Sử dụng sơ đồ tạo ảnh giải các bài toán về mắt và sự tạo ảnh qua kính lúp

Khi dạy phần Quang Học lớp 11 Các bài toán về các tật của mắt và cách sửa,bài tập về các dụng cụ quang học ..., tôi nhận thấy đa số học sinh gặp rất nhiều khókhăn, qua tìm hiểu từ học si

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

SỬ DỤNG SƠ ĐỒ TẠO ẢNH GIẢI CÁC BÀI TOÁN VỀ

MẮT VÀ SỰ TẠO ẢNH QUA KÍNH LÚP

Người thực hiện: Nguyễn Viết Thắng

Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn

MỤC LỤC

1 MỞ ĐẦU……….Trang 1

1.1 Lí do chọn đề tài……… 1

1.2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 1

1.3 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

2 NỘI DUNG 3

2.1 Cơ sở lí luận của đề tài 3

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 6

2.3 Giải pháp thực hiện 7

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 16

3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 18

3.1 Kết luận 18

3.2 Kiến nghị 18

2

NHỮNG KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Số thư tự Tên đầy đủ Kí hiệu, viết tắt

Môn Vật Lí là một trong những môn học cơ bản và quan trọng trong trườngTHPT Đây là một trong ba môn của tổ hợp bài thi KHTN, đồng thời là một trong

ba môn tổ hợp xét tuyển của các trường ĐH, CĐ Đối với môn Vật Lí, theo lộ trình

về cách thức ra đề thi của Bộ GD & ĐT thì trong năm học này (2018 – 2019) đề thi

sẽ bao gồm toàn bộ kiến thức trong chương trình THPT Là một giáo viên bộ mônVật Lý, tôi luôn nghiên cứu, tìm tòi ra các phương pháp giảng dạy nhằm đem lạihiệu quả cao nhất

Mặt khác, trong thời điểm hiện nay, hình thức thi TNKQ (thời gian làm bài rútngắn hơn so với năm 2016) được áp dụng cho kỳ thi THPT quốc gia nên việc đưa

ra các phương pháp giải nhanh, tối ưu hóa các bước tính toán là rất tốt và thiết thực

để các em có thể đạt được kết quả cao trong các kỳ thi đó

Khi dạy phần Quang Học lớp 11 (Các bài toán về các tật của mắt và cách sửa,bài tập về các dụng cụ quang học ), tôi nhận thấy đa số học sinh gặp rất nhiều khókhăn, qua tìm hiểu từ học sinh và kinh nghiệm tích lũy từ nhiều năm giảng dạy, tôinhận thấy sở dĩ các em gặp khó khăn, lúng túng chính là do các bài tập ở dạng nàyrất trừu tượng, khi các ảnh trung gian được tạo ra qua các dụng cụ quang học là cái

ta không nhìn thấy được (sờ thấy được, nhìn thấy được trực quan như phần cơ học),nguyên nhân tiếp theo là đa số các em chưa có khái niệm (hoặc có nhưng hiểu chưađầy đủ) về vật và ảnh đối với một dụng cụ quang học Chỉ một số rất ít các em cóthể làm được bài tập với kết quả đúng, nhưng cách trình bày bài thì chưa rõ ràng,thậm chí nhiều vấn đề khi được giáo viên chất vấn thì thể hiện rõ là chưa hiểu đúngbản chất

Theo lộ trình thi THPT Quốc Gia, năm học 2018 – 2019 đề thi sẽ bao gồm toàn

bộ chương trình THPT, vì vậy hoàn toàn có thể xảy ra, các câu hỏi và bài tập dạngnày sẽ xuất hiện trong đề thi THPT, thậm chí là ở mức độ vận dụng, và vận dụngcao Vì vậy, nghiên cứu tìm ra phương pháp giảng dạy giúp các em học tốt phầnnày là rất cần thiết, cấp bách, và mang tính đón đầu

Vì những lí do trên, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu “Sử dụng sơ đồ tạo ảnh giải

các bài toán về mắt và sự tạo ảnh qua kính lúp”.

