Giúp học sinh giải tốt bài tập quang hình Vật lí 9

Thực tế qua các năm dạy chương trình thay sách lớp 9 bảnthân tôi nhận thấy: Các bài toán quang hình học lớp 9 mặc dù chiếm một phầnnhỏ trong chương trình Vật lý 9, nhưng đây là loại toán

I PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Môn vật lý là một trong những môn học lý thú, hấp dẫn trong nhà trườngphổ thông, đồng thời nó cũng được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn đời sốnghàng ngày của mỗi con người chúng ta Hơn nữa môn học này càng ngày lạicàng 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 " Nâng cao dân trí, đào tạo

nhân lực, bồi dưỡng nhân tài", góp phần xây dựng Tổ quốc ngày một giàu đẹp

hơn

Đội ngũ học sinh là một lực lượng lao động dự bị nòng cốt và thật hùnghậu về khoa học kỹ thuật, trong đó kiến thức, kỹ năng vật lý đóng góp một phầnkhông 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 ngàymột hiện đại hơn Thực tế qua các năm dạy chương trình thay sách lớp 9 bảnthân tôi nhận thấy: Các bài toán quang hình học lớp 9 mặc dù chiếm một phầnnhỏ trong chương trình Vật lý 9, nhưng đây là loại toán các em hay lúng túng,nếu các em được hướng dẫn một số điểm cơ bản thì những loại toán này khôngphải là khó

Từ những lý do trên, để giúp HS lớp 9 có một định hướng về phươngpháp giải bài toán quang hình học lớp 9 nên tôi lựa chọn đề tài sáng kiến kinh

nghiệm: “Giúp học sinh giải tốt bài tập quang hình Vật lí 9”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng một số biện pháp giúp học sinh giải bài tập quang hình học vât

lí 9

3 Đối tượng nghiên cứu.

Thời gian nghiên cứu: Tháng 2 năm 2015

Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp giải bài toán quang hình học Vật lí 9.Đối tượng khảo sát: Học sinh khối 9 trường THCS xã Cai Kinh, huyệnHữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn

4 Phạm vi nghiên cứu.

Đề tài sáng kiến kinh nghiệm này được thực hiện trong phạm vi trườngTHCS xã Cai Kinh, huyện Hữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn

5 Phương pháp nghiên cứu.

5.1 Nghiên cứu lí luận.

- Các tài liệu liên quan tới việc sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí

- Lí luận về sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học

- Các tài liệu nói về phương pháp giải bài tập Vật lí

5.2 Phương pháp điều tra sư phạm.

- Điều tra trực tiếp bằng cách dự giờ phỏng vấn

- Điều tra gián tiếp bằng cách sử dụng phiếu điều tra

5.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm.

- Áp dụng đề tài vào dạy học thực tế từ đó thu thập thông tin để điềuchỉnh cho phù hợp

II PHẦN NỘI DUNG

các tia sáng đặc biệt truyền qua thấu kính Do đó không vẽ được hình không giảiđược bài tập.

Giải bài tập Vật lí là vận dụng các khái niệm Vật lí, thuyết Vật lí, địnhluật Vật lí để tìm ra đáp số của bài tập của bài tập định lượng hay lời giải thíchchặt chẽ của bài tập định tính

2 Cơ sở thực tiễn

2.1 Thuận lợi

Ngày nay, do sự phát triển của khoa học – kĩ thuật đã giúp học sinh cónhiều cơ hội thuận lợi hơn trong học tập Các em đã dễ dàng mở rộng kiến thứchiểu biết của mình qua nhiều nguồn như: Sách báo, phim ảnh, truyện tranh,truyền hình, mạng Internet

Những năm gần đây bộ môn Vật lí ngày càng được quan tâm dầu tư vềmọi mặt Cơ sở vật chất, phương tiện dạy học ngày càng được tăng cường đầy

đủ hơn ngoài sách giáo khoa, thiết bị thí nghiệm, thực hành còn có thêm cácphần mềm mô phỏng thí nghiệm ảo

2.2 Khó khăn

- Học sinh hiểu biết về quang học còn hạn chế nên tiếp thu bài chậm, lúngtúng từ đó không nắm chắc các kiến thức, kĩ năng cơ bản, định lý, công thức chonên khó mà hoàn thiện được một bài tập quang học lớp 9

2.3 Kết quả khảo sát (Khảo sát toán quang hình học lớp 9)

Đa số các em chưa có định hướng chung về phương pháp học lý thuyết,biến đổi công thức, hay phương pháp giải một bài tập Vật lí

Kiến thức toán còn hạn chế nên không thể tính toán được mặc dù đã thuộclòng các công thức

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

Chưa có thói quen định hướng cách giải một cách khoa học trước nhữngbài tập quang học lớp 9

Để đảm bảo cho học sinh nắm được kiến thức và vận dụng vào giải bàitập, tôi đã khảo sát chất lượng học sinh Kết quả như sau:

- Số bài đạt điểm trên trung bình là: 22/66 = 33,3%

(Trong đó tỉ lệ khá giỏi là: 8/66=12,1%)

- Số bài có điểm dưới trung bình là: 36/66= 54,6%

Kết quả khảo sát cho thấy tỉ lệ yếu kém rất cao, tôi đi sâu điều tra, phântích bài kiểm tra phân loại nhược điểm, tìm hiểu nguyên nhân và đề ra các biệnpháp

2.4 Một số nhược điểm của HS trong quá trình giải toán quang hình lớp 9:

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

Vẽ hình còn lúng túng Một số vẽ sai hoặc không vẽ được ảnh của vật quathấu kính, qua mắt, qua máy ảnh do đó không thể giải được bài toán

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

Chưa có thói quen định hướng cách giải một cách khoa học trước nhữngbài toán quang hình học lớp 9

2.5 Nguyên nhân chính:

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 hệquả do đó khó mà vẽ hình và hoàn thiện được một bài toán quang hình học lớp9

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

Kiến thức toán hình học còn hạn chế (tam giác đồng dạng) nên không thểgiải toán được

Do phòng thí nghiệm, phòng thực hành không có nên các tiết dạy chấtlượng chưa cao, dẫn đến học sinh tiếp thu các định luật, hệ quả còn hời hợt

Về gia đình đa số các phụ huynh không biết chữ, chưa thực sự quan tâmđến việc học của các em.

3 Nội dung đề tài

3.1 Phương pháp chung để giải bài tập quang học

Bài tập Vật lí nói chung, bài tập quang học nói riêng được hiểu là nhữngbài làm để học sinh tập vận dụng những kiến thức khái quát đã được xây dựngtrong các bài học lý thuyết để giải quyết một vấn đề cụ thể Những vấn đề cầngiải quyết thường được trình bày dưới hai dạng: giải thích hiện tượng và dựđoán hiện tượng

- Giải thích hiện tượng nghĩa là: chỉ rõ nguyên nhân nào đã dẫn đến hiệntượng đó, tức là nguyên nhân đó liên quan đến một số tính chất của sự vật hoặcmột số định luật Vật lí đã biết Như vậy, giải thích hiện tượng không phải tiếnhành tùy tiện theo suy nghĩ chủ quan của mình mà phải dựa trên những kiếnthức đã biết, được coi là chân lý

- Dự đoán hiện tượng cũng phải căn cứ vào những tính chất của sự vật,những định luật đã biết để dự đoán vì những tính chất hay những định luật lànhững kiến thức khái quát chung cho một loại hiện tượng

Vì việc giải thích hay dự đoán có thể là định tính hay định lượng nênngười ta thường chia bài tập thành hai loại: bài tập định tính và bài tập địnhlượng Với bài tập định tính, ta chỉ cần thực hiện lập luận logic để chỉ ra nguyênnhân của hiện tượng hay dự đoán hiện tượng sẽ xảy ra Đối với bài tập địnhlượng, ta phải tính toán cụ thể giá trị của một số đại lượng đặc trưng cho hiệntượng Đối với trình độ THCS, bài tập định tính có tầm quan trọng đặc biệt vì nóyêu cầu học sinh phải nắm vững các tính chất, quy luật của sự vật, hiện tượng vàbiết cách trình bày lập luận chặt chẽ, hợp lý Trong khi đó, bài tập định lượngthường chỉ sử dụng những phép tính đơn giản dựa trên những công thức đơngiản, ít khi đòi hỏi phải lập những phương trình hay hệ phương trình phức tạp

Xu thế chung hiện nay là giảm bớt phần tính toán phức tạp để tránhtrường hợp học sinh áp dụng công thức một cách hình thức, máy móc

Hơn nữa, quá trình giải bài tập định lượng phải được bắt đầu bằng việcxét mặt định tính của hiện tượng bằng cách lập luận để chỉ ra công thức được ápdụng biểu thị cho tính chất nào của đại lượng Vật lí hay của định luật Vật lí nào.

Nói một cách khác, mỗi bài tập định lượng đều hàm chứa một bài tập địnhtính mở đầu

3.2 Phương pháp hướng dẫn học sinh suy nghĩ để tìm tòi lời giải

Hoạt động giải bài tập Vật lí nói chung hay bài tập quang học nói riêngtheo đúng nghĩa của nó phải là hoạt động tự lực của học sinh trong quá trình vậndụng kiến thức Vật lí vào giải quyết từng vấn đề cụ thể Để giúp học sinh thực

sự biết vận dụng kiến thức quang học cho việc giải bài tập, người giáo viên phải

có phương pháp hướng dẫn học sinh biết phân tích hiện tượng được nêu ra trong

đề bài, nhận rõ sự diễn biến của hiện tượng, xác định được những tính chất,nguyên nhân, quy luật chi phối diễn biến của hiện tượng Dù là bài tập địnhlượng, tính toán thì cũng phải bắt đầu từ sự phân tích định tính để có thể chọnnhững công thức tính toán phù hợp Mặt khác, người thày cần phải nắm rõphương pháp suy luận logic hay phương pháp nhận thức Vật lí để hướng dẫncho học sinh thực hiện các phương pháp đó mỗi khi có điều kiện

Người thầy không thể làm mẫu để học sinh bắt chước, họ chỉ có thể đưa

ra một hệ thống những câu hỏi để chỉ dẫn, dẫn dắt, định hướng cho học sinh suynghĩ, vì suy nghĩ tìm lời giải là hoạt động xảy ra trong trí não, không quan sátđược Căn cứ vào kết quả trả lời của học sinh mà biết được kết quả đúng hay sai,

để điều chỉnh những câu hỏi sau cho dễ hơn, sâu rộng hơn Để xây dựng hệthống câu hỏi hướng dẫn thích hợp, người giáo viên cần phải giải trước bài tậptheo trình tự các bước giải nhằm lường trước những khó khăn gặp phải mà họcsinh gặp phải rồi căn cứ vào đó mà đặt câu hỏi hướng dẫn Quá trình hướng dẫnhọc sinh suy nghĩ để tìm tòi lời giải có thể thực hiện theo từng bước như sau:

Một là: Trước hết, cần phải rèn luyện cho học sinh thói quen thực hiện

các bước giải bài tập Vật lí, tránh làm tắt, làm vội Trong mỗi bước giải có một

số việc phải làm nhất định, đặc biệt là cần chú ý khâu phân tích hiện tượng Vật

lí Nếu học sinh được luyện tập nhiều lần thì sẽ quen với các bước giải

Hai là: Hướng dẫn học sinh phân tích hiện tượng bằng cách đưa ra đưa

ra những câu hỏi gợi ý cho học sinh lưu ý đến những dấu hiệu có liên quan đếncác hiện tượng đã biết, hoặc chi phối bởi các quy luật, những tính chất đã biết.Thông thường, mỗi phần trong chương trình Vật lí có một số hiện tượng điểnhình cần nhớ Khi phân tích đã quy về được hiện tượng điển hình đó thì việc tìmlời giải sẽ trở nên dễ dàng hơn

Ba là: Hướng dẫn học sinh xây dựng lập luận trong quá trình giải Đây là

bước mà học sinh cần thực hiện nhiều phép suy luận dưới sự trợ giúp, hướngdẫn của người giáo viên Thí dụ đối với loại bài tập giải thích hiện tượng, giáoviên có thể hướng dẫn cho học sinh tiến hành suy luận theo các bước chung nhưsau:

- Phân tích hiện tượng đã cho trong đề bài thành những hiện tượng điểmhình đã biết

- Nhớ lại và phát biểu thành lời những tính chất, định luật chi phối hiệntượng điển hình đó

- Xây dựng một lập luận nhằm xác lập mối liên hệ giữa hiện tượng điểnhình chung (quy luật chung) với hiện tượng cụ thể trong đề bài qua một chuỗinhững luận hai đoạn mà thực chất là luận ba đoạn rút gọn (tìm tiên đề thứ nhất,biết tiên đề thứ hai và kết luận)

- Phối hợp tất cả những lập luận trên để lý giải nguyên nhân của hiệntượng đã được cho biết trong đề bài

Bốn là: Việc hiểu và vận dụng những quy tắc của logic học để đảm bảo

xây dựng được những luận ba đoạn đúng quy tắc, dẫn đến những kết luận đúng

là khá rắc rối đối với học sinh THCS Vì vậy, giáo viên nên chọn một số hìnhthức suy luận đúng để tập cho học sinh áp dụng cho quen dần Khi học sinh thựchiện sai thì có thể đưa ra câu hỏi, gợi ý bổ sung để giúp học sinh phát hiên rachỗ sai Chẳng hạn như nếu phát hiện học sinh hiểu sai định luật dùng làm tiên

đề thứ nhất thì yêu cầu học sinh nhắc lại định luật đó

4 Các giải pháp thực hiện

Những bài toán quang hình học lớp 9 được gói gọn ở chương III từ tiết 44đến tiết 59 Mặc dù các em đã học phần quang ở lớp 7, nhưng chỉ là những kháiniệm 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 9 nhưng vẫn tập dần cho HS có kỹ năngđịnh hướng bài giải một cách có hệ thống, có khoa học, dễ dàng thích ứng vớicác bài toán quang hình học đa dạng hơn ở các lớp cấp trên sau này

Để khắc phục những nhược điểm đã nêu ở trên, tôi đã đưa ra một số giảipháp cần thiết cho HS bứơc đầu có một phương pháp cơ bản để giải loại bài toánquang hình lớp 9 được tốt hơn:

4.1 Giáo viên cho HS đọc kỹ đề từ 3 đến 5 lần cho đến khi hiểu Sau

đó hướng dẫn HS phân tích đề:

Hỏi: * Bài toán cho biết gì?

* Cần tìm gì? Yêu cầu gì?

* Vẽ hình như thế nào? Ghi tóm tắt.

* Vài học sinh đọc lại đề ( dựa vào tóm tắt để đọc ).

Thí dụ 1.

Một người dùng một kính lúp có số bội giác 2,5X để quan sát một vật nhỏ

AB được đặt vuông góc với trục chính của kính và cách kính 8cm.

a) Tính tiêu cự của kính? Vật phải đặt trong khoảng nào trước kính? b) Dựng ảnh của vật AB qua kính (không cần đúng tỉ lệ), ảnh là ảnh thật hay ảo?

c) ảnh lớn hay nhỏ hơn vật bao nhiêu lần?

Giáo viên cho học sinh đọc vài lần

Hỏi:

Bài toán cho biết gì?

- Kính gì? Kính lúp là loại thấu kínhgì? Số bội giác G?

- Vật AB được đặt như thế nào với trục chính của thấu kính? Cách kínhbao nhiêu?

- Vật AB được đặt ở vị trí nào so với tiêu cự?

* Bài toán cần tìm gì? Yêu cầu gì?

- Tìm tiêu cự? Để tính tiêu cự của kính lúp cần sử dụng công thức nào?

- Để nhìn rõ ảnh qua kính lúp vật phải đặt trong khoảng nào trước kính?

- Dựng ảnh của vật AB qua kính ta phải sử dụng các tia sáng đặc biệt nào?

Để giải đúng bài toán cần chú ý cho HS đổi về cùng một đơn vị hoặc đơn

vị của số bội giác phải được tính bằng cm

4.2 Những kiến thức cơ bản cần phải nhớ

a) Để học sinh dựng ảnh, hoặc xác định vị trí của vật chính xác qua

kính,mắt hay máy ảnh GV phải luôn kiểm tra, khắc sâu HS:

Các sơ đồ ký hiệu quen thuộc như:

- Thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì: ;

- Trục chính, tiêu điểm F và F', quang tâm O:

- Phim ở máy ảnh hoăc màng lưới ở mắt:

ảnh thật: ảnh ảo:

Các Định luật, qui tắc qui ước, hệ quả như:

- Định luật truyền thẳng của ánh sáng, định luật phản xạ ánh sáng, địnhluật khúc xạ ánh sáng

- Đường thẳng nối tâm mặt cầu gọi là trục chính

- O gọi là quang tâm của thấu kính

- F và F' đối xứng nhau qua O, gọi là các tiêu điểm

Đường truyền các tia sáng đặt biệt như:

Thấu kính hội tụ:

+ Tia tới song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm F

+ Tia tới đi qua tiêu điểm F, cho tia ló song song với trục chính

+ Tia tới đi qua quang tâm O, truyền thẳng

+ Tia tới bất kỳ cho tia ló đi qua tiêu điểm phụ ứng với trục phụ song songvới tia tới

F'

+ Tia tới bất kỳ, cho tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm phụ, ứng vớitrục phụ song song với tia tới.

- Máy ảnh:

+ Vật kính máy ảnh là một thấu kính hội tụ.

+ ảnh của vật phải ở ngay vị trí của phim cho nên muốn vẽ ảnh phải xácđịnh vị trí đặt phim

+ Mắt lão nhìn rõ những vật ở xa, nhưng không nhìn rõ những vật ở gần.Kính lão là thấu kính hội tụ Mắt lão phải đeo kính hội tụ để nhìn rõ các vật ởgần.

- Kính lúp:

+ Kính lúp là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn

+ Để dựng ảnh, hoặc xác định vị trí một vật qua kính lúp cần phải đặt vật trong khoảng tiêu cự của kính ảnh qua kính lúp phải là ảnh ảo lớn hơn vật

*Ở Thí dụ 1:

- Dựng ảnh của vật AB qua kính lúp:

+ Ta phải đặt vật AB trong khoảng tiêu cự của kính lúp

+ Dùng hai tia đặt biệt để vẽ ảnh A'B'

b) Để trả lời phần câu hỏi định tính học sinh cần thu thập thông tin có liên

quan đến nội dung, yêu cầu bài toán từ đó vận dụng để trả lời