Rèn luyện kỹ năng phân tích, khái quát hóa một số dạng toán về sự dịch chuyển giữa vật và thấu kính

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT NGUYỄN XUÂN NGUYÊN ---0O0---SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN KĨ NĂNG PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐƠN GIẢN CHO

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT NGUYỄN XUÂN NGUYÊN

-0O0 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

HƯỚNG DẪN KĨ NĂNG PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP

VỀ MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐƠN GIẢN CHO HỌC SINH TRUNG BÌNH VÀ YẾU TRƯỜNG THPT NGUYỄN XUÂN NGUYÊN

Người thực hiện: Lê Văn Vân

Chức vụ: Giáo viên

Đơn vị công tác:Trường THPT Nguyễn Xuân Nguyên

SKKN thuộc lĩnh vực môn Vật lý

THANH HÓA NĂM 2016 Mục lục

Nội dung Trang

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT NGUYỄN XUÂN NGUYÊN

-0O0 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

RÈN LUYỆN KĨ NĂNG PHÂN TÍCH, KHÁI QUÁT HÓA MỘT SỐ DẠNG TOÁN VỀ SỰ DỊCH CHUYỂN GIỮA VẬT VÀ THẤU KÍNH GIÚP HỌC SINH ĐẠT HIỆU

QUẢ TỐT NHẤT KHI GIẢI BÀI TẬP VỀ

THẤU KÍNH ĐƠN

Người thực hiện: Lê Văn Vân

Chức vụ: Giáo viên

Đơn vị công tác:Trường THPT Nguyễn Xuân Nguyên SKKN thuộc lĩnh vực môn Vật lý

THANH HÓA NĂM 2019

I Mở đầu

1.1 Lí do chọn đề tài

1.2 Mục đích nghiên cứu

1.3 Đối tượng nghiên cứu

1.4 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận:

1.4.2 Phương pháp điều tra thực tiễn:

1.4.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

1.4.4 Phương pháp thống kê

1.5 Những điểm mới của SKKN

II Nội dung của sáng kiến kinh nghiệm

2.1 Cơ sở lí luận của SKKN

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng SKKN

2.2.1 Tình trạng thực tế trước khi thực hiện đề tài:

2.2.2 Nguyên nhân

2.2.3 Một số nhược điểm của HS trong quá trình …

2.4.Giải pháp đã sử dụng trước đây

2.2.5 Số liệu điều tra cụ thể trước khi thực hiện đề tài:

2.1.6 Kết quả khảo sát đầu tháng 3/2018:

3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc các giải pháp đã sử dụng để

giải quyết vấn đề

3.1 Tìm hiểu đối tượng học sinh:

3.2 Tổ chức thực hiện đề tài:

a Cơ sở thực hiện:

b Biện pháp thực hiện:

3.3 Cơ sở lí luận chung …

3.4 Bài tập vận dụng:

3.5 Hiệu quả của SKKN đối với hoạt động giáo dục…

III Kết luận, kiến nghị

3.1 Kết luận

3.2 Kiến nghị

IV Tài liệu tham khảo

Trang 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 7 12 13 14 15 15 16

I Mở đầu

1.1 Lí do chọn đề tài

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 ngày 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, góp phần xây dựng đất nước 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 THCS 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 THPT 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 11 đòi hỏi cao hơn nhất là một số bài toán về điện, quang ở lớp 11

Thực tế bản thân nhận thấy: Các bài toán quang hình, nhất là các bài toán về thấu kính trong chương trình Vật lý 11 đóng vài trò trọng tâm, cơ bản và là cơ sở

để học tốt phần lớn các bài khác của chương ( Ví dụ : Kính lúp, Kính thiên văn, Kính hiển vi, … và nhiều bài khác trong chương trinh trình Vật lý 11 và cả chương trình Vật lý 12 ) và đây là loại toán các em còn nhiều lúng túng, nếu các em được hướng dẫn một số điểm cơ bản thì những loại toán này trở nên đơn giản hơn rất nhiều

Từ những lý do trên, để giúp HS lớp 11 có một định hướng về phương pháp giải các bài toán thấu kính, nên tôi đã chọn đề tài này để viết sáng kiến kinh nghiệm

1.2 Mục đích nghiên cứu

Qua nghiên cứu đề tài tìm ra phương pháp dạy học phù hợp với xu hướng thi

mới, thi TNKQ Làm cho học dễ liên hệ, dễ vận dụng nhanh và có hiệu quả khi giải quyết các dạng bài tập về thấu kính khi có sự thay đổi vị trí của vật và thấu kính đơn Từ đó học sinh nắm được các dạng và cách giải quyết nhanh và hiệu quả của bài toán về sự thay đội vị trí của vật và thấu kính đơn và thấy được sự tiện lợi của việc phân loại và khái quát từ những bài toán cụ thể

