SKKN Một số kinh nghiệm giải bài tập quang học THCS

SKKN Một số kinh nghiệm giải bài tập quang học THCS THAM KHẢO

A PHẦN MỞ ĐẦU

I.LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hiện nay đất nước ta đang trên con đường phát triển và đổi mớingày càng mạnh mẽ về mọi mặt Bộ giáo dục đã đặt vấn đề đổi mới phươngpháp dạy học áp dụng cho tất cả các cấp học nói chung Chính vì vậy việc ápdụng đổi mới phương pháp dạy học trong giảng dạy đã và đang diễn ra trongnhững năm gần đây rất mạnh mẽ.Việc đổi mới phương pháp đối với mỗi giáoviên đã áp dụng ở mỗi trường, mỗi cấp học đều có những thành công và hạn chếnhất định

Trong giảng dạy đối với bộ môn Vật lý, việc vận dụng kiến thức đểgiải thích các hiện tượng tự nhiên hay giải các bài tập có ý nghĩa đặc biệt quantrọng Để thực hiện đúng chương trình sách giáo khoa, đồng thời đổi mớiphương pháp dạy học đáp ứng nhu cầu phát triển tư duy cho học sinh Chủ độngsáng tạo trong học tập và nghiên cứu Để đạt được mục tiêu đó thì việc địnhhướng cho học sinh tiếp thu kiến thức, đồng thời giúp các em vận dụng giảithích các hiện tượng tự nhiên cũng như giải bài tập một cách linh hoạt và tíchcực là một việc rất cần thiết Bên cạnh đó, Vật lý là môn khoa học lý thú, hấpdẫn và được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn đời sống hàng ngày của mỗi conngười chúng ta Hơn thế nữa, môn học này ngày càng yêu cầu cao hơn để đápứng kịp với công cuộc CNH- HĐH đất nước, nhằm từng bước đáp ứng mục tiêu

giáo dục đề ra "Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài", góp

phần xây dựng Tổ Quốc ngày một giàu đẹp hơn

Đội ngũ học sinh là một lực lượng lao động dự bị nòng cốt cho đất nước, làchủ thể trong tương lai Trong xu thế phát triển của thời đại khoa học kỹ thuật,

là một ngành mũi nhọn để phát triển kinh tế, an ninh quốc phòng Kiến thức, kỹnăng Vật lý cũng được vận dụng và đi sâu vào cuộc sống con người góp phầntạo ra của cải, vật chất cho xã hội ngày một hiện đại hơn

Như chúng ta đã biết ở giai đoạn đầu lớp 6 và lớp 7, vì khả năng tư duycủa học sinh còn hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều Do đó SGK chỉ đềcập đến những khái niệm, những hiện tượng Vật lý quen thuộc, thường gặp hàngngày Ở giai đoạn sau lớp 8 và lớp 9, khả năng tư duy của các em đã phát triển,

đã có sự hiểu biết ban đầu về khái niệm cũng như hiện tượng Vật lý Do đó việc

-1-học tập môn Vật lý ở lớp 9 đòi hỏi cao hơn Nhất là một số bài toán về điện, vềquang hình ở lớp mà các em học sinh được học

Thực tế qua bốn năm dạy chương trình thay sách lớp 9, bản thân tôi nhậnthấy Các bài toán quang hình học chiếm một phần nhỏ trong chương trình Vật

lý 9 Nhưng đây là loại toán các em hay lúng túng, nếu các em được hướng dẫnmột số điểm cơ bản thì những loại toán này không phải là khó Bên cạnh đó bàitoán về quang hình trong chương trình chiếm một phần 3 nội dung chương trìnhcủa cả năm học Chương này có 8 bài học trong đó bài thấu kính là cơ sở để họcsinh giải quyết các bài về dụng cụ quang học Nếu học sinh không giải quyếtmột cách triệt để bài toán về thấu kính thì hầu như không giải được các bài tập

về dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt

Khi học bài này yêu cầu học sinh phải nắm vững các kiến thức vềthấu kính, bao gồm đường đi của tia sáng qua thấu kính, cách dựng hình, cáccông thức của thấu kính, cách nhận biết loại thấu kính, tính chất vật ảnh cho bởitừng loại thấu kính để giải bài toán một cách nhanh chóng Tuy nhiên qua thực

tế giảng dạy, tôi nhận thấy học sinh khi học bài này thường rất khó khăn, chậmnắm bắt được thông tin, lúng túng khi giải bài tập, không xác định được hướnggiải quyết bài toán Trong khi đó thời lượng cho bài này trong chương trình kể

cả phần giải bài tập cũng chỉ có hai tiết học Do đó làm thế nào để giảng dạy tốtbài 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 thờigian ở nhà mới giải quyết được

Vì vậy để giúp học sinh có thể học tốt bài thấu kính, cũng như làmbài tập ở nhà, tôi đã sắp xếp và phân loại kiến thức cũng như dạng bài tập để các

em có thể hệ thống được kiến thức và nắm chắc kiến thức cần lĩnh hội Qua thực

tế áp dụng ở các lớp đã dạy, tôi thấy có hiệu quả rõ rệt

Trong bài viết ở năm trước tôi đã đề cập đến một dạng bài tập cơbản của phần thấu kính là bài tập định tính: vẽ hình, xác định loại thấu kính, tínhchất vật ảnh, để hoàn thiện bài viết của mình, năm học này tôi tiếp tục với phầnbài tập định lượng

Các bài toán phần này tạo tiền đề cho các em trong những năm họcTHPT Từ những lý do trên, để giúp học sinh lớp 9 có một định hướng về

KINH NGHIỆM GIẢI BÀI TOÁN QUANG HỌC” để viết

II PHẠM VI ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Phạm vi nghiên cứu: Chương III quang học lớp 9

- Đối tượng nghiên cứu: HS các lớp đang trực tiếp giảng dạy (lớp 9E, 9C)

III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.

- Áp dụng đổi mới phương pháp trong dạy học.

- Nâng cao chất lượng dạy học, cụ thể là chất lượng học sinh lớp chọn vàlớp đại trà

- Rèn luyện kĩ năng giải bài tập phần quang học làm tiền đề cho những nămhọc tiếp theo của học sinh

IV ĐIỂM MỚI TRONG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Nhờ sự nghiên cứu, tìm hiểu và áp dụng đổi mới trong dạy học đối vớiđặc thù của bộ môn Tôi đã nhận thấy ưu điểm cần phất huy và những hạn chếcần khắc phục Bản thân từng bước tìm ra các giải pháp phù hợp để khắc phụcnhững tồn tại, nhằm nâng chất lượng bộ môn đồng thời gây hứng thú cho họcsinh học tập, hiệu quả của công tác ngày một nâng lên

Đặc biệt trong quá trình vẽ hình có sử dụng hình vẽ trên máy chiếulàm tăng nhận biết cách vẽ ảnh của một điểm sáng hay một vật sáng qua thấukính Cách vẽ và nhận biết đâu là ảnh ảo, đâu là ảnh thật Nếu vẽ ảnh của vật tạobởi thấu kính bằng máy thì tỷ lệ ảnh so với vật có độ chính sác cao Khi vẽ bằngthước đôi khi do chủ quan của thầy, cô hoặc do cách đặt thước không chuẩn nênkhi vẽ các tia sáng không được thẳng, cũng làm ảnh hưởng không nhỏ tới tínhđúng đắn của bài toán

B PHẦN NỘI DUNG

I CƠ SỞ LÝ LUẬN:

Đối với bộ môn Vật lý ở cấp học THPT, việc vận dụng kiến thức vào giảibài tập hết sức quan trọng Kiến thức về tam giác đồng dạng mà các em đã học ởcác lớp dưới được vận dụng vào để tính khoảng cách từ ảnh tới thấu kính hoặcvật tới thấu kính Để học sinh có kiến thức và kĩ năng giải bài tập thì người thầyphải không ngừng nâng cao trình độ chuyên môn, đổi mới phương pháp để phùhợp với nội dung bài học cũng như cả một chương…v v

Thông qua việc vận dụng kiến thức vào giải thích hiện tượng Vật lí trong

tự nhiên và trong đời sống, cũng như các bài tập trong SGK và SBT Học sinh sẽ

tự tin hơn và có hứng thú với môn học

II THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI:

1.Thuận lợi :

-3 Giáo viên đã được đào tạo có trình độ chuyên môn nghiệp vụ đạt chuẩn.Kiến thức phong phú, có năng lực và tâm huyết với nghề Luôn có sự tìm hiểu

và vận dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy

- Đa số các em có ý thức học tập, chăm ngoan, tích cực chủ động trong họctập Các em có khả năng sử dụng mạng Internet để tìm hiểu kiến thức có liênquan tới bộ môn, số học sinh đạt điểm cao ngày càng nhiều

2 Khó khăn

- Dụng cụ trong phòng bộ môn dùng cho thực hành chưa đồng độ, cònthiếu và không chính xác Sách bổ sung để nâng cao trình độ cho học sinh chưaphong phú, chưa thường xuyên

- Do tư duy của học sinh còn hạn chế nên khả năng tiếp thu, lĩnh hội kiếnthức còn chậm Bên cạnh đó một bộ phận không nhỏ học sinh chưa quan tâm tớimôn học và coi Vật lý là môn phụ vì không nằm trong môn phải thi vào 10 Do

đó các em còn thờ ơ với môn học

- Mặt khác kiến thức hình học của các em còn hạn chế nên không thể vậndụng vào vẽ hình cũng như giải bài tập, các kiến thức, kĩ năng cơ bản, định lý,các hệ quả hầu như các em đều quên Đa số các em chưa có định hướng chung

về phương pháp học lý thuyết, chưa biến đổi được một số công thức, hayphương pháp giải một bài toán Vật lý Mặt khác do phòng thí nghiệm, phòngthực hành còn thiếu nhiều thiết bị nên các tiết dạy chất lượng chưa cao, dẫn đếnhọc sinh tiếp thu các định luật, định lí yếu

*Một số nhược điểm thường gặp của học sinh trong quá trình giải toán

+ Chưa có thói quen định hướng cách giải một bài toán theo tư duy lôgickhoa học, mà thường xuyên theo cách giải máy móc theo cách giải mẫu trongSGK hay sách hướng dẫn giải bài tập trên thị trường rất nhiều.

III- GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ:

Những bài toán quang hình học lớp 9 được gói gọn ở chương III từ tiết 40(Hiện tượng khúc xạ ánh sáng) đến tiết 58(Kính lúp) Mặc dù các em đã họcphần quang ở năm lớp 7, nhưng chỉ là những khái niệm cơ bản, cho nên nhữngbài toán loại này vẫn còn mới lạ đối với học sinh Mặc dù không quá khó khăn

và phức tạp đối với học sinh lớp 9, nhưng vẫn cần tập cho các em có kỹ năngnghiên cứu bài toán và đưa ra định hướng bài giải bài tập Nhằm tạo cho các em

có tính tư duy lôgic có hệ thống, khoa học và dễ dàng thích ứng với các bài toánquang hình học đa dạng hơn ở các lớp cấp trên sau này

Để khắc phục những nhược điểm đã nêu ở trên, tôi đã đưa ra một sốgiải pháp cần thiết cho HS bước đầu có một phương pháp cơ bản để giải loại bàitoán quang hình lớp 9 được tốt hơn:

1 Giáo viên cho HS đọc kỹ đề hướng dẫn HS phân tích đề:

Hỏi: * Bài toán cho biết gì?

* Cần tìm gì? Yêu cầu gì?

* Vẽ hình như thế nào? Ghi tóm tắt.

* Vài học sinh đọc lại đề ( dựa vào tóm tắt để đọc ).

Chú ý: Căn cứ vào các tính chất ảnh của vật qua thấu kính cho biết đó

là thấu kính gì? Cách dựng ảnh?

+ Thấu kính phân kì : Ảnh của vật qua thấu kính luôn cho ảnh ảo, nhỏ

hơn vật, cùng chiều với vật Ảnh nằm trong khoảng OF’

+ Thấu kính hội tụ : Ảnh của vật qua thấu kính cho ảnh thật ngược

chiều với vật lớn hơn vật, nhỏ hơn vật hoặc bằng vật Nếu cho ảnh ảo thì ảnh lớn

hơn vật và cùng chiều với vật

Ví dụ 1:

Một người dùng một kính lúp có số bội giác 2,5X để quan sát một vật nhỏ

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

a)Tính tiêu cự của kính ? Vật phải đặt vị trí nào trước kính?

-5-b)Dựng ảnh của vật AB qua kính , ảnh là ảnh thật hay ảo?

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

Giáo viên cho học sinh đọc và suy nghĩ trả lời câu hỏi.

* Bài toán cho biết gì?

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

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

Cách thấu kính bao nhiêu?

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

* Bài toán cần tìm gì? Yêu cầu gì?

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

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

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

- Xác định xem đây là ảnh thật hay ảo?

O

O

* Cho 2 học sinh dựa vào tóm tắt đọc lại đề ( giúp HS mới hiểu sâu đề ).

*Để giải đúng bài toán cần chú ý cho HS đổi về cùng một đơn vị hoặc đơn

vị của số bội giác phải được tính bằng cm

2a.Để học sinh dựng ảnh, hoặc xác định vị trí của vật chính xác qua kính,mắt hay máy ảnh GV phải luôn kiểm tra, khắc sâu HS:

*Các sơ đồ ký hiệu quen thuộc như:

-Thấu kính hội tụ, Thấu kính phân kì:

-Vật đặt vuông góc với trục chính:

-Trục chính, tiêu điểm F và F', quang tâm O:

-Phim ở máy ảnh hoặc màng lưới ở mắt:

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

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

- Đường thẳng nối tâm mặt cầu gọi là trục chính của thấu kính

- Điểm O gọi là quang tâm của thấu kính

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

- Đường truyền các tia sáng đặc biệt như:

• O •

•F'

B

+ Tia tới đi qua tiêu điểm F khi gặp thấu kính sẽ cho tia ló song song vớitrục chính

+ Tia tới đi qua quang tâm O của thấu kính luôn truyền thẳng

+ Tia tới bất kỳ cho tia ló đi qua tiêu điểm phụ ứng với trục phụ song songvới tia tới

+ Tia tới đi qua quang tâm O của thấu kính luôn truyền thẳng

+ Tia tới bất kỳ song song với trục phụ sẽ cho tia ló phân kì có đường kéodài đi qua tiêu điểm phụ F’

- Máy ảnh: Vật kính máy ảnh là một thấu kính hội tụ.

F' F

Kính cận Mắt

F,•CV A

B

Kính lão

•F CC

- Kính lúp:

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

+ Để dựng ảnh, hoặc xác định vị trí ảnh của một vật qua kính lúp cần phảiđặt vật trong khoảng tiêu cự của thấu kính Ảnh của vật qua kính lúp là ảnh ảolớn hơn vật, cùng chiều với vật

O

*Ở Ví dụ 1:

Dựng ảnh của vật AB qua kính lúp:

+ Ta phải đặt vật AB trong khoảng tiêu cự của kính lúp

+ Dùng hai tia đặt biệt để vẽ ảnh A'B'

2b) Để trả lời phần câu hỏi định tính học sinh cần thu thập thông tin có liên quan đến nội dung, yêu cầu bài toán từ đó vận dụng để trả lời.

Ở ví dụ 1

Câu a) Vật đặt vị trí nào trước kính ?

Câu b) Nêu tính chất ảnh của vật qua thấu kính ?

+ Ở đây vật kính là một kính lúp cho nên vật phải đặt trong khoảng tiêu cựmới nhìn rõ được vật Ảnh của vật qua thấu kính sẽ là ảnh ảo và lớn hơn vậtcùng chiều với vật

*Các thông tin:

- Thấu kính hội tụ:

+ Vật đặt ngoài tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều với vật và lớn hơn vật.+ Vật đặt rất xa thấu kính cho ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảngbằng tiêu cự

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

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

ảo lớn hơn vật Đặt mắt sau thấu kính sao cho mắt nhìn thấy rõ ảnh ảo đó

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

* Công thức tính số bội giác:

* Hệ thức tam giác đồng dạng, và các phép toán biến đổi:

•

I

F A

B

•F' A'B'

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

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

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

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

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

4.Hướng dẫn HS phân tích đề bài toán quang hình học một cách lôgic,

có hê thống:

Ví dụ 2 :

Đặt vật AB cao 12cm vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (Anằm trên trục chính) và cách thấu kính 24cm thì thu được một ảnh thật cao 4cm.Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và tính tiêu cự của thấu kính

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

- Để hướng dẫn HS phân tích, tìm hiểu bài toán phải cho HS đọc kỹ đề,ghi tóm tắt sau đó vẽ hình

- Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán:

Đây là TK hội tụ vì cho ảnh thật, ngược chiều với vật và nhỏ hơn vật

*Muốn tính OA' ta cần xét các yếu tố nào?

*Muốn tính OF' = f ta phải xét hai tam giác nào đồng dạng với nhau?

- Hướng dẫn HS giải theo cách tổng hợp lại:

*Tìm tiêu cự của thấu kính:

Suy ra :

OI

A ' B '=

OF' F'A=

OF' OA'-OF' .

Theo hình vẽ ta có.F’A = OF’ + OA = 15 + 10 = 25 cm

Mặt khác ΔF’AB~ΔF’OI =>F’AB~ΔF’AB~ΔF’OI =>F’OI =>

Một người già phải đeo một TK có tiêu cự 50 cm sát mắt thì mới nhìn thấy

rõ vật cách mắt 25 cm Hỏi khi không đeo kính thì người ấy nhìn rõ vật cách mắtbao nhiêu?

Tóm tắt

OF = 50cm, f = 50cm

OA = 25cm

K0 ®eo kÝnh => d’ = ?

B i gi¶i: ài gi¶i:

Nhận xét: Người này mắt bị lão nên phải phải đeo kính hội tụ

B’ B I

A’,F,C c A

Theo h×nh vÏ ta cã ∆ FAB ~ ∆ FOI

NghÜa lµ 3 ®iÓm A’; F; Cc trïng nhau, nh vËy ®iÓm cùc cËn c¸ch m¾t 50cm

vµ khi kh«ng ®eo kÝnh th× ngêi Êy nh×n râ vËt gÇn nhÊt c¸ch m¾t 50cm

Ví dụ 5

a Dùng kính lúp có tiêu cự 10 cm để quan sát vật nhỏ cao 1mm Muốn vật cao 10mm thì phải đặt vật cách kính bao nhiêu cm?lúc đó ảnh cách kính bao nhiêu cm

b Dùng một thấu kính hội tụ có tiêu cự 40 cm để quan sát vật nói trên Ta cũng có ảnh ảo cao 10mm thì đặt vật cách kính bao nhiêu cm