SKKN hệ thống bài tập điển hình phần quang hình vật lý 11

Hiện nay để thực hiện tốt chương trình giáo khoa và dạy học theophương pháp đổi mới có hiệu quả thì việc hướng dẫn học sinh biết phân loại,nắm vững phương pháp và làm tốt các bài tập sẽ

MỤC LỤC

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ

I.1 Lý do chọn đề tài 3

I.2 Mục đích nghiên cứu 3

I.3 Đối tượng nghiên cứu 3

I.4 Phương pháp nghiên cứu 3

I.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 4

PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ II.1 Cơ sở lý luận 4

II.1.1 Khái niệm về bài tập Vật lí 4

II.1.2 Tác dụng của bài tập Vật lí trong dạy học 4

II.1.3 Phân loại Bài tập Vật lí 5

II.1.3.1 Phân loại theo nội dung……… 5

II.1.3.2 Phân theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải 5

II 2 Cơ sở thực tiễn……… 6

II.3 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề 6

II.3.1 Hệ thống kiến thức cơ bản phần quang hình 7

II.3.2 Phân dạng bài tập 9

II.3.2.1 Chủ đề 1: Bài tập khúc xạ ánh sáng 9

II.3.2.2 Chủ đề 2: Bài tập thấu kính 13

II.3.2.3 Chủ đề 3: Bài tập các tật của mắt 16

II.3.2.4 Chủ đề 4: Bài tập các loại kính 19

PHẦN III KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN III.1 Kết quả thực hiện đề tài… ……… 21

III.2 Kết luậnchung……….22 Tài liệu tham khảo

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ I.1 Lý do lựa chọn đề tài :

Trong quá trình dạy học môn Vật lý, các bài tập vật lý có tầm quan trọngđặc biệt Hiện nay để thực hiện tốt chương trình giáo khoa và dạy học theophương pháp đổi mới có hiệu quả thì việc hướng dẫn học sinh biết phân loại,nắm vững phương pháp và làm tốt các bài tập sẽ góp phần không nhỏ vào việcthực hiện thành công mục tiêu giảng dạy cũng như kiểm tra chính xác mức độhiểu kiến thức của học sinh Quang học là một phần không thể thiếu của Vật lý.Trong chương trình THPT, quang học được giảng dạy ở Vật lý lớp 11 Tuynhiên, mảng kiến thức chính này hiện nay chưa có được sự quan tâm thỏa đángvới tầm quan trọng của nó từ phía học sinh và ngay cả từ phía giáo viên dạy Vật

lý vì nhiều lý do Thứ nhất, quang học là một phần kiến thức khó Thứ hai,lượng kiến thức về quang học không được sử dụng nhiều trong kỳ thi tuyển sinhvào các trường Đại học và Cao đẳng trong 10 năm trở lại đây, điều này khiến cảngười dạy và người học không có hứng thú với việc tìm tòi và tiếp thu nhữngkiến thức này Tuy nhiên với việc đổi mới phương pháp và nội dung kiểm trađánh giá hiện nay thì quang hình học cần có sự quan tâm trở lại

Thực tế giảng dạy ở trường phổ thông tôi nhận thấy: Giáo viên dạy học phầnnày vẫn nặng về truyền đạt về kiến thức lý thuyết, chưa đưa được các bài toán

có tính thực tế vào giảng dạy vì thế chưa phát triển được khả năng quan sát và tưduy của học sinh Vì những lí do trên, với mong muốn góp phần vào việc đổimới, nâng cao chất lượng dạy và học môn Vật lí ở trường phổ thông Tôi chọn

đề tài: “Hệ thống bài tập điển hình phần quang hình Vật lí 11”

I.2 Mục đích nghiên cứu

- Tìm hiểu thực trạng dạy học phần quang hình – Vật lí 11 tại trường

THPT

- Hệ thống bài tập ở phần Quang hình – Vật lí 11 Đề xuất một số biện pháp nâng cao chất lượng làm bài tập phần Quang hình

I.3 Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống bài tập phần Quang hình – Vật lí 11 được xây dựng trên năng lực vật lí trong dạy học môn Vật lí

I.4 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng một số phương pháp sau:

- Nghiên cứu lí luận: nghiên cứu các tài liệu, các trang web, bài viết có liên quan.

- Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh

- Phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi

I.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu

- Hệ thống bài tập phần Quang hình Vật lí 11

- Phương pháp giải bài tập phần Quang hình – Vật lí 11 ở trường THPT Đào Duy Từ

PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ II.1 Cơ sở lý luận

Bài tập vật lý trong chương trình dạy học có ý nghĩa đặc biệt quan trọngđược sử dụng vào những giai đoạn khác nhau, với nhiều hình thức và phươngpháp khác nhau nhằm củng cố, đào sâu mở rộng kiến thức lý thuyết và rèn luyệncho học sinh khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, góp phần nâng cao khảnăng tự làm việc, phát huy tính tích cực trong việc lĩnh hội kiến thức và nghiêncứu khoa học

II 1.1 Khái niệm về bài tập Vật lí

Trong dạy học môn vật lí, một vấn đề cần được giải đáp nhờ lập luận, suy luận khoa học bằng cách sử dụng phương pháp của Vật lí gọi là bài toán Vật lí

Tuy nhiên, khái niệm trên chỉ mang tính đơn thuần là một nhiệm vụ màhọc sinh phải giải quyết bằng sử dụng những kiến thức được học trên lớp đểchứng minh khả năng nắm nội dung lí thuyết

II 1.2 Tác dụng của bài tập Vật lí trong dạy học

Bài tập Vật lí giúp cho học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức

Bài tập Vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khigiải bài tập, học sinh phải nhớ lại những kiến thức đã học, có khi phảisử dụng tổng hợp kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình Trong cácbài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức đã học như các khái niệm, định luật…, nhờ đó học sinh nắm được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực

tế, thấy được những ứng dụng muôn hình muôn vẻ trong thực tiễn của những kiến thức đã học

- Bài tập vật lí giúp rèn kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái để giải quyết các vấn đề thực tiễn

3

- Giúp kiểm tra, đánh giá chính xác trình độ của học sinh.

- Bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh Vì việc giải bài tập vật lý đòi hỏi phải phân tích nội dung vật lý và kỹ thuật của bài toán, với mức độ phức tạp được nâng dần từ thấp đến cao giúp nâng cao năng lực làm việc, năng lực quan sát, giải quyết vấn đề

II.1.3 Phân loại Bài tập Vật lí

Trong dạy học môn Vật lí, việc phân loại bài tập có ý nghĩa quan trọngtrên cơ sở phù hợp với đối tượng, hoàn cảnh, mục đích đặt ra Người ta có thểphân loại Bài tập vật lí dưới các hình thức sau:

II

1.3.1 Phân loại theo nội dung

- Các bài tập vật lý được phân loại theo các phần của chương trình vật lý:

cơ, nhiệt, điện, quang,…

- Bài tập vật lý còn được phân theo: bài tập có nội dung trừu tượng và bài tập có nội dung cụ thể

+ Bài tập có nội dung trừu tượng: là trong điều kiện của bài toán, bản chấtvật lý được nêu bật lên, những chi tiết không bản chất đã được bỏ bớt

+ Bài tập có nội dung cụ thể: đòi hỏi học sinh phải nhận ra bản chất vật lýcủa hiện tượng Những bài toán loại này có tác dụng tập dượt cho học sinh phântích các hiện tượng vật lý cụ thể để làm rõ bản chất vật lý và do đó có thể vậndụng các kiến thức vật lý cần thiết để giải

II.1.3.2 Phân theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải

- Bài tập định tính: Nhằm nhấn mạnh bản chất của Vật lí hiện tượng.

Khi giải giúp học sinh rèn luyện khả năng tư duy lôgic, khả năng phân tích, tổnghợp trên cơ sở các định luật Vật lí

- Phân theo định lượng: Là bài tập có dữ liệu cụ thể Học sinh phải thực

hiện các phép tính, sử dụng công thức để xác định mối quan hệ giữa các đạilượng Khi giải dựa trên các định luật và quy tắc đặc biệt là kiến thức Toán học

- Bài tập thí nghiệm: Là bài tập phải làm thí nghiệm hoặc một trong các

thao tác thí nghiệm để kiểm chứng lí thuyết hoặc để tìm ra số liệu cần thiết choviệc giải bài tập

- Bài tập tổng hợp: Thường vận dụng một số định luật Vật lí, đôi lúc

thuộc nhiều phần khác nhau của chương trình Vật lí đưa ra kết luận, sử dụng

một số kĩ năng thực nghiệm Trong dạng bài tập tổng hợp, người ta có thể chia

ra các mức độ khác nhau để phân loại đánh giá từng đối tượng học sinh

II.2 Cơ sở thực tiễn

Qua thực tế dạy học môn vật lí ở trường THPT, tôi nhận thấy hệ thống bàitập phần Quang hình trong chương trình Vật lí 11 còn có những hạn chế nhấtđịnh, cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện Điều đó, được thể hiện trên nhữngkhía cạnh sau:

- Vai trò, tác dụng của bài tập Vật lí chưa được phát huy trong dạy học.Các bài tập mới dừng lại ở góc độ giúp học sinh ôn tập, biết vận dụng lí thuyết

và bài tập tính toán, ít liên hệ với thực tiễn và ứng dụng trong đời sống

- Nhiều giáo viên chưa chủ động, sáng tạo, trong đổi mới phương pháp dạy học, nhất là việc bồi dưỡng nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh

- Tính chủ động trong việc nghiên cứu, tự làm bài tập của một số học sinhchưa cao, năng lực vận dụng tri thức đã học để giải quyết tình huống còn nhiềuhạn chế

- Kết quả học tập của học sinh thường chỉ được đánh giá bằng điểm thôngqua các bài kiểm tra định kỳ, đề bài thường đòi hỏi học sinh tái hiện kiến thức

mà chưa phát triển năng lực toàn diện cho học sinh theo yêu cầu đổi mới giáodục hiện nay

* Nguyên nhân

- Nội dung kiến thức phần quang hình Vật lí 11 khá rộng, cần phải tiếnhành nhiều hoạt động thí nghiệm, thực nghiệm Do đó, bên cạnh hoạt động dạyhọc chính khóa phải tổ chức các hoạt động ngoại khóa

- Việc giảng dạy kiến thức cho học sinh nói chung và kiến thức Vật lí ởphần Quang hình Vật lí 11 nói riêng ở một số trường vẫn còn tiến hành theo lối

“truyền thụ một chiều” hay “thông báo – tái hiện”, chưa có sự quan tâm đúngmức đến việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng hiện đại, phát huy tínhtích cực, tự giác, sáng tạo của học sinh

- Hoạt động kiểm tra đánh giá chưa bảo đảm yêu cầu khách quan, chỉ chútrọng đến đánh giá cuồi kỳ mà chưa chú trọng đánh giá thường xuyên trong quátrình dạy học Nội dung các đề thi, kiểm tra chủ yếu nằm trong chương trìnhsách giáo khoa và vận dụng kiến thức để giải các bài tập định lượng, ít ứng dụngthực tiễn

5

II.3 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề

II 3.1 Hệ thống kiến thức cơ bản phần quang hình

- Chiết suất tuyệt đối: là chiết suất tỉ đối đối với chân không

- Liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối: n21 =

EMBED

n

2 .Equation.3 n1

+ Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng viết dưới dạng đối

II.3.1.3 Lăng kính

+ Một lăng kính được đặc trưng bởi góc chiết quang A và chiết suất n

+ Tia ló ra khỏi lăng kính luôn lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới

+ Lăng kính là bộ phận chính của máy quang phổ

II.3.1.4 Thấu kính mỏng

+ Mọi tia sáng qua quang tâm của thấu kính đều truyền thẳng

+ Tia song song với trục chính của thấu kính sẽ cho tia ló truyền qua (hay có đường kéo dài của tia ló qua) tiêu điểm ảnh trên trục đó

+ Tia tới (hay đường kéo dài của nó) qua tiêu điểm vật trên trục sẽ cho tia lósong song với trục đó Hai tiêu điểm vật và ảnh nằm đối xứng nhau qua quangtâm

+ Mỗi thấu kính có hai tiêu diện ảnh và vật là hai mặt phẵng vuông góc với trục chính và đi qua các tiêu điểm chính

+ Tiêu cự: f = EMBED Equation.DSMT4 OF' ; thấu kính hội tụ f > 0; thấu kính phân kì f < 0

- Không điều tiết: fmax

- Điều tiết tối đa: fmin

- Điểm cực viễn là điểm trên trục của mắt mà mắt nhìn rỏ khi không điều tiết

- Điểm cực cận là điểm trên trục của mắt mà mắt nhìn rỏ khi điều tiết tối đa +Năng suất phân li của mắt là góc trông nhỏ nhất mà mắt còn phân biệt được hai điểm: 1’ 3.10-4 rad (giá trị trung bình)

+ Các tật của mắt và cách khắc phục:

Tật của Đặc điểm Cách khắc phục

7

Mắt fmax < OV Đeo kính phân kì

cận fk = - OCV (kính sát mắt)

Mắt fmax > OV Đeo kính hội tụ

viễn Tiêu cự có giá trị sao cho mắt đeo kính nhìn gần

như mắt không có tậtMắt lão CC dời xa mắt Đeo kính hội tụ.Tác dụng của kính như với mắt viễn+ Hiện tượng lưu ảnh của mắt: Tác động của ánh sáng lên màng lưới còn tồn tại khoảng 0,1 s sau khi ánh sáng tắt

II.3.1.6 Các loại kính

Các loại kinh Kính lúp Kính hiển vi Kính thiên vănCông dụng Dùng để quan sát Dùng để quan sát Dùng để quan sát

các vật nhỏ các vật rất nhỏ các vật ở rất xaCấu tạo Một TKHT có Hai bộ phận chính - Vật kính: thấu

tiêu cự nhỏ của kính hiển vi kính hội tụ có tiêu

- Vật kính: thấu hàng chục mét.kính hội tụ có tiêu - Thị kính: kính

cự rất nhỏ (cỡ lúp có tiêu cự nhỏ

- Thị kính: kínhlúp

2

f

II.3.2 Phân dạng bài tập

Bài tập về phần “Quang hình” có thể chia làm 4 chủ đề lớn

Chủ đề 1: Bài tập khúc xạ ánh sáng

Câu 1: Tia sáng đi từ nước có chiết suất n1 = 43 sang thủy tinh có chiết suất

n2 = 1,5 Tính góc khúc xạ và góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới, biết góctới i = 300

D = i – r = 3,60

Câu 2: Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của chất lỏng có

chiết suất n = 3 Ta được hai tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau Tính

góc tới.

Hướng dẫn:

Ta có: sinsinr i = n; vì i’ + r = i + r = 2  sinr = sin(- i) = cosi

 sinsinr i = cossini i = tani = n = tan 3  i

= 3 Câu 3 Theo định luật khúc xạ thì

A tia khúc xạ và tia tới nằm trong cùng một mặt phẵng.

B góc khúc xạ bao giờ cũng khác 0.

C góc tới tăng bao nhiêu lần thì góc khúc xạ tăng bấy nhiêu lần.

D góc tới luôn luôn lớn hơn góc khúc xạ.

9

Câu 4 Chiếu ánh sáng từ không khí vào thủy tinh có chiết suất n = 1,5 Nếu góc

tới i là 600 thì góc khúc xạ r (lấy tròn) là

A 300 B 350 C 400 D 450

Câu 5 Tốc độ ánh sáng trong không khí là v1, trong nước là v2 Một tia sáng

chiếu từ nước ra ngoài không khí với góc tới là i, có góc khúc xạ là r Kết luậnnào dưới đây là đúng?

A v1 > v2; i > r B v1 > v2; i < r

C v1 < v2; i > r D v1 < v2; i < r

II.3.2.1.2 Bài tập tìm bóng của vật trên một mặt

phẳng a Phương pháp giải

- Trước hết HS cần nắm khái niệm: “Bóng của vật trên một mặt phẳng là phần

trên mặt phẳng đó không được chiếu sáng do bị chính vật đó che khuất”

- HS kết hợp định luật khúc xạ ánh sáng kết hợp với kiến thức quang hình để giải toán

b Bài tập vận dụng

Câu 1: Một cây cọc dài được cắm thẳng đứng xuống một bể nước chiết suất

n = 4 Phần cọc nhô ra ngoài mặt nước là 30 cm, bóng củaEMBED Equation.3 3

nó trên mặt nước dài 40 cm và dưới đáy bể nước dài 190 cm Tính chiều sâu củalớp nước

Hướng dẫn: Ta có: tani = AB BI3040 = tan530  i = 530 ;

 r = 370; tanr = HD CD CH

IH= CD CH =190 40 = 200 (cm)

Câu 2: Một cái máng nước sâu 30 cm rộng 40 cm

có hai thành bên thẳng đứng Lúc máng cạn nước

thì bóng râm của thành A kéo dài tới đúng chân

thành B đối diện Người ta đổ nước vào máng đến

10

một độ cao h thì bóng của thành A ngắn bớt đi 7 cm so với trước Biết chiết suất

Câu 3: Đặt một thước dài 70cm theo phương thẳng đứng vuông góc với đáy bể

nước nằm ngang (đầu thước chạm đáy bể) Chiều cao lớp nước là 40cm và chiếtsuất là 4/3 Nếu các tia sáng mặt trời tới nước dưới góc tới i (sini=0,8) thì bóngcủa thước dưới đáy bể là bao nhiêu?

Câu 4: Một bể chứa nước có thành cao 80 (cm) và đáy phẳng dài 120 (cm) và

độ cao mực nước trong bể là 60 (cm), chiết suất của nước là 4/3 Ánh nắng chiếutheo phương nghiêng góc 300 so với phương ngang Độ dài bóng đen tạo thànhtrên mặt nước là

Câu 1: Một người ngồi trên bờ hồ nhúng chân vào nước trong suốt Biết chiết

EMBED Equation.3 3a) Khoảng cách thực từ bàn chân người đó đến mặt nước là 36 cm Hỏi mắt người đó cảm thấy bàn chân cách mặt nước bao nhiêu?

b) Người này cao 1,68 m, nhìn thấy một hòn sỏi dưới đáy hồ dường như cách mặt nước 1,5 m Hỏi nếu đứng dưới hồ thì người ấy có bị ngập đầu không?

Câu 2 Một điểm sáng S nằm trong chất lỏng (chiết suất n), cách mặt chất lỏng

một khoảng 12 (cm), phát ra chùm sáng hẹp đến gặp mặt phân cách tại điểm Ivới góc tới rất nhỏ, tia ló truyền theo phương IR Đặt mắt trên phương IR nhìnthấy ảnh ảo S’ của S dường như cách mặt chất lỏng một khoảng 10 (cm) Chiếtsuất của chất lỏng đó là

A n = 1,12 B n = 1,20 C n = 1,33 D n = 1,40

Câu 3 Cho chiết suất của nước n = 4/3 Một người nhìn một hòn sỏi nhỏ S mằn

ở đáy một bể nước sâu 1,2 (m) theo phương gần vuông góc với mặt nước, thấy ảnh S’ nằm cách mặt nước một khoảng bằng

Câu 1: Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền từ thủy tinh

sang không khí, từ nước sang không khí và từ thủy tinh sang nước Biết chiếtsuất của thủy tinh là 1,5, của nước là 43

Hướng dẫn:

12