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Những dạng bài toán có sự thây đổi vị trí giữa vật và thấu kính từ đó rèn luyện cho học sinh biết cách khai thác và tìm ra các cách giải khác nhau cho một

số dạng bài toán về thấu kính khi có sự thay đổi về khoảng cách giữa vật và thấu kính, từ đó hình thành kĩ năng tư duy, kĩ năng nhận dạng bài toán và áp dụng vào từng bài toán cụ thể để đạt hiệu quả nhanh nhất

1.4 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu sách giáo khoa bài tập ,sách

tài liệu và các đề thi

1.4.2 Phương pháp điều tra thực tiễn: Dự giờ ,quan sát việc dạy và học phần bài

tập này

1.4.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

1.4.4 Phương pháp thống kê

1.5 Những điểm mới của SKKN

Điểm mới trong kết quả nghiên cứu: Các bài toán có sự thây đổi khoảng cách giữa vật và thấu kính thường là những bài toán có vẻ phức tạp tạo cảm giác ngại làm hoặc có suy nghĩ là mình không làm được Tuy nhiên nếu để ý đến những đặc điểm và phân dạng từ những bài toán cơ bản, quen thuộc đã được làm nhiều thì ta có thể giải quyết chúng một cách đơn giản và tôi đã áp dụng vào giảng dạy thực tế các lớp 11C2, 11C3, 11C5 Trường THPT Nguyễn Xuân Nguyên thì thu được kết quả đáng khích lệ

II Nội dung của sáng kiến kinh nghiệm

2.1 Cơ sở lí luận của SKKN

Những bài toán quang hình học mặc dù các em đã học phần quang ở THCS, nhưng chỉ là những khái niệm cơ bản, cho nên những bài toán loại này vẫn còn mới lạ đối với HS, mặc dù không quá phức tạp đối với HS lớp 11 nhưng vẫn tập dần cho HS có kỹ năng định hướng bài giải một cách có hệ thống, có khoa học, dễ dàng thích ứng với các bài toán quang hình học đa dạng hơn ở các lớp cấp trên sau này

2.1.1 Một học sinh không thể học và hoàn thành tốt việc giải bài tập về thấu kính

nếu không biết phân tích, khái quát để đưa chúng về dạng bài đơn giản, quen thuộc

2.1.2 Một học sinh không thể học và hoàn thành tốt việc giải bài tập về thấu kính

nếu không có kỹ năng phân tích, khái quát và nhận dạng toán đưa về dạng đơn giả quen thuộc và khả năng tự giải quyết vấn để

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng SKKN

Năm học 2017-2018 tôi đã được giao nhiệm vụ giảng dạy bộ môn Vật lý ở lớp 11C2, 11C3, 11C5 Tôi đã chủ động thăm dò, trao đổi với học sinh của lớp, tôi được biết:

2.2.1 Tình trạng thực tế trước khi thực hiện đề tài:

Một số học sinh tỏ ra yêu thích môn Vật lý, tuy vậy phần lớn học sinh ngần ngại và cho rằng đây là môn học khó hơn so với các môn tự nhiên còn lại Nguyên nhân chủ yếu là do các em chưa có một phương pháp thực sự để học, để giải các bài tập đòi hỏi tư duy Đặc biệt sang chương trình Vật lý 11, có rất nhiều bài tập về phần quang hình và đặc biệt là thấu kính và ứng dụng của thấu kính đòi hỏi các em phải phân tích, vẽ hình, nhận dạng các dạng bài tập về thấu kính, nhất là dạng bài tập về sự dịch chuyển tương đối giữa vật và thấu kínhn Việc nhận dạng, phân tích bài toán để tìm hướng đi đúng cho bài giải đòi hỏi ở học sinh rất nhiều, rất cao và phải có nhiều kinh nghiệm (đặc biệt trong xu thế các bài tập chủ yếu là bài tập trắc nghiệm) Do đó từ đầu năm tôi đã hướng và phát triển dần cho học sinh những kĩ năng cần thiết này, giúp các em có một kỹ năng nhất định trong việc giải các bài tập về Vật lý

2.2.2 Nguyên nhân

a) 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, kĩ năng cơ bản, định lý, các hệ quả

do đó khó mà vẽ hình và hoàn thiện được một bài toán quang hình học lớp 11

b) 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

c) Kiến thức toán hình học còn hạn chế nên không thể giải toán được

d) Do phòng thí nghiệm, phòng thực hành còn thiếu nên các tiết dạy chất lượng chưa cao, dẫn đến học sinh tiếp thu các định luật, hệ quả còn hời hợt

2.2.3 Một số nhược điểm của HS trong quá trình giải toán quang hình lớp 11:

a) Đọc đề hấp tấp, qua loa, khả năng phân tích đề, tổng hợp đề còn yếu, lượng thông tin cần thiết để giẩi toán còn hạn chế

b) Việc nhận dạng các dạng toán về thấu kính còn lúng túng Một số vẽ sai hoặc không vẽ được ảnh của vật qua thấu kính, qua mắt, qua máy ảnh do đó không thể giải được bài toán

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

d) Chưa có thói quen định hướng cách giải một cách khoa học trước những

bài toán quang hình học lớp 11

2.2.4.Giải pháp đã sử dụng trước đây

Dựa vào đặc điểm của địa phương, tình hình chung của nhà trường và chất lượng học tập của học sinh trong những năm qua Tôi đã tiến hành các giải pháp sau:

- Sử dụng phương pháp thuyết trình kết hợp với việc sử dụng các thiết bị dạy học trực quan

- Tăng cường thực hành giải toán

- Chấm điểm theo quy chế chuyên môn

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

2.2.5 Số liệu điều tra cụ thể trước khi thực hiện đề tài:

Kết quả khảo sát đầu tháng 3/2018:

3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề

3.1 Tìm hiểu đối tượng học sinh:

Việc tìm hiểu đối tượng học sinh là công việc đầu tiên khi người thầy muốn lấy các

em làm đối tượng thực hiện một công việc nghiên cứu nào đó Do đó tôi đã làm sẵn một số phiếu có ghi sẵn một số câu hỏi mang tính chất thăm dò như sau:

- Em có thích học môn Vật lý không ?

- Học môn Vật lý em có thấy nó khó quá với em không ?

- Khi làm bài tập em thấy khó khăn gì không và khó khăn như thế nào, ở điểm nào cụ thể?

- Em đã vận dụng thành thạo các công thức Vật lý chưa? Và đã vận dụng các công thức đó một cách linh hoạt chưa? Và hiệu quả đem lại như thế nào?

- Em có muốn đi sâu nghiên cứu các bài toán vật lí nói chung và về mạch điện một chiều không ?

3.2 Tổ chức thực hiện đề tài:

a Cơ sở thực hiện:

Dựa vào kết quả tìm hiểu học sinh qua các phiếu câu hỏi ở trên, tôi đã thấy

được những khó khăn bức xúc của học sinh trong việc học tập Vật lý 11 và sự cần thiết phải đi sâu nghiên cứu các bài tập về mạch điện Một lý do nữa là số tiết dành cho việc luyện tập trong chương trình Vật lý lớp 11 là tương đối ít Đối với những năm về trước Bộ Giáo Dục phân bỗ 3 Tiết/ tuần, theo chương trình mới chỉ còn 2 Tiết / tuần và nội dung thì không giảm tải nhiều vì vậy tôi đã cố gắng tổ chức một

số buổi ngoại khoá để giải đáp các thắc mắc của các em cũng như hướng dẫn các

em suy nghĩ, phân tích, nhận dạng bài toán thấu kính đơn

b Biện pháp thực hiện:

- Trang bị cho học sinh những kĩ năng phân tích mạch điện từ đơn giải đến phức tạp Biết biến những vấn đề( bài toán thấu kính đơn) phức tạp về những dạng mà các em đã thành thạo

- Giáo viên khai thác triệt để, khai thác sâu các câu hỏi, các bài toán trong SGK, Sách bài tập và một số bài tập ngoài bằng cách giao bài tập về nhà cho học sinh tự nghiên cứu tìm phương pháp giải

- Trong những giờ bài tập, giáo viên hướng dẫn học sinh kĩ năng phân tích đề bài,

kĩ năng hướng đi cho bài toán, chuẩn hóa đơn vị, …và đặc biệt khiến khích nhiều học sinh có thể cùng tham gia giải một bài hay trình bày về một vấn đề được giáo viên giao

3.3 Cơ sở lí luận chung của phương pháp giải bài tập về thấu kính khi có sự thay đổi khoảng cách giữa vật và thấu kính.

Ph¬ng ph¸p gi¶i

Ta xét bài toán tổng quát sau:

* Khi chưa dịch chuyển, vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh A1B1 có độ phóng đại

k1

* Khi vật dịch chuyển một đoạn a đối với thấu kính thì ảnh dịch chuyển một đoạn

b so với thấu kính và cos độ phóng đại k2

Ta có các bước giải sau:

Để giải dạng bài tập này, trước hết ta cần chứng minh 2 công thức rất quan trọng sau từ những công thức cơ bản nhất của thấu kính

1 (1 )

k

Thật vậy: Từ hai công thức cơ bản: Công thức thấu kính và số phóng đại

Ta có:

' '

d k

d











'

'

'

d f

d

k

















1 (1 )

k

Bước 1: Khi chưa dịch chuyển: 1

1

1 (1 ) (1) ' (1 ) (2)

k

 

 

2

1 (1 ) (3) ' (1 ) (4)

k

  

Bước 2: Giải hệ phương trình: Trừ vế các cặp phương trinh (1) và (3); (2) và (4).

Từ đó ta thu được kết quả cần thiết

L

ưu ý : Đối với dạng bài tập này AB luôn là vật thất nên ta có thể quy ước như sau:

 Nếu dịch vật lại gần thấu kính: a<0

 Nếu dịch vật ra xa thấu kính: a>0

 ab < 0 Các b i toán thài toán thường gặp ường gặpng g pặp

Bài 1: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính, qua thấu kính

cho ảnh thật có số phóng đại là k1 Dịch vật ra xa thấu kính một đoạn a thì ảnh có

số phóng đại k2 Tính tiêu cự của thấu kính?

Phương pháp:

Từ 2 công thức:

1

2

1

1

k

k

Suy ra: 1 2



Áp dụng:

Bài 1[5;35] Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính qua thấu kính

cho ảnh thật cao gấp hai lần vật Khi vật di chuyển lại gần thấu kính thêm 10cm thì cho ảnh thật cao gấp 3 lần vật Tính tiêu cự f của thấu kính?

Hướng dẫn:

Khi bài toán có số liệu cụ thể, điều quan trọng đầu tiên là phải xác định chính xác

dấu và độ lớn của các số phóng đại

Như bài tập trên:

k1 = - 2; k2 = - 3; a = -10

Do vậy ta có:

( 2)( 3)

( 10) 60

3 2

 

Bài 2[2;67]: Vật sáng AB ở vị trí thứ nhất, thấu kính cho ảnh thất với số phóng đại

k1 Dịch thấu kính ra xa vật một đoạn a thì ảnh dịch đi một đoạn b so với thấu kính ( Biết a, b là các khoảng cách cho trước ) Tính tiêu cự f của thấu kính?

Hướng dẫn:

Theo giả thuyết ta có: k1 < 0; a, b > 0

2

1 (1 )

1 (1 )

k

k

  

1 1

(1)

    

Và

1 2

2 1 2 1

f

2

2

b

k f

ak b ak f bf



1 2 1

k ab f

b ak



 (Lưu ý: Đối với dạng bài tập này coi a, b > 0)

Bài 3[1;120]: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính, qua thấu

kính cho ảnh A’B’, Nếu dịch vật lại gần thấu kính một đoạn a thì ảnh dịch đi mmotj đoạn b Biết ảnh sau cao gấp 2,5 lần ảnh trước và hai ảnh có cùng tính chất Tính tiêu cự f của thấu kính?

Hướng dẫn:

1

2

1 (1 )

1 (1 )

d f

k

d a

k

  

2

' (1 ) ' (1 )

 

   (Đối với dạng bài tập này coi a, b > 0) Trong đó:

2 2,5 1

1

2

5

k

10

9





Ta tổng quát hóa bài toán này:

2 . 1

k  k k (k > 0) th× ta cã:

1 1

1 1

1 1

1 1

1

f a

k k kk



2 1

.(1 )

1





  ( Đối với dạng bài tập này coi a, b > 0)

* Nếu k > 1: 1 k  k 1

* Nếu k < 1: 1 k  1 k

Áp dụng[3;52]: Một vật qua thấu kính cho ảnh thật, di chuyển vật về gần thấu kính

thêm 10cm thì ảnh di chuyển được 20cm và cao gấp 2 lần ảnh lúc đầu khi chưa

dịch chuyển Tính tiêu cự của thấu kính?

Hướng dẫn:

Ta có: k = 2; a = 10 cm; b = 20 cm Thay số ta được: 2.10.20 20

1

Bài 4[4;72]: Một vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh A’B’ và có số phóng đại là k.

Dịch thấu kính ra xa vật một đoạn a thì vẫn cho ảnh có số phóng đại là k, dịch thấu kính xa thêm thấu kính một đoạn b thì ảnh có số phóng đại k1 Tính tiêu cự của thấu kính?

Hướng dẫn:

Khi dịch chuyển giũa vật và thấu kính mà độ lớn của ảnh không đổi thì ảnh phải thay đổi tính chất.

Ta có:

1 (1 ) (1)

1 (1 ) (2) d+a+b=f(1+k) (3)

k

d a

k

Tõ (1) vµ (2) 2 f

a k

Tõ (2) vµ (3) 1

b f k

k

Do đó ta được:

2 2

2 1 2

f

a

Bài tập vận dụng: