SKKN Các phương pháp giải bài toán quang hình học lớp 9

Các phương pháp giải bài toán quang hình học và bài tập áp hình học lớp 9 33 4.2 Đánh giá kết quả đạt được khi học sinh được hướng dẫn và áp dụng các phương pháp giải cho bài tập quang

3.1 Tìm hiểu các dạng bài tập quang hình học lớp 9 9 3.1.1 Dạng 1: Bài tập xác định loại thấu kính, quang tâm, tiêu cự,

tiêu điểm của thấu kính khi biết vật sáng (điểm sáng), ảnh của vật (ảnh

của điểm sáng) và trục chính của thấu kính

9

3.1.2 Dạng 2 (bài tập cơ bản): Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu

kính (d’) và chiều cao của ảnh (h’) khi biết khoảng cách từ vật sáng đến

thấu kính (d), chiều cao của vật sáng (h) và tiêu cự của thấu kính (f)

10

3.1.3 Dạng 3 (Một số trường hợp đặc biệt thường gặp): Tính

khoảng cách từ ảnh đến thấu kính (d’) và chiều cao của ảnh (h’) khi biết

khoảng cách từ vật sáng đến thấu kính (d), chiều cao của vật sáng (h)

và tiêu cự của thấu kính (f)

11

3.1.4 Dạng 4: Bài tập về mắt, máy ảnh và kính lúp 12 3.2 Các phương pháp giải bài toán quang hình học và bài tập áp dụng 13 3.2.1 Các phương pháp giải bài toán quang hình học chung: 13 3.2.2 Các phương pháp giải bài toán quang hình học và bài tập áp

dụng cho dạng 1:

14

3.2.3 Các phương pháp giải bài toán quang hình học và bài tập áp

hình học lớp 9

33

4.2 Đánh giá kết quả đạt được khi học sinh được hướng dẫn và áp

dụng các phương pháp giải cho bài tập quang hình

33

4.3 Kiểm chứng thông qua các trong các bài kiểm tra giữa kì và cuối kì 34

1 Những vấn đề quan trọng nhất được đề cập đến trong sáng kiến 35

và lâu hơn cho hầu hết các bài học trong chương trình học Giúp học sinh say

mê môn học nắm vững kiến thức về lí thuyết để vận dụng thành thạo vào việcgiải bài tập đặc biệt là là bài tập quang hình trong chương III: Quang học

Bằng việc được quan sát thầy cô giáo làm thí nghiệm hay trực tiếp các emlàm thí nghiệm rồi cùng nhau hoạt động nhóm bàn bạc đưa ra nhận xét và kếtluận chung để tìm ra nội dung cần ghi nhớ của bài sẽ làm các em nắc chắc kiếnthức lí thuyết

Khi đã nắm chắc kiến thức lí thuyết thì việc giải bài tập quang hình họcvới học sinh sẽ thuận lợi hơn nhiều

2

Tuy nhiên vì nhiều lí do khác nhau trong đó có lí do các em chưa cóphương pháp và kĩ năng làm bài tập quang hình mà nhiều học sinh thấy việc giảibài tập liên quan gặp nhiều khó khăn.

Phần bài tập quang hình là phần bài tập đa dạng, khó đối với học sinhTHCS, nếu chỉ hướng dẫn học sinh tìm tòi kiến thức như sách giáo khoa thì đa

số học sinh đều rất lúng túng khi giải các bài tập quang hình Nguyên nhân chủyếu là do học sinh chưa có phương pháp giải bài tập hợp lý

Để cung cấp một số phương pháp giải bài tập quang hình lớp 9 nhằmgiúp học sinh giải tốt được các dạng bài tập đã được học một cách bền vững sâusắc và có hiệu quả cao trong quá trình dạy học nâng cao chất lượng học sinh giỏimôn vật lý, cá nhân tôi đã áp dụng một số phương pháp giải các bài tập quang

hình khi dạy về phần quang học Vì vậy tôi mạnh dạn đề xuất sáng kiến: " Các

phương pháp giải bài toán quang hình học lớp 9"

2 Sáng kiến có gì khác với những sáng kiến, biện pháp và giải pháp trước đây.

Trong quá trình dạy học bộ môn vật lí việc các em học sinh nắm chắc cáckiến thức về lí thuyết để áp dụng vào giải các bài tập có vai trò quyết định đểcác em học tốt môn học và từ đó say mê bộ môn Tuy nhiên ngoài điều đó thì đểcác em làm thành thạo các dạng bài tập cơ bản và nâng cao của môn học thì các

em cần có những phương pháp giải bài tập Trong sáng kiến này tôi nhận thấy

- Giúp cho việc giải bài tập đặc biệt là bài tập quang hình của học sinh trởlên dễ dàng và thú vị từ đó khơi gợi niềm say mê yêu thích môn học của họcsinh

- Nắm được các phương pháp giải bài tập quang hình cơ bản và nâng caogiúp các em học sinh tự tin giải các bài tập theo hướng sáng tạo của riêng mình

- Tổ chức cho học sinh thảo luận theo nhóm để giải quyết vấn đề và cửđại diện nhóm lên trình bày ( đại diện thường là học sinh khá, giỏi )

- Thông qua các bài tập trong VBT, SBT, các đề thi của các năm và cácsách nâng cao cung cấp cho học sinh thấy được cầu trúc của đề thi trong từngchương, và từng phần của mỗi chương cụ t

hể, từ đó định hướng học tập và hướng sự tiếp cận của học sinh sao chochất lượng các kì thi được nâng cao

- Dạy học sinh cách sáng tạo, bằng việc đặt ra câu hỏi, những tình huốngtrong những trong những trường hợp cụ thể, bước đầu giúp các em trở thành chủthể của sự sáng tạo, để các em tự biết đặt ra những tình huống cụ thể và cónhững cách giải quyết tình huống đó dưới góc nhìn của học sinh

3 Đóng góp của sáng kiến.

Trong quá trình dạy học môn vật lí tại trường THCS Lãng Ngâm Tôi đãđưa sáng kiến vào việc giảng dạy trên lớp trong các giờ bài tập, ôn tập và ôn thihọc kì, ôn thi học sinh giỏi và ôn thi vào THPT (một số năm) so sánh với nhữngnăm trước tôi nhận được nhiều tín hiệu tích cực từ phía học sinh:

- Học sinh chủ động và tự tin hơn khi làm bài tập cũng như khi h

ọc bộ môn đa số các em làm tốt các bài tập cơ bản trong các bài kiểm tra trênlớp, thi học kì Một số học sinh có niềm yêu thích đặc biệt và say mê thật sự bộmôn thể hiện trong giờ học, trong bài kiểm tra, qua sự sáng tạo tìm ra các cáchgiải bài tập thú vị dễ hiểu

- Đóng góp một cách tiếp cận mới trong dạy các bài ôn tập giải bài tậptoán hình học cho học sinh, tạo ra sự hứng thú trong những bài tập vật lí tưởngchừng như khó hiểu khô khan thành những bài tập dễ hiểu thú vị có tính ứngdụng cao trong thự tế

4

- Đẩy mạnh hoạt động học tập của học sinh, phương pháp đưa ra tănghứng thú học tập góp phần nâng cao chất lượng dạy và học bộ môn Vật lí trongtrường THCS Lãng Ngâm.

- Xây dựng một số tình huống ở một số bài toán có tính nâng cao cho họcsinh nhằm đón đầu những phương án đề thi có thể đề cập đến

- Tạo ra một tài liệu tham khảo trong quá trình dạy học cho các thành viêntrong tổ

PHẦN 2 NỘI DUNG Chương 1: Cơ sở khoa học của sáng kiến.

1.1 Cơ sở lí luận

Môn vật lý là một trong những môn học lý thú, hấp dẫn trong nhà trường phổ thông, đồng thời nó cũng được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn đời sống hàng ngày của mỗi con người chúng ta Hơn nữa môn học này càng ngày lại càng càng yêu cầu cao hơn để đáp ứng 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

Hơn nữa đội ngũ học sinh là một lực lượng lao động dự bị nòng cốt và thật hùng hậu 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 một hiện đại hơn

Ta đã biết ở giai đoạn 1 ( lớp 6 và lớp 7 ) vì khả năng tư duy của học sinh còn hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên SGK chỉ đề cập đến những khái niệm, những hiện tượng vật lý quen thuộc thường gặp hàng ngày Ở giai đoạn 2 ( lớp 8 và lớp 9 ) khả năng tư duy của các em đã phát triển, đã có một số hiểu biết ban đầu về khái niệm cũng như hiện tượng vật lý hằng ngày Do đó việc học tập môn vật lý ở lớp 9 đòi hỏi cao hơn nhất là một số bài toán về điện, quang ở lớp 9 mà các em HS được học vào năm thứ ba kể từ khi thay sách GK lớp 9

Thực tế qua nhiều năm dạy chương trình thay sách lớp 9 bản thân nhận thấy: Các bài toán quang hình học lớp 9 mặc dù 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 dẫn một số điểm cơ bản thì những loại toán này không phải là khó.

Từ những lý do trên, để giúp HS lớp 9 có một định hướng về phương pháp giải bài toán quang hình học lớp 9, nên chúng tôi đã chọn đề tài này để viếtsáng kiến kinh nghiệm

Sau một thời gian ngắn tìm hiểu, kiểm nghiệm, chúng tôi đã nhận thấy được thực trạng và một số nguyên nhân sau:

1.2 Cơ sở thực tiễn

Đối với các em học sinh điều thiếu nhất khi giải các bài tập cho các mônhọc nói chung và môn vật lí nói riêng là có những phương pháp giải cho từngbài, từng dạng bài cụ thể Vì vậy nếu các em nắm được các phương pháp giải vàvận dụng nó vào các bài tập cụ thể đóng góp một phần quan trọng vào nâng caochất lượng học tập môn vật lí trong các trường trung học cơ sở nói chung và chấtlượng môn vật lí trong trường THCS Lãng Ngâm nói riêng

Trong quá trình giảng dạy và bồi dưỡng môn vật lí đối với một số giáo viênmới tham gia giảng dạy đôi khi chưa định hướng rõ cho học sinh từng phươngpháp chung cho từng dạng bài và phương pháp cụ thể cho từng bài Do đó việc giảibài tập của học sinh còn khó khăn và lúng túng từ đó hình thành tâm lí chán nản khihọc bộ môn của học sinh

Đối với trường THCS Lãng Ngâm vấn đề chất lượng đại trà nói chung vàchất lượng bộ môn nói riêng luôn được ban giám hiệu và nhà trường quan tâmmột cách đặc biệt Điều đó đòi hỏi người dạy phải tìm ra các phương pháp giảngdạy hiệu quả nhằm phù hợp với đa dạng các đối tượng học sinh khác nhau, kíchthích sự sáng tạo của học sinh, nhằm nâng cao chất lượng đại trà và chất lượng họcsinh đỗ vào các trường THPT

Chương 2: Thực trạng sử dụng các phương pháp giải bài toán quang hình

học lớp 9

6

2.1 Thực trạng chung của việc giải bài toán quang hình học lớp 9 trong trường THCS.

Khi giải một số bài tập nâng cao giáo viên thường bổ sung thêm kiến thứcngoài SGK và hướng dẫn để học sinh áp dụng kiến thức mới vào việc giải bàitập Cách làm này cũng có tác dụng nâng cao chất lượng bộ môn, nhưng cũnggây rắc rối cho không ít học sinh (nhất là đối tượng học sinh trung bình và yếu)

vì các em phải cố nhớ thêm các kiến thức mới trong khi kiến thức cơ bản trongSGK chưa thuộc, chưa hiểu Từ thực trạng trên tôi đã khảo sát chất lượng họcsinh, tìm ra các nguyên nhân dẫn đến các em lúng túng khi giải các bài tập phầnquang hình như sau:

- Đa số các em chưa có định hướng chung về phương pháp học lý thuyết,chưa biến đổi được một số công thức, hay phương pháp giải một bài toán vật lý

- Do tư duy của học sinh còn hạn chế nên khả năng tiếp thu bài còn chậm,lúng túng từ đó không nắm chắc các kiến thức, các công thức, định lý, các hệquả, kĩ năng cơ bản do đó khó mà vẽ hình và hoàn thiện được một bài toánquang hình học lớp 9

- Nhiều học sinh (yếu, trung bình) còn chưa có tâm thế nghe giảng tốt,chưa chịu khó học bài cũ và làm bài tập về nhà

- Kiến thức toán hình học còn hạn chế (tam giác đồng dạng, tam giác bằngnhau tính chất đường trung bình và hình chữ nhật ) nên không thể giải toánđược

- Học sinh đọc đề hấp tấp, qua loa, khả năng phân tích đề, tổng hợp đềcòn yếu, lượng thông tin cần thiết để giải toán còn hạn chế

- Học sinh vẽ hình còn lúng túng Một số vẽ sai hoặc không vẽ được ảnhcủa vật qua thấu kính, qua mắt, qua máy ảnh do đó không thể giải được bài toán

- Môt số chưa nắm được kí hiệu các loại kính, các đặc điểm của tiêu điểm,các đường truyền của tia sáng đặt biệt, chưa phân biệt được ảnh thật hay ảnh ảo.Một số khác không biết biến đổi công thức toán

- Chưa có thói quen định hướng cách giải một cách khoa học trước nhữngbài toán quang hình học lớp 9

Các phương pháp dạy học đa dạng và phong phú việc áp dụng mỗiphương pháp trong quá trình giảng dạy bao giờ cũng có những mặt tích cực vànhững mặt hạn chế Vấn đề đối với người dạy sử dụng phương pháp nào đểgiảng dạy một vấn đề tạo ra hiệu quả tối đa, nâng cao được tính tích cực giảmtối đa những hạn chế của phương pháp đối với vấn đề cần truyền thụ.

2.2 Thực trạng việc giải bài toán quang hình học lớp 9 trong trường THCS Lãng Ngâm.

Trong quá trình giảng môn vật lí tại trường THCS Lãng Ngâm, đặc biệt làmôn vật lí 9, tôi nhận thấy rằng những hạn chế của học sinh trường mình cũng

có nhiều điểm chung với những hạn chế của các em học sinh THCS nói chung

Đặc thù của trường là khối lớp học được phân làm hai lớp, lớp chọn vàlớp thường Đối với các em học sinh ở lớp chọn đa phần là các em có học lựckhá và giỏi Đối với các lớp thường thì học lực của các em đa phần là yếu vàtrung bình

Khi giảng dạy trong lớp chọn thì ý thức tự giác và tự học của các em rấtcao nên việc nắm bài trên lớp của đa số các em là hiểu và vận dụng tốt để làmbài tập cơ bản trong VBT và SBT Tuy nhiên các em chưa có nhiều kĩ năng làmbài tập và kĩ năng vận dụng kiến thức liên môn để giải bài tập nên việc giải bàitập quang hình học vẫn còn lúng túng

Đối với học sinh các lớp thường, bản thân các em chưa xác định đúngmục đích học tập nên nhiều em chưa thực sự chú ý nghe giảng trên lớp, khôngnắm được kiến thức trọng tâm cộng thêm về nhà chưa chăm chỉ học bài và làmbài tập Vì vậy đối với các em việc vẽ hình, nhớ tính chất của ảnh qua các dụng

cụ quang học còn nhiều khó khăn dẫn đến việc giải bài tập quang hình lại càngthêm lúng túng

Bản thân tôi với những kinh nghiệm của mình qua một số năm giảng dạy

bộ môn và được học hỏi trên nhiều kênh thông tin Tôi mạnh dạn đưa một số phương pháp giải bài toán quang hình học lớp 9 vào giảng dạy trong các lớp củakhối 9 tại trường Bước đầu thu được những phản hồi rất tích cực từ phía học sinh ở cả hai loại lớp Đa số học sinh biết cách làm các dạng bài tập quang hình

8

học cơ bản trong VBT và SBT Đã có thêm nhiều học sinh say mê môn học hơn.Điều quan trọng hơn cả là kết quả khảo sát trong các kì thì đạt được kết quả cao.

Trên những điều kiện thực tế đó bản thân tôi mạnh dạn trình bày sáng

kiến " Các phương pháp giải bài toán quang hình học lớp 9" nhằm đưa ra cho

các em học sinh những phương pháp cơ bản cụ thể và chung cho từng bài , từngdạng bài toán quang hình học trong hoạt động dạy và học để nâng cao chấtlượng bộ môn vật lí trong trường THCS Lãng Ngâm

Chương 3: Những giải pháp mang tính khả thi 3.1 Tìm hiểu các dạng bài tập quang hình học lớp 9.

3.1.1 Dạng 1: Bài tập xác định loại thấu kính, quang tâm, tiêu cự, tiêu điểm của thấu kính khi biết vật sáng (điểm sáng), ảnh của vật (ảnh của điểm sáng)

và trục chính của thấu kính.

Kiến thức cần nắm để áp dụng giải bài tập dạng này:

- Các tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ (TKHT) và cách vẽ các tiasáng đó qua các thấu kính:

+ Tia sáng song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm (F’) củathấu kính

+ Tia sáng đi qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng theo phương của tiatới

+ Tia sáng đi qua tiêu điểm (F) cho tia ló song song với trục chính củathấu kính

+ cách vẽ các tia sáng qua các TKHT:

- Các tia sáng đặc biệt qua thấu kính phân kì (THPK):

+ Tia sáng song song với trục chính của thấu kính cho tia ló có đường kéodài đi qua tiêu điểm của thấu kính

.S

S ’

(1) (2) (3)

+ Tia sáng đi qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng theo phương của tiatới.

+ Tia sáng đi qua tiêu điểm (F) cho tia ló song song với trục chính củathấu kính

+ cách vẽ các tia sáng qua các TKPK:

chiều cao của vật sáng (h) và tiêu cự của thấu kính (f).

Kiến thức cần nắm để áp dụng giải bài tập dạng này:

- Tính chất của ảnh của vật qua TKHT và TKPK

- Cách dựng ảnh của vật sáng qua TKHT (cho ảnh thật và cho ảnh ảo) :

- Cách dựng ảnh của vật sáng qua TKPK:

- Kiến thức hình học về tam giác đồng dạng

- Các phép biến đổi toán học cơ bản

B

B ’

A

A ’ O

h

h ’ d

3.1.3 Dạng 3 (Một số trường hợp đặc biệt thường gặp): Tính khoảng cách từ

sáng đến thấu kính (d), chiều cao của vật sáng (h) và tiêu cự của thấu kính (f).

c) Các kiến thức cần nắm để giải bài tập dạng này:

- Cách dựng ảnh của vật sáng qua các thấu kính đúng tỉ lệ yêu cầu

- Các kiến thức hình học về: Hai tam giác bằng nhau, tính chất đường trung bình, tính chất hình chữ nhật…

- Các phép biến đổi toán học cơ bản

3.1.4 Dạng 4: Bài tập về mắt, máy ảnh và kính lúp.

Kiến thức cần nắm để áp dụng giải bài tập dạng này:

- Tính chất của ảnh của vật qua mắt, máy ảnh và kính lúp

- Công thức của kính lúp: G 25 f 25

   (f được tính theo đơn vị cm)

- Cách dựng ảnh của vật sáng qua mắt và máy ảnh (cho ảnh thật ) :

- Giải thích tác dụng của kính cận (THPK)và kính lão (TKHT):

* Kính cận (TKPK) :

+Khi vật ở rất xa mắt cận không nhìn rõ được Đeo kính cận vật qua TKPK cho ảnh rơi vào khoảng nhìn rõ của mắt cận, ảnh của vật được đẩy lại gầnthấu kính hơn, rồi ảnh đó trở thành vật đối với thể thủy tinh (TKHT) sẽ cho ảnh trên võng mạc ta nhìn thấy rõ nét (Hình vẽ)

+ Kính cận tốt nhất là có F trùng với điểm cực viễn của mắt cận Vì khi vật ở xa vô cực qua TKPK cho ảnh tại tiêu điểm F

* Kính lão (TKHT):

+ Muốn nhìn rõ các vật ở gần thì phải đeo kính là thấu kính hội tụ

(TKHT) để

cho ảnh ảo được đẩy ra xa thấu kính hơn

+ Khi đeo kính viễn vật qua TKHT cho ảnh rơi vào khoảng nhìn rõ của mắt viễn rồi ảnh đó trở thành vật đối với thể thủy tinh (TKHT) sẽ cho ảnh trên võng mạc ta nhìn thấy rõ nét (Hình vẽ)

- Cách dựng ảnh của vật sáng qua kính lúp (TKHT cho ảnh ảo)

- Các kiến thức hình học về tam giác đồng dạng

- Các phép biến đổi toán học cơ bản

3.2 Các phương pháp giải bài toán quang hình học và bài tập áp dụng

3.2.1 Các phương pháp giải bài toán quang hình học chung:

- Cho HS đọc kỹ đề từ 3 đến 5 lần cho đến khi hiểu

- Hướng dẫn phân tích đề và đặt câu hỏi:

+ Bài toán cho biết gì?

+ Cần tìm gì?

+ Yêu cầu gì?

+ Dùng kiến thức nào để dùng để giải?

+ Công thức nào được áp dụng?

+ Vẽ hình như thế nào? Tính chất ảnh ra sao?

+ Ghi tóm tắt thế nào?

- Kết luận

3.2.2 Các phương pháp giải bài toán quang hình học và bài tập áp dụng cho dạng 1:

3.2.2 1 Phương pháp giải bài toán quang hình học cho dạng 1:

- Nối vật (S) với ảnh (S’)cắt trục chính ở đâu đó là quang tâm O

- Tại O kẻ vuông góc với trục chính được vị trí đặt thấu kính

- Tùy vào tính chất của ảnh ma ta biết đó là loại thấu kính nào

- Từ vật sáng (S) kẻ đường thẳng song song với trục chính cắt thấu kính tại I, nối I với ảnh cắt trục chính tại đâu đó chính là tiêu điểm F (F’)

3.2.2.2 Bài tập áp dụng cho dạng 1:

BT1:

Cho HV S là vật sáng, S’ là ảnh Hãy xđ loại TK, quang tâm, tiêu điểm

BT2: Cho HV S là vật sáng, S’ là ảnh Hãy xđ loại TK, quang tâm, tiêu

điểm

3.2.3 Các phương pháp giải bài toán quang hình học và bài tập áp dụng cho dạng 2:

3.2.3 1 Phương pháp giải bài toán quang hình học cho dạng 1:

Sau khi vẽ hình xác định được tính chất của ảnh của vật qua thấu kính thìtiến hành giải theo các bước:



 + Từ đó =>

' ' h.d d

h 3.2.3 2 Bài tập tổng quát cho cho dạng 1:

- Bài tâp 1: Đặt vật sáng AB dạng mũi tên vuông góc với trục chính của

TKHT cách thấu kính một khoảng d thấu kính có tiêu cự f sao cho (d> f) Biết vật sáng có chiều cao h

d f d

- Bài tâp 2: Đặt vật sáng AB dạng mũi tên vuông góc với trục chính của

TKHT cách thấu kính một khoảng d thấu kính có tiêu cự f sao cho (d < f) Biết vật sáng có chiều cao h

d f d

- Bài tâp 3: Đặt vật sáng AB dạng mũi tên vuông góc với trục chính của

TKPK cách thấu kính một khoảng d thấu kính có tiêu cự f Biết vật sáng có chiều cao h

B ’

I