Sử dụng câu hỏi định hướng giải bài tập phần mắt đối với học sinh có học lực trung bình

- Cách sửa: Đeo thấu kính hội tụ sao cho mắt nhìn rõ vật ở vô cực mà không phải điều tiết, hoặc nhìn được các vật ở gần như mắt thường.. AB d’d OK A'B' O A''B'' ở V Với đối tượng học si

MỤC LỤC

2.1 Nội dung kiến thức phần Mắt trong SGK Vật lý 11 THPT 2

2.3.2 Các dạng bài tập về Mắt và các tật của mắt 5

1 Mở đầu

1.1 Lí do chọn đề tài

Trong dạy học Vật lí, hệ thống bài tập có vai trò rất quan trọng trong việc khắc sâu kiến thức, rèn luyện kỹ năng và vận dụng kiến thức đã học Nó vừa có tác dụng làm cho học sinh nắm vững kiến thức, kỹ năng, vừa làm cho học sinh phát triển năng lực tư duy độc lập Trong quá trình dạy bài tập Vật lí lớp 11 phần Mắt và các dụng cụ quang tôi nhận thấy học sinh còn mắc một số sai lầm khi làm bài tập phần này đặc biệt là những học sinh có học lực trung bình và yếu

do đó tôi chọn đề tài “Sử dụng câu hỏi định hướng giải bài tập phần mắt đối

với học sinh có học lực trung bình” để giúp học sinh hiểu và làm tốt bài tập

phần này

1.2 Mục đích nghiên cứu

Sử dụng một số câu hỏi đi kèm bài tập để giúp học sinh có học lực trung bình định hướng và hiểu được hiện tượng khi làm bài tập Từ đó có thể làm tốt hơn bài tập ở phần này

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Là học sinh lớp 11A5 năm học 2015 – 2016 trường THPT Triệu Sơn 5, học sinh của lớp đa phần là học sinh có học lực trung bình và yếu nên khi làm bài tập phần mắt và các tật của mắt thường mắc một số sai lầm do các em chưa nhận thức đúng bản chất hiện tượng trong bài toán

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng hệ thống câu hỏi định hướng khi làm bài tập phần mắt và các tật của mắt đối với học sinh lớp 11A5 sau đó thống kê kết quả học tập và so sánh với kết quả học tập của lớp 11A4 năm học 2015 – 2016 khi dạy phần bài tập mà không có sử dụng phần câu hỏi định hướng Từ đó rút ra những ưu điểm của việc sử dụng hệ thống câu hỏi định hướng khi dạy bài tập phần này với đối tượng học sinh có học lực trung bình

2 Nội dung đề tài

2.1 Nội dung kiến thức phần Mắt trong SGK Vật lý 11 THPT.

2.1.1 Cấu tạo của mắt: Về phương diện quang hình học, mắt giống như máy

ảnh

- Thủy tinh thể: Là một thấu kính hội tụ có độ tụ hay tiêu cự thay đổi được

- Võng mạc coi như một màn ảnh

- Khoảng cách từ quang tâm của thủy tinh thể đến võng mạc là không đổi

2.1.2 Sự điều tiết của mắt:

a) Định nghĩa: Là sự thay đổi độ cong của thủy tinh thể (do đó thay đổi độ tụ hay tiêu cự của nó) để làm cho ảnh của vật cần quan sát hiện rõ nét trên võng mạc

b) Điểm cực cận, điểm cực viễn.

- Điểm cực cận C

c

: Là điểm gần nhất mà mắt có thể nhìn rõ được, mắt điều tiết tối đa

- Điểm cực viễn C

v: Là điểm xa nhất mà mắt có thể nhìn rõ được, mắt không điều tiết

c) Giới hạn nhìn rõ của mắt: Là khoảng cách từ điểm cực cận đến điểm cực viễn của mắt

2.1.3 Mắt bình thường:

- Điểm cực cận cách mắt từ 10cm đến 20cm

- Điểm cực viễn ở vô cực

- Khi không điều tiết tiêu điểm của mắt nằm ngay trên võng mạc

2.1.4 Mắt cận thị: Là mắt khi không điều tiết có tiêu điểm nằm trước võng

mạc

- Đặc điểm: Điểm cực cận và điểm cực viễn gần hơn so với mắt bình thường

- Cách sửa: Đeo thấu kính phân kì sao cho ảnh của các vật ở vô cực qua kính hiện lên ở điểm cực viễn của mắt