1.2 MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

a Mục đích nghiên cứu

Phân loại các dạng bài tập về các tật của mắt và cách sửa, sự tạo ảnh qua kính

lúp, phương pháp giải quyết các dạng bài tập đó ở mức tối ưu, các bước làm cụ thể,quy chuẩn, giúp các em học sinh vận dụng giải quyết tốt phần này

Nêu lên một số sai sót, khuyết điểm thường gặp phải khi giải quyết các bài toándạng này, chính xác hóa kiến thức và nêu kinh nghiệm khắc phục sai sót

b Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết về cách tạo ảnh qua thấu kính, hệ quang học, xây dựng

các công thức thấu kính, công thức thấu kính mở rộng, quy ước dấu, xây dựngphương pháp giải quyết các bài toán

Vận dụng lý thuyết và các kinh nghiệm có được, đưa ra sơ đồ tạo ảnh để có cáinhìn trực quan giải các bài toán về mắt và sự tạo ảnh qua kính lúp ở cấp độ vậndụng và vận dụng cao có thể xuất hiện trong đề thi THPT Quốc Gia

4

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Trong giới hạn của đề tài, tôi chỉ đưa ra phần lý thuyết và các dạng bài tập vềmắt và sự tạo ảnh qua kính lúp ở chương trình Vật Lí 11 THPT

Đề tài này nghiên cứu để tìm ra phương pháp giải đơn giản, dễ hiểu, trực quanthậm chí đi đến sơ đồ giải các bài toán về các tật của mắt và sự tạo ảnh qua kínhlúp để mọi học sinh đều có thể làm được

Đối tượng áp dụng: Tất cả học sinh dự thi THPT Quốc Gia, dự thi bài KHTN,học sinh trong đội tuyển dự thi HSG cấp tỉnh

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

a Nghiên cứu lý thuyết

Đọc, tìm hiểu và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến phần thấu kính, sự tạo

ảnh qua thấu kính và quang hệ, cấu tạo, đặc điểm của mắt, các tật của mắt

b Nghiên cứu thực tiễn

Dự giờ bài “Các tật của mắt và cách khắc phục” và bài “Kính lúp” của đồng

nghiệp ở một số lớp 11C2,11C4, và 11C8

Chọn một lớp dạy bình thường theo SGK và một lớp dạy theo kinh nghiệm đúcrút được So sánh đối chiếu kết quả giờ dạy và rút ra bài học kinh nghiệm

2 NỘI DUNG

2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

Phần Thấu kính mỏng thuộc chương VII của chương trình Vật Lý 11 nâng cao.Phần bài tập về mắt và kính lúp có kiến thức liên quan thuộc bài “Các tật của mắt

và cách khắc phục” và bài “Kính lúp”

Nội dung kiến thức của phần: Mắt Các tật của mắt và cách sửa Kính lúp, đượctrình bày tóm tắt như sau.

2.1.1 KHÁI NIỆM VỀ THẤU KÍNH MỎNG

+ Thấu kính là một khối trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặtphẳng và một mặt cầu

+ Phân loại: Chia hai loại thấu kính

- Thấu kính mép mỏng, gọi là thấu kính hội tụ

- Thấu kính mép dày, gọi là thấu kính phân kỳ [2]

2.1.2 KHÁI NIỆM VẬT VÀ ẢNH ĐỐI VỚI MỘT DỤNG CỤ QUANG HỌC

a KHÁI NIỆM VẬT ĐỐI VỚI MỘT DỤNG CỤ QUANG HỌC (QUANG CỤ)+ Giao điểm của các tia sáng tới một dụng cụ quang học nào đó được gọi là vật đốivới dụng cụ quang học ấy Nếu giao điểm này có thật thì là vật thật, nếu giao điểmnày chỉ là đường kéo dài của các tia cắt nhau thì là vật ảo

+ Nhận thấy, vật thật là giao điểm của chùm tia tới phân kỳ và nằm trước quang cụ,vật ảo là giao điểm không có thật của chùm tia tới hội tụ và nằm sau quang cụ

Vật thật Vật ảo

b KHÁI NIỆM ẢNH CỦA VẬT QUA MỘT DỤNG CỤ QUANG HỌC

+ Giao điểm của các tia phản xạ hay khúc xạ từ một dụng cụ quang học nào đó

được gọi là ảnh cho bởi quang cụ ấy Nếu giao điểm đó có thật thì là ảnh thật, nếugiao điểm đó chỉ là đường kéo dài của các tia cắt nhau thì là ảnh ảo

