Huong Dan Hs 9 Ve Duong Di Cua Tia Sang Bat Ki Qua Thau Kính Hoi Tu

Tải bản đầy đủ (.doc) (28 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Giáo án - Bài giảng
>>
3. Vật lý

huong dan hs 9 ve duong di cua tia sang bat ki qua thau kính hoi tu

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (206.77 KB, 28 trang )

Nguyễn Thị Nhung.Tr ờng THCS Tân HoàCộng hòa xà hội chủ nghĩa Việt NamĐộc lập - Tự do - Hạnh phúcSơ yếu lí lịch1. Họ và tên:Nguyễn Thị Nhung2. Ngày sinh:28 - 06 - 19833. Năm vào ngành:20054. Chức vụ:Giáo viên5. Đơn vị công tác:Trờng THCS Tân Hòa6. Trình độ:Đại học7. Hệ đào tạo:Tại chức8. Chuyên ngành:Vật lí9. Bộ môn giảng dạy:10. Thành tích:Vật lí - Công nghệChiến sĩ thi đua cấp cơ sởPhần I: Đặt vấn đềHớng dẫn học sinh lớp 9 vẽ đờng đi của một tia sángbất k× qua thÊu kÝnh héi tơ1 Nguyễn Thị Nhung.Tr ờng THCS Tân HoàI. Lí do chọn đề tài:Nớc ta đang trong thời kì hội nhập với cộng đồng thế giới trong nền kinh tế thị trờng cạnh tranh quyết liệt. Để đào tạo thế hệ trẻ đáp ứng đợc các yêu cầu của sựnghiệp đổi mới, nền giáo dục nớc ta phải đổi mới toàn diện toàn diện cả về mục đích,nội dung và phơng pháp dạy học. Đổi mớ phơng pháp dạy học là vấn đề thời sự, đợcngành giáo dục và cả xà hội quan tâm. Luật giáo dục, điều 28.2 đà ghi: " Phơng phápgiáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác chủ động sáng tạo của họcsinh; phù hợp với từng đặc điểm của lớp học, môn học; bồi dỡng phơng pháp tự học,rèn luyện kĩ năng vận dụng vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem l¹i niỊm vui,høng thó häc tËp cho häc sinh". Song song với việc đổi mới chơng trình thì việc bồidỡng học sinh giỏi cũng luôn đợc quan tâm, chú trọng. Bồi dỡng học sinh giỏi là mộttrong những nhiệm vụ quan trọng của mỗi nhà trờng. Đó chính là việc chăm lo, nuôidỡng và phát triển nhân tài cho đất nớc. ở cấp học THCS, học sinh đà bắt đầu chú ývào những bộ môn mà mình yêu thích và có định hớng phát triển sau này. Với nhữnghọc sinh có năng lực và quyết tâm cao, các em có thể tham gia các kì thi chọn họcsinh giỏi đợc tổ chức hàng năm.Năm học 2009 - 2010, tôi tham gia dạy đội tuyển vật lí 9 phần Quang học vàNhiệt học. Trong quá trình giảng dạy, tôi thấy rằng phần Quang hình học có liênquan rất nhiều đến bộ môn hình học. Chính vì vậy đòi hỏi các em không những nắmchắc kiến thức mà phải vận dụng kiến thức một cách linh hoạt, sáng tạo. Do vậy, đasố các em rất ngại khi phải vẽ đờng truyền của tia sáng, dẫn đến khó định hớng khigiải các bài tập quang hình học phần thấu kính hoặc hệ thấu kính - thấu kính, hệ thấukính - gơng... Điều này ảnh hởng rất nhiều đến tâm lí của các em, cũng nh là kết quảcủa đội tuyển. Và tôi nhận thấy rằng việc học sinh vẽ đợc đờng truyền của một tiasáng bất kì qua thấu kính đóng một vai trò quan trọng, nó có thể coi là một chìa khóagiúp các em có thể khám phá đợc nhiều điều mới mẻ và chinh phục đợc những bàitập quang hình học hay và khó.Sau khi hớng dẫn học sinh tìm hiểu về thấu kính hội tụ (đặc điểm, trục chính, quangtâm, tiêu điểm của thấu kính hội tụ, ảnh của mét vËt qua thÊu kÝnh héi tơ), t«i thÊyr»ng viƯc học sinh hiểu đợc bản chất của tia sáng qua thấu kính là hiện tợng khúc xạánh sáng qua hai môi trờng trong suốt là không khí và vật liệu làm thấu kính là rấtquan trọng. học sinh phải vẽ đợc đờng truyền của tia sáng qua thấu kính , từ đó xác2 Nguyễn Thị Nhung.Tr ờng THCS Tân Hoàđịnh đợc ảnh của vật tạo bởi thấu kính. Để vẽ ảnh của một điểm sáng S. vật sáng ABđặt trớc thấu kính thông thờng ta sử dụng hai tia (trong ba tia đặc biệt) đến thấu kính.Nhng trong một số trờng hợp ba tia sáng đó cha đủ để xác định ảnh (điểm sáng, vậtsáng có một điểm nằm trên trục chính) mà ta phải sử dụng đờng đi của một tia sángbất kì qua thấu kính.Với những lí do đó, tôi đà chó ý tíi viƯc híng dÉn häc sinh vÏ ®êng đi của một tiasáng bất kì qua các dụng cụ quang học nh Gơng phẳng, hệ gơng phẳng, thấu kính, hệthấu kính - gơng... Do thời gian có hạn, tôi chỉ đi sâu, tìm hiểu về: Hớng dẫn họcsinh vẽ đờng truyền của một tia sáng bất kì qua thấu kính hội tụ.II. Nhiệm vụ của đề tài:- Hớng dẫn HS xây dựng cơ sở để vẽ đờng đi của tia sáng bất kì qua thấu kính.- Giúp học sinh vận dụng cách vẽ này để giải các bài tập về thấu kính.III. Phạm vi và thời gian thực hiện đề tài.- Đề tài đợc tiến hành trong quá trình bồi dỡng học sinh khá, giỏi môn vật lí nămhọc 2009 - 2010.Phần II: NộI DUNGA. KHảO SáT THựC TếSau khi híng dÉn häc sinh t×m hiĨu vỊ thÊu kÝnh hội tụ (đặc điểm, trục chính,quang tâm, tiêu điểm của thÊu kÝnh héi tơ, ¶nh cđa mét vËt qua thÊu kính hội tụ), tôithấy rằng việc học sinh hiểu đợc bản chất của tia sáng qua thấu kính là hiện tợngkhúc xạ ánh sáng qua hai môi trờng trong suốt là không khí và vật liệu làm thấu kínhlà rất quan trọng. học sinh phải vẽ đợc đờng truyền của tia sáng qua thấu kính , từ đóxác định đợc ảnh của vật tạo bởi thấu kính. Để vẽ ảnh của một điểm sáng S. vật sángAB đặt trớc thấu kÝnh th«ng thêng ta sư dơng hai tia (trong ba tia đặc biệt) đến thấukính. Nhng trong một số trờng hợp ba tia sáng đó cha đủ để xác định ảnh (điểmsáng, vật sáng có một điểm nằm trên trục chính) vì ba tia sáng đặc biệt từ điểm sángđó ®Õn thÊu kÝnh trïng nhau vµ trung víi trơc chÝnh. Vậy để xác định đợc ảnh ta phảisử dụng đờng đi của một tia sáng bất kì tới thấu kính.Ví dụ: Vẽ ảnh của điểm sáng S đặt trên trục chÝnh cđa mét thÊu kÝnh héi tơ:3 Nguyễn Thị Nhung.STr ờng THCS Tân HoàFF'OChính vì lẽ đó, sau