A/ ĐẶT VẤN ĐỀ
I. Lời mở đầu
Môn vật lý là một trong những môn học lý thú, hấp dẫn trong nhà
trường phổ thông, đồng thời nó cũng được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn
đời sống hàng ngày của mỗi con người chúng ta. Hơn nữa môn học này ngày
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, góp phần xây dựng đất
nước ngày một giàu đẹp hơn.
- Hơn nữa đội ngũ học sinh là một lực lượng lao động dự bị nòng cốt và
thật hùng hậu về khoa học kỹ thuật, trong đó kiến thức, kỹ năng vật lý đóng
góp một phần không 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 ngày một hiện đại hơn.
Ta đã biết ở giai đoạn 1 (lớp 6 và lớp 7) vì khả năng tư duy của học
sinh còn hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên sách giáo khoa chỉ
đề cập đến những khái niệm, những hiện tượng vật lý quen thuộc thường gặp
hàng ngày. Ở giai đoạn 2 (lớp 8 và lớp 9) khả năng tư duy của các em đã phát
triển, đã có một số hiểu biết ban đầu về khái niệm cũng như hiện tượng vật lý
tự nhiên hằng ngày. Do đó việc học tập môn vật lý ở lớp 9 đòi hỏi cao hơn,
nhất là một số bài toán về điện, quang ở lớp 9 mà các em học sinh được học.
Qua thực tế liên tục dạy chương trình Vật lí lớp 9 bản thân nhận thấy:
Các bài toán quang hình học lớp 9 mặc dù chiếm một phần nhỏ trong chương
trình Vật lý 9, nhưng đây là loại toán các em hay lúng túng, hay mắc phải
những sai lầm khi làm bài tập và đây là phần kiến thức trọng tâm của học kì
II. Khi thi chất lượng giữa kì II, thi chất lượng học kì II và kể cả khi thi vào
cấp III đều có bài tập phần này, nếu các em được hướng dẫn một số điểm cơ
bản thì những loại toán này không phải là khó. Khi các em đã biết cách giải
loại bài tập này, các em sẽ thấy tự tin vào bản thân, sẽ không còn thấy ngại
bài tập quang hình. Các em sẽ yêu thích môn học, đó là một động lực để phát
huy tính tích cực chủ động sáng tạo, niềm say mê học tập của học sinh. Giúp
các em có kiến thức vật lí trung học cơ sở làm hành trang bước lên trung học
tập của học sinh trong những năm qua. Năm học 2005-2006 tôi đã viết sáng
kiến kinh nghiệm với tên đề tài: Hình thành phương pháp giải bài tập vật lí
THCS. Sáng kiến kinh nghiệm này được xếp loại B cấp tỉnh.
Với việc thực hiện theo sáng kiến kinh nghiệm này tôi đã thu được thành
công không nhỏ trong việc hướng dẫn học sinh phương pháp giải các dạng bài
tập vật lí THCS. Song phần bài tập vật lí quang hình học sinh vẫn còn lúng
túng do chưa nắm vững phương pháp giải và do một số nguyên nhân sau:
- Ý thức học tập của học sinh chưa cao
- Giáo viên chưa biết cách phát huy tính tích cực, chủ động của học
sinh
- Giáo viên chưa kịp thời bổ sung kiến thức cơ bản cho các em học
sinh bị hổng kiến thức cơ bản do đó các em thường làm bài tập theo kiểu
chống đối.
2-2. Kết quả , hiệu quả của thực trạng trên
Từ thực trạng trên những năm đầu dạy chương trình sách giáo khoa
mới, giáo viên chưa có kinh nghiệm trong giảng dạy dẫn đến chất lượng học
tập của học sinh còn chưa cao. Nhất là chất lượng học sinh thi vào lớp 10
THPT.
2
Cụ thể: Kết quả khảo sát đầu tháng 3/2008:
(Khảo sát toán quang hình lớp 9 )
Lớp Sĩ số điểm trên 5 điểm 9 - 10 điểm dưới 5
SL Tỷ lệ % SL
Tỷ lệ
%
SL
Tỷ lệ
%
9A 30 10 33,3 2 6,7 18 60,0
- 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.