2.1.5 Mắt viễn thị: Là mắt khi không điều tiết có tiêu điểm nằm sau võng

mạc

- Đặc điểm: Điểm cực cận ở xa hơn so với mắt thường và điểm cực viễn là điểm ảo (sau mắt)

- Cách sửa: Đeo thấu kính hội tụ sao cho mắt nhìn rõ vật ở vô cực mà không phải điều tiết, hoặc nhìn được các vật ở gần như mắt thường

2.1.6 Năng suất phân li của mắt: Là góc trông nhỏ nhất 

min giữa hai điểm

A và B mà mắt còn có thể phân biệt được hai điểm đó

Mắt thường: 

min  1' 

2.2 Thực trạng của vấn đề nghiên cứu

rad 3500 1

AB d’

d OK A'B' O A''B'' (ở V)

Với đối tượng học sinh có học lực trung bình khi giải bài tập phần mắt và đặc biệt là trường hợp mắt có tật thường mắc phải sai lầm là không xác định được đâu là khoảng cách từ vật tới thấu kính d và khoảng cách từ ảnh tới thấu kính d’ trong bài toán cho các khoảng cách cực cận và cực viễn của mắt Do đó tôi đã chọn cách xây dựng các câu hỏi định hướng giúp học sinh hình dung ra hiện tượng trong bài toán để từ đó xác định đúng giá trị d và d’ để xác định các đại lượng cần tìm

2.3 Bài tập phần Mắt và phương pháp giải.

2.3.1 Phương pháp giải chung:

1 Để giải tốt các bài tập về mắt yêu cầu học sinh phải nắm vững các khái niệm: Sự điều tiết của mắt, điểm cực cận (C

c

), điểm cực viễn (C

v

), giới hạn nhìn

rõ của mắt, thế nào là mắt thường, mắt cận thị, viễn thị và cách sửa

sơ đồ tạo ảnh:

sau đó áp dụng công thức thấu kính

' d

1 d

1 f

1



 với d, d’ là khoảng cách từ vật và ảnh đến kính nếu kính không sát mắt và d, d’

là khoảng cách từ vật và ảnh đến mắt nếu kính đeo sát mắt

3 Tuỳ theo câu hỏi của đề bài có thể phân ra các vấn đề như sau:

a) Xác định tiêu cự (độ tụ) của kính cần đeo: Muốn vậy cần dựa vào dữ kiện của đề bài để có d, d’ (chú ý d’< 0) Cụ thể là: cần quan sát vật đặt ở đâu (d) trong điều kiện ảnh ảo của nó (d’) phải nằm ở đâu (ở điểm cực cận hay ở điểm cực viễn, mắt nhìn không mỏi hay mắt điều tiết tối đa ) Sau đó áp dụng công thức để tính f hay tính ngay D với:

' d

1 d

1 f 1

D  

S ở vô cực

d’

d OK S1 ở Cv O S2 (ở V)

Nếu tính f rồi suy ra D thì cần chú ý tính f ra mét

b) Xác định khoảng thấy rõ ngắn nhất, hoặc khoảng thấy rõ dài nhất khi đeo kính: Muốn vậy cần dựa vào dữ kiện của đề bài để có f và d’ Với f thì đề bài có thể cho cụ thể hoặc thông qua D Còn d’: khi tìm khoảng thấy rõ ngắn nhất thì d’ ứng với điểm cực cận của mắt, còn khi tìm khoảng thấy rõ dài nhất thì d’ ứng với điểm cực viễn của mắt Lưu ý giá trị tìm được của d phải dương và d’ thì âm

vì vật thật đặt trước kính còn ảnh quan sát được là ảnh ảo

c) Xác định điểm cực cận, điểm cực viễn của mắt có tật

Muốn vậy cần dựa vào dữ kiện của đề bài để có f và d Khi tìm điểm cực cận thì d là khoảng thấy rõ ngắn nhất khi đeo kính; còn khi tìm điểm cực viễn thì d

là khoảng thấy rõ dài nhất khi đeo kính Biết f và d tìm được d’ Vị trí điểm cực cận, điểm cực viễn ứng với d’

Thường một bài toán có thể đề cập đến nhiều vấn đề thuộc loại nói trên Điều

cơ bản là hình dung cho được tình huống cụ thể của bài toán (có thể vẽ trên giấy nháp trục nhìn trên đó có vị trí của mắt, của kính, của điểm cực viễn, cực cận),

từ đó hình dung được cần phải xác định cái gì?

2.3.2 Các dạng bài tập về Mắt và các tật của mắt

Dạng 1: Sửa tật cho mắt cận thị.

Mắt cận thị không nhìn được các vật ở rất xa Sửa tật cận thị là làm cho mắt cận có thể nhìn được các vật ở rất xa Muốn vậy, mắt cận thị phải đeo một thấu kính phân kỳ (coi như đặt sát mắt) sao cho ảnh của các vật ở vô cực qua kính hiện lên ở điểm cực viễn của mắt

Sơ đồ tạo ảnh của việc sửa tật cận thị:

d =   d' = fk

d' = - OkS1 = - OkCv  - OCv

Bài tập 1:

Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 50cm và điểm cực cận cách mắt 15cm

v

f =

-AB (ở vô cực)

d’

d OK A'B'(ở Cv) O A''B'' (ở V)

a Nếu người ấy muốn nhìn rõ một vật ở xa vô cực mà không phải điều tiết thì phải đeo sát mắt một thấu kính có độ tụ là bao nhiêu? Khi đeo kính người ấy nhìn rõ điểm gần nhất cách mắt bao nhiêu?

b Nếu người ấy muốn cho điểm nhìn rõ gần nhất cách mắt 20cm thì phải đeo sát mắt một thấu kính có độ tụ bao nhiêu? Khi đó thì điểm xa nhất mà người ấy có thể nhìn rõ được cách mắt bao nhiêu?

Câu hỏi định hướng:

1 Để sửa tật cận thị ta làm thế nào?

2 Tính độ tụ của kính phải đeo?

3 Vật gần mắt nhất để nhìn được qua kính phải cho ảnh gì? ở đâu?

4 Khi vật đặt gần nhất cách mắt 20cm thì ảnh sẽ nằm ở đâu?

5 Tính tiêu cự và độ tụ của kính cần đeo

6 Điểm xa nhất mà người ấy nhìn rõ thì ảnh sẽ nằm ở đâu?

Hướng dẫn giải:

a Muốn nhìn rõ vật AB ở vô cực mà mắt không điều tiết phải đeo kính phân

kì có độ tụ sao

cho ảnh A’B’

của AB qua kính phải nằm ở C

v

Sơ đồ tạo ảnh:

Ta có: d = , d’ = - OC

v

= - 50cm Suy ra: f = d’ = - 0,5m

Nên: D = 1/f = - 2 dp

Vật gần nhất qua kính phải cho ảnh ảo nằm ở điểm cực cận của mắt

Khi đó: d’

c = - OC

c = - 15cm Khoảng cách từ vật đến kính

' c

c ' c

d f 15.( 50)

d f 15 ( 50)

b Người ấy muốn nhìn rõ vật gần nhất cách mắt 20cm thì ảnh của vật này phải nằm ở điểm cực cận của mắt Do đó ta có d = 20 cm, d

c

’ = -15cm

từ công thức thấu kính ta thu được

' c ' c

d.d 20.(-15)

d + d 20 -15 

Độ tụ của kính phải đeo D = 1/f  -1,6 dp

Điểm xa nhất mà người ấy nhìn rõ khi ảnh của nó ở điểm cực viễn của mắt C

v

do đó d’ = -50cm nên khoảng cách từ vật đến mắt cũng là đến kính

d '.f 50.( 60)

d ' f 50 ( 60)

Vậy khi đeo kính người đó nhìn được vật xa nhất cách mắt 300 cm

Bài tập 2:

Một người cận thị thử kính và nhìn rõ vật ở vô cùng đã quyết định mua kính đó:

a Người đó đã chọn kính phân kỳ hay hội tụ? Vì sao?

b Có thể khẳng định cách chọn kính như trên là chuẩn xác hay không? Vì sao?

Hướng dẫn trả lời:

a Người đó đã chọn kính phân kì Vì người cận thị nhìn vật ở xa vô cực sẽ cho ảnh ở trước võng mạc do độ tụ của thuỷ tinh thể lớn hơn so với mắt bình thường Nếu đeo thêm thấu kính hội tụ, độ tụ lại tăng hơn nữa nên ảnh càng ra

xa võng mạc hơn về phía trước Vậy không thể nhìn rõ vật ở vô cực được

b Không Kính được chọn chuẩn xác là kính đeo vào nhìn rõ vật ở vô cùng

mà mắt không phải điều tiết ở đây theo đầu bài, người đó đeo kính nhìn rõ vật ở

xa vô cực, điều này chưa đảm bảo mắt người đó không phải điều tiết

Bài tập 3:

Một người cận thị có điểm cực cận cách mắt 10cm và điểm cực viễn cách mắt 1m

a Tính độ tụ của kính phải đeo

b Khi đeo kính đó thì người ấy sẽ nhìn được vật gần nhất cách mắt bao nhiêu? Kính đeo sát mắt

c Muốn đọc sách rõ nhất như mắt bình thường phải thay kính có độ tụ bằng bao nhiêu? Nếu không muốn thay kính thì người ấy phải dán thêm vào phần

AB (ở vô cực)

d’

d OK A'B'(ở Cv) O A''B'' (ở V)

dưới kính cũ một thấu kính loại nào và có tiêu cự bằng bao nhiêu? Kính đeo sát mắt

Câu hỏi định hướng:

1 Để sửa tật cận thị ta làm thế nào?

2 Tính độ tụ của kính phải đeo?

3 Vật gần mắt nhất để nhìn được qua kính phải cho ảnh gì? ở đâu?

4 Mắt thường điểm cực cận cách mắt bao nhiêu?

5 Kính cần đeo để vật ở đâu cho ảnh ở đâu?

6 Tìm độ tụ của kính phải đeo?

7 Tìm độ tụ của kính dán thêm? Kính đó là kính gì? Tại sao?

Hướng dẫn giải:

a Muốn nhìn rõ vật AB ở vô cực mà mắt không điều tiết phải đeo kính phân

kì có độ tụ sao

cho ảnh A’B’

của AB qua kính phải nằm ở C

v

Sơ đồ tạo ảnh:

Ta có: d = , d’ = - OC

v

= - 100cm Suy ra: f = d’ = - 1m

Nên: D = 1/f = - 1 dp

b Vật gần nhất qua kính phải cho ảnh ảo nằm ở điểm cực cận của mắt

Khi đó: d’

c = - OC

c = - 10cm

9

100 f

d

f

d

c

' c





c Muốn đọc sách rõ như mắt bình thường thì sách phải đặt cách mắt một khoảng 25cm và cũng là cách kính một khoảng d = 25cm để kính tạo một ảnh ảo nằm ở điểm cực cận của mắt, nghĩa là d’ = -10cm

Tiêu cự của kính phải đeo là:

m

3

5 , 0 ' d d

' d d '



 Suy ra độ tụ của kính là: D’ = 1/f’ = - 6 dp

Kính cũ có độ tụ D = -1 dp, kính thay có độ tụ D’ = - 6 dp nên phải dán thêm một kính có độ tụ D” sao cho:

D’ = D + D” D” = D’ - D = - 5 dp < 0 (kính phân kì)

S cách mắt 25cm

d’

2 (ở V)

Dạng 2: Sửa tật cho mắt viễn thị.

Mắt viễn thị do không nhìn được gần như mắt người bình thường, hơn nữa mắt viễn thị khi nhìn vật ở vô cực đã phải điều tiết Nên sửa tật viễn thị là làm cho mắt viễn thị có thể nhìn rõ vật ở vô cực mà không phải điều tiết, hoặc là làm cho mắt viễn thị nhìn được gần như mắt bình thường Thông thường người ta cho mắt viễn thị đeo thấu kính hội tụ sao cho vật gần nhất cách mắt 25cm qua kính cho ảnh hiện lên ở điểm cực cận của mắt

d = 25cm = Đ

d' = - OkS1 = - OkCc  - OCc

Bài tập 4:

Mắt một người có tiêu cự của thuỷ tinh thể là 16 mm khi không điều tiết

a Khoảng cách từ quang tâm mắt đến võng mạc là 15 mm Mắt bị tật gì?

b Xác định tiêu cự và độ tụ của thấu kính phải đeo để mắt thấy vật ở vô cực

mà không phải điều tiết (kính đeo sát mắt)

Câu hỏi định hướng:

1 Mắt không điều tiết thì tiêu cự của thủy tinh thể có đặc điểm gì?

2 Điểm cực viễn của mắt được xác như thế nào?

3 Khi đeo kính nhìn vật ở xa vô cực mà không điều tiết thì ảnh sẽ nằm ở đâu?

4 Khi đó d và d’ bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

a) Khi mắt không điều tiết tiêu cự của thủy tinh thể lớn nhất

f

max

= 16 mm > OV = 15 mm Mắt bị tật viễn thị

b) Điểm cực viễn là điểm đặt vật mà khi mắt không điều tiết ảnh của vật nằm trên võng mạc của mắt

f = f

max, d’ = OV

v

C

d'.f

d' f

 Cực viễn ảo cách quang tâm của mắt 24 cm

c

c k

OC D

f

-=

=

Đ

Đ 1

S cách mắt 25cm

d’

d OK S1 ở Cc O S2 (ở V)

Khi đeo kính: vật ở xa vô cực, kính cho ảnh thật ở điểm cực viễn

d = , d’ = 24 cm => f

k

= d’ = 24 cm = 0,24 m Vậy phải đeo thấu kính hội tụ có tiêu cự f

k

= 0,24 m, độ tụ D = 4,16 dp

Bài tập 5:

Một người viễn thị nhìn rõ được những vật gần nhất cách mắt 40cm

a Tính độ tụ của kính phải đeo để có thể nhìn rõ vật gần nhất cách mắt 25cm Kính đeo sát mắt

b Nếu người ấy đeo sát mắt một kính có độ tụ +1 điốp thì sẽ nhìn được vật gần nhất cách mắt bao nhiêu?

Câu hỏi định hướng:

1 Khi nhìn vật gần nhất thì ảnh qua kính phải là ảnh gì? Nằm ở đâu?

2 Tính tiêu cự của kính, suy ra độ tụ?

3 Tiêu cự của kính được thay bằng bao nhiêu?

4 Khi mắt nhìn vật gần nhất thì ảnh sẽ nằm ở đâu?

5 Mắt nhìn được vật gần nhất bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

a Khi nhìn vật gần nhất cách mắt d = 25cm thì ảnh phải hiện ở điểm Cc của mắt

Sơ đồ tạo ảnh:

Vì ảnh ảo nên: d’ = - OCc = - 40cm

3

2 cm 3

200 25

40

25 40 d

d

d d

'

















Do đó: D = 1/f = 1,5 dp

b Ta có: f’ = 1/D’ = 1m = 100cm

100 40

100 40 f

d

f d

' '













 Vậy: d’ = 29cm

Bài tập 6:

Một người viễn thị có khoảng nhìn rõ ngắn nhất là 1,2m, muốn đọc một quyển sách đặt cách mắt 30cm

a Tính độ tụ của kính phải đeo (mắt sát kính)

S cách mắt 25cm

d’

d OK S1 ở Cc O S2 (ở V)

b Nếu người đó chỉ có kính mà tiêu cự bằng 36cm thì phải đặt kính cách mắt bao nhiêu để thấy được rõ nhất? Quyển sách vẫn đặt cách mắt 30cm

1 Kính phải đeo thỏa mãn yêu cầu gì?

2 Xác định d, d’? Từ đó tính f và D của kính?

3 Muốn đọc được sách thì kính phải đặt như thế nào?

4 Xác định d và d’ theo x?

5 Suy ra phương trình bậc hai?

6 Giải phương trình bậc hai? Rút ra kết luận?

Hướng dẫn giải:

1 Đối với kính phải đeo thì sách là vật (d = 30cm) cho ảnh ảo ở điểm cực cận, nghĩa là: d’ = - OCc = -1,2m = - 120cm

120 30

) 120 (

30 d d

d d

'













Độ tụ của kính: D =

f

1 = 2,5 dp > 0 Vậy phải đeo kính hội tụ có độ tụ 2,5 dp

2 Muốn đọc được sách thì phải đeo kính thế nào để kính cho trang sách một ảnh ảo tại điểm cực cận của mắt

Gọi khoảng cách từ kính đến mắt là x

Khoảng cách từ sách đến kính là: d = 30 - x

Khoảng cách từ điểm Cc đến kính là: d’ = - (120 - x)

'

d d

d d cm 36

f





 thay d và d’ ở trên ta thu được phương trình

Suy ra: x2 - 150x + 360 = 0 x1 = 2,4cm

x2 = 147,6cm > 30cm (loại) Vậy: Kính đặt cách mắt 2,4cm

Dạng 3: Mắt khi về già.

Khi về già do khả năng co bóp của cơ vòng đỡ thủy tinh thể giảm đi, nên khả

năng điều tiết giảm Vì vậy điểm cực cận lùi ra xa mắt Do đó để nhìn được gần như mắt bình thường thì phải đeo kính hội tụ (kính lão)

Sơ đồ tạo ảnh khi đeo kính lão:

d = 25cm = Đ

d' = - OkS1 = - OkCc  - OCc

c k

k

OC

OC D

-Đ

Đ . 1