khi häc sinh cã mét sè hiĨu biÕt c¬ bản về thấu kính tôi mạnhdan đa ra bài tập sau víi mơc ®Ých kiĨm tra møc ®é vËn dơng kiến thức của học sinhnh thế nào?Bài kiểm tra:SIFOFTrên hình vẽ là một thấu kính hội tụ quang tâm O, có tiêu điểm F và F'. Một điểmsáng S đặt tríc thÊu kÝnh, SI lµ mét tia tíi thÊu kÝnh, I là điểm tới. HÃy xác định tialó ứng với tia tới đà cho.Qua kết quả bài làm của học sinh, tôi nhận thấy rằng:- Đa số các em (70%) chỉ chú ý đến tia tới SI là một trong các tia sáng đặc biệt quathấu kính nên khi gặp bài tập vẽ hình này các em rất lúng túng.- Một số em (20%) thì nghiễm nhiên coi SI là một tia sáng đặc biệt và chia ra cáctrờng hợp:+ tia tới SI đi qua quang tâm O thì tia lã tiÕp tơc trun th¼ng.+ tia tíi SI song song với trục chínhthif tia ló qua tiêu điểm.+ tia tới SI qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.Còn trờng hợp tia tới SI là một tia tới bất kì ( khác với ba trờng hợp trên) thì chỉ cósố ít học sinh (10%) nghĩ tới và các em cũng gặp rất nhiều khó khăn trong việc xácđịnh tiếp đờng đi của tia ló.Từ kết quả đó, một chuỗi câu hỏi đặt ra với tôi là:- Trong các tia sáng đến thấu kính thì các tia sáng bất kì không phải là tia sáng đặcbiệt tại sao học sinh không vẽ đợc?- Phải xây dựng cơ sở cách vẽ nào là phù hợp với các em, xây dựng trên cơ sở sẵn cóđể các em dễ hiểu và biết vận dụng?- Có mấy cách xác định tia lã øng víi mét tia tíi bÊt k× qua thÊu kính? Từ đó họcsinhla chọn và vận dụng để làm bài tập vẽ hình về thấu kính nh thế nào?4 Nguyễn Thị Nhung.Tr ờng THCS Tân HoàB. Biện pháp thực hiệnI. Cơ sở lí thuyết1. Hiện tợng khúc xạ ánh sáng:Hiện tợng tia sáng truyền từ môi trờng trong suốt này sang môi trờng trong suốtkhác bị gÃy khúc tại mặt phân cách giữa hai hai môi trờng, đợc gọi là hiện tợng khúcxạ ánh sáng.SNi2. Đặc điểm của thấu kÝnh héi tơ:Iyx- ChiÕu mét chïm s¸ng tíi song song theo phơng vuông góc với mặt một thấu kínhhội tụ, chïm tia khóc x¹ ra khái thÊu kÝnhr (tia lã) là chùm tụ.- Thấu kính hội tụ đợc làm bằng vật liệu trong suốt (thờng là thủy tinh hoặc nhựa),có phần rìa dày hơn phần giữa.R của thấu kính hội tụ.3. Trục chính, quang tâm, tiêu điểm,Ntiêu cự3.1. Trục chính:Trong các tia tới vuông góc với mặt thấu kính hội tụ, có một tia ló truyền thẳngkhông đổi hớng. Tia này trùng với với một đờng thẳng đợc gọi là trơc chÝnh cđathÊu kÝnh.3.2. Quang t©m:- Trơc chÝnh cđa thÊu kÝnh héi tơ ®i qua mét ®iĨm O trong thÊu kính mà mọi tiasáng tới điểm này đều truyền thẳng, không đổi hớng. Điểm O gọi là quang tâm củathấu kính.- Các đờng thẳng đi qua quang tâm O và không trùng với trục chính của thấu kínhgọi là các trục phụ.3.3. Tiêu điểm:* Tiêu điểm chính:- Một chùm tia tíi song song víi trơc chÝnh cđa thÊu kÝnh héi tụ cho chùm tia lóhội tụ tại một điểm F nằm trên trục chính. Điểm đó gọi là tiêu điểm chính của thấukính hội tụ và nằm khác phía với chùm tia tới.- Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm F vµ F' n»m vỊ hai phÝa cđa thÊu kÝnh, cách đềuquang tâm. Khoảng cách từ quang tâm đến mỗi tiêu điểm OF = OF' = f gọi là tiêu cựcủa thấu kính.* Tiêu điểm phụ:5 Nguyễn Thị Nhung.Tr ờng THCS Tân Hoà- Nếu chùm tia tíi song song víi mét trơc phơ cđa mét thÊu kính hội tụ thì chùmtia ló sẽ hội tụ tại một điểm F' 1 trên trục phụ đó. F'1 là một tiêu điểm phụ của thấukính.- Có vô số tiêu điểm phụ của thấu kính: các tiêu điểm phụ đều nằm trên một mặtphẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm chính. Mặt phẳng đó gọi là tiêu diệncủa thấu kính. Mỗi thấu kính có hai tiêu diện nằm ở hai bên quang tâm.4. Đờng 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 ph¬ng cđa tia tíi.- Tia tíi song song víi trục chính thì tia ló qua tiêu điểm.- Tia tới qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.5. Cách dựng ảnh của vật qua thấu kính hội tụ.5.1. Dựng ảnh của một điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ.- S là một điểm sáng đặt tríc thÊu kÝnh héi tơ. Chïm s¸ng tõ S ph¸t ra, sau khikhóc x¹ qua thÊu kÝnh, cho chïm tia ló hội tụ tại ảnh S' của S.- Để xác định ảnh của S', chỉ cần vẽ đờng truyền của hai trong ba tia sáng đặc biệtđến thấu kính.5.2. Dựng ảnh của một vật sáng AB tạo bởi thấu kính héi tơ.Mn dùng ¶nh A'B' cđa AB qua thÊu kÝnh ( AB vuông góc với trục chính củatháu kính, A nằm trên trục chính), chỉ cần dựng ảnh B' của B bằng cách vẽ đờngtruyền của hai tia sáng đặc biệt, sau đó từ B' hạ vuông góc với trục chÝnh ta cã ¶nh A'cđa A.II. Híng dÉn häc sinh xây dựng cơ sở của cách vẽ đ ờng đi của một tia sáng bấtkì qua thấu kính.Thông qua việc đa ra bài tập vẽ đờng đi của tia sáng bất kì nh trên, tôi muốn đa racho học sinh một tình huống có vấn đề.SFIOFĐể có tính hệ thống tôi hớng dẫn học sinh vẽ tất cả các trờng hợp xảy ra với tia tớiSI tới thấu kính.6 Nguyễn Thị Nhung.Tr ờng THCS Tân HoàMột chùm sáng xuất phát từ điểm S tới thấu kính tại I tia sáng SI tới thấu kính có thểxảy ra những trờng hợp nào?Trờng hợp I: SI đi qua quang tâm O cđa thÊu kÝnh héi tơ.? Quang t©m cđa thÊu kÝnh đợc xác định nh thế nào?Trục chính của thấu kính héi tơ ®i qua mét ®iĨm O trong thÊu kÝnh mà mọi tia sángtới điểm này đều truyền thẳng, không đổi hớng. Điểm O gọi là quang tâm của thấukính.? Vậy tia sáng tới đi qua quang tâm O của thì tia ló có đặc điểm nh thế nào?Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phơng của tia tới.OFFTrờng hợp II: Tia sáng tới SI song song víi trơc chÝnh.? ChiÕu mét chïm s¸ng song song víi trơc chÝnh cđa thÊu kÝnh héi tơ thì chùm tia lóra khỏi thấu kính có đặc điểm nh thế nào?- Chiếu một chùm sáng song song với trơc chÝnh cđa thÊu kÝnh héi tơ th× chïm tia lóra khỏi thấu kính hội tụ tại tiêu điểm F của thấu kính( tiêu điểm nằm khác phía sovới tia tíi)? VËy tia tíi song song víi trơc chÝnh th× tia ló sẽ đi qua điểm nào?-Tia tới song song với trục chính thì tia ló đi qua tiêu điểm (tiêu điểm nằm khác phíaso với tia tới)OF7 Nguyễn Thị Nhung.Tr ờng THCS Tân HoàTrờng hợp III: Tia tới SI đi qua tiêu điểm.? Nếu có một điểm sáng đặt tại tiêu điểm F của thấu kính thì chùm tia ló có đặcđiểm nh thế nào?- Chùm tia ló song song với trục chính.? Tia sáng tới đi qua tiêu điểm thì tia ló có đặc điểm nh thế nào?- Tia tới đi qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.xOyFTrờng hợp IV: SI là một tia tới bất kì:Cách 1: Sử dụng tính chất của ảnh.? S là một điểm sáng đặt trớc thấu kÝnh. Chïm tia s¸ng ph¸t ra tõ S sau khi ®i quathÊu kÝnh héi tô cho chïm tia lã cã đặc điểm nh thế nào?- Chùm tia ló hội tụ tại một điểm S' là ảnh thật của S qua thấu kính hội tụ hoặcchùm ló phân kì có đờng kéo dài đi qua điểm S' là ảnh ảo của S.? Vậy tia tới SI thì tia ló luôn đi qua điểm nào?Tia ló sẽ luôn đi qua ảnh thật S' của S hoặc tia ló có đờng kéo dài đi qua S' là ảnhảo của S qua thấu kính.? VËy mn vÏ ®êng ®i cđa mét tia tíi SI bất kì đến thấu kính, ta phải làm nhthế nào?-Bớc 1: Xác định ảnh S' của S tạo bởi thấu kính.- Bớc 2: +S' là ảnh thật: Nối I với S' ta đợc tia ló ứng với tia tới SI+ S' là ảnh ảo: Nối S' với I ta đợc phơng của tia ló.Trên đây là cách vẽ đờng đi của tia sáng bất kì tới thấu kính. Tôi nghĩ rằng đây làcách vẽ phù hợp với học sinh lớp 9 vì nó rèn cho các em cách suy nghĩ, t duy sángtạo của học sinh trên cơ sở những kiến thức cơ bản mà các em đà đợc học8 Nguyễn Thị Nhung.Tr ờng THCS Tân HoàMở rộng: Ngoài cách vẽ trên tôi mở rộng cho học sinh một cách vẽ nữabằng cách dựng trục phụ của thấu kính.? Trục phụ của thấu kính đợc xác định nh thế nào?- Trục phụ là các đờng thẳng đi qua quang tâm O và không trùng với trục chính củathấu kính.? Chiếu chïm tia tíi song song víi mét trơc phơ cđa một thấu kính hội tụ thì chùmtia ló có đặc ®iĨm nh thÕ nµo?- NÕu chïm tia tíi song song víi mét trơc phơ cđa mét thÊu kÝnh héi tơ thì chùm tialó sẽ hội tụ tại một điểm F'1 trên trục phụ đó. F'1 là một tiêu điểm phụ của thấu kính.? Tiêu điểm phụ F1' ở vị trí nào so với tiêu điểm F của thấu kính.- F1' nằm trên một mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm chính. Mặtphẳng đó gọi là tiêu diện của thấu kính. Mỗi thấu kính có hai tiêu diện nằm ở haibên quang tâm.IF1RSFCách 1:- Vẽ trục phụ song song với tia tới SI.- Vẽ tiêu diện cắt trục phụ nói trên tại một tiêu điêmr phụ là F1'.- Tõ I vÏ tia lã ®i qua F1''9 Nguyễn Thị Nhung.Tr ờng THCS Tân HoàOCách 2:- Vẽ tiêu diện cắt tia tới SI tại một tiêu điểm phụ là F1-Vẽ trục phụ đi qua F1- Vẽ tia ló song song với trục phụ trên.'F1FOKết luận: Đờng đi của tia sáng qua thấu kính hội tụ:1. Các tia đặc biệt:* Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phơng của tia tới.* Tia tới song song với trục chính thì tia ló qua tiêu điểm.* Tia tới qua tiêu điểm thì tia ló song song víi trơc chÝnh.2. C¸ch vÏ tia lã øng víi một tia tới bất kì:S là một điểm sáng đặt tríc thÊu kÝnh héi tơ. XÐt mét tia tíi bÊt kì SI , ta có thể vẽtia ló tơng ứng theo các cách sau:Cách 1:- Xác định ảnh S' của S qua thấu kính bằng cách vẽ đờng truyền của hai trong ba tiasáng đặc biệt đến thấu kính.- Từ I (điểm tới), vẽ tia ló đi qua ảnh thật S' hoặc vẽ tia ló có đờng kéo dài đi qua ảnhảo S'.Cách 2:10 Nguyễn Thị Nhung.Tr ờng THCS Tân Hoà- Vẽ trục phụ song song với tia tới SI.- Vẽ tiêu diện cắt trục phụ nói trên tại một tiêu điêmr phụ là F1'- Từ I vẽ tia ló đi qua F1'' Cách 3:- Vẽ tiêu diện cắt tia tới SI tại một tiêu điểm phụ là F1-Vẽ trục phụ đi qua F1- VÏ tia lã song song víi trơc phơ trªn.III. Híng dẫn học sinh vận dụng cách xác định đ ờng đi của một tia sáng bất kìqua thấu kính để giải một số bài tập.Bài tập1:Trên hình vẽ có một thấu kính hội tụ có tiêu điểm F&F. Một điểm sáng S đặt trớc thấu kính. HÃy vẽ tiếp đờng đi của các tia tới (1), (2) ,(3), (4).S(3)(4)(2)(1)A.Tìm hiểu đề bài.Cho biết: -Thấu kính hội tụ có tiêu điểm F & F, quang tâm O- Các tia tới: + Tia 1 qua F+ Tia 2 đi qua quang tâm O+ Tia 3 song song víi trơc chÝnh+ Tia 4 không có gì đặc biệtHỏi: Vẽ tiếp đờng đi của các tia ló.B.Hớng dẫn học sinh- HÃy vẽ đờng đi cđa c¸c tia lã øng víi ba tia (1), (2), (3).- Những tia tới xuất phát từ điểm S sau khi qua thấu kính sẽ đi qua điểmnào ?- Tia 4 xuÊt ph¸t tõ S, vËy sau khi qua thÊu kính nó sẽ đi qua điểm nào ?C.Giải11 Nguyễn Thị Nhung.Tr ờng THCS Tân Hoà* Ta đà biết c¸ch vÏ tia lã cđa 3 tia (1), (2), (3):+ Tia (1) qua tiêu điểm F cho tia ló song song víi trơc chÝnh+ Tia (2) qua quang t©m O, cho tia ló đi thẳng .+ Tia (3) song song với trục chính cho tia ló qua điểm F.* Cả 3 tia xuất phát từ điểm S, Sau khi qua thấu kính đều đi qua điểmS, vì tất cả các tia xuất phát từ điểm sáng S, sau khi đi qua thấu kính đềuđi qua ảnh S của nó, nên tia (4) sau khi ®i qua thÊu kÝnh cịng cho tia ló điqua SSFxyOFSSBài tập 2:Cho một thấu kính hội tụ, O là quang tâm, xy là trục chính, hai tiêu điểm F vàF'. AB là một vật sáng đặt ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính, A nằm trên trơcchÝnh, AB t¹o víi trơc chÝnh xy mét gãc α. HÃy xác định ảnh A"B" của AB quathấu kính trong hai trêng hỵp:1. α = 9002. 0 < α