4
F
• •
F'
O
Màng lưới
+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
song với tia tới
Cách dựng ảnh: Phải dùng hai trong ba tia đặc biệt trên, giao diểm của hai
tia ló là ảnh của vật
Đặc diểm của ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ:
+ Vật đặt ngoài tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều với vật
+Vật đặt rất xa thấu kính cho ảnh thật có vị trí cách thấu kính một
khoảng bằng tiêu cự.
+Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn hơn vật, cùng chiều với
vật
+ Vật nằm trên trục chính cho ảnh nằm trên trục chính, vật đặt vuông
góc với trục chính cho ảnh cũng vuông góc với trục chính.
* Thấu kính phân kì:
+Tia tới song song với trục chính,cho tia ló kéo dài đi qua tiêu điểm F'.
+Tia tới thấu kính có đường kéo dài đi qua tiêu điểm F, cho tia ló song
song với trục chính.
+Tia tới đi qua quang tâm O, cho tia ló truyền thẳng.
với trục chính cho ảnh cũng vuông góc với trục chính.
Để khắc sâu kiến thức cho học sinh cần phân tích để các em nắm được sự
giống và khác nhau cơ bản giữa thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì về
đường đi của tia đặc biệt:
* Đối với thấu kính hội tụ:
- Tia tới đi song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm.
- Tia tới đi qua tiêu điểm cho tia ló đi song song với trục chính
* Đối với thấu kính phân kì:
- Tia tới đi song song với trục chính cho tia ló có đường kéo dài đi qua
tiêu điểm.
- Tia tới thấu kính có đường kéo dài đi qua tiêu điểm cho tia ló đi song
song với trục chính
* 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
xác định vị trí đặt phim.Cách dựng ảnh của vật qua máy ảnh giống như trường hợp dựng ảnh
của một vật qua thấu kính hội tụ (TKHT) cho ảnh thật.
Song cần lưu ý: Ảnh của vật qua máy ảnh bao giờ cũng hiện trên phim và
thường vẽ ảnh của vật qua máy ảnh ta chưa biết tiêu cự của máy ảnh nên ta
dựng tia tới đi qua quang tâm cho tia ló đi thẳng. Giao điểm của tia ló với
phim (màn) là ảnh B
/
của B. Trường hợp bài toán yêu cầu tìm tiêu cự của máy
ảnh thì vẽ tiếp tia đi song song với trục chính cho tia ló đi đến B
/
. Giao điểm
của tia ló với trục chính là tiêu điểm của máy ảnh, lấy đối xứng qua quang
hội tụ.
* Cách dựng ảnh của vật qua kính lão giống như trường hợp dựng ảnh của
vật qua TKHT cho ảnh ảo
* Kính lúp:
+ Kính lúp là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, dùng để quan sát các vật
nhỏ
+ Để dựng ảnh, hoặc xác định vị trí một vật qua kính lúp cần phải đặt
vật trong khoảng tiêu cự của kính dể cho một ảnh ảo lớn hơn vật. Mắt nhìn
thấy ảnh ảo đó
* Cách dựng ảnh của vật qua kính lúp giống như trường hợp dựng ảnh
của vật qua TKHT cho ảnh ảo
7
Kinh cận
Mắt
•
F,C
V
A
B
•
F
A
B
O
Mắt
•
F
C
C
/
F
/
.
- Ở trường hợp 1: A
/
F
/
=A
/
O – O F
/
- Ở trường hợp 2: A
/
F
/
=A
/
O + O F
/
Giáo viên cần khắc sâu để các em nhớ: Trường hợp TKHT cho ảnh thật là
dấu trừ còn trường hợp TKHT cho ảnh ảo là dấu cộng.
- Trường hợp 3: khác với trường hợp 1 và 2 là cặp tam giác đồng dạng
thứ hai đổi chữ F
/
thành chữ F: OIF và A
/
B
/
F Và khoảng cách A
THCS năm học 2005-2006, nên ở đề tài này tôi chỉ đề cập đến dạng bài tập
phần quang học lớp 9
3. Trình tự giải các loại bài tập
Những bài toán quang hình học lớp 9 được gói gọn ở chương III từ bài
40 đến bài 51. Mặc dù các em đã học phần quang ở năm lớp 7, nhưng chỉ là
những khái niệm cơ bản, cho nên những bài toán loại này vẫn còn mới lạ đối
với học sinh, mặc dù không quá phức tạp đối với học sinh lớp 9 nhưng vẫn
tập dần cho học sinh có kỹ năng định hướng bài giải một cách có hệ thống, có
khoa học, dễ dàng thích ứng với các bài toán quang hình học đa dạng hơn ở
các lớp cấp trên sau này .
Để học sinh có được kĩ năng giải bài tập phần quang hình, trước hết tôi
giúp học sinh phân loại các dạng bài tập.
3.1. Dạng 1: Bài tập định tính:
Đây là loại bài tập mà các em phải tự viết trọn vẹn câu trả lời. Những
bài tập loại này thường khó vì ngoài việc nắm chắc nội dung vật lí của câu hỏi
và câu trả lời, các em còn phải biết diễn đạt các câu trả lời một cách ngắn gọn
phải đầy đủ và đúng ngữ pháp.
3.2. Dạng 2: Bài tập thí nghiệm thực hành.
Với yêu cầu của việc đổi mới phương pháp dạy học là đào tạo ra con người
vừa có kiến thức khoa học kĩ thuật vừa có kĩ năng thực hành. Do đó sách giáo
khoa mới rất chú trọng đến việc tự thực hành của học sinh. Khi làm dạng bài
tập này học sinh phải nắm vững được yêu cầu của đề: Xác định một đại lượng
nào hoặc tìm ra một đại lượng có liên quan…để chọn dụng cụ thực hành cho
hợp lí và các thao tác tiến hành thí nghiệm để xác định các đại lượng cần biết
hay các đại lượng liên quan đó
9
3.3. Dạng 3: Bài tập về xác định vật, ảnh, vẽ tiếp đường truyền của
tia sáng:
Để học sinh nắm được phương pháp giải và có thể giải thành thạo từng
loại bài tập trong dạng này, tôi đã phân dạng bài tập này thành các loại bài tập
của tất cả các loại trên mà tôi chỉ đưa ra một vài ví dụ cụ thể của một vài dạng
để đồng nghiệp tham khảo.
3.4. Dạng 4 : Bài tập định lượng
Ở sáng kiến kinh nghiệm: Hình thành phương pháp giải bài tập vật lí
THCS tôi viết năm học 2005- 2006 tôi dã trình bầy rất kĩ về việc giáo viên
phải hình thành phương pháp giải bài tập này từ lớp 6 như thế nào nên ở sáng
kiến kinh nghiệm này tôi không đề cập đến nữa. Tôi chỉ nhắc lại các bước giải
một bài tập định lượng nói chung và phương pháp bài tập quang học nói
riêng. Gồm 4 bước:
B
1
: Tìm hiểu và tóm tắt đề bài:
B
2
: Tìm các công thức có liên quan đến các đại lượng cần tìm. Khi xác
định được đại lượng cần tìm thì phải lập được sơ đồ giải.
10
B
3
: Vận dụng các công thức, các cặp tam giác đồng dạng tìm ra các cặp
cạnh tỉ lệ có liên quan đến đại lượng cần tìm để giải bài toán.
B
4
: Kiểm tra kết quả và kết luận.
4. Một số ví dụ cụ thể:
Ví dụ 1: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng và hiện tượng phản xạ ánh sáng
khác nhau ở những điểm cơ bản nào?
Trả lời: Điểm khác nhau cơ bản là:
* Hiện tượng phản xạ ánh sáng: tia tới gặp bề mặt nhẵn hoặc gặp mặt phân
).
B
2
: Cắm 2 đinh ghim khác vào phần tấm phẳng nhúng trong nước ở 2 vị trí
AB nào đó (hình vẽ)
11
r
i
B
I
N
N
/
M
M
/
A
D
C
.
.
.
.
Ghé mắt trong mặt phẳng của tấm rồi cắm tiếp 2 đinh ghim vào vị trí C,
D của phần tăm phẳng không năm trong nước sao cho mắt thấy 4 đinh ghim
A,B,C,D nằm trên cùng một đường thẳng.
B
3
: Rút tấm phẳng ra khỏi nước và nối các đoạn thẳng CD,AB. Chúng cắt
nhau tại I trên đường ghi mực nước. Kẻ pháp tuyến NIN
giao với trục chính tại O.
O là quang tâm của thấu kính. Từ quang
tâm O dựng thấu kính vuông góc với
trục chính. Từ S cho tia tới đi song song
với trục chính, tia ló có đường đến S
/
.
Tia ló giao với trục chính tại F, F là
tiêu điểm thứ nhất của thấu kính,
lầy F
/
đối xứng với F qua quang tâm
O ta được tiêu điểm thứ hai.
c) ảnh là ảnh thật ngược chiều với vật.
Ví dụ 5 : Cho xy là trục chính của thấu kính hội tụ. Cho đường đi của
tia sáng (1) qua thấu kính. Hãy trình bầy cách vẽ đường đi của tia sáng (2)
qua thấu kính.
Giáo viên cho học sinh đọc vài lần.
* Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán
? Bài toán cho biết gì?
HS: Loại thấu kính, trục chính, hai tia tới và
đường truyền của tia ló 1.
? Bài toán yêu cầu gì?
12
x
y
.S
.S
/
x
S là nguồn sáng, S
/
là ảnh của S
qua thấu kính và O là quang tâm của thấu kính.
? Bài toán cho biết gì?
HS: Trục chính của thấu kính,
vị trí vật, ảnh, vị trí quang tâm
của thấu kính
? Bài toán yêu cầu gì?
HS: Xác định loại thấu kính
tính chất ảnh, vị trí các
tiêu điểm.
Giải:
- Do vật và ảnh nằm cùng phía của quang tâm O, nên ảnh S
/
là ảnh ảo.
- Khoảng cách từ ảnh đến quang tâm O nhỏ hơn khoảng cách từ vật đến
quang tâm O nên ảnh S
/
là ảnh ảo nhỏ hơn vật. Ảnh ảo nhỏ hơn vật chỉ có ở
TKPK. Vậy thấu kính đã cho là TKPK.
- Ảnh S
/
là ảnh ảo nhỏ hơn vật, cùng chiều với vật.
- Từ S cho tia tới bất kì đến thấu kính, tia ló có đường kéo dài đi đến ảnh S
/
.
Từ quang tâm O kẻ đường song song với tia tới SI, giao với đường kéo dài
của tia ló tại K. Từ K hạ đường vuông góc xuống trục chính giao với trục
chính tại F. F là tiêu điểm thứ nhất, lấy F
y
F
F
/
.
K
I
Ví dụ 7: 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.
* Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán
Bài toán cho biết gì?
- Kính gì? Kính lúp là loại thấu kính gì? Số bội giác G?
- Vật AB được đặt như thế nào với trục chính của thấu kính?Cách kính
bao nhiêu?
-Vật AB dược 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 đặt biệt
nào?
- Xác định ảnh thật hay ảo?
- So sánh ảnh và vật?
* Một HS lên bảng ghi tóm tắt sau đó vẽ hình (cả lớp cùng làm)
25
cm=
b) Ở đây vật kính là một kính lúp cho nên vật phải đặt trong khoảng
tiêu cự mới nhìn rõ được vật. Ảnh của vật qua thấu kính sẽ là ảnh ảo và lớn
hơn vật.
c)
*
∆
OA'B' Đồng dạng với
∆
OAB , nên ta có :
' ' ' '
8
A B A O A O
AB AO
= =
(1)
*
∆
F'A'B' đồng dạng với
∆
F'OI, nên ta có:
' ' ' ' ' ' ' ' ' ' '
1
' ' ' ' 10
A B A B F A A O F O A O F O A O
AB OI F O F O F O F O
+
= = = = + = +
(2)
kính hội tụ (A nằm trên trục chính) và cách thấu kính 24cm thì thu được một
ảnh thật cao 4cm. Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và tính tiêu cự của
thấu kính.
* Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán , sau đó tổng hợp lại rồi giải:
- Để hướng dẫn học sinh phân tích, tìm hiểu bài toán phải cho học sinh
đọc kỹ đề ,ghi tóm tắt sau đó vẽ hình.
15
A
B'
B
A
/
'
',
''
'''''
F F'
O
Cho biết:
TK hội tụ
AB = 12cm; AO = 24cm
A'B' = 4cm(ảnh thật)
A'O = ?
OF = OF' = ?
- Hướng dẫn học sinh phân tích bài toán:
* Muốn tính A'O ta cần xét các yếu tố nào?
(
∆
OAB ~
' 8( )
' ' ' 12
AB AO A B AO
A O cm
A B A O AB
= ⇒ = = =
*Tiêu cự của thấu kính:
∆
OIF' ~
∆
A'B'F'
OF' OF'
.
' ' F'A A'O-OF'
OI
A B
⇒ = =
Do OI = AB nên:
F' 12 F'
F' f 6(cm)
' ' A'O-OF' 4 8-OF'
AB O O
O
A B
= ⇔ = ⇒ = =
ĐS: AO = 8cm
OF = 6cm
Ví dụ 9: Đặt vật AB có dạng hình mũi tên trước một TKPK có tiêu cự 32 cm,
sao cho AB vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính. Biết ảnh A
/
B'
Giao điểm của hai tia ló kéo dài là ảnh của vật.
? Muốn xác định khoảng cách AO và A
/
O ta làm như thế nào?
HS: Ta phải xét các tam giác đồng dạng có liên quan đến khoảng cách AO,
A
/
O, AB,A
/
B
/
và OF.
? Đó là những tam giác nào?
HS:
∆
OAB và
∆
OA'B'
- Hướng dẫn học sinh lập sơ đồ giải:
Tìm AO
→
A'O
→
AB
→
A'B
/
' '
AB
suyra
A B
=
4
'
AO
A O
=
Xét hai
∆
OIF' ~
∆
A'B'F'(g g)
OF' OF'
.
' ' F'A OF'- AO
OI
A B
⇒ = =
Do OI = AB và A
/
F
/
= O F
/
- A
/
O nên:
B
/
A
/
B
C. KẾT LUẬN:
1. Kết quả nghiên cứu:
Qua quá trình áp dụng phương pháp giải bài tập quang hình học ở trên
trong dạy học tôi nhận thấy học sinh say mê, hứng thú và đã đạt hiệu quả cao
trong giải bài tập nhất là bài tập quang hình học 9. Đa số các học sinh yếu đã
biết vẽ hình, trả lời được một số câu hỏi định tính. Học sinh đã phát huy tính
chủ động, tích cực khi nắm được phương pháp giải loại bài toán này, hy vọng
lên cấp III các em sẽ có một số kỹ năng cơ bản để giải loại toán quang hình
học
*Kết quả thi chất lượng học kì II năm học 2009-2010
Lớp Sĩ số Điểm trên 5 Điểm 9 - 10 Điểm dưới 5
SL Tỷ lệ % SL
Tỷ lệ
%
SL
Tỷ lệ
%
9A 30 16 53,3 12 40,0 2 6,7
9B 30 14 46,7 15 50,0 1 3,3
Khối 9 60 30 50,0 27 45,0 3 5,0
Trên đây tôi đã trình bày những suy nghĩ của mình về một số phương
pháp giải bài tập quang hình lớp 9. Tuy nhiên trong đổi mới phương pháp dạy
học vật lý tôi gặp không ít khó khăn và chắc chắn không tránh khỏi những hạn
chế. Tôi rất mong sự đóng góp, bổ sung của các đồng nghiệp, đặc biệt là những
người đang trực tiếp giảng dạy chương trình vật lí lớp 9 cho ý kiến đóng góp bổ
- Tạo mọi điều kiện để giáo viên tự học tập nâng cao chuyên môn
nghiệp vụ cho bản thân
- Tăng cường công tác quản lý, thanh kiểm tra việc thực hiện cuộc vân
động “Hai không với bốn nội dung ” của Bộ giáo dục và đào tạo
Thạch Thành ngày 10 tháng 02 năm 2011
Người viết
Nguyễn Thị Nhị
19
MỤC LỤC
Trang
A- Đặt vấn đề
I/ Lời mở đầu 1
II/ Thực trạng của vấn đề nghiên cứu
2.1: Thực trạng 1
2.2: Kết quả, hiệu quả của thực trang trên 2
B- Giải quyết vấn đề
I/ Các giải pháp cải tiến 4
II/ Các biện pháp cải tiến thực hiện 4
2.1: Giúp các em nắm vững và khắc sâu kiến thức
lí thuyết - Bổ túc kiến thức toán học về tam
giác đồng dạng 4
2.2: Phân loại các dạng bài tập 9
2.3: Trình tự giải các loại bài tập 9
2.4: Một số ví dụ cụ thể 11
C- Kết luận
1. Kết quả nghiên cứu 18
2. Kiến nghi- Đề xuất 18
20