Ảnh thật Ảnh ảo

+ Nhận thấy, ảnh thật là giao điểm có thật của chùm phản xạ hay khúc xạ hội tụ,ảnh ảo là giao không có thật của chùm phản xạ hay khúc xạ phân kỳ

2.1.3 CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA VẬT, ẢNH QUA THẤU KÍNH

a QUY ƯỚC VỀ DẤU

+ Vật thật d > 0, vật ảo d < 0

+ Ảnh thật d’ > 0, ảnh ảo d’ < 0

+ Thấu kính hội tụ f > 0; thấu kính phân kỳ f < 0

6

+ Vật và ảnh cùng chiều nhau: k > 0; vật và ảnh ngược chiều nhau k < 0 [2]

d d f

c CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA ẢNH QUA QUANG HỆ

+ Sơ đồ tạo ảnh qua quang hệ ghép xa nhau gồm 2 thấu kính

+ Sử dụng các công thức thấu kính và công

d f d

+ Điểm cực cận Cc: Điểm gần nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt

còn nhìn rõ gọi là điểm cực cận.Khi nhìn vật tại điểm Cc, mắt phải điều tiết tối đa.+ Điểm cực viễn CV: Điểm xa nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt

còn nhìn rõ gọi là điểm cực viễn.Khi nhìn vật ở điểm CV, mắt không phải điều tiết.+ Khoảng cách từ điểm cực cận CC đến điểm cực viễn CV gọi là khoảng nhìn rõ củamắt

+ Năng suất phân ly của mắt (kí hiệu ) là góc trông nhỏ nhất αMin khi nhìn đoạn

AB mà mắt còn có thể phân biệt được hai điểm A, B Khi đó, hai ảnh A’ và B’ của

A, B nằm tại hai tế bào nhạy sáng cạnh nhau trên võng mạc Muốn phân biệt đượchai điểm A, B thì α ≥ αMin

+ Khái niệm mắt cận thị: Mắt cận thị là mắt, khi không điều tiết, có tiêu điểm nằmtrước võng mạc f Max OV

+ Đặc điểm của mắt cận thị:

- Điểm cực viễn CV cách mắt một khoảng không lớn (cỡ 2 m trở lại).

- Điểm cực cận CC ở rất gần mắt

+ Khái niệm mắt viễn thị: Mắt viễn thị là mắt, khi không điều tiết, có tiêu điểmnằm sau võng mạc f Max OV

+ Đặc điểm của mắt viễn thị:

- Mắt viễn thị nhìn vật ở vô cực đã phải điều tiết (điểm cực viễn CV là cực viễnảo)

Điểm cực viễn này nằm ở đâu? Vì ảnh phải rơi lên võng mạc d’ = OV = 2,2 cm,

và vì f Max OV  giả sử f Max  3cm chẳng hạn

Khi nhìn vật đặt ở cực viễn, mắt không phải điều tiết  f = fMax = 3 cm; d’ = 2,2

cm

d1d1' 1f 

f d

f d d



 '

'

= 2, 2 32, 2.3

 = - 8,25 cm (đây là cực viễn ảo, nằm sau mắt)

- Điểm cực cận CC nằm xa mắt hơn so với mắt thường (lớn hơn 25 cm)

+ Khái niệm mắt lão thị: Lão thị là tật thông thường ở người nhiều tuổi, khi đó cựccận CC xa mắt hơn so với mắt thường

+ Đặc điểm của mắt lão thị:

- Điểm cực viễn CV ở vô cực (giống như mắt thường)

- Điểm cực cận CC nằm xa mắt hơn so với mắt thường (lớn hơn 25 cm), (giốngnhư mắt viễn thị) [3]

b Để nhìn rõ các vật ở xa vô cùng mà mắt không phải điều tiết thì phải đeokính có độ tụ bao nhiêu? Khi đó điểm gần nhất mà mắt nhìn rõ khi đeo kínhcách kính bao nhiêu? Biết kính luôn đeo cách mắt một khoảng L = 1 cm

Bài 2 Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 0,5 m và điểm cực cận cách

mắt 0,15 m

a Nếu người ấy muốn nhìn rõ các vật ở xa vô cực mà mắt không phải điều tiếtthì phải đeo kính sát mắt có độ tụ bao nhiêu? Khi đó, người đó nhìn rõ cácvật gần nhất cách mắt bao nhiêu?

b Nếu người ấy muốn điểm nhìn rõ gần nhất cách mắt 25 cm thì phải đeo kínhsát mắt có độ tụ bao nhiêu?

