Nâng cao chất lượng dạy học phần quang hình học vật lý 11 THPT với sự hỗ trợ của phần mềm physics 2 1

Lý do chọn đề tài Nhằm đáp ứng những yêu cầu của xã hội về con người trong thời kỳ côngnghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đòi hỏi nhà trường phải đổi mới giáo dục toàndiện để đào tạo nhữn

MỤC LỤC

I/ MỞ ĐẦU

Trang

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 1

II/ NỘI DUNG 1 Cơ sở lí luận 1 1 Tổng quan về Physics 2.1 (Part II) 2

1 1 1 Download và cài đặt 2

1 1 2 Giao diện của Physics 2.1 (Part II) 2

1 1 3 Chức năng - nội dung 2

1 2 Khai thác thí nghiệm phần Quanh hình học 3

1 2 1 Hiện tượng phản xạ, khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần 3

1 2 2 Thấu kính phân kì, thấu kính hội tụ 5

1 2 3 Mắt, sự điều tiết của mắt Các tật của mắt và cách sửa 7

1 2 4 Kính hiển vi 8

1 2 5 Kính thiên văn 8

2 Thiết kế bài học với sự hỗ trợ của phần mềm Physics 2.1 (Part II) 9

Giáo án 1: BÀI 27 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 9

Giáo án 2: BÀI 29 THẤU KÍNH MỎNG 13

III/ KẾT LUẬN 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I/ MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nhằm đáp ứng những yêu cầu của xã hội về con người trong thời kỳ côngnghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đòi hỏi nhà trường phải đổi mới giáo dục toàndiện để đào tạo những học sinh, những công dân của đất nước sau khi rời ghếnhà trường phải có năng lực về chuyên môn, có phẩm chất đạo đức tốt, có khảnăng tự học, tự sáng tạo

Đổi mới giáo dục là đổi mới về chương trình, nội dung và cả phương phápgiảng dạy Với tư tưởng phát huy tính tự lực, chủ động trong nhận thức của họcsinh, lấy học sinh làm trung tâm của hoạt động dạy học Do đó đòi hỏi ngườigiáo viên không những biết khai thác những mặt mạnh của phương pháp dạyhọc truyền thống, vận dụng tốt những phương pháp dạy học hiện đại mà cònphải ứng dụng được CNTT vào đổi mới PPDH trong đó có các phần mềm dạyhọc

Xuất phát từ đặc trưng riêng của Bộ môn Vật Lý, ở các trường THPTphòng bộ môn chưa có hoặc đã có thì việc sắp xếp, quản lí và bảo quản cáctrang thiết bị - đồ đùng dạy học chưa hợp lí và khoa học Có những thí nghiệmbiểu diễn, chứng minh về chất lượng và số lượng chưa đủ để đảm bảo tốt (thờilượng, hiệu quả…) trong quá trình dạy học Có những thí nghiệm khó thực hiệnthành công vì nhiều điều kiện như do thời tiết quá nóng, quá lạnh, ẩm, thiết kếdụng cụ khá phức tạp, nặng, cồng kềnh, hoặc quá nhỏ khó quan sát, nguồn điệnkhông ổn định, hiện tượng không rõ rệt, độ chính xác chưa cao hoặc có nhữngthí nghiệm không thực hiện được ở điều kiện thường

Từ cơ sở lý luận và thực tiễn nói trên, với chiếc laptop và máy chiếuProjector Việc thiết kế, sử dụng các thí nghiệm ảo, chứng minh, mô phỏng cáchiện tượng Vật Lí đã và đang đem lại hiệu quả cao trong dạy học Vật Lí Vì vậy,

tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nâng cao chất lượng dạy học phần “Quang hình học” Vật Lí 11 THPT với sự hổ trợ của phần mềm Physics 2.1”

2 Mục đích nghiên cứu

Khai thác và sử dụng phần mềm Physics 2.1 (Part II) để thiết kế các thínghiệm mô phỏng các hiện tượng phần “Quang hình học” Vật Lí 11 nhằm gópphần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Vật Lí

3 Đối tượng nghiên cứu

- Nội dung, phương pháp giảng dạy Vật lý THPT.

