SKKN xây dựng một số bài tập thí nghiệm vật lí để tổ chức hoạt động dạy học phần quang hình vật lí lớp 11

Thí nghiệm giúp học sinh đi sâu vào tìm hiểu bản chất của các hiện tượng vật lí,thí nghiệm còn là hình thức để học sinh vận dụng kiến thức vào đời sống hàng ngày,làm chủ kiến thức, gây đ

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN

I Lời giới thiệu

Đổi mới PPDH là một trọng tâm của đổi mới giáo dục Luật giáo dục (điều 28) yêu

cầu: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”.

Sự xuất hiện nền kinh tế toàn cầu hóa và nền kinh tế tri thức đang đưa xã hộiloài người tới một kỉ nguyên mới và nó cũng đòi hỏi một hệ thống giáo dục mới vàphương pháp giáo dục mới sao cho thích nghi với môi trường xã hội thay đổi.ViệtNam không thể đứng ngoài xu thế đó Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) là mộttrong những mục tiêu lớn được nghành giáo dục đào tạo đặt ra trong giai đoạn hiệnnay và là mục tiêu chính đã được nghị quyết TW 2, khóa VIII chỉ ra rất rõ và cụ thể:

“Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụmột chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng cácphương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điềukiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh …”

Giáo dục phổ thông nước ta hiện nay đang thực hiện bước chuyển từ chươngtrình giáo dục tiếp cận nội dung sang chương trình tiếp cận năng lực người học, nghĩa

là từ chỗ quan tâm HS được học cái gì đến chỗ quan tâm HS vận dụng được cái gì quaviệc học

Việc đổi mới giáo dục trung học dựa trên những đường lối quan điểm chỉ đạogiáo dục của nhà nước, đó là những định hướng quan trọng về chính sách và quanđiểm trong việc phát triển và đổi mới giáo dục trung học Việc đổi mới phương phápdạy học, kiểm tra đánh giá cần phù hợp với những định hướng đổi mới chung củachương trình giáo dục trung học

Dạy học định hướng năng lực đòi hỏi việc thay đổi mục tiêu, nội dung, phươngpháp dạy học và đánh giá, trong đó việc thay đổi quan niệm và cách xây dựng cácnhiệm vụ học tập, câu hỏi và bài tập có vai trò quan trọng Chương trình dạy học địnhhướng năng lực được xây dựng trên cơ sở chuẩn năng lực của môn học.Năng lực chủyếu hình thành thông qua hoạt động của HS Hệ thống bài tập định hướng năng lựcchính là công cụ để HS luyện tập nhằm hình thành năng lực và là công cụ để GV vàcác cán bộ quản lí giáo dục kiểm tra đánh giá năng lực của HS và biết được mức độđạt chuẩn của quá trình dạy học Bài tập là một thành phần quan trọng trong môitrường học tập mà người GV cần thực hiện.Vì vậy, trong quá trình dạy học, người GVcần biết xây dựng các bài tập định hướng năng lực

Thí nghiệm

Id Io

Hệ thống thông tin của thí nghiệm

Xuất phát từ những lí do trên mà tôi chọn đề tài: “Xây dựng một số bài tập thí

nghiệm Vật lí để tổ chức hoạt động dạy học phần quang hình - Vật lí lớp 11”

II Tên sáng kiến:

“Xây dựng một số bài tập thí nghiệm Vật lí để tổ chức hoạt động dạy học

phần quang hình - Vật lí lớp 11”

III Tác giả sáng kiến:

- Họ và tên: Lê Thị Thanh Bình

- Địa chỉ tác giả sáng kiến: Giáo viên trường THPT Nguyễn Thái Học

- Số điện thoại:0986623809 Email: thanhbinh2108@gmail.com

IV Chủ đầu tư: Không

V Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Dạy học môn vật lí 11

VI Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử:

Ngày 28 tháng 2 năm 2019

VII Mô tả bản chất của sáng kiến:

A Nội dung sáng kiến

1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA THÍ NGHIỆM VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.1 KHÁI NIỆM VỀ THÍ NGHIỆM

1.1.1 Khái niệm thí nghiệm

Theo lý thuyết thông tin, thí nghiệm được coi là một hệ thông tin Theo quanđiểm này thí nghiệm bao gồm một thiết bị thí nghiệm (TBTN) tác động qua lại chặtchẽ với bộ phận thứ hai của hệ - Đó là hiện thực khách quan (HTKQ) tức là đối tượngcủa thí nghiệm

Trước hết hệ nhận một mệnh lệnh điều khiển từ ngoài vào (input) dưới dạngmột thông tin Ii chuyển đến TBTN Nhận lệnh này, TBTN tác động một thông tin mà

nó mã hoá Im vào hiện thực khách quan (HTKQ) Nhờ tác động này HTKQ cung cấptrở lại cho thiết bị một thông tin đo lường Id Thông tin này lập tức đuợc tế bào giãi mã

TBTN HTKQ

Id Io

Người TN

thành một thông tin mới để chuyển nó ra ngoài hệ đó là Io (output) Nhà thực nghiệmthu lấy thông tin cuối cùng của thí nghiệm là Io

Nếu xét thí nghiệm là một quá trình thì hệ còn bao gồm cả nhà thực nghiệm thínghiệm nữa Như vậy thí nghiệm gồm hai bộ phận:

a Nhà thực nghiệm thí nghiệm giữ vai trò bộ phận điều khiển thí nghiệm

b Bộ phận bị điều khiển thí nghiệm, tức là TBTN và HTKQ và theo lý thuyếtthông tin - quá trình thí nghiệm là một hệ điều khiển

Như vậy thí nghiệm là phương pháp nghiên cứu đối tượng và hiện tượng trongnhững điều kiện nhân tạo để tìm hiểu sâu hơn những mối nhân quả trong các đối tượng

và hiện tượng

Ưu thế của thí nghiệm là nó cho phép tìm hiểu bản chất của các hiện tượng, tìmhiểu qui luật của chúng cùng những mối liên hệ nhân quả

1.1.2 Vai trò của thí nghiệm

Thí nghiệm là mô hình đại diện cho hiện thực khách quan, nó là cơ sở, điểmxuất phát cho quá trình học tập - nhận thức của học sinh Từ đây xuất phát quá trìnhnhận thức cảm tính của trò, để rồi sau đó diễn ra sự trừu tượng hoá và sự tiến lên từtrừu tượng đến cụ thể trong tư duy

Thí nghiệm là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn Vì vậy nó là phương tiện duynhất giúp hình thành ở học sinh những kỹ năng, kỹ xảo thực hành và tư duy kỹ thuật

Thí nghiệm giúp học sinh đi sâu vào tìm hiểu bản chất của các hiện tượng vật lí,thí nghiệm còn là hình thức để học sinh vận dụng kiến thức vào đời sống hàng ngày,làm chủ kiến thức, gây được niềm tin sâu sắc cho bản thân, kết quả thu được càng làmtăng lòng say mê, hứng thú học tập

Thực hiện thí nghiệm vật lí sẽ đưa việc học tập của học sinh tiến gần đến cáchnghiên cứu của các nhà khoa học, giúp học sinh hứng thú trong công việc

Thí nghiệm do giáo viên biểu diễn phải mẫu mực về thao tác để qua đó học sinhhọc tập, bắt chước, để rồi sau đó khi học sinh làm thí nghiệm, học sinh sẽ học đượccách thức làm thí nghiệm và từ đó rèn kỹ năng, kỹ xảo thực hành thí nghiệm

Thí nghiệm có thể được sử dụng để tổ chức hoạt động nhận thức của học sinhvới các mức độ tích cực, tự lực và sáng tạo khác nhau: thông báo, tái hiện (bắt chước),tìm tòi bộ phận, nghiên cứu.

Tóm lại: Thí nghiệm được sử dụng để học bài mới, để củng cố hoàn thiện kiếnthức, để kiểm tra, đánh giá kiến thức Thí nghiệm có thể do giáo viên biểu diễn hay dohọc sinh tự tiến hành Thí nghiệm có thể tiến trình trên lớp, trong phòng thí nghiệm,ngoài trời hay tại nhà

1.2.BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.2.1 Khái niệm bài tập thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm về cơ bản là phải làm thí nghiệm để đo đạc một đại lượng hoặckhảo sát một quá trình vật lí

Bài tập thí nghiệm là loại bài tập đòi hỏi cả lí thuyết và thực nghiệm, cả trí óc vàtay chân…để thực hiện nhiệm vụ đặt ra

1.2.2 Phân loại bài tập thí nghiệm

Có nhiều cách để phân loại bài tập thí nghiệm Tuy nhiên nếu dựa vào tính chấtcủa bài tập thì gồm có hai loại là bài tập thí nghiệm định tính và bài tập thí nghiệmđịnh lượng

a) Bài tập thí nghiệm định tính

Bài tập thí nghiệm định tính là loại bài tập thí nghiệm khi giải, HS không cần thựchiện các phép tính toán phức tạp mà chỉ cần thực hiện các suy luận, đưa ra các lập luận,không cần thao tác đo đạc lấy số liệu Để giải bài tập loại này, HS cần thực hiện nhữngphép suy luận logic dựa trên những khái niệm, quy luật, định luật và các quan sát thu đượctrong phòng thí nghiệm, vì vậy bài tập thí nghiệm định tính là phương tiện tốt để pháttriển tư duy của HS Việc giải bài tập loại này giúp HS hiểu rõ bản chất hiện tượng, quyluật vật lí Bài tập thí nghiệm định tính có thể chia làm hai loại

- Bài tập thí nghiệm quan sát và giải thích hiện tượng

Câu hỏi của dạng bài tập này thường là “Cái gì xảy ra nếu …?” và “… Tại saolại xảy ra như vậy?” Với câu hỏi thứ nhất, HS cần thực hiện thí nghiệm, quan sát và

mô tả hiện tượng

- Bài tập thiết kế phương án thí nghiệm để giải quyết yêu cầu định tính của đềbài

Đây là những bài tập yêu cầu HS đề xuất phương án thí nghiệm theo yêu cầucủa đề bài theo các mức độ khác nhau Với bài tập loại này, HS cần trả lời được câuhỏi “Cần kiểm nghiệm kết luận nào?”, “Cần sử dụng những dụng cụ thí nghiệm nào?”,

“Bố trí các dụng cụ ra sao?”, “Tiến hành thí nghiệm như thế nào?”, “Thu được nhữngkết quả định tính và định lượng như thế nào?”…

b) Bài tập thí nghiệm định lượng

Bài tập thí nghiệm định lượng là loại bài tập thí nghiệm mà khi giải đòi hỏi HSphải tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí số liệu để trả lời câu hỏi mà đề bài đặt ra.Các câu hỏi có thể là đo đạc một đại lượng vật lí hoặc tìm quy luật về mối liên hệ giữacác đại lượng vật lí Bài tập định lượng có thể được xây dựng với các mức độ khácnhau.

1.2.3 Vai trò của bài tập thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng tốt cả về ba mặt giáo dưỡng, giáo dục vàgiáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt chúng làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí thuyết vàthực tiễn Có thể kể đến các vai trò nổi bật của bài tập thí nghiệm như sau:

b) Phát triển tư duy, trí tưởng tượng, khả năng sáng tạo thực tiễn; phát huy hứng thú học tập và phương pháp tư duy khoa học

Trong quá trình giải bài tập thí nghiệm, HS cần vận dụng các kiến thức líthuyết, tiến hành suy luận logicđể thu được hệ quả có thể kiểm tra được bằng thựcnghiệm Quá trình này sẽ giúp cho HS phát triển tư duy, tăng hứng thú trong học tập

c) Phát triển năng lực của HS

Thông qua việc giải bài tập vật lí nói chung và bài tập thí nghiệm nói riêng, gópphần phát triển các kĩ năng như phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa; kĩ nănglập kế hoạch giải quyết một vấn đề Bài tập thí nghiệm còn là loại bài tập yêu cầu tính

tự lực cao của HS trong quá trình giải Chính vì thế mà các năng lực của HS đặc biệt lànăng lực thực nghiệm được phát triển trong quá trình giải quyết một bài tập thínghiệm

d) Giúp HS làm quen với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Quá trình giải một bài tập thí nghiệm cũng cần trải qua các bước như xác định

cơ sở lí thuyết để suy luận ra một hệ quả có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm, xâydựng phương án thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả, tiến hành thínghiệm, thu thập, xử lí và trình bày kết quả Đó cũng chính là cách để HS tiếp cận vớiphương pháp nghiên cứu thực nghiệm

e) Khai thác được các thiết bị thí nghiệm sẵn có

Các bài tập thí nghiệm được xây dựng phải đảm bảo HS có thể thực hiện đượcvới các thiết bị thí nghiệm sẵn có ở phòng thí nghiệm, các thiết bị cần chế tạo phải đơn

giản, dễ tìm kiếm Do đó khi ta sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học sẽ tận dụngtối đa được các thiết bị thí nghiệm đã được cung cấp cho các trường phổ thông, làmcho HS được tiếp xúc nhiều với thiết bị thí nghiệm, góp phần nâng cao chất lượng củacác tiết học thực hành chính khóa.

1.3 QUY TRÌNH XÂY DỰNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM

Để xây dựng bài tập thí nghiệm ta sử dụng quy trình 4 bước và có thể tóm tắt nhưsau

Bước 1: Nghiên cứu các nội dung Vật lí xem có thể đo đại lượng nào? Khảo sátquá trình gì? Xem xét khả năng xây dựng các thiết bị thí nghiệm từ phòng thí nghiệmhay từ đời sống

Bước 2: Xác lập các mục tiêu dạy bài tập thí nghiệm được xây dựng

Bước 3: Viết đề bài theo cấu trúc:

* Nội dung bài tập: Quá trình vật lí, hiện tượng vật lí, dữ kiện và yêu cầu xác lậpmối quan hệ, giá trị một đại lượng vật lí, yêu cầu xác lập phương án thí nghiệm, yêucầu về chế tạo, lựa chọn bố trí thí ngiệm, đo đạc và xử lí số liệu

* Dụng cụ thí nghiệm : Nêu rõ các dụng cụ thí nghiệm đã cho, cần xây dựng.Bước 4: Giáo viên tự giải bài tập để đánh giá bài tập, hoàn chỉnh đề bài

1.4 QUY TRÌNH CHUNG ĐỂ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM

Việc giải bài tập thí nghiệm có thể tiến hành ở lớp, ở phòng thí nghiệm hay ởnhà theo nhóm hoặc cá nhân có thể quy về các bước sau:

Bước 1: Tìm hiểu đề bài, xác định nhiệm vụ về mặt lí thuyết và thực nghiệmBước 2: Tìm hiểu công thức hoặc suy luận logic để rút ra các công thức có thểkiểm nghiệm được bằng thí nghiệm

Bước 3: Tìm hiểu hoặc xây dựng phương án thí nghiệm, lựa chọn dụng cụ haytìm hiểu dụng cụ thí nghiệm(chế tạo thiết bị nếu cần), lập kế hoạch thực hiện

Bước 4: Tiến hành thí nghiệm, thu thập, xử lí số liệu

Bước 5: Rút ra nhận xét, kết luận Biện luận sai số, đề xuất cải tiến thí nghiệm Bước 6: Vận dụng, liên hệ, phát hiện vấn đề mới

2 CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Hiện nay phần lớn giáo viên vẫn thực hiện áp dụng các phương pháp dạy họctruyền thống để giảng dạy, chưa tạo được môi trường tích cực để học sinh hoạt động,chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức, kĩ năng, kĩ xảo, thái độ, phát triển năng lực.Mặt khác, việc đưa các vấn đề tích hợp, liên môn vào bài dạy còn hạn chế, chưa hiệuquả đặc biệt là các môn tự nhiên

Nắm được những mặt hạn chế trong phương pháp dạy học truyền thống, một sốgiáo viên cũng vận dụng phương pháp dạy học tích cực, hiện đại: dạy học theo góc,dạy theo dự án, dạy theo hợp đồng… kết hợp với các kĩ thuật: tia chớp, công não, sơ

đồ tư duy…Tuy bước đầu cũng đã tạo ra được môi trường học tập mới, tạo ra sự hứngthú cho các em học sinh Nhưng do kinh nghiệm để dạy học theo các phương pháphiện đại còn thiếu, điều kiện áp dụng còn hạn chế, đặc biệt do đặc điểm về thời gianphân phối cho tiết học nên kết quả chưa thực sự như mục tiêu đặt ra

Khi tiến hành thực hiện dạy học có sử dụng bài tập thí nghiệm tạo ra động cơ, hứngthú học tập cho học sinh Học sinh được tăng cường vận dụng kiến thức tổng hợp vào giải quyết các tình huống thực tiễn và đặc biệt là kỹ năng thực hành được nâng cao

Từ những suy nghĩ trên tôi thấy rằng một trong những nội dung đổi mớiphương pháp dạy học môn vật lý để kích thích gây hứng thú cho học sinh học tập làviệc nghiên cứu khai thác các thí nghiệm trong các giờ học, đó là điều kiện rất thuậnlợi để có thể nâng cao hơn nữa hiệu quả trong việc tiếp thu kiến thức của học sinh Tổchức dạy học có sử dụng bài tập thí nghiệm chưa được áp dụng nhiều ở chương trìnhphổ thông Nhưng nếu được áp dụng một cách sâu, rộng đồng thời kết hợp với cácphương pháp và kĩ thuật dạy học hiện đại khác sẽ rất tôt để phát triển năng lực của họcsinh

3 XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP THÍ NGHIỆM VẬT LÍ PHẦN QUANG

HÌNH VẬT LÍ 11.

3.1 Nội dung kiến thức

3.1.1 Nội dung kiến thức - kĩ năng cơ bản

a) Ví trí, tầm quan trọng kiến thức trong chương trình vật lí THPT

Phần kiến thức khúc xạ ánh sáng, lăng kính và thấu kínhthuộc chương thứ sáu

và thứ bảytrong chương trình Vật lí 11

Nhìn chung, các kiến thức của phần này được xây dựng trên cơ sở kế thừa vàphát triển từ chương trình vật lí trung học cơ sở Các khái niệm về phản xạ, khúc xạ,phản xạ toàn phần, lăng kính,thấu kinh, kính lúp… đã được học ở chương trình Vật lílớp 7 và lớp 9 nhưng ở mức độ nhận thức đơn giản, chưa yêu cầu cao về kiến thức cũngnhư kỹ năng cần đạt Tuy nhiên đó cũng là những kiến thức nền, giúp HS có thể học tốtphần “Quang hình” ở chương trình Vật lí 11 Ở phần này, các kiến thức nêu trên được

mở rộng, nâng cao hơn, đặt ra những yêu cầu cao hơn về kiến thức cũng như kĩ năng,thái độ của HS

Đây là phần nối tiếp kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”, đồng thời là nềntảng để nghiên cứu các phần khác trong chương trình Vật lí phổ thông như: Sóng ánhsáng Vật lí 12

Phần lớn các kiến thức của chương rất gần gũi và có nhiều ứng dụng trong đờisống và kỹ thuật Khúc xạ ánh sángdùng để giải thích nhiều hiện tượng quang họctrong thực tế, phản xạ toàn phần, lăng kính và thấu kính có nhiều ứng dụng trong thựctế: Ánh sáng trong các lễ hội, Cáp quang dùng trong y học hay trong truyền tải thôngtin, các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt… Đó là những đặc tính nổi của ánh sáng,

có tầm quan trọng đặc biệt, nhờ đó mà các ứng dụng về ánh sáng các dụng cụ quanghọc được sử dụng rộng rãi trong đời sống và kỹ thuật Các thiết bị quang dùng trongthực tế là tương đối phức tạp, hầu hết các thiết bị đều dựa trên các định luật về ánhsáng các thấu kính lăng kinh của các chất khác nhau.Hệ thống bài tập rất đa dạng vàphong phú, phù hợp với những trình độ khác nhau của HS

b) Kiến thức, kĩ năng cần đạt được

Ngoài những kiến thức nền được học ở THCS các em cần hiểu và vận dụng tốtcác kiến thức sau:

- Định luật khúc xạ ánh sáng Chiết suất Tính chất thuận nghịch của sự truyền ánh sáng

- Hiện tượng phản xạ toàn phần Cáp quang

- Lăng kính Công dụng của lăng kính

- Thấu kính Tính chất ảnh tạo bởi thấu kính Công thức thấu kính

3.1.2 Phân tích một số nội dung kiến thức

a) Nội dung “Khúc xạ ánh sáng”

Ở bài này, ta cần làm rõ thêm một số vấn đề sau:

+ Định luật khúc xạ ánh sáng:

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới

- Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới

- Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới (sini) vàsin của góc khúc xạ (sinr) là một hằng số :

sinisinr= n hay sin i = nsin rHằng số n tuỳ thuộc vào môi trường khúc xạ (môi trường chứa tia khúc xạ) và môi trường tới (môi trường chứa tia tới)

Nếu n > 1 thì sini > sinr hay i > r, môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới

Nếu n < 1 thì sini < sinr hay i < r, môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trường tới

+Hằng số n là chiết suất tỉ đối của môi trường khúc xạ đối với môi trường tới Chiết suất tỉ đối bằng tỉ số giữa các tốc độ v1 và v2 của ánh sáng trong môi trường tới và môi

trường khúc xạ : n = n21 =

1 2

vv

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không

Chiết suất tuyệt đối của môi trường 1 và của môi trường 2 là: n1 = 1

c

v ; n2 = 2

c

v

+ Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng : ánh sáng truyền đi theo đường nào thì

cũng truyền ngược lại được theo đường đó

Theo định luật khúc xạ ánh sáng, nếu ánh sáng truyền từ môi trường 1 sang môitrường 2 với góc tới i và góc khúc xạ là r thì khi ánh sáng truyền từ môi trường 2 sangmôi trường 1 với góc tới r thì góc khúc xạ sẽ bằng i

b) Nội dung “Phản xạ toàn phần”

Ở bài này các em cẩn hiểu rõ các đơn vị kiến thức sau:

+ Xét tia sáng đi từ môi trường có chiết suất n1sang môi trường có chiết suất n2 nhỏ hơn (r > i)

Cho góc tới i tăng dần thì góc khúc xạ r cũng tăng dần và luôn lớn hơn i

Khi r đạt giá trị lớn nhất là 90o thì góc tới i cũng có giá trị lớn nhất là igh ,

với

2 gh

1

nsin i

n



Khi i  igh, toàn bộ ánh sáng sẽ bị phản xạ, không có tia khúc xạ vào môi trường thứ hai Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần

+ Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần: Khi ánh sáng đi từ môi trường có

chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn và có góc tới i lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn igh (i  igh), thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, trong đó mọi tia sáng đều bị phản xạ, không có tia khúc xạ

+ Biết nhận dạng các trường hợp xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần của tia sáng khi

không đáng kể Nhiều sợi quang ghép với nhau thành bó Các bó được ghép và hàn nốivới nhau tạo thành cáp quang

Ứng dụng của cáp quang :Trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền thông tin (dữ liệu) dưới dạng tín hiệu ánh sáng Cáp quang có ưu điểm hơn so với cáp kim loại là truyền được lượng dữ liệu rất lớn, không bị nhiễu bởi trường điện từ bên ngoài

c) Nội dung “Lăng kính”

Sau kiến thức về khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần các em sẽ tìm hiểu vềcác dụng cụ quang học cụ thể phần này em em sẽ tìm hiểu về lăng kính:

+ Lăng kính là một khối trong suốt, đồng chất, được giới hạn bởi hai mặt phẳng khôngsong song Trong thực tế, lăng kính thường là một khối lăng trụ tam giác Góc A hợp bởi hai mặt bên của lăng kính gọi là góc chiết quang hay góc ở đỉnh của lăng kính

+ Đường truyền của tia sáng qua lăng kính : Xét tia sáng nằm trong mặt phẳng tiết

diện chính và ánh sáng là đơn sắc.Tia ló ra khỏi lăng kính bao giờ cũng lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới

+ Gọi i là góc tới, r là góc khúc xạ ở mặt bên thứ nhất, r’ là góc tới, i’ gọi là góc ló củatia sáng ở mặt bên thứ hai Góc tạo bởi tia ló ra khỏi lăng kính và tia tới đi vào lăng kính, gọi là góc lệch D của tia sáng khi truyền qua lăng kính

Ta có các công thức sau: sin i n sin r ; r r ' A

sin i ' n sin r ' ; D   i i ' Atrong đó, n là chiết suất của chất làm lăng kính

d) Nội dung “Thấu kính”:

Yêu cầu HS cần nắm được những nội dung sau đây:

+ Thấu kính mỏng là thấu kính có bề dày ở tâm rất nhỏ

+ Đường đi của các tia sáng qua thấu kính:

Tia tới song song với trục chính thì cho tia ló (hoặc đường kéo dài của nó) đi qua tiêu điểm ảnh chính

Tia tới (hoặc đường kéo dài của nó) qua tiêu điểm vật chính cho tia ló tương ứng song song với trục chính

Tia tới qua quang tâm thì truyền thẳng.\

Tia tới bất kì cho tia ló (hoặc đường kéo dài của nó) đi qua tiêu điểm ảnh phụ tương ứng (là giao điểm của trục phụ song song với tia tới và tiêu diện ảnh)

+ Độ tụ của thấu kính là đại lượng được đo bằng nghịch đảo tiêu cự:

1

D = f

Với thấu kính hội tụ, D > 0, với thấu kính phân kì , D < 0

Trong hệ SI, tiêu cự tính bằng mét (m) thì độ tụ tính bằng điôp (dp)

+ Công thức tính độ tụ của thấu kính là:D =

Công thức liên hệ giữa các vị trí của ảnh, vật và tiêu cự (công thức thấu kính)

là :

1 1 1+ =

d

–

3.2 Xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm

3.2.1 Mục đích, yêu cầu

- Xây dựng các bài tập thí nghiệm chương “Quang hình” làm phương tiện để

HS có thể phát triển năng lực thực nghiệm Thông qua các bài tập thí nghiệm, HSđược bồi dưỡng phương pháp làm việc như một nhà khoa học, một nhà vật lí thựcnghiệm

- Yêu cầu: Hệ thống bài tập phải được phân thành từng dạng phù hợp với nộidung phần “Quang hình” trong chương trình Vật lí 11 Các bài tập này phải sắp xếptheo thứ tự từ dễ đến khó để có thể phù hợp với mọi đối tượng HS Nội dung của cácbài tập phù hợp với các kiến thức của sách giáo khoa cũng như gần gũi với thực tế đờisống Các thiết bị thí nghiệm phải đơn giản, dễ tìm, dễ chế tạo hoặc có sẵn ở phòng thínghiệm Các thao tác thí nghiệm phù hợp với HS

3.2.2 Phương pháp biên soạn

Để xây dựng được các bài tập thí nghiệm, tôi tìm hiểu, nghiên cứu nội dungphấn “Quang hình” Vật lí 11 trong Sách giáo khoa cơ bản, sách giáo khoa nâng cao

Sau đó, tìm ra những nội dung có thể xây dựng được thành bài tập thí nghiệm Đồngthời có sưu tầm thêm các bài tập trong các đề thi của các tỉnh.

3.2.3.Hệ thống bài tập thí nghiệm

Bài tập 1: Cắm nghiêng 1 chiếc đũa vào cốc Đặt mắt nhìn dọc theo chiếc đũa

trong 2 trường hợp: cốc không có nước và cốc có nước Mô tả hiện tượng quan sát được Giải thích.

Mục đích của bài tập: Ôn tập lại kiến thức về khúc xạ ánh sáng đã được học ở

THCS Qua đó, rèn luyện năng lực thực nghiệm: bố trí và tiến hành thí nghiệm theo

mô tả ở đề bài, quan sát, giải thích hiện tượng

Dự kiến cách sử dụng: Sử dụng ở phần mở đầu bài “ Khúc xạ ánh sáng” Lời giải tóm tắt:Hiện tượng: Khi

nhìn dọc theo đũa trong trường hợp cốc

không có nước thấy đũa vẫn như cũ, không

có gì thay đổi Khi nhìn theo hướng từ trên

xuống trong trường hợp cốc có nước thấy

đũa như bị gãy tại mặt phân cách giữa nước

và không khí

Giải thích: Trường hợp cốc không có

nước thì ánh sáng truyền theo đường thẳng

nên ta thấy đũa không có gì thay đổi.Trường hợp trong cốc có nước thì ánh sáng bịkhúc xạ tại mặt phân cách giữa nước và không khí nên ta thấy đũa như bị gãy khúc tạimặt phân cách đó

Bài tập 2: Cho các dụng cụ sau: 1 cây kim, 1 chiếc hộp hình chữ nhật có

thành trong suốt, 1 cuộn chỉ, 1 đèn laze, 1 chiếc compa, 1 tấm xốp mỏng phẳng hình chữ nhật, vài chiếc tăm, nước, kéo, bút bi, thước thẳng chia đến mm, thước đo góc Hãy lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm để kiểm nghiệm lại định luật khúc xạ ánh sáng Từ đó hãy xác định chiết suất của nước.

Mục đích của bài tập: Kiểm nghiệm lại định luật khúc xạ ánh sáng.Qua đó,

rèn luyện năng lực thực nghiệm: Biết lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm và sử dụngchúng Thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm kiểm tra tính khả thi củaphương án đã lựa chọn Biết cách tạo ra mặt phẳng tới, xác định góc tới, góc khúc xạ,biết vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng để cắm các chiếc tăm thẳng hàng

Dự kiến cách sử dụng: Có 2 hướng

sử dụng:Một là sử dụng để nghiên cứu hiện

tượng khúc xạ ánh sáng: Xem vị trí của tia

tới và tia khúc xạ liên hệ với nhau như thế

nào? Nếu sử dụng để nghiên cứu thì câu hỏi

của đề bài phải thay đổi, không là kiểm

nghiệm nữa mà là: Hãy lựa chọn dụng cụ và tiến hành thí nghiệm để tìm mối liên hệgiữa vị trí của tia tới và tia khúc xạ? Hai là sử dụng để kiểm nghiệm hiện tượng khúc

xạ ánh sáng: Đã biết định luật, dùng để kiểm tra

Lời giải tóm tắt: Phương án thí nghiệm 1: - Lựa chọn các dụng cụ: 1 cây

kim, 1 chiếc hộp hình chữ nhật có thành trong suốt, 1 cuộn chỉ, 1 đèn laze, 1 chiếccompa (thước đo góc), 1 tấm xốp mỏng phẳng hình chữ nhật, nước, kéo, bút bi, thướcthẳng chia đến mm

- Luồn chỉ vào kim, nối 2 đầu chỉ thành một mặt phẳng vuông góc với 2 đáy

của hộp Đổ nước vào hộp sao cho một phần của kim nằm trong nước Chiếu ánh sángvào một vị trí chỉ nằm ở đáy trên và giao điểm của kim và mặt nước Quan sát vị trícủa vết sáng ở đáy dưới

- Dùng bút và thước vẽ 2 đường

thẳng vuông góc trên tấm xốp Dùng băng

dính dính xốp vào thành hộp sao cho mực

nước ngang với đường thẳng nằm ngang

trên xốp Đánh dấu vị trí bất kì trên xốp ở

ngoài không khí Chiếu sáng từ vị trí đánh

dấu đến giao điểm của 2 đường thẳng

vuông góc Xác định điểm trên đường

truyền của tia khúc xạ Lấy xốp ra, dùng

thước hoặc compa xác định được tỉ số giữa

sin góc khúc xạ và góc tới

Phương án thí nghiệm 2: - Lựa chọn các dụng cụ: 1 chiếc hộp hình chữ nhật

có thành trong suốt, 1 chiếc compa, 1 tấm xốp mỏng phẳng hình chữ nhật, vài chiếctăm, nước, kéo, bút bi, thước thẳng chia đến mm, thước đo góc

- Kẻ một đường thẳng nằm ngang trên xốp Cắm tăm 1 ở một vị trí trên xốp

dưới đường nằm ngang Dán xốp vào thành hộp Đổ nước vào hộp sao cho mức nướcngang vạch