến M ta sẽ thu được

đường truyền tia sáng cần tìm (hình 24)

Bài 3.5 ( Mở rộng bài toán 3.4)

Ba gương phẳng ghép lại thành một

hình lăng trụ đáy là một tam giác đều ((hình

25) Một điểm sáng S nằm trong tam giác Vẽ

đường truyền của tia sáng từ S, sau ba lần

phản xạ liên tiếp rồi trở về S

Hướng dẫn giải:

Xác định ảnh liên tiếp của S các gương G1, G2, G3 theo sơ đồ tạo ảnh sau:

- Nối S với S3 cắt gương G3 tại K

- Nối K với S2 cắt gương G2 tại H

- H với S1 cắt gương G1 tại I

- Nối S, I, H, K, S ta được đường truyền tia sáng từ S sau 3 lần phản xạ trên các

gương rồi truyền trở lại (hình 26, 26a).

Bài 3 6 ( Mở rộng bài toán 3.5)

Một nguồn sáng điểm và hai gương nhỏ đặt ở ba

đỉnh của một tam giác đều Tính góc hợp bởi hai

gương để một tia sáng đi từ nguồn sau khi phản xạ

trên hai gương:

1) Đi thẳng đến nguồn

2) Quay lại nguồn theo đường đi cũ

Hướng dẫn giải:

1) Để tia phản xạ trên gương

thứ hai đi thẳng đến nguồn, đường đi

của tia sáng có dạng như hình 29.

Theo định luật phản xạ ánh sáng ta có:

0 0

2) Để tia sáng phản xạ trên gương thứ hai rồi quay

lại nguồn theo phương cũ, đường đi của tia sáng có

dạng như hình 30

Theo định luật phản xạ ánh sáng ta có:

0 0

Dạng 4: Bài tập về cách xác định vùng nhìn thấy ảnh của một điểm sáng, vật sáng qua gương phẳng.

O

•S

1 2

O

Hình 29

phạm vi không gian mà trong đó ta có

thể nhìn thấyđược toàn bộ ảnh của vật

qua gương đó

Hướng dẫn giải:

Muốn nhìn thấy ảnh của toàn bộ vật AB thì phải nhìn thấy ảnh của cả 2 điểm A

và B qua gương Vì vậy ta phải đi xác định vùng nhìn thấy ảnh A’ của A qua gương

và vùng nhìn thấy ảnh B’ của B qua gương Giao của 2 vùng đó có thể nhìn thấy đồngthời ảnh của cả A và B qua gương nghĩa là nhìn thấy toàn bộ ảnh A’B’ của AB quagương (Z G G’B)

Bài 4.4: ( Mở rộng bài toán 4.2)

Hai học sinh A và B đứng trước một gương phẳng đặt thẳng đứng được bố trí

như hình vẽ (hình 33) A cách đều hai mép M và N của gương).Xác định vùng quan

sát được của 2 học sinh qua gương

Hướng dẫn giải:

* Xác định vùng quan sát được của hai bạn:

Lấy A’ đối xứng với A qua

1

S

N S’

gương phẳng MN, vẽ các tia phản xạ

của các tia tới AM và AN (không vẽ

các tia tới AM và AN cho đỡ rối)

là các tia A’MR và A’NE

Bài 4.5: ( Mở rộng bài toán 4.4)

Một người tiến lại gần một

gương phẳng AB trên đường trùng

với đường trung trực của đoạn

thẳng AB Hỏi vị trí đầu tiên

để người đó có thể nhìn thấy

ảnh của một người thứ hai đứng

trước gương AB (hình 35) Biết

Tìm vị trí đầu tiên của người

thứ nhất để nhìn thấy ảnh của người

thứ hai

Hướng dẫn giải:

*Khi người thứ nhất tiến lại gần

gương AB vị trí đầu tiên mà người đó

nhìn thấy ảnh của người thứ hai là N1’

đó chính là vị trí giao của tia sáng phản

xạ từ mép gương B (Tia phản xạ này có

R

P

B’ A’

thứ hai)

B

H

. N1(Người thứ nhất)