Sáng kiến kinh nghiệm THCS: Phát triển năng lực tư duy học sinh qua giải bài tập quang hình học

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến "Phát triển năng lực tư duy học sinh qua giải bài tập quang hình học" nhằm giúp học sinh rèn luyện kỹ năng giải bài tập, biết sử dụng ngôn ngữ vật lý lập luận trong trình bày bài tập ,vận dụng các kiến thức đã được học trong môn toán để giải các bài tập vật lý;...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THCS: Phát triển năng lực tư duy học sinh qua giải bài tập quang hình học

1 LIÊN ĐOÀN LAO ĐÔNG HUYỆN BA VÌ -------------------- Họ và tên: Cao Thị Thuý Nga Chức vụ: Hiệu phó Giảng dạy môn: Vật lý 9 Email: caonga@gmail.com Số điện thoại: 0388833535 Ba Vì, ngày 15 tháng 2 năm 2022
A. MỞ ĐẦU Tên đề tài: PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY HỌC SINH QUA GIẢI BÀI TẬP QUANG HÌNH HỌC I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1. Lý do khách quan: Trong giai đoạn hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, việc phát triển giáo dục và đào tạo là một trong những nhiệm vụ quan trọng, nhằm đào tạo những con người phát triển toàn diện, đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa. Đảng ta luôn xác định: “Giáo dục là quốc sách hàng đầu”; Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XIII đã xác định: Gắn nội dung phát triển giáo dục và đào tạo với đáp ứng yêu cầu nhân lực chất lượng cao của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư và hội nhập quốc tế; Tạo chuyển biến căn bản, mạnh mẽ về chất lượng, hiệu quả giáo dục, đào tạo, chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học... Bên cạnh việc chú ý con người xã hội, con người công dân, cần hướng tới phát huy cao nhất tiềm năng của mỗi học sinh, phát triển hài hòa con người cá nhân và con người xã hội. Đồng thời cần điều chỉnh cách thức thực hiện theo hướng: Chú trọng giáo dục cả phẩm chất và năng lực của người học, kết hợp hài hòa dạy chữ, dạy nghề và dạy người. Để thực hiện được mục tiêu đó, giáo dục phổ thông nói chung và giáo dục cấp trung học cơ sở nói riêng giữ vai trò to lớn trong quá trình đào tạo thông qua việc dạy học ở các bộ môn. Đặc biệt với bộ môn Vật lý, là một bộ môn khoa học ứng dụng, các thành tựu của vật lý có ứng dụng to lớn trong kỹ thuật và đời sống, việc nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập bộ môn vật lý trong nhà trường là một yêu cầu quan trọng, để đào tạo những con người có đủ kiến thức và kỹ năng cần thiết, biết áp dụng kiến thức đã được học vào các hoạt động trong đời sống và trong kỹ thuật. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đổi mới phương pháp dạy học chú trọng việc hình thành năng lực hành động, phát huy tính chủ động, tự lực, sáng tạo, năng lực cộng tác làm việc của người học. Đây là một trong những định hướng xu hướng quốc tế trong cải cách giáo dục ở nhà trường phổ thông. Trong dạy học, việc cải tiến phương pháp dạy học phát huy tính tích cực của học sinh là một nhân tố quan trọng giúp nâng cao chất lượng giáo dục nói chung và
3 chất lượng bộ môn nói riêng. Đối với việc học Vật lí,việc thực hành giải thành thạo các bài tập là một khâu quan trọng , thông qua giải bài tập giúp học sinh phát triển năng lực tư duy, tính chủ động, sáng tạo, biết phát hiện, tìm tòi, lựa chọn phương pháp học và giải bài tập;Từ đó sẽ củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản được học, các em hiểu được sâu sắc hơn các khái niệm, định luật vật lí, biết giải thích hiện tượng Vật lí trong tự nhiên, ứng dụng trong đời sống, kĩ thuật, phục vụ lợi ích của con người, xây dựng kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, giải quyết những vấn đề thực tế trong cuộc sống. 2. Lý do chủ quan: Là một giáo viên đã tham giảng dạy môn Vật lý lớp 9 nhiều năm liền, với mong muốn giúp cho học sinh có đủ những kiến thức, kỹ năng cần thiết, tạo hứng thú trong học tập, góp phần giáo dục, phát triển năng lực tư duy, kỹ thuật tổng hợp cho học sinh nhằm nâng cao chất lượng giáo dục bộ môn nói riêng và nâng cao chất lượng giáo dục nói chung, tôi lựa chọn đề tài: “Phát triển năng lực tư duy cho học sinh qua giải bài tập quang hình học” II. Phạm vi và thời gian thực hiện - Phạm vi nghiên cứu: Môn Vật Lý Lớp 9; Đối tượng: Học sinh lớp 9C,9G cấp THCS. - Thời gian thực hiện: Học kì II năm học 2020-2021 và những năm học sau. III. Mục đích nghiên cứu * Giáo viên: - Tăng cường khả năng nghiên cứu, tổng hợp các dạng bài tập quang hình học, tìm ra lời giải phù hợp dễ hiểu giúp học sinh dễ tiếp thu kiến thức. - Đổi mới phương pháp dạy học, có cách thức tổ chức, hướng dẫn học sinh vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết các tình huống trong thực tế. - Đảm bảo nâng cao chất lượng dạy học bộ môn. * Học sinh: - Rèn luyện kỹ năng giải bài tập, biết sử dụng ngôn ngữ vật lý lập luận trong trình bày bài tập ,vận dụng các kiến thức đã được học trong môn toán để giải các bài tập vật lý - Xây dựng phương pháp làm việc khoa học, phát triển năng lực tư duyđộc lập, khái quát tổng hợp kiến thức. - Biết chủ động khai thác, vận dụng sáng tạo kiến thức đã nắm bắt được, giải quyết một số các vấn đề có liên quan trong thực tế.
- Rèn năng lực cộng tác làm việc của học sinh, giúp các em nắm vững kiến thức, nâng cao hiệu quả học tập bộ môn. IV. Phương pháp nghiên cứu: a, Nghiên cứu lý thuyết: - Những vấn đề chung về đổi mới giáo dục - Lý luận dạy học - Tài liệu SGK, SGV; Tài liệu tập huấn môn Vật lý các năm học. b, Phương pháp điều tra sư phạm: - Thực hiện trong các tiết học giải các bài tập quang hình học - Thống kê, phân tích, tổng hợp, so sánh, đối chiếu.
5 B.NỘI DUNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN Bài tập vật lý là phương tiện giúp học sinh củng cố, khắc sâu kiến thức đã học, vận dụng được những kiến thức đó vào giải quyết một số vấn đề trong học tập và đời sống. Bằng việc hướng dẫn học sinh giải bài tập trong dạy học giáo viên có thể truyền đạt, điều khiển hoạt động nhận thức của học sinh, giúp các em lĩnh hội tri thức, hình thành kỹ năng đảm bảo cho việc thực hiện mục tiêu dạy học. Thông qua việcgiải bài tập vật lí, học sinh có thể nắm vững một cách chính xác, sâu sắc và toàn diện hơn những quy luật vật lí, những hiện tượng vật lí, biết cách phân tích chúng và ứng dụng vào các vấn đề thực tiễn, làm cho kiến thức trở thành vốn riêng của các em. Vì vậy việc giúp học sinh giải bài tập vật lý, đặc biệt giải bài tập quang hình học một cách có hiệu quả đóng vai trò quan trọng góp phần nâng cao chất lượng dạy và học. II. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ Khảo sát thực tế: Thông qua các giờ bài tập, giờ tổng kết chương, các bài kiểm tra viết, kiểm tra miệng,việc tổ chức giải các bài tập vận dụng ở các tiết dạy học chương III môn vật lý lớp 9 ở trường THCS. 1.TÌNH TRẠNG THỰC TẾ KHI CHƯA THỰC HIỆN: Từ thực tế hướng dẫn học sinh làm các bài tập vận dụng, giải một số bài tập trong giờ bài tập, giờ tổng kết chương và kết quả các bài kiểm tra phần quang học trong chương trình vật lý lớp 9 cho thấy: Nhiều học sinh chưa biết vận dụng kiến thức vào giải bài tập, phần lớn học sinh chỉ làm được các phần và một số câu trả lời trắc nghiệm có liên quan đến lý thuyết; Phần bài tập nhiều học sinh còn lúng túng trong việc vẽ hình biểu diễn đường đi của tia sáng, một số chỉ vẽ được hình, không làm được phần bài tập có liên quan đến tính toán như tìm độ lớn ảnh của vật, khoảng cách từ vật đến thấu kính, từ ảnh đến thấu kính, tính tiêu cự của thấu kính, …Các em chưa có kỹ năng vận dụng kiến thức đã được học vào giải quyết một số các tình huống cụ thể, thậm chí có những học sinh trả lời rất tốt phần lý thuyết song việc vận dụng vào giải thích một số hiện tượng thì các em không giải thích được, có những em có thể thuộc lời mô tả đường đi của tia sáng qua các loại thấu kính song lại không thực hành vẽ đúng đường đi của tia sáng, không dựng được ảnh của vật qua thấu kính do việc tự học, nắm vững kiến thức của một số học sinh còn yếu
chưa biết vận dụng lý thuyết vào thực hành giải bài tập, chưa có hứng thú học tập bộ môn, không tập trung học tập trên lớp, thờ ơ với những tình huống giáo viên nêu ra dẫn đến kết quả kiểm tra không cao, chất lượng bộ môn còn thấp. 2. SỐ LIỆU ĐIỀU TRA TRƯỚC KHI THỰC HIỆN: Kết quả ở lớp 9C,9G, ban đầu trước khi thực hiện như sau: Trung Giỏi Khá Yếu Sĩ số bình SL % SL % SL % SL % 31 2 6,5 6 16,1 16 51,6 8 25,8 34 9 26,5 10 29,4 12 35,3 3 8,8 Tổng: 65 11 16,92 16 24,62 27 41,54 11 16,92 III. NHỮNG GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 3.1. Một số vấn đề chung: Mục tiêu dạy học là: -Giúp học sinh làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu quả kiến thức vào đời sống và tự học suốt đời,chuẩn bị cho HS sớm thích ứng với đời sống xã hội hòa nhập và phát triển cộng đồng - Chú trọng hình thành các năng lực: tự chủ, tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo; Năng lực tìm hiểu tự nhiên xã hội, năng lực tính toán và năng lực ngôn ngữ. - Môn Vật lí giúp hình thành các năng lực sau:Năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực hợp tác, năng lực thực nghiệm,năng lực quan sát, năng lực tự học; năng lực sáng tạo … 3.2.Vai trò của bài tập vật lý - Việc giải bài tập vật lý có tác dụng: + Rèn cho học sinh vận dụng các kiến thức đã học, giúp nhớ lâu, đào sâu, mở rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú. + Ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách thuận lợi nhất. + Rèn luyện những kỹ năng cần thiết nhất về vật lý góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh. + Phát triển năng lực nhận thức, rèn trí thông minh, năng lực tưởng tượng, sáng tạo. + Giáo dục tư tưởng, đạo đức, tác phong cho học sinh. + Phát huy tính tích cực, tự lực và hình thành phương pháp học tập bộ môn.
7 + Là phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức của học sinh, thông qua đó giúp cho giáo viên biết được học sinh đã nắm được đến đâu, từ đó biết được rằng cần sửa chữa, bổ sung những thiếu sót gì cho học sinh. Một số năng lực có thể hình thành cho học sinh thông qua giải các bài tập vật lý và kiểm tra đánh giá như: Năng lực sử dụng kiến thức; Năng lực phương pháp; Năng lực trao đổi thông tin; Năng lực tự học. + Năng lực sử dụng kiến thức: Đó là năng lực được thể hiện qua việc học sinh trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí; Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập như suy luận từ kiến thức cũ để đưa ra kiến thức mới; sử dụng kiến thức cũ làm căn cứ đề xuất giả thuyết.Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp … ) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn,... + Năng lực phương pháp: Được thể hiệnqua việc học sinh biết đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí; mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó; Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí; Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí hoặc lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí hoặc xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét,...Học sinh biết sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí qua các bài tập định lượng, các bài tập đồ thị,... + Năng lực trao đổi thông tin:Trong quá trình học tập học sinh biết trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí và các cách diễn tả đặc thù của vật lí; Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình, trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) một cách phù hợp. + Năng lực tự học:Học sinh xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng, thái độ của cá nhân trong học tập; Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập nhằm nâng cao trình độ bản thân. Năng lực này được đánh giá thông qua những kì kiểm tra đánh giá về kiến thức và kĩ năng cũng như thái độ hoặc qua bài tập dựa trên các vấn đề thực tiễn mà cần sử dụng các kiến thức, phương pháp nhận thức vật lí để làm sáng tỏ.
* Đối với bài tập quang hình học cũng có các dạng bài tập định tính và bài tập định lượng, bài tập thực nghiệm,… Để xây dựng phương pháp giải bài tập quang hình học đạt hiệu quả, giáo viên cần hướng dẫn, trang bị cho học sinh các kiến thức cơ bản về quang hình học: Học sinh phải nắm vững các khái niệm, định luật, các ký hiệu, quy ước về các đại lượng, yếu tố vật lý. Cụ thể đối với chương trình quang học vật lý lớp 9 cấp THCS các em cần nắm được: Khái niệm về hiện tượng khúc xạ, phản xạ ánh sáng, tia tới, tia ló, trục chính, quang tâm, tiêu điểm, tiêu cự của thấu kính,…Các ký hiệu về gương, thấu kính hội tụ, thấu kính phân kỳ, tiêu điểm, trục chính,…Các quy ước biểu diễn đường đi của tia sáng, cách biểu diễn trục chính, pháp tuyến, cách xác định góc tới, góc khúc xạ, góc phản xạ,… 3.3. KIẾN THỨC CƠ BẢN PHẦN QUANG HÌNH HỌC: 3.3.1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: - Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường. - Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước, góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới (r < i). - Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí, góc khúc xạ lớn hơn góc tới (r > i). 3.3.2.Thấu kính hội tụ (TKHT): * Cấu tạo: TKHT có phần rìa mỏng hơn phần giữa. Đặc điểm của thấu kính hội tụ: Thấu kính hội tụ thường dùng có phần rìa mỏng hơn phần giữa. Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tại tiêu điểm của thấu kính. Mỗi thấu kính hội tụ đều có trục chính ∆, quang tâm O, hai tiêu điểm F và F’. * Đường truyền của ba tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ: • Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới. • Tia tới song song trục chính thì tia ló qua tiêu điểm. • Tia tới qua tiêu điểm thì tia ló song song trục chính. + Cách dựng ảnh của một vật qua thấu kính: * Muốn dựng ảnh A’B’ của vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính A năm trên trục chính, ta làm như sau: • Từ B vẽ hai tia tới đặc biệt đến thấu kính. Giao điểm của 2 tia ló là ảnh B’ của B.
9 • Từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính ta có ảnh A’ của A. + Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ: * Khi vật đặt trong khoảng tiêu cự (d < f) thì cho ảnh ảo, cùng chiều với vật, lớn hơn vật. * Khi vật đặt ngoài khoảng OF(d>2f) cho ảnh thật ngược chiều, nhỏ hơn vật; Nếu vật nằm trong khoảng f
- Mắt cận nhìn rõ những vật ở gần, nhưng không nhìn rõ những vật ở xa. Mắt cận phải đeo kính cận là thấu kính phân kì để nhìn rõ những vật ở xa. Đeo kính cận thích hợp là thấu kính phân kì có tiêu điểm F trùng với điểm cực viễn ( Cv ) của mắt - Mắt lão nhìn rõ những vật ở xa nhưng không nhìn rõ những vật ở gần. Mắt lão phải đeo kính lão là thấu kính hội tụ để nhìn rõ các vật ở gần. 3.3.6. Kính lúp: - Kính lúp là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, dùng để quan sát các vật nhỏ. - Vật cần quan sát phải đặt trong khoảng tiêu cự của kính để cho một ảnh ảo lớn hơn vật, mắt nhìn thấy ảnh ảo đó. - Dùng kính lúp có số bội giác càng lớn để quan sát thì ta thấy ảnh càng lớn. * Công thức tính số bội giác của kính lúp: G = , trong đó f là tiêu cự của thấu kính. * Một số chú ý - Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: Muốn vẽ đúng đường đi của tia sáng học sinh phải biết biểu diễn đúng pháp tuyến, xác định được góc tới, góc khúc xạ: Góc tới là góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến tại điểm tới; Góc khúc xạ là góc hợp bởi tia khúc xạ và pháp tuyến tại điểm tới; Nhiều học sinh không hiểu rõ các khái niệm nên biểu diễn không đúng đường đi của tia sáng khi truyền từ nước sang không khí hoặc ngược lại, có những học sinh không xác định được góc khúc xạ, góc tới,… - Định luật vật lý được áp dụng trong phần quang hình học là: + Định luật truyền thẳng của ánh sáng: Trong môi trường trong suốt, đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng. + Khi ánh sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác xảy ra hiện tượng khúc xạ. - Đối với thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì: Sau khi được quan sát thí nghiệm học sinh biết và nắm được đường truyền của các tia đặc biệt qua thấu kính: + Thấu kính hội tụ: Đối với thấu kính hội tụ, chùm tia ló đi gần, cắt trục chính, đây là dấu hiệu để nhận biết thấu kính hội tụ khi quan sát đường đi của tia sáng, hoặc ngược lại khi cho biết loại thấu kính ta kiểm tra được việc biểu diễn đường đi của tia sáng đúng hay không. + Thấu kính phân kì: Đối với thấu kính phân kì, chùm tia ló xòe rộng đi xa trục chính, đây là dấu hiệu để nhận biết thấu kính phân kì, khi quan sát đường đi của tia sáng, hoặc ngược lại.
11 Việc nắm vững kiến thức vật lý, giúp học sinh trả lời được các bài tập định tính, một số ý trong bài tập định lượng. Song để giải quyết được trọn vẹn bài tập định lượng, yêu cầu quan trọng đối với học sinh là các em phải nắm vững các kiến thức về toán học, vận dụng vào giải bài tập vật lý. Trong phần quang hình học thường yêu cầu các em cần nắm được các kiến thức về các phép tính, phép biến đổi toán học, phép tính lũy thừa, phép làm tròn số,..; Cách giải phương trình bậc nhất một ẩn, hệ phương trình, phương trình bậc hai, tính chất tỉ lệ thức,…; Các điều kiện bằng nhau của tam giác, tác giác vuông, định lý Pitago, các tính chất về đường trung bình trong tam giác, các tính chất của tam giác cân, tam giác đều, phép lấy đối xứng,… 3.4. Các bước giải bài tập quang hình học Bài tập quang hình học có nhiều dạng, mỗi dạng có một cách giải riêng. Song với loại bài tập này để học sinh có được kết quả tốt cần các em thực hiện theo các bước sau: 3.4.1. Đọc kỹ đầu bài: Nắm vững được các dữ kiện của bài toán, những điều đã biết, những điều cần tìm, bản chất về hiện tượng vật lý. Ghi tóm tắt đầu bài bằng việc sử dụng một số ký hiệu, phân biệt rõ phần đã biết và phần chưa biết. Đổi đơn vị các đại lượng đảm bảo thống nhất đơn vị của các đại lượng nếu có. Vẽ hình, biểu diễn điểm hiện tượng, điểm ảnh, ảnh của vật,… 3.4.2. Phân tích bài toán: Suy nghĩ, tìm ra phương pháp giải để thấy rõ nội dung vật lý và nội dung toán học, từng nội dung cần phải sử dụng kiến thức nào. Học sinh cần phân tích xem bài toán thuộc dạng quen biết hay chưa; những bài tập không quen thuộc cần phải bắt đầu từ đâu,…Trước hết phải phân tích rõ xem về bản chất vật như hình vẽ đã chính xác chưa, cần phải sử dụng những kiến thức nào liên quan để giải bài toán. Ví dụ: Khi cần tính độ lớn của ảnh, khoảng cách từ ảnh ảnh đến thấu kính khi biết d,h,f hoặc ngược lại cần sử dụng đến kiến thức hình học cần gắn khoảng cách đó vào các tam giác đồng dạng, tam giác bằng nhau,… để lập ra các tỷ lệ thức, các phương trình để giải. 3.4.3. Thực hiện tính toán để tìm ra kết quả. Học sinh vận dụng kiến thức về tính chất vật lý, xây dựng các biểu thức và phép biến đổi biểu thức để tính toán các đại lượng cần tìm. 3.4.4. Kiểm tra kết quả tính toán, đối chiếu kết quả tìm được với yêu cầu của bài toán, kiểm tra về các tính chất, đặc điểm về vật lý, sau đó biện luận, trả lời.
3.5. MỘT SỐ VÍ DỤ BÀI TẬP CÓ THỂ SỬ DỤNG ĐỂ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỌC SINH Bài 1. Hình vẽ nào sau đây mô tả đúng hiện tượng của tia sáng khi truyền từ không khí vào nước? Ở bài này học sinh cần nắm vững kiến thức về hiện tượng khúc xạ, quan sát kỹ, phân biệt để có lựa chọn đáp án đúng. Đáp án: Chọn C. Bài 2. Đặt một vật sáng PQ hình mũi tên vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ và nằm ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính. Hình vẽ nào vẽ đúng ảnh P'Q' của PQ qua thấu kính? Căn cứ vào đặc điểm đường truyền của các tia sáng đặc biệt qua thấu kính, cách vẽ ảnh của vật qua thấu kính, GV hướng dẫn HS lựa chọn đáp án đúng. Đáp án: Chọn D. Bài 3. Bài 44.45.2 SBT vật lý lớp 9:
13 a, Trên hình vẽ, người ta cho xy là trục chính của một thấu kính, S là điểm vật, S’ là điểm ảnh cho bởi thấu kinh. Bằng cách vẽ hãy xác định vị trí đặt thấu kính và các tiêu điểm chính của nó. b, Đổi lại vị trí của vật và ảnh. Xác định lại những điều đã hỏi ở câu a? Học sinh cần đọc kỹ đề, phân tích đề bài, tìm hướng giải: Đây là bài tập định tính, không cần tính toán, mà chỉ sử dụng các tính chất, đặc điểm vật lý, giáo viên cần yêu cầu học sinh đọc kỹ đề bài(không cần tóm tắt), nhưng cần phải xác định rõ các yếu tố đã cho là: Đã biết điểm vật, điểm ảnh, trục chính, trong đó ảnh ở vị trí xa trục chính hơn vật; các yếu tố cần tìm: Quang tâm O, tiêu điểm F, F’ và loại thấu kính. Căn cứ vào đặc điểm ảnh của vật tạo bởi các thấu kính: Điểm ảnh là giao của các tia ló cho bởi các tia tới xuất phát từ vật qua thấu kính. Trong ba tia sáng đặc biệt xuất phát từ vật qua thấu kính, có một tia từ vật qua quang tâm, truyền thẳng không đổi hướng điểm ảnh, vật, quang tâm nằm trên cùng một đường thẳng. Để xác định được quang tâm ta nối SS’, giao của SS’ với trục chính là quang tâm O. Ta xác định được vị trí đặt thấu kính là đường vuông góc với trục chính tại O. Muốn xác định các yếu tố còn lại căn cứ vào tia tới đặc biệt thứ 2: Tia sáng tới từ S song song với trục chính, cho tia ló qua tiêu điểm F’ F’ là giao của đường nối từ S’I(I là điểm tới thấu kính của tia song song với trục chính) với trục chính xy; Tiêu điểm F đối xứng với F’ qua O. Giải: - Vì tia sáng xuất phát từ S tới O truyền thẳng không đổi hướng, tia này có phương SS’, O nằm trên đường nối SS’và là giao điểm của SS’ với trục chính. Nối SS’cắt xy tại O. O là quang tâm. - Nhận thấy S,S’ cùng chiều( cùng nằm trên nửa mặt phẳng bờ xy), S’ nằm xa trục chính hơn S, hay S’ ở vị trí cao hơn so với S, vì vậy thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ. S’ là ảnh ảo. Biểu diễn thấu kính hội tụ vuông góc với trục chính tại O. - Vẽ tia SI//xy. Nối S’I kéo dài, cắt trục chính tại F’(vì tia tới song song với trục chính cho tia ló kéo dài qua S’); S’ nằm trên phương của tia ló I F’. F’ là tiêu điểm.
- Lấy F đối xứng với F’ qua O ta xác định được tiêu điểm còn lại. Đổi lại vị trí của ảnh và vật ta xác định các yếu tố trên như sau: - Nối SS’ cắt xy tại O. O là quang tâm. - Vì S,S’ nằm trên cùng một nửa mặt phẳng bờ xy nên S’ là ảnh ảo, mặt khác S’ ở vị trí gần trục chính hơn S nên thấu kính đã cho là thấu kính phân kỳ. Biểu diễn thấu kính bằng đoạn thẳng vuông góc với trục chính tại O. - Từ S vẽ tia SI//xy. Nối S’I kéo dài cắt xy tại F. F là tiêu điểm. - Lấy F’ đối xứng với F qua O ta được tiêu điểm còn lại. Bài 4.Bài 42.43.3(T87SBT 9) Trên hình có vẽ trục chính , quang tâm O, hai tiêu điểm F, F’ của một thấu kính, hai tia ló 1,2 cho ảnh S’ của điểm sáng S. a, Vì sao em biết thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ? b, Bằng cách vẽ, hãy xác định điểm sáng S? Phân tích: Đầu bài cho trục chính , quang tâm O, hai tiêu điểm F, F’của thấu kính, biết hai tia ló. Xác định loại thấu kính và điểm sáng S. - Muốn biết thấu kính đã cho thuộc loại nào cần căn cứ vào hướng của các tia ló, trường hợp này các tia ló sau khi ra khỏi thấu kính hội tụ tại một điểm và S là giao của các tia ló có thật, ta có thể kết luận đây là thấu kính hội tụ.
15 - Để xác định được điểm sáng S, căn cứ vào các tia ló: Tia 1 có hướng đi qua F nên tia tới 1phải song song với trục chính, tia ló 2 song song với trục chính. Tia sáng tới thấu kính phải xuất phát từ cùng một điểm. Giao của các tia tới phải là điểm sáng S. Giải: a, Thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ vì chùm tia ló 1 và 2 sau khi ra khỏi thấu kính hội tụ tại một điểm( Tính chất đường truyền của chùm tia sáng qua TKHT) b, Tại điểm ló I của tia ló 1(đây cũng là điểm tới của các tia sáng xuất phát từ điểm sáng S tới thấu kính) ta vẽ tia song song với trục chính, tia này có tia ló 1 qua tiêu điểm F’. Tương tự, tại điểm ló K của tia 2 nối KF, tia này cắt tia song song với trục chính tại I ở đâu đó là điểm sáng S cần tìm(Căn cứ đặc điểm đường truyền của các tia sáng qua thấu kính hội tụ). Bài 5.Vẽ hình trong các trường hợp sau( Xác định ảnh, thấu kính, tiêu điểm, quang tâm...)? a, b, c, d,
Đây là bài tập cơ bản, yêu cầu các em nắm chắc kiến thức về đường truyền của các tia sáng đặc biệt qua thấu kính, cách vẽ ảnh của vật qua thấu kính; ở trường hợp a, b trước hết vẽ ảnh của B bằng cách vẽ đường truyền của hai trong ba tia đặc biệt qua thấu kính hội tụ hoặc phân kỳ, vì AB vuông góc với trục chính nên ảnh A’B’ của AB cũng vuông góc với trục chính, từ B’ hạ đường vuông góc với trục chính, cắt trục chính ở đâu đó là ảnh A’ của A. - Ở phần c và d trên cơ sở hiểu và nắm chắc kiến thức về đặc điểm ảnh của vật qua thấu kính, tính chất đường truyền của các tia sáng đặc biệt qua thấu kính, các em phải suy luận để tìm được vị trí thấu kính, quang tâm, tiêu điểm, tiệu cự thấu kính theo yêu cầu của đề bài. Có thể phân tích, tìm hướng giải bài tập như sau: Trong các tia đặc biệt qua thấu kính có một tia qua quang tâm truyền thẳng không đổi hướng, như vậy điểm sáng(vật), quang tâm và điểm ảnh cùng trên một đường thẳng. Do đó muốn xác định được quang tâm ta nối B với B’, cắt trục chính ở đâu đó chính là quang tâm O của thấu kính, dựng thấu kính vuông góc với trục chính. Trong hai trường hợp này thấu kính có thể là thấu kính gi?(Trường hợp c ảnh và vật ngược chiều nhau nên thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ - vì chỉ có thấu kính hội tụ mới cho ảnh của vật thât là ảnh thật; Trường hợp d ảnh là ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn vật nên thấu kính đã cho cũng là thấu kính hội tụ). Để xác định được tiêu điểm ta căn cứ vào hai tia đặc biệt còn lại, trong đó có một tia sáng xuất phát từ vật tới thấu kính song song với trục chính cho tia ló qua tiêu điểm F , lấy F’ đối xứng với F qua O ta xác định được tiêu điểm còn lại. Ta có thể vẽ ảnh của vật, xác định các yếu tố theo yêu cầu của đầu bài như sau: a, b, c, d,
17 Bài 8. 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 ảnh ảo ? c, Ảnh lớn hay nhỏ hơn vật bao nhiêu lần ? Giải: a, Vì G = = Đặt vật trong khoảng 10cm trước kính b, *Dựng ảnh *Ảnh A'B' là ảnh ảo c, Ta có ABF OKF ( g . g ) Mà OK= A’B’(vì tứ giác A’B’KO là hình chữ nhật) nên Vậy ảnh của vật qua kính lúp lớn hơn vật và lớn gấp 5 lần vật. Bài 9: Đặt một vật sáng AB, có dạng một mũi tên cao 0,5cm, vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính 6cm. Thấu kính có tiêu cự 4cm a. Hãy dựng ảnh A’B’của vật AB theo đúng tỉ lệ. Nêu đặc điểm của ảnh? b. Tính khoảng cách từ ảnh tới thấu kính và chiều cao của ảnh A’B’ - Với bài tập này, cần hướng đãn học sinh tuân thủ theo các bước giải bài tập vật lý đã nêu ở phần trên. Sau khi yêu cầu học sinh đọc kỹ đầu bài giáo viên hướng dẫn học sinh phân tích đề bài, tìm hướng giảỉ như sau: + Đề bài cho biết những gì? Yêu cầu gì? Cụ thể: Cho biết chiều cao h của vật, cho khoảng cách d từ vật đến thấu kính, tiêu cự f của thấu kính. Yêu cầu: Vẽ ảnh của vật(cần chú ý vẽ đúng tỷ lệ, nếu học sinh vẽ không đúng tỷ lệ, kết quả sẽ cho ảnh có chiều cao không đúng, các em sẽ có nhận xét sai về đặc điểm của ảnh); Tính chiều cao A’B’ = h’của ảnh và khoảng cách OA’ = d’từ ảnh đến thấu kính. Trường hợp này vật ở vị trí nào? (f
-Yêu cầu học sinh vẽ hình biểu diễn ảnh của vật AB, kiểm tra, so sánh với dự đoán ở trên. - Để tính được A’B’(h’) cần gắn A’B’ với tam giác nào? ( A’B’O, khi đó xét cặp ABO A'B'O, xét tiếp cặp tam giác đồng dạng OIF’ A'B'F’, vì ở cách 1, hình a ta thấy OI = AB đây là yếu tố có liên quan đến dữ kiện đề bài cho để tính được OA’ và A’B”. hoặc với cách 2 ở hình b ta có thể tính A’B’ thông qua OI, xét cặp ABF OIF, từ tỷ số các cặp tam giác đồng dạng tính OI tính OA’ A’B’; ) ( ABO A'B'O - Tính OA’ dựa vào tam giác đồng dạng nào? tỷ số đồng dạng OA’) - Yêu cầu học sinh tính toán h’ và d’ - Kết quả nhận được có phù hợp với điều kiện đầu bài, nhận xét ở phần a không, rút ra kết luận? Vậy có thể trình bày lời giải bài toán trên như sau: Cho biết: AB= h= 0,5cm OA= d= 6cm; OF = OF’= f= 4cm. a, Dựng ảnh A’B’ của AB, nêu đặc điểm của ảnh? b, Tính A’B’ = h’=? OA’= d’=? Giải a, Dựng ảnh A’B’ của AB Hình a Hình b
19 , - Vẽ tia BO qua quang tâm, tia ló truyền thẳng không đổi hướng, vẽ tia tới BI // tia ló qua F’ hoặc vẽ tia tới qua F, tia ló song song với trục chính. Giao của hai tia ló là điểm ảnh B’ của B. - Hạ B’A’, ta có A’B’ là ảnh của AB. * Nhận xét: Ảnh của vật qua thấu kính là ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật. b. Cách 1. Ta có ABO A'B'O ( g . g ) (1) Ta có OIF’ A'B'F’ ( g . g ) mà OI = AB (vì AOIB là hình chữ nhật) A’F’ = OA’ – OF’ nên (2) Từ (1) và (2) suy ra Từ đó thay số vào 6(OA’-4)= 4.OA’ 6.OA’ -24 =4.OA’ 2. OA’= 24 OA’=12(cm) Cách 2: Vẽ tia qua tiêu điểm FTia ló song song với trục chính, tia này cắt tia qua quang tâm tại B’ A’B’ là ảnh của AB Ta có ABF OIF ( g . g ) IO = 2.AB = 2.0,5 = 1(cm) mà OI = A’B’ (vì tứ giác A’B’IO là hình chữ nhật). Do đóA’B’ = 1cm -Ta có ABO A'B'O ( g . g ) OA’ = =12(cm). Vậy chiều cao ảnh của vật là 1cm và khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là 12cm. Bài tập này yêu cầu học sinh làm sau tiết dạy về bài tập quang hình học giúp học sinh có điều kiện được khai thác mở rộng kiến thức khi đã giải một số bài tập sách giáo khoa. - Việc hướng dẫn học sinh giải ý b bài tập 2 trong tiết dạy về bài tập quang hình học cũng được tôi áp dụng hướng dẫn tương tự phần b bài này theo cách 2. Thực tế cho thấy với cách giải này, học sinh dễ tiếp thu cách giải nhanh và hiệu quả hơn. Ngoài ra có thể yêu cầu học sinh tìm cách giải khác. Bài 10. Cho vật sáng AB cao 1cm đặt vuông góc với trục chính của 1 thấu kính hội tụ có tiêu cự 12 cm. Điểm A nằm trên trục chính cách thấu kính 8 cm. a. Vẽ ảnh A’B’ của vật AB. b. Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh.
Để làm bài tập này, học sinh cũng cần tuân theo các bước giải bài tập đã nêu trên, cần chú ý trong bài này vật đã cho đặt cách thấu kính một khoảng nhỏ hơn f sẽ cho ảnh ảo cùng chiều, lớn hơn vật. Ở bài này ta có thể vẽ ảnh B’ của B bằng vẽ 2 trong 3 tia đặc biệt đó là tia qua quang tâm và tia kéo dài đi qua Fcho tia ló song song với trục chính của thấu kính; Dựa vào các tam giác đồng dạng để tính toán các yếu tố theo yêu cầu của bài. Giải: Tóm tắt:a, Vẽ ảnh AB= 1cm OF = 12cm OA= 8 cm a, Vẽ ảnh A’B’của AB? b, A’B’= ? OA’= ? b, Ta có ABF OKF ( g . g ) OK = AB.3 = 1.3= 3(cm) Mà OK= A’B’(vì tứ giác A’B’KO là hình chữ nhật) nên A’B’=3cm. -Ta có ABO A'B'O ( g . g ) OA’ = =24(cm). Vậy chiều cao ảnh của vật là 3cm và khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là 24cm. * Chú ý trong bài tập này học sinh cũng cần phải vẽ đúng đặc điểm của ảnh là ảnh ảo, thực tế một số học sinh không chú ý nên biểu diễn ảnh là ký hiệu của ảnh thật do đó kết quả cũng không đạt tối đa. Bài 11: Vật sáng AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì có tiêu cự f = 18cm. Điểm A nằm trên trục chính và cách thấu kính một khoảng d = 36cm, AB có chiều cao h = 4cm. Hãy dựng ảnh A’B’ của AB rồi tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh ? Để giải bài tập này, giáo viên hướng dẫn học sinh cần thực hiện các bước giải đã nêu trên như : Sau khi nghiên cứu đầu bài, cần phân tích tìm hướng giải : Đầu bài cho thấu kính phân kỳ, đã biết f,d và chiều cao h của vật. Yêu cầu vẽ ảnh của vật, tìm h’, d’. Như vậy bài tập này cũng hỏi giống như bài tập 9 ở trên, chỉ khác về loại thấu kính.