Điểm 0 – 4 Điểm 5 – 7 Điểm 8 – 10

Số bài % Số bài % Số bài %Lớp

+ Một số ít em có hiểu và biết cách làm tuy nhiên tính toán qua quang hệ dàidòng mất nhiều thời gian dẫn đến chưa hoàn thành bài kiểm tra

+ Các ảnh và vật trung gian, vị trí cực cận, cực viễn vẫn là những vấn đề trừutượng nên gây khó khăn trong việc tư duy, gây khó hiểu cho học sinh

2.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

Để khắc phục những tình trạng trên nhằm nâng cao hiệu quả làm bài thi trắcnghiệm môn Vật Lí (cụ thể phần các tật của mắt và cách sửa Kính lúp), đồng thờitạo cho học sinh yêu thích và hứng thú với những bài toán về mắt và các dụng cụquang học Tôi đã tiến hành các giải pháp sư phạm sau đây:

2.3.1 Giải pháp thứ nhất: Tổ chức cho học sinh ôn tập, củng cố, khắc sâu các

kiến thức cơ bản và trọng tâm

2.3.2 Giải pháp thứ hai: Xây dựng phương pháp mới, phương pháp dùng sơ đồ tạo

ảnh cùng hệ thống bài tập và tổ chức giảng dạy nhằm phát triển năng lực tư duy và hình thành kỹ năng, năng lực giải quyết các bài tập về mắt và sự tạo ảnh qua các dụng cụ quang học.

1 Sửa tật cận thị : Là đeo kính phân kỳ để nhìn rõ các vật ở vô cực mà mắt khôngphải điều tiết

- Để nhìn rõ vật ở vô cực mà mắt không phải điều tiết, thì vật ở vô cực qua kínhcho ảnh tại tiêu điểm của kính và cũng chính là tại điểm cực viễn của mắt CV

3 Xác định phạm vi đặt vật hoặc giới hạn nhìn rõ của mắt :

Mắt nhìn được các vật cách nó từ OCC đến OCV Khi đeo kính có tiêu cự f mắtnhìn được các vật cách kính từ dC đến dV Để tính các đại lượng ta sử dụng sơ đồtạo ảnh

- Chữa tật viễn thị, lão thị :

C

OC f

2.3.3 Giải pháp thứ ba: Thực nghiệm sư phạm

- Mục đích của thực nghiệm: Bước đầu kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của

giải pháp thứ nhất và giải pháp thứ hai

- Tổ chức thử nghiệm: Lớp thử nghiệm là 11C3 – Lớp thực nghiệm và lớp

11C1 – Lớp đối chứng

- Nội dung thử nghiệm: Hướng dẫn học sinh sử dụng sơ đồ tạo ảnh, các công

thức (I); (II); (III); (IV) và (V) vào giải các bài toán về các tật của mắt và kính lúptrong các tiết dạy trên lớp, kiểm tra hiệu quả của phương pháp mới thông qua bàikiểm tra 15 phút

Bài 1 Mắt của một người có điểm cực viễn cách mắt 80 cm Muốn nhìn rõ vật ở xa

vô cực mà mắt không phải điều tiết, người đó phải đeo kính sát mắt có độ tụ baonhiêu? [1]

Bài 2 Một người lớn tuổi có thể nhìn rõ các vật ở rất xa mà không phải điều tiết,

nhưng muốn đọc được dòng chữ gần nhất cách mắt 25 cm thì phải đeo kính có độ

tụ 1 dp Biết kính đeo cách mắt 5 cm Khoảng cực cận của mắt người đó là [5]

C

OC



Bài 3 Một người lớn tuổi có thể nhìn được vật ở xa mà mắt không phải điều tiết,

nhưng muốn đọc được dòng chữ gần nhất cách mắt 25 cm thì phải đeo kính sát mắt

có độ tụ 1 dp Độ biến thiên độ tụ của mắt người đó từ trạng thái không điều tiếtđến trạng thái điều tiết tối đa [3]

Hướng dẫn

+ Nhìn rõ vật ở xa mà mắt không phải điều tiết, nên OCV = ∞

+ Khi nhìn vật gần nhất cách mắt 25 cm thì qua kính cho một ảnh ảo tại cực cậncủa mắt

a Hỏi khi không đeo kính, người đó chỉ có thể thấy vật đặt trong khoảng nào?

b Để nhìn rõ các vật ở xa vô cùng mà mắt không phải điều tiết thì phải đeokính có độ tụ bao nhiêu ? Khi đó điểm gần nhất mà mắt nhìn rõ khi đeo kínhcách kính bao nhiêu ? Biết kính luôn đeo cách mắt một khoảng L = 1 cm

a Nếu người ấy muốn nhìn rõ các vật ở xa vô cực mà mắt không phải điều tiết

thì phải đeo kính sát mắt có độ tụ bao nhiêu? Khi đó, người đó nhìn rõ cácvật gần nhất cách mắt bao nhiêu?

b. Nếu người ấy muốn điểm nhìn rõ gần nhất cách mắt 25 cm thì phải đeo kínhsát mắt có độ tụ bao nhiêu? [5]

a Xác định khoảng nhìn rõ của mắt khi không đeo kính

b Người này không đeo kính và dùng kính lúp trên vành có ghi X5 để quan sát vật nhỏ Kính đặt cách mắt 5 cm Hỏi vật phải đặt trong khoảng nào trước kính Tính số bội giác G khi đó

Bài 8 Một người cận thị chỉ nhìn rõ các vật cách mắt ở trong khoảng từ 20 cm đến

45 cm Người này dùng kính lúp có độ tụ D = 20 dp để quan sát một vật nhỏ trongtrạng thái không điều tiết Mắt cách kính L = 10 cm Năng suất phân li của mắtngười đó là 3.10-4 Rad Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên vật mà người đócòn có thể phân biệt được qua kính lúp là



= 1,6875.10 -5 m

Bài 9 Mắt một người cận thị có cực cận cách mắt 12,5 cm và cực viễn cách mắt 50

cm

a Người này phải đeo kính có độ tụ bao nhiêu thì nhìn rõ được các vật ở xa vô

cực mà mắt không phải điều tiết

b Người đó đeo kính có độ tụ như thế nào thì sẽ không nhìn thấy bất kỳ vật nào

trước mắt Coi kính luôn đeo sát mắt [6]

Bài 10 Một người có thể nhìn rõ các vật từ 20 cm đến vô cực Người này dùng

kính lúp trên vành có ký hiệu X 10 để quan sát vật nhỏ Kính đặt cách mắt khoảng

Bài 11 Một người có thể nhìn rõ các vật cách mắt từ 16 cm đến 46 cm Người này

dùng kính lúp trên vành ghi X 6,25 để quan sát vật nhỏ Kính đặt cách mắt L = 10

L d ; d’ = L – OCV = 10 – 46 = - 36 cm ;

16

 GV =  36

3,6

 

10 16 36 = 3,478

Bài 12 Mắt viễn thị nhìn rõ được vật gần nhất cách mắt 40 cm Tính độ tụ của kính

phải đeo để có thể nhìn rõ vật đặt cách mắt gần nhất là 25 cm trong hai trường hợp

Bài 13 Một kính lúp mà trên vành có ghi X 5 Một người sử dụng kính lúp này để

Quan sát một vật nhỏ, chỉ nhìn thấy ảnh của vật khi vật được đặt cách kính từ 4 cmđến 5 cm Mắt đặt sát sau kính Xác định khoảng nhìn rõ của người này khi khôngđeo kính

Hướng dẫn.

+ Tiêu cự kính lúp: f = 0, 25

5 = 0,05 m = 5 cm

Bài 14 Một người cận thị, chỉ nhìn rõ các vật ở cách mắt trong khoảng từ 20 cm

đến 45 cm Người này dùng kính lúp có D = 20 dp để quan sát vật nhỏ, mắt cáchkính L = 10 cm

a Xác định số bội giác và khoảng cách từ vật đến kính khi ngắm chừng ở cựcviễn

b Năng suất phân li của mắt người đó là 3.10-4 rad Khi quan sát vật nhỏ trongtrạng thái không điều tiết Xác định khoảng cách ngắn nhất giữa 2 điểm trênvật mà mắt còn có thể phân biệt được khi quan sát qua kinh