- Phần mềm Physics 2.1

- Học sinh lớp 11 THPT.

4 Phương pháp nghiên cứu

- Xây dựng và phân tích thí nghiệm ảo ứng dụng vào một số bài học ở

Chương trình Vật Lí 11

- Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT Nông Cống 1

- Điều tra, thu nhập thông tin tìm hiểu hứng thú của học sinh đối với việc

sử dụng MVT nói chung, phần mềm Physics 2.1 nói riêng trong dạy học Vật lí

II/ NỘI DUNG

Thuộc dạng “tự chạy”, chạy một trong những file sau:

1 1 2 Giao diện của Physics 2.1 (Part II)

1 1 3 Chức năng - nội dung.

Đây là một phần mềm vi tính thiết kế các thí nghiệm ảo biểu diễn, chứngminh, mô phỏng các hiện tượng Vật Lí về điện, từ trường, quang học và vật líhiện đại Có thể nghiệm lại được một số bài toán Trong mỗi bài có lý thuyếtkèm theo để người đọc tham khảo và bài tập áp dụng lí thuyết

2

1 2 Khai thác thí nghiệm phần Quanh hình học

Nội dung này có phần trùng lặp ở lớp 12(Chương trình CCGG) và lớp

11( chương trình mới).

Vấn đề đặt ra: Những khó khăn trong quá trình dạy học thông thường là thínghiệm khó thực hiện thành công, tia sáng khó thấy, đồ dùng đắt tiền, dễ vỡ,kồng kềnh, nặng

Giải quyết vấn đề:

- Vẽ hình minh hoạ trên bảng (hoặc vẽ sẵn trên bảng phụ) : trực quan, HS dễdàng tiếp thu nội dung bài học Nhưng việc này mắc nhược điểm là độ chính xáckhông cao và mất nhiều thời gian

- Minh hoạ bằng Physics 2.1(Part II): ưu điểm vượt trội.

1 2 1 Hiện tượng phản xạ, khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần.

Thông qua TNMP HS thấy được sự tạo ảnh qua gương phẳng, góc khúc xạthay đổi theo góc tới như thế nào Sử dụng TNMP này HS tính được chiết suất tỉđối để từ đó xây dựng định luật khúc xạ ánh sáng GV có thể sử dụng TNMPnày để dạy bài "Khúc xạ ánh sáng", tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần vàlàm các bài tập liên quan đến hiện tượng khúc xạ ánh sáng

1 Lý thuyết tham khảo

2 Hiện tượng khúc xạ và phản xạ toàn phần

4

1 2 2 Thấu kính phân kì, thấu kính hội tụ.

Sử dụng TNMP này HS hiểu được Sự tạo ảnh bởi thấu kính phân kì, hội tụ.Hiểu được đặc điểm trục chính, quang tâm, tiêu điểm và tiêu cự của thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ Nếu di chuyển vật thì ảnh sẽ như thế nào? Nghiệm lại công thức thấu kính Kiểm tra đáp án bài toán

1 Phần lý thuyết tham khảo

2 Thấu kính phân kỳ và thấu kính hội tụ

6

1 2 3 Mắt, sự điều tiết của mắt Các tật của mắt và cách sửa.

Thông thường khi trình bày cấu tạo của mắt, GV thường sử dụng tranh vẽcấu tạo của mắt Tuy nhiên, việc làm này chỉ giúp HS hiểu được về mặt cấu tạochứ không thấy được sự tạo ảnh của mắt GV có thể sử dụng TNMP này đểgiảng dạy bài về mắt và các tật của mắt

1 2 4 Kính hiển vi

1 2 5 Kính thiên văn

8

2 Thiết kế bài học với sự hỗ trợ của phần mềm Physics 2.1 (Part II)

Trong khuụn khổ của SKKN tụi đưa vào 2 giỏo ỏn bài "Phản xạ toàn phần”,

“Thấu kớnh mỏng” và “Kớnh thiờn văn”

- Nờu được những điều kiện để cú phản xạ toàn phần

- Hiểu được biểu thức tớnh gúc giới hạn (igh)

- Hiểu được ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần trong kỹ thuật vàtrong đời sống

- Nhiệt tỡnh, cẩn thận và cú tinh thần đoàn kết trong quỏ trỡnh học tập

- Tập trung, nghiờm tỳc và chớnh xỏc trong khi quan sỏt TNPM để đưa racỏc nhận xột, kết luận Cú ý thức trỏch nhiệm trong quỏ trỡnh làm việc theonhúm

- Hứng thỳ, yờu thớch mụn học và tinh thần ham hiểu biết đối với cỏc sự vật,hiện tượng thực tế cú liờn quan

II Chuẩn bị

1 Giỏo viờn:

Chuẩn bị phần mềm Physics 2.1 (Part II) và cỏc TNPM liờn quan đến nội

dung của bài dạy học

1 Học sinh:

- Ôn lại định luật phản xạ ánh sáng và định luật khúc xạ ánh sáng

- Ôn lại khái niệm về chiết suất của các môi trờng

III Tổ chức hoạt động dạy học

Hoạt động 1 (5 phỳt) : Kiểm tra bài cũ

Chiếu ỏnh sỏng từ thuỷ tinh vào khụmg khớ dưới gúc tới

a) 00

b) 300

c) 450

Tỡm gúc khỳc xạ tương ứng, vẽ hỡnh?

Giáo viên: Tại sao không vẽ được tia khúc xạ trong câu (c)? Vậy trong TH này ánh sáng truyền như thế nào? Học sinh thảo luận sôi nổi.

Giáo viên: Sau đây ta làm thí nghiệm ảo với sự hổ trợ của phần mềm Physics

I Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn

i = igh r  900Rất mờ

Rất sáng

i > igh Không còn Rấtsáng

2 Góc giới hạn phản xạ toàn phần

+ Vì n1 > n2 => r > i

+ Khi i tăng thì r cũng tăng (r

> i) Khi r đạt giá trị cực đại

10

- Yêu cầu học sinh so

sánh i và r Từ CT:

2 1

sin

sin

n i

sinh quan sát hiện

tượng xảy ra khi i >

-Rút ra công thức tính

igh

- Quan sát và rút ranhận xét

900 thì i đạt giá trị igh gọi làgóc giới hạn phản xạ toànphần

là hiện tượng phản xạ toànphần

Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần.

Hoạt động của giáo

viên

Hoạt động của học

sinh

Nội dung cơ bản

- Yêu cầu học sinh

nêu định nghĩa hiện

tượng phản xạ toàn

phần

- Yêu cầu HS cho

biết hiện tượng phản

xạ toàn phần có xảy

ra khi ánh sáng

truyền từ môi

trường có chiết suất

brs sang môi trường

có chiết suất lớn hơn

- Làm Thí nghiệm

- GV kết luận ĐK

- Nêu định nghĩa hiệntượng phản xạ toànphần

- HS trả lời có thể xảy

ra hoặc không xảy ra

- HS quan sát thấykhông xảy ra hiện tượngphản xạ toàn phần

2 Điều kiện để có phản xạ toàn phần

+ Anh sáng truyền từ một môitrường tới một môi trườngchiết quang kém hơn

sin sin 1 sin sin gh

n

n n

Nội dung cơ bản

- Yêu cầu học sinh thử

nêu một vài ứng dụng

của hiện tượng phản xạ

toàn phần

- Giới thiệu đèn trang

trí có nhiều sợi nhựa

dẫn sáng

- Giới thiệu cấu tạo

cáp quang

- Giới thiệu công dụng

của cáp quang trong

việc truyền tải thông

tin

- Giới thiệu công dụng

của cáp quang trong

- Nếu vài nêu điềukiện để có phản xạ toànphần

- Quan sát Đèn trangtrí có nhiều sợi nhựadẫn sáng

- Ghi nhận cấu tạo cápquang

- Ghi nhận công dụngcủa cáp quang trongviệc truyền tải thôngtin

+ Phần lỏi trong suốt bằngthủy tinh siêu sach có chiếtsuất lớn (n1)

+ Phần vỏ bọc cũng trongsuốt, bằng thủy tinh có chiếtsuất n2 < n1

Ngoài cùng là một lớp vỏbọc bằng nhựa dẻo để tạocho cáp có độ bền và độ dai

cơ học

2 Công dụng

Cáp quang được ứng dụngvào việc truyền thông tin vớicác ưu điểm:

+ Dung lượng tín hiệu lớn.+ Không bị nhiễu bở cácbức xạ điện từ bên ngoài.+ Không có rủi ro cháy (vì

12

việc nọi soi của cáp quang trong

việc nội soi

không có dòng điện)

Cáp quang còn được dùng

để nội soi trong y học

Hoạt động 5 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Cho học sinh tóm tắt những kiến

Giáo án 2: BÀI 29 THẤU KÍNH MỎNG

I Mục tiêu

1 Về Kiến thức

Học sinh cần phải:

- Nêu được cấu tạo và phân loại của thấu kính

- Trình bày được các khái niệm về: quang tâm, trục, tiêu điểm, tiêu cự, độ tụ của thấu kính mỏng

- Vẽ được ảnh tạo bởi thấu kính và nêu được đặc điểm của ảnh

- Viết và vận dụng được các công thức của thấu kính

- Nêu được một số công dụng quan trong của thấu kính

- Nhiệt tình, cẩn thận và có tinh thần đoàn kết trong quá trình học tập

- Tập trung, nghiêm túc và chính xác trong khi quan sát TNPM để đưa ra cácnhận xét, kết luận Có ý thức trách nhiệm trong quá trình làm việc theo nhóm

- Hứng thú, yêu thích môn học và tinh thần ham hiểu biết đối với các sự vật,hiện tượng thực tế có liên quan

II Chuẩn bị

1 Giáo viên:

- Các loại thấu kính hay mô hình thấu kính để giới thiệu với học sinh

- Các sơ đồ, tranh ảnh về đường truyền tia sáng qua thấu kính và một sốquang cụ có thấu kính

- Chuẩn bị phần mềm Physics 2.1 (Part II) và các TNPM liên quan đến nội

dung của bài dạy học

2 Học sinh:

- Ôn lại kiến thức về thấu kính đã học ở lớp 9

- Ôn lại các kết quả đã học về khúc xạ ánh sáng và lăng kính

III Tổ chức hoạt động dạy học

Tiết 1

Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : Có mấy loại thấu kính ? Nêu sự khác

nhau giữa chúng

Hoạt động 2 (10 phút) : Tìm hiểu thấu kính và phân loại thấu kính.

Hoạt động của giáo

- Ghi nhận cáchphân loại thấu kính

Hoạt động 3 (15 phút) : Tìm hiểu thấu kính hội tụ.

Hoạt động của giáo

- Yêu cầu học sinh cho

biết có bao nhiêu trục

- Cho biết có bao nhiêutrục chính và bao nhiêutrục phụ

+ Đường thẳng đi qua quangtâm O và vuông góc với mặtthấu kính là trục chính củathấu kính

+ Các đường thẳng qua

14

- Giới thiệu các tiêu

điểm chính của thấu

- Giới thiệu khái niệm

tiêu diện của thấu kính

- Thực hiện C2

Vẽ hình

- Ghi nhận khái niệm

- Ghi nhận khái niệm

Vẽ hình

- Ghi nhận các kháiniệm

- Ghi nhận đơn vị của

b) Tiêu điểm Tiêu diện

+ Chùm tia sáng song songvới trục chính sau khi quathấu kính sẽ hội tụ tại mộtđiểm trên trục chính Điểm

đó là tiêu điểm chính củathấu kính

Mỗi thấu kính có hai tiêuđiểm chính F (tiêu điểm vật)

và F’ (tiêu điểm ảnh) đốixứng với nhau qua quangtâm

+ Chùm tia sáng song songvới một trục phụ sau khi quathấu kính sẽ hội tụ tại mộtđiểm trên trục phụ đó Điểm

đó là tiêu điểm phụ của thấukính

Mỗi thấu kính có vô số cáctiêu điểm phụ vật Fn và cáctiêu điểm phụ ảnh Fn’

+ Tập hợp tất cả các tiêuđiểm tạo thành tiêu diện.Mỗi thấu kính có hai tiêudiện: tiêu diện vật và tiêudiện ảnh

Có thể coi tiêu diện là mặtphẵng vuông góc với trụcchính qua tiêu điểm chính

m

1 1

Qui ước: Thấu kính hội tụ: f

> 0 ; D > 0

Hoạt động 4 (10 phút) : Tìm hiểu thấu kính phân kì.

Hoạt động của giáo Hoạt động của học Nội dung cơ bản

viên sinh

Vẽ hình 29.7

- Giới thiệu thấu kính

phân kì

- Nêu sự khác biệt giữa

thấu kính hội tụ và thấu

- Phân biệt được sựkhác nhau giữa thấukính hội tụ phân kì

- Thực hiện C3

- Ghi nhân qui ước dấu

II Khảo sát thấu kính phân kì

+ Quang tâm của thấu kínhphân kì củng có tính chấtnhư quang tâm của thấu kínhhội tụ

+ Các tiêu điểm và tiêu diệncủa thấu kính phân kì cũngđược xác định tương tự nhưđối với thấu kính hội tụ.Điểm khác biệt là chúng đều

ảo, được xác định bởi đườngkéo dài của các tia sáng.Qui ước: Thấu kính phân kì:

f < 0 ; D < 0

Tiết 2

Hoạt động 5 (25 phút) : Tìm hiểu sự tạo ảnh bởi thấu kính.

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học

sinh

Nội dung cơ bản

Vẽ hình 29.10 và 29.11

- Giới thiệu ảnh điểm, ảnh

điểm thật và ảnh điểm ảo,

- Giới thiệu vật điểm, vật

điểm thất và vật điểm ảo

- Ghi nhận các kháiniệm về vật điểm

- Ghi nhận cách vẽcác tia đặc biệt quathấu kính

+ Anh điểm là điểm đồngqui của chùm tia ló hayđường kéo dài của chúng,+ Anh điểm là thật nếuchùm tia ló là chùm hội tụ,

là ảo nếu chùm tia ló làchùm phân kì

+ Vật điểm là điểm đồngqui của chùm tia tới hoặcđường kéo dài của chúng.+ Vật điểm là thật nếuchùm tia tới là chùm phân

kì, là ảo nếu chùm tia tới làchùm hội tụ

2 Cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính

Sử dụng hai trong 4 tiasau:

16

hiện C4.

- Giới thiệu tranh vẽ ảnh

của vật trong từng trường

hợp cho học sinh quan sát

và rút ra các kết luận

- Thực hiện C4

- Quan sát, rút ra cáckết luận

Tia tới qua quang tâm Tia ló đi thẳng

Tia tới song song trụcchính -Tia ló qua tiêu điểmảnh chính F’

- Tia tới qua tiêu điểm vậtchính F -Tia ló song songtrục chính

- Tia tới song song trụcphụ -Tia ló qua tiêu điểmảnh phụ F’n

3 Các trường hợp ảnh tạo bởi thấu kính

Xét vật thật với d làkhoảng cách từ vật đếnthấu kính:

a) Thấu kính hội tụ

+ d > 2f: ảnh thật, nhỏ hơnvật

+ d = 2f: ảnh thật, bằngvật

+ 2f > d > f: ảnh thật lớnhơn vật

+ d = f: ảnh rất lớn, ở vôcực

+ f > d: ảnh ảo, lớn hơnvật

b) Thấu kính phân kì

Vật thật qua thấu kínhphân kì luôn cho ảnh ảocùng chiều với vật và nhỏhơn vật

Hoạt động 6 (10 phút) : Tìm hiểu các công thức của thấu kính.

Hoạt động của giáo

viên

Hoạt động của học

sinh

Nội dung cơ bản

- Giới thiệu các công

thức của thấu kính

- Ghi nhận các côngthức của thấu kính

V Các công thức của thấu kính

+ Công thức xác định vị tríảnh: