Tầm quan trọng của việc giải bài tập phần quang hình học trong chương quang học của vật lý lớp 9: Dạy và học môn vật lý nói chung và vật lý 9 nói riêng theo yêu cầu cải cách giáo dục, kh[r]
Trang 1có hệ thống trong chương trình, những kiến thức đã được chọn lọc giảng dạytrên lớp Số lượng kiến thức của môn vật lý lớp 9 rất nhiều và đặc biệt phầnquang hình học của chương quang học không những yêu cầu học sinh nắmvững những khái niệm định tính mà cần phải sử dụng các kiến thức toán học
để giải các bài tập định lượng Việc giải bài tập này giúp học sinh củng cốđược phần kiến thức đã học và tiếp tục tiếp thu kiến thức mới, vận dụng kiếnthức vào thực tiễn giải quyết những vấn đề trong thực tế
2 Thực trạng việc giải bài tập phần quang hình học trong chương quang học của vật lý 9:
Phương pháp dạy học hiện nay là phải phát huy tính tích cực chủ động
và sáng tạo của học sinh, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễnđem lại niềm vui tạo hứng thú trong học tập Vậy song song với việc học trênlớp về nhà học sinh phải giải được các bài tập ở sách bài tập, phải biết nhậnbiết, so sánh mang tính chất tổng hợp Trong phần bài tập quang hình họcngoài các bài tập trắc nghiệm, bài tập định tính thì hầu hết những bài tập địnhlượng đều mang tính chất tổng hợp Nhưng đối với tình hình học tập hiện nay,một mặt do nhận thức của các em về bộ môn chưa đúng đắn, mặt khác kỹ nănggiải bài tập vật lý cũng hạn chế nhiều, khả năng tư duy và liên hệ thực tiễn,liên hệ đến kiến thức cũ đang còn ở mức độ thấp Để có thể giải quyết đượccác bài tập trong phần quang hình học này, ngoài những kiến thức của môn vật
lý đã cung cấp các em phải biết vận dụng những kiến thức về toán học Cụ thể
Trang 2các em phải nhận biết được các cặp tam giác đồng dạng sau khi đã vẽ hìnhchính xác theo yêu cầu của đề, tính chất của dãy tỷ số bằng nhau, tính chất tỷ
lệ thức…trong khi đó khả năng toán học của đại đa số các em còn ở mức độthấp Giải bài tập phần quang hình học nên bắt đầu từ đâu và đi theo hướngnào nhiều học sinh chưa nắm được Các em đã tỏ ra lúng túng và “bó tay”trước những bài tập khá đơn giản
3 Lý do chọn đề tài:
Xã hội ngày càng phát triển, yêu cầu xã hội ngày càng được nâng cao đãđặt cho ngành giáo dục một đòi hỏi mới về nâng cao chất lượng đào tạo Việccải cách chương trình sách giáo khoa nói chung và đổi mới sách giáo khoatrung học cơ sở nói riêng, đòi hỏi giáo viên cần phải thay đổi phương phápgiảng dạy để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng đào tạo của ngành
Đối với bộ môn Vật lý lớp 9 nói chung và phần Quang hình học nóiriêng, đòi hỏi giáo viên phải phát triển năng lực của học sinh lên mức cao hơn
và đặt ra các yêu cầu cao hơn đối với các em Để đạt yêu cầu đó, ngoài thờilượng trong chương trình chính khóa, Bộ Giáo dục còn quy định thêm một sốtiết dạy theo chủ đề tự chọn nhằm hỗ trợ, giải quyết những vấn đề mà chươngtrình dạy chính khóa chưa có điều kiện thực hiện được
Dạy học tự chọn là một hình thức mới được đưa vào chương trình giáodục phổ thông của Việt Nam, đặc biệt ở cấp trung học cơ sở Trước mắt chủyếu tập trung xây dựng các chủ đề tự chọn cho các môn học vốn có thuộcchương trình Có 3 loại chủ đề:
+ Chủ đề bám sát (chủ đề cơ bản): Giúp học sinh nắm được kiến thứccủa chương trình Nội dung của các chủ đề này chủ yếu là tổng kết, hệ thốnghóa, củng cố, thực hành, luyện tập các kiến thức và kỷ năng đã học Loại chủ
đề này dành cho học sinh trung bình và dưới trung bình
+ Chủ đề nâng cao: Giúp học sinh đào sâu hơn kiến thức đã học, tậpdươt, nghiên cứu một số vấn đề đơn giản Các chủ đề này có thể dành cho họcsinh khá và giỏi
Trang 3+ Chủ đề đáp ứng: Dành cho các nguyện vọng mang tính cá nhân củahọc sinh, đáp ứng các yêu cầu, sở thích về hướng nghiệp, thể dục thể thao Cácchủ đề này dành cho mọi đối tượng học sinh.
Với 3 loại chủ đề như đã trình bày trên, bản thân tôi nhận thấy đối vớitrường mà tôi đang công tác, hoàn cảnh cuộc sống của học sinh còn nhiều khókhăn, điều kiện học tập của các em còn rất nhiều hạn chế, không ít học sinhthuộc vào diện học tập trung bình, yếu nên chúng tôi khi dạy tự chọn lấy chủ
đề bám sát Bởi vậy, dạy chủ đề này chúng tôi phải biết hệ thống hóa kiến thức
đã học trong chương trình vật lý 9 nói chung và phần quang hình học nóiriêng
Từ thực trạng trên, nhằm giúp các em hệ thống hóa được các kiến thức,hiểu sâu hơn nội dung bài học, đồng thời giải được một số bài tập trongchương III, cũng như rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức toán học vào giảicác bài tập vật lý trong các tiết dạy tự chọn; tôi đã cung cấp cho các emphương pháp giải một số dạng bài tập mang tính tổng quát Dưới đây tôi sẽtrình bày cụ thể những nội dung và biện pháp thực hiện thông qua đề tài:
“Giúp học sinh giải bài tập Vật lý 9 phần quang hình học trong các giờ học tự chọn”.
4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu:
Ở đây tôi xin trình bày một số cách để giúp học sinh lớp 9 giải bài tậpphần quang hình học trong các giờ học tự chọn, vì đây là một trong những hoạtđộng nhận thức, đòi hỏi tính tích cực và tinh thần tự lực rất cao
Trang 4III - CƠ SỞ LÝ LUẬN
Vật lý học là cơ sở của nhiều ngành kỹ thuật Sự phát triển của khoa họcvật lý gắn bó chặt chẽ và có tác động qua lại trực tiếp với sự tiến bộ của khoahọc kỹ thuật Vì vậy, những hiểu biết vật lý có giá trị to lớn trong đời sống vàsản xuất, đặc biệt trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước
Mặt khác, vật lý học là một môn khoa học thực nghiệm đã được toánhọc hóa ở mức độ cao nên nhiều kiến thức và kỹ năng toán học được sử dụngrộng rãi trong việc học tập môn vật lý
Môn vật lý có một vị trí là cầu nối quan trọng, một mặt nó hệ thống hóacác kiến thức, kỹ năng và thái độ mà học sinh đã lĩnh hội, mặt khác nó gópphần chuẩn bị cho các em những kiến thức và kỹ năng cần thiết để tiếp tục họclên bậc trung học phổ thông và đại học hoặc đi vào các lĩnh vực lao động sảnxuất
Việc giảng dạy vật lý có những khả năng to lớn, góp phần hình thành vàrèn luyện học sinh cách thức tư duy và làm việc khoa học, giáo dục học sinh ýthức, thái độ trách nhiệm đối với cuộc sống gia đình, xã hội và môi trường màtrước mắt là sự ham thích bộ môn để việc học đạt kết quả tốt hơn
Trang 5IV - CƠ SỞ THỰC TIỄN
Theo phân phối chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo cho bộ mônvật lý với chương III - phần quang học lớp 9 gồm 20 tiết, trong đó chỉ có mộttiết bài tập, hai tiết thực hành, một tiết ôn tập và một tiết tổng kết chương, cònlại là các tiết dạy lý thuyết Với thời lượng 45 phút trong mỗi tiết học, phầnluyện tập một số bài tập quan trọng của chương chắc chắn sẽ hạn chế, khó cóthể các em tự giải được các bài tập ở sách giáo khoa và sách bài tập
Thời gian gần đây có sự phân hóa về trình độ học sinh ở thành thị vànông thôn, miền núi và đồng bằng Thực tế ở từng trường, từng địa phươngtrình độ học tập của học sinh lại khác nhau, kể cả trong một trường một lớptrình độ tiếp thu, lĩnh hội và vận dụng kiến thức của các em vẫn còn sự chênhlệnh Số lượng không nhỏ học sinh chưa có hứng thú học tập, phụ huynh thì ítquan tâm hầu như họ chỉ chú ý đến đối tượng học sinh tiểu học Theo bản thântôi nhận thấy, với tình hình học tập của các em như vậy cùng với một thờilượng quy định trong chương trình chính khóa như đã nêu ở trên thì học sinhkhá giỏi cũng khó khăn lắm mới đạt được yêu cầu đề ra
Trang 6V – NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Sau khi học xong phần Quang hình học ở lớp 9 học sinh phải nhận biếtđược thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ Các em phải biết sử dụng nhữngkiển thức của tam giác đồng dạng để tính khoảng cách từ vật đến thấu kính, độcao của ảnh… Dựa trên những kiến thức về ảnh thật của một vật được tạo bởithấu kính hội tụ để tìm hiểu hoạt động của máy ảnh và mắt Mô tả sự tạo thànhảnh của một vật đối với mắt cận, mắt lão Từ đó biết được tại sao muốn nhìn
rõ vật mắt cận phải đeo kính phân kỳ, mắt lão phải đeo kính hội tụ
Với nội dung trên, tôi đã tổng hợp phân dạng loại bài tập và phươngpháp giải theo các chủ đề như sau:
Chủ đề 1: THẤU KÍNH HỘI TỤ - THẤU KÍNH PHÂN KỲ
Loại chủ đề: BÁM SÁT Thời lượng: 3 tiết
I- MỤC TIÊU
1 Về kiến thức:
- Nhận dạng được thấu kính hội tụ, thấu kính phân kỳ
- Phân biệt được ảnh ảo tạo bởi thấu kính hội tụ, thấu kính phân kỳ
- Dựng ảnh của một vật qua thấu kính Dùng kiến thức hình học để xácđịnh tiêu cự, độ cao ảnh…
- Rèn luyện tính cẩn thận trong tính toán và ghi chép
- Góp phần tạo tâm lý vững vàng khi học tập môn học
II- NỘI DUNG CỤ THỂ
Tiết 1: NHẬN BIẾT THẤU KÍNH
Nhận biết một thấu kính hội tụ hay phân kỳ:
a Bằng quan sát trực tiếp:
Khi quan sát trực tiếp một thấu kính có thể dựa vào các yếu tố sau đây
để nhận biết đó là thấu kính hội tụ hay thấu kính phân kỳ:
Trang 7- Dựa vào đặc điểm bên ngoài của thấu kính Nếu phần rìa của thấu kínhmỏng hơn phần giữa thì đó là thấu kính hội tụ Nếu phần rìa dày hơn phầngiữa thì đó là thấu kính phân kỳ.
- Dựa vào đặc điểm đường truyền của tia sáng qua thấu kính Chiếu mộtchùm sáng song song với thấu kính, nếu chùm tia ló là chùm hội tụ thì đó làthấu kính hội tụ, nếu chùm tia ló là chùm phân kỳ thì đó là thấu kính phân kỳ
- Dựa vào đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính Đưa một thấukính vào gần dòng chữ in trong sách, nếu nhìn qua thấu kính thấy hình ảnhdòng chữ cùng chiều và to hơn dòng chữ khi không dùng thấu kính thì đó làthấu kính hội tụ Ngược lại nếu thấy ảnh dòng chữ cùng chiều và nhỏ hơndòng chữ khi không dùng thấu kính thì đó là thấu kính phân kỳ
b Bằng cách dựa vào đặc điểm đường truyền của chùm tia ló (hoặc cả tia ló và tia tới) trên hình vẽ:
Ví dụ: Cho D là trục chính của thấu kính, tiêu điểm F, 2 tia ló 1 và 2
a Thấu kính dùng trong trường hợp theo hình vẽ là loại thấu kính gì?
b Vẽ tia tới của 2 tia ló, vị trí điểm sáng S ở hình 1
Giải:
a Hình 1: thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ vì chùm tia ló là chùm hội
tụ nên nó cho ảnh S’ của S là ảnh thật Lấy OF = OF’ ta có tiêu điểm thứ 2 củathấu kính
Trang 8Hình 2 thấu kính đã cho là thấu kính phân kỳ vì chùm tia ló là chùmphân kỳ.
b Hình 1: tia (2) là tia ló song song với trục chính Tia tới của tia ló nàyphải là tia đi qua tiêu điểm ở phía trước của thấu kính Tia (1) là tia ló qua tiêuđiểm Tia tới của tia ló này phải là tia song song với trục chính Tia tới (1) vàtia tới (2) cắt nhau tại đâu thì đó là điểm sáng S cần tìm
Hình 2 tia ló (1) có phương đi qua tiêu điểm nên tia tới của nó là tiasong song với trục chính Tia ló (2) qua quang tâm nên tia tới tương ứng của
nó là đường kéo dài của tia ló (2) về phía trước thấu kính Tia tới (1) và tia tới(2) cắt nhau tại đâu thì đó là điểm sáng S cần tìm
c Bằng cách dựa vào đặc điểm ảnh của một vật của thấu kính trên hình vẽ:
- Dựa vào tính chất đường truyền của tia sáng song song trục chính taxác định tiêu điểm F từ đó xác định tiêu điểm thứ 2 ( OF = OF’)
Ví dụ:
Bài 1: Trên hình vẽ là trục chính của một thấu kính, AB là vật sáng, A’B’ là
ảnh của AB tạo bởi thấu kính đã cho.
Trang 9B’
A
A’Hình1
B’
B
A’ A Hình2
Trang 10- B’ là ảnh của B nên ta nối B’ với B cắt trục chiúnh của thấu kính tạiquang tâm O.
- Từ O dựng đường vuông góc với trục chính, ta có vị trí đặt thấu kính
- Từ B dựng tia BI song song với trục chính của thấu kính Nối IB’ kéodài cắt trục chính tại F’ phía sau thấu kính Lấy OF = OF’
* Hình b: Tương tự
TIẾT 2: ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH HỘI TỤ
Dựng ảnh của một vật qua thấu kính hội tụ Dùng kiến thức hình học
để xác định khoảng cách từ ảnh đến thấu kính, độ cao ảnh
+ Tia tới song song với trục chính thì tia ló đi qua tiêu điểm F
+ Tia tới qua tiêu điểm F thì tia ló song song với trục chính
b Sử dụng tính chất tỉ lệ các cạnh của cặp tam giác đồng dạng để tìmđược hệ thức liên hệ giữa các đại lượng đã biết và chưa biết
c Biện luận và trả lời
Ví dụ:
1 Bài toán: (Trường hợp vật đặt ngoài tiêu cự của thấu kính hội tụ)
Vật sáng AB = h = 1cm được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội
tụ (TKHT) có tiêu cự f = 12cm Điểm A nằm trên trục chính và vật AB cáchthấu kính một khoảng d = 36cm
a Hãy dựng ảnh A’B’ của vật AB?
b Vận dụng kiến thức hình học hãy tính khoảng cách từ ảnh đén TKHT và chiều cao của ảnh
* Lưu ý:
- Trước khi vẽ ảnh của AB qua TKHT Giáo viên cần hướng dẫn lại cho học sinh:
Trang 11Để xác định ảnh của vật AB vuông góc với trục chính ∆, ta chỉ xác định ảnh của B Sau đó hạ đường vuông góc lên trục ∆.
Ta có ảnh A’B’ của AB
- Nắm được cách vẽ ảnh của điểm B: chọn bất kỳ hai trong ba tia sáng đặc biệttruyền qua TKHT…
* Sau đây là cách giải bài toán 1
Cách 1: Sử dụng tia tới đi qua quang tâm O cho tia ló tiếp tục truyền
thẳng theo phương của tia tới và tia tới qua tiêu điểm F đến TKHT cho tia
ló song song với trục chính.
Trang 12∆ABO đồng dạng ∆A’B’O (g-g)
ó = ó =
èOA’ = 0,5.36 = 18cm
Vậy khoảng cách từ ảnh đến TKHT là 18cm, độ cao của ảnh là 0,5cm
Cách 2: Sử dụng tia tới song song với trục chính – đến TKHT – cho tia ló
qua tiêu điểm F’ và tia tới q ua tiêu điểm F – đến TKHT – cho tia ló song song với trục chính.
Tính A’B’ tương tự như cách 1
∆ABF đồng dạng với ∆OHF (g-g)
ó = =
ó =
Trang 13Hay khoảng cách từ ảnh đến TKHT là 18cm và độ cao của ảnh là 0,5cm.
Cách 3: Sử dụng tia tới đi qua quang tâm O đến TKHT cho tia ló tiếp tục
truyền thẳng và tia tới song song với trục chính đến TKHT cho tia ló đi qua tiêu điểm F’.
a Cách vẽ:
c Tóm tắt:
Trang 15Dựng ảnh của một vật qua thấu kính Dùng kiến thức hình học để xác định tiêu cự, độ cao ảnh
Phương pháp giải:
a Dùng 2 trong 3 tia sáng đặc biệt để dựng ảnh của vật qua thấu kính
b Sử dụng tính chất tỉ lệ các cạnh của cặp tam giác đồng dạng để tìmđược hệ thức liên hệ giữa các đại lượng đã biết và chưa biết
c Biện luận và trả lời
Bài 1: Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính một thấu kính có tiêu cự f =
24cm Điểm A nằm trên trục chính AB cách thấu kính 36cm và vật AB cao 1cm
a Hãy dựng ảnh A’B’ của AB và nhận xét đặc điểm A’B’ trong 2 trường hợp: * Thấu kính hội tụ
Trang 16rAOB ~rA’OB’ nên ABA ' B '=OA '
OA(1)
Giải:
Gọi h là chiều cao vật AB, f là tiêu cự của thấu kính ta có:
DA 1 OB 1 ∽DAOB } Þ DA1 OB 1 ∽DA 2 OB 2
DA 2 OB 2 ∽DAOB
Trang 171 Về kiến thức:
- Nắm được chức năng của thể thủy tinh và màng lưới, so sánh đượcchúng với các bộ phận tương ứng của máy ảnh
- Trình bày được khái niệm điểm cực cận, điểm cực viễn
- Nắm được đặc điểm chính của mắt cận, mắt lão Giải thích được cáchkhắc phục tật cận thị và tật mắt lão
Trang 18- Nghiêm túc nghiên cứu ứng dụng vật lý
II- NỘI DUNG CỤ THỂ :
Tiết 1: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC
1 Máy ảnh:
- Là dụng cụ dùng để thu ảnh một vật mà ta muốn chụp lên một phim
- Vật kính của máy ảnh là một thấu kính hội tụ, buồng tối có lắp phimđóng vai trò là màn Như vậy ảnh trên phim là ảnh thật, nhỏ hơn vật và ngượcchiều với vật Ta dựa trên kiến thức về ảnh thật tạo bởi thấu kính ta biết điều
đó Nêu cách vẽ ảnh của vật qua ảnh thực hiên giống như cách vẽ ảnh của mộtvật qua thấu kính hội tụ
2 Mắt:
* Hai bộ phận quan trọng nhất của mắt là :
- Thể thuỷ tinh là một thấu kính hội tụ (nó mềm, dễ dàng phồng lên, xẹpxuống khi cơ vòng đỡ nó bóp lại hay giãn ra làm tiêu cự nó thay đổi)
- Màng lưới là một màng ở đáy mắt, tại đó ảnh của vật mà ta nhìn thấy sẽhiện lên rõ nét
- Để chữa tật cận thị mắt cận thị ta phải đeo kính là thấu kính phân kỳ thíchhợp (có tiêu diểm F trùng với điểm cực viễn của mắt)
5 Kính lúp:
- Thực chất là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, dùng để quan sát các vậtnhỏ nên việc vẽ ảnh của một vật qua kính lúp giống như vẽ ảnh qua thấu kínhhội tụ
- Lưu ý: để quan sát được ảnh của một vật qua kính lúp thì phải đặt vậttrong khoảng tiêu cự để cho ảnh ảo lớn hơn vật
Tiết 2: BÀI TẬP VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC