Tải bản đầy đủ (.doc) (7 trang)

skkn. bài tập thấu kính vật lý 9

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (112.62 KB, 7 trang )

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP THẤU KÍNH
VẬT LÝ 9.
I/ ĐẶT VẤN ĐỀ:
Các bài tập về thấu kính trong chương trình học kỳ II Vật lý lớp 9 là một nội dung
rất phức tạp, khó tiếp thu, khó vận dụng đối với học sinh. Trong quá trình giảng dạy, tôi
luôn muốn tìm biện pháp làm giảm đi tính phức tạp cho các bài tập về thấu kính, tìm ra
những cách giải mới, phù hợp, đơn giản, dễ hiểu, dễ nhớ, không nặng nề thuật toán để
học sinh học có hiệu quả hơn ở phần này. Sau một số năm “xé rào” để vận dụng, tôi nhận
ra hiệu quả mà cách giải mới của mình mang lại. Gọi là “xé rào” vì tôi đã sử dụng cách
vẽ hình khác sách giáo viên và thậm chí dạy bổ sung những kiến thức mà sách giáo khoa
không có. Nay tôi viết sáng kiến kinh nghiệm này những mong nó có thể được phổ biến
rộng rãi, trước là để nhận sự góp ý, sau là để góp sức giúp môn Vật lý ngày càng trở nên
hấp dẫn, nhẹ nhàng, kích thích niềm say mê của học sinh.
II/ THỰC TRẠNG:
Khi làm bài tập thấu kính của chương trình Vật lý 9, học sinh vấp phải 2 khó khăn
lớn. Khó khăn thứ nhất là không vẽ đúng hình. Khó khăn thứ hai là không biết chọn cặp
tam giác đồng dạng để giải bài tập hoặc có chọn được cặp tam giác thì cũng hẳn đã liên
kết các cặp tam giác với nhau được, cứ loay hoay mất nhiều thời gian. Khó khăn thứ nhất
có thể giải quyết tốt khi giáo viên giảng dạy kỹ phần lý thuyết và cho học sinh vẽ các tia
đặc biệt nhiều lần. Nhưng khó khăn thứ hai lại không dễ giải quyết bởi chúng có quan hệ
với kiến thức hình học lớp 8 phần tam giác đồng dạng, mặt khác lại đòi hỏi khả năng
quan sát, tư duy cao. Thời lượng môn Vật lý không cho phép luyện tập nhiều để học sinh
nhớ lại kiến thức toán học của năm học trước. Do đó, tôi muốn tìm ra những cách giải
mà hàm lượng toán học phải sử dụng là tối thiểu để học sinh có thể sử dụng tốt nhất, hiệu
quả nhất.
III/ NỘI DUNG:
1) Các bài toán dạng thuận:
Ảnh tạo bởi thấu kính gồm 3 dạng:
- Thấu kính hội tụ cho ảnh thật
- Thấu kính hội tụ cho ảnh ảo
- Thấu kính phân kỳ cho ảnh ảo


Tương ứng với 3 dạng ảnh đó là 3 bài tập như sau:
BÀI TẬP 1: Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 6cm đặt vuông góc trục chính của
thấu kính hội tụ, cách thấu kính 15cm. Thấu kính có tiêu cự 10 cm.
a/ Dựng ảnh của vật qua thấu kính
b/ Xác định kích thước và vị trí của ảnh
BÀI TẬP 2: Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 6cm đặt vuông góc trục chính của
thấu kính hội tụ, cách thấu kính 10cm. Thấu kính có tiêu cự 15 cm.
a/ Dựng ảnh của vật qua thấu kính
b/ Xác định kích thước và vị trí của ảnh
BÀI TẬP 3: Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 6cm đặt vuông góc trục chính của
thấu kính phân kỳ, cách thấu kính 10cm. Thấu kính có tiêu cự 15 cm.
a/ Dựng ảnh của vật qua thấu kính
b/ Xác định kích thước và vị trí của ảnh
Những bài tập trên là những bài tập mà tôi tạm gọi là “các bài tập dạng thuận”,
khác với các bài dạng nghịch là từ ảnh yêu cầu tìm ra kích thước, vị trí của vật. Những
bài dạng thuận là những bài căn bản nhất mà học sinh buộc phải nắm được trước khi đi
vào các dạng bài tập khác hoặc bài tập nâng cao. Để giải bài tập này, học sinh phải sử
dụng 2 trong số 3 tia đặc biệt để dựng ảnh trên hình vẽ rồi sau đó sử dụng các công thức
toán học nhằm tìm ra lời giải đáp. Mấu chốt là ở chỗ học sinh sẽ sử dụng 2 tia sáng nào,
xét cặp tam giác đồng dạng có phù hợp hay không?
Theo sách giáo viên thì hầu như chỉ có 1 cách dựng ảnh, đó là sử dụng tia sáng đi
qua quang tâm O của thấu kính và tia sáng song song với trục chính. Đa số giáo viên đều
sử dụng cách dựng ảnh đó và dẫn đến cách giải khá phức tạp với học sinh. Cụ thể như
sau:
BÀI TẬP 1:
6 15 10 6.10
12( )
10 5
12
à OI=AB=6cm

12 10
6.( 10) 12.10 30
6 10
AB AF
ABF OHF
OH OF
OH cm
OH
A B OH cm
A B A F
A B F OIF m
OI OF
OA
OA OA cm
∆ ∆ ⇒ =

⇒ = ⇒ = =
′ ′
⇒ = =
′ ′ ′ ′
′ ′ ′ ′
∆ ∆ ⇒ =



′ ′
⇒ = ⇒ − = ⇒ =
:
:
BÀI TẬP 2:

(1)
' ' (2)
' ' '
15 10
à
' 15 ' '
15. ' 10.(15 ') 5. 150 ' 30
F O OI
F OI F A B
F A A B
OA AB
OAB OA B
OA A B
F O OA
m OI AB
F A OA OA OA
OA OA OA OA cm

′ ′ ′ ′
∆ ∆ ⇒ =
′ ′ ′ ′
∆ ∆ ⇒ =

= ⇒ = ⇒ =
′ ′
+

⇒ = + ⇒ = ⇒ =
:
:

Thế vào (2) =>
10 6 30.6
' ' 18( )
30 ' ' 10
A B cm
A B
= ⇒ = =
H
I
F’
F

A
B’

A'
B
BÀI TẬP 3:
(1)
(2)
à
15
15. 10(15 )
15 10
25 150 6( )
F A A B
F A B F OI
F O OI
OA A B
OA B OAB

OA AB
F A OA OF OA OA
m OI AB
F O OA OF OA
OA OA
OA OA
OA OA cm
′ ′ ′ ′
′ ′ ′ ′
∆ ∆ ⇒ =

′ ′ ′
′ ′
∆ ∆ ⇒ =
′ ′ ′ ′ ′ ′

= ⇒ = ⇒ =
′ ′
′ ′

′ ′
⇒ = ⇒ = −
′ ′
⇒ = ⇒ =
:
:
Thế vào (2)
10 6 6.6
3,6( )
6 10

OA AB
A B cm
OA A B A B
′ ′
⇒ = ⇒ = ⇒ = =
′ ′ ′ ′ ′
Qua một thời gian giảng dạy, tôi nhận thấy với cách làm trên học sinh có thể vẽ
hình rất dễ dàng nhưng lúng túng ở mặt tính toán vì các bước giải nhiều, gồm có 2 mấu
chốt chính, đó là bắt cầu giữa 2 cặp tỷ lệ và giải phương trình để tìm ra các số liệu của
ảnh mà đề bài yêu cầu. Do đó, tôi chọn lựa cách vẽ ảnh bao gồm 2 tia, một tia qua quang
tâm O và một tia đi qua tiêu điểm. Cụ thể cách làm của tôi như sau:
BÀI TẬP 1:
FA = OA - OF = 15 – 10 = 5 cm
ΔFAB~ΔFOI =>
5 6 10.6
12
10 5
FA AB
OI cm
FO OI OI
= ⇒ = ⇒ = =

Ta có: A’B’ = OI = 12 cm
ΔOAB~ΔOA’B’ =>
15 6 15.12
30
12 6
OA AB
OA cm
OA A B OA


= ⇒ = ⇒ = =
′ ′ ′ ′
BÀI TẬP 2:
FA = OF - OA = 15 – 10 = 5 cm
ΔFAB~ΔFOI =>
5 6 15.6
18
15 5
FA AB
OI cm
FO OI OI
= ⇒ = ⇒ = =

Ta có: A’B’ = OI = 18 cm
ΔOAB~ΔOA’B’ =>
10 6 18.10
30
18 6
OA AB
OA cm
OA A B OA

= ⇒ = ⇒ = =
′ ′ ′ ′
I
A'
F
A


B
B’

BÀI TẬP 3:
F’A = OF’ + OA = 15 + 10 = 25 cm
ΔF’AB~ΔF’OI =>
25 6 15.6
3,6
15 25
F A AB
OI cm
F O OI OI

= ⇒ = ⇒ = =


Ta có: A’B’ = OI = 3,6 cm
ΔOAB~ΔOA’B’ =>
10 6 3,6.10
6
3,6 6
OA AB
OA cm
OA A B OA

= ⇒ = ⇒ = =
′ ′ ′ ′
Như vậy, cách giải của tôi chỉ có một phương pháp duy nhất cho cả 3 dạng tạo
ảnh của thấu kính. Tuy vậy, khuyết điểm của nó là vẽ hình tương đối phức tạp hơn, chưa
kể tia sáng đi qua tiêu điểm cho tia ló song song trục chính của thấu kính phân kỳ không

nằm trong sách giáo khoa. Sau một thời gian nghiên cứu, tôi có những nhận định sau về
cách giải của mình:
- Cách vẽ hình khó nhưng không phải vì vậy mà bỏ qua các tia này, như vậy sẽ
dẫn đến học lệch, cứ chọn cách vẽ dễ nhất, học sinh sẽ không có khả năng vẽ các tia khó,
sau này khi học lên cấp III, các em sẽ rất vất vả khi phải học vẽ lại các tia này.
- Tia sáng qua tiêu điểm F của thấu kính phân kỳ có nêu ra trong sách giáo viên
và được chú thích rằng có thể giảng dạy nếu đó là lớp học sinh khá, giỏi. Do đó, tôi đã
giảng thêm tia sáng này vào trong bài “Thấu kính phân kỳ” theo cách mà chẳng những
không làm nặng nề thêm cho bài học mà còn giúp cho bài học đầy đủ và dễ thực hiện
hơn. Một trong số những tiết đó đã được thầy Hiệu phó trường THCS Quy Đức dự, hoàn
toàn không phải nhận ý kiến phản đối nào.
O
A
B
F
A
'
B
'
I
F
'
O
c
ó
m
ột

I
B

B
'
A
'
A
Do đó, tôi xác định phương pháp vẽ hình và làm các bài tập dạng thuận như vậy
là phù hợp với học sinh, không đi quá xa chương trình học, cũng như giúp học sinh
không học lệch.
2) Các bài toán dạng nghịch:
Trong khi thực hiện sáng kiến kinh nghiệm này, tôi phát hiện ra những bài toán
dạng nghịch, nghĩa là bài toán cho biết tiêu cự của thấu kính và ảnh qua thấu kính, đòi
hỏi tìm ra kích thước và vị trí của vật cũng có thể dùng một cách giải đơn giản. Điều thú
vị là cách giải này lại dựa trên cách vẽ hình mà sách giáo viên hướng dẫn để giải các bài
toán dạng thuận. Khi dạy cho học sinh cả 2 dạng bài tập thuận và nghịch, là đã dạy cho
các em vẽ đủ 3 tia sáng, không sợ học sinh quên mất cách vẽ tia sáng nào. Các bài tập cụ
thể và cách giải của chúng như sau:
BÀI TẬP 1: Một vật sáng AB có dạng mũi tên đặt vuông góc trục chính của thấu
kính hội tụ cho ảnh thật cao 12 cm, cách thấu kính 30 cm. Thấu kính có tiêu cự 10 cm.
Xác định kích thước và vị trí của vật.
Cách giải:
FA’ = OA’ - OF = 30– 10 = 20 cm
ΔF’A’B’~ΔF’OI =>
' ' ' ' 20 12 10.12
6
' 10 20
F A A B
OI cm
F O OI OI
= ⇒ = ⇒ = =


Ta có: AB = OI = 6 cm
ΔOAB~ΔOA’B’ =>
6 30.6
15
30 12 12
OA AB OA
OA cm
OA A B
= ⇒ = ⇒ = =
′ ′ ′
BÀI TẬP 2: Một vật sáng AB có dạng mũi tên đặt vuông góc trục chính của thấu kính
hội tụ cho ảnh ảo cao 18cm, cách thấu kính 30cm. Thấu kính có tiêu cự 15 cm.
Xác định kích thước và vị trí của ảnh
Cách giải:
F’A’ = OF’ + OA’ = 15 + 30 = 45 cm
ΔF’A’B’~ΔF’OI =>
' ' ' ' 45 18 15.18
6
' 15 45
F A A B
OI cm
F O OI OI
= ⇒ = ⇒ = =

Ta có: AB = OI = 6 cm
ΔOAB~ΔOA’B’ =>
6 30.6
10
30 18 18
OA AB OA

OA cm
OA A B
= ⇒ = ⇒ = =
′ ′ ′
BÀI TẬP 3: Một vật sáng AB có dạng mũi tên đặt vuông góc trục chính của thấu kính
phân kỳ, cho ảnh cao 3,6 cm và cách thấu kính 6cm. Thấu kính có tiêu cự 15 cm.
Xác định kích thước và vị trí của ảnh
Cách giải:
F’A’ = OF’ – OA’ = 15 – 6 = 9 cm
ΔF’A’B’~ΔF’OI =>
' ' 9 3,6 15.3,6
6
15 9
F A A B
OI cm
F O OI OI

= ⇒ = ⇒ = =


Ta có: AB = OI = 6 cm
ΔOAB~ΔOA’B’=>
6 6.6
10
6 3,6 3,6
OA AB OA
OA cm
OA A B
= ⇒ = ⇒ = =
′ ′ ′

IV/KẾT QUẢ:
- Trên 90% học sinh làm tốt các bài toán dạng thuận và cả dạng nghịch, nghĩa là
biết vẽ hình và chọn cặp tam giác thích hợp để làm bài.
- 100% các tiết dạy bài “Thấu kính phân kỳ” đều không bị “cháy giáo án” do dạy
thêm tia đặc biệt thứ ba.
- Từ khi giới thiệu cách giải này với đồng nghiệp cùng trường và cùng nhau áp
dụng, tỷ lệ học sinh đạt trên trung bình và có điểm khá giỏi Vật lý 9 luôn cao, cụ thể như
sau:
Năm học
Điểm bài kiểm tra 1 tiết Điểm bài thi học kỳ II
Điểm trung bình bộ môn
học kỳ II
Trên TB Giỏi Trên TB Giỏi Trên TB Giỏi
2008 –
2009
99.4% 59.8% 86% 36% 98.8% 42.1%
2009 –
2010
96.1% 71% 89% 28% 99.5% 56%
2010 -
2011
93.9% 51.8% X X X X
- Bản thân tôi đã mạnh dạn giới thiệu cách làm này đến với đồng nghiệp của mình
mỗi khi có thể. Khi đang học đại học hóa, tôi chia sẻ với cô Lê Thị Bạch Tuyết ở trường
THCS Hưng Long, được sự ủng hộ của cô và từ đó cô áp dụng phương pháp trên cho học
sinh ở trường Hưng Long với nhiều kết quả rất cao. Trong chuyên đề vừa qua của giáo
viên Vật lý Cụm 1, tôi nhận được sự đồng thuận của mọi đồng nghiệp trong cụm đối với
cách giải mới. Qua đó cho thấy đây là phương pháp phù hợp với học sinh.
V/ BÀI HỌC KINH NGHIỆM:
Bản thân tôi ngoài giờ lên lớp chính khóa của mình đã kiếm thêm thu nhập bằng

cách đi dạy kèm tại nhà những học sinh bên ngoài trường mình. Qua đó, tôi được cọ xát
với nhiều dạng bài tập, được biết nhiều cách giải của các giáo viên vật lý trường khác,
quận khác. Điều tôi rút ra trong phần giải bài tập này đó là đa số giáo viên dạy y như
trong sách giáo khoa, cách vẽ hình, cách giải giống hệt trong sách giáo viên. Tất cả mọi
phương pháp khác lạ ( như của tôi) đều bị gạch bỏ và cho điểm “00” không thương tiếc.
Đây là một thực trạng rất đáng báo động bởi chẳng những học sinh “học vẹt” mà giáo
viên cũng “dạy như vẹt”. Tôi đã từng suy nghĩ liệu việc áp dụng chỉ 1 cách giải duy nhất
cho cả 3 dạng bài và hướng dẫn học sinh làm theo có phải là làm mất đi tính sáng tạo của
các em hay không? Sau đó, tôi biết có trường giải theo cách vẽ hình cũ, dài và khó, học
sinh không tiếp thu nổi thì yêu cầu học sinh về học thuộc lòng. Nếu vậy thì cách giải của
tôi là giải pháp tốt hơn nhiều vì đơn giản, dễ nhớ, dễ thực hiện. Viết ra sáng kiến kinh
nghiệm lần này, tôi không hy vọng nó sẽ nằm đến mục nát trong tủ sách ở nhà hay trong
tủ kính phòng Hiệu phó, mà nó sẽ đến với nhiều giáo viên vật lý khác để học sinh có thể
thoải mái chọn lựa phương pháp mà các em thích, không bị những điểm “00” oan uổng.
VI/ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG:
Sáng kiến kinh nghiệm này có thể ứng dụng với mọi học sinh lớp 9 ở tất cả mọi
trường THCS trên cả nước. Không có bất cứ khó khăn nào mà không thực hiện được.
Hiển nhiên, giáo viên các trường bạn sẽ không quen với biện pháp mới này, và việc lựa
chọn phương pháp nào là của tất cả các giáo viên. Trong việc chấm chữa bài kiểm tra
cũng không có khó khăn vì chỉ cần nhìn hình vẽ của học sinh, giáo viên đã biết các em
sử dụng phương pháp nào.
VII/ KẾT LUẬN:
Tôi không dám nói phương pháp của mình là tối ưu, là hay nhất và tất cả giáo
viên Vật lý đều nên thực hiện theo, bởi lẽ phương pháp này cũng có những khuyết điểm
mà tôi đã chỉ ra ở trên. Tuy nhiên, việc bổ sung thêm một cách giải mới cho đồng nghiệp,
để đồng nghiệp có cái nhìn thoáng hơn, học sinh được tự do hơn, được “dạy thật, học
thật”, được sáng tạo và chọn lựa, đó là mong mỏi của tôi.
Sáng kiến kinh nghiệm này được viết ra khi số năm giảng dạy của người viết là 5
năm, khi số sáng kiến kinh nghiệm cùng tác giả là 3 sáng kiến. Những con số trên không
nhiều, nên đâu đó vẫn còn những cách hành văn “như nói”, những tâm sự lan man không

vào chuyên môn, rất mong sự đóng góp cũng như lượng thứ của quý đồng nghiệp.
Bình Chánh, ngày 16 tháng 03 năm 2011
Người viết
La Nguyễn Hoàng Anh

×