Sáng kiến kinh nghiệm Hướng dẫn giải toán quang hình học Vật lí 9

 HƯỚNG DẪN GIẢI TOÁN QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 9
 TÓM TẮT SÁNG KIẾN
 Hi vọng bài viết này bổ trợ tốt việc dạy và học phần quang hình vật lí 9.
 Nội dung cơ bản của sáng kiến:
 - Khó khăn của học sinh lớp 9 khi học phần quang hình học: Lí thuyết dài, 
hướng dẫn bài toán định lượng trong sách giáo viên không thống nhất
 - Giải pháp khắc phục khó khăn: Lập bảng kiến thức khi ôn tập lí thuyết, rèn 
luyện nhiều việc vẽ ảnh bằng 2 tia sáng đặc biệt, dùng kĩ thuật 2 vuông khi giải 
bài toán định lượng.
 - Các ví dụ mẫu và bài tập vận dụng.
 Mục đích của sáng kiến:
 - Bồi dưỡng cho học sinh lớp 9 về khả năng nghi nhớ lí thuyết quang hình, kĩ 
năng vẽ hình, kĩ năng làm bài tập định lượng.
 - Hình thành phương pháp dạy học hiệu quả cho giáo viên.
 Ý nghĩa cơ bản của sáng kiến:
 - Giúp học sinh lớp 9 có phương pháp học tập tốt đối với phần quang hình.
 - Phát triển kĩ năng giải bài tập định lượng.
 - Các thầy cô giáo có thể sử dụng sáng kiến này, đối chiếu với hướng dẫn 
trong sách giáo viên để tìm ra các phương pháp dạy học hiệu quả, phù hợp với 
đối tượng học sinh.
 1
 Gv. Vũ Đình Hà – Trường THCS Long Xuyên HƯỚNG DẪN GIẢI TOÁN QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 9
1.2 -Thực trạng trước khi áp dụng kinh nghiệm 
 1.2.1 -Thuận lợi: 
 Học sinh lớp 9 đã được trang bị tốt về kiến thức tự nhiên, về phương pháp 
 học tập nên đa số phát hiện được vấn đề cần xử lí.
 Bộ thí nghiệm quang hình học tương đối đầy đủ cho các bài học.
 Nội dung phần quang hình học đảm bảo tính phù hợp với tư duy của học 
 sinh, đảm bảo học sinh chỉ cần sử dụng kiến thức THCS là giải quyết được 
 vấn đề. 
 1.2.2- Khó khăn: 
 Ánh sáng là đối tượng khó quan sát nên các thí nghiệm quang hình học 
 thường mất nhiều thời gian, trong khi kiến thức một bài học khá nhiều và quỹ 
 thời gian của tiết học có hạn.
 Kiến thức quang hình học khá dài và khó ghi nhớ đối với đa số các em học 
 sinh. Học sinh thường nhớ lẫn lộn các kiến thức giữa hai loại thấu kính nên giải 
 quyết sai các yêu cầu. 
 _ Các bài toán về thấu kính khá đa dạng, học sinh sử dụng kiến thức tam giác 
 đồng dạng cũng chưa thật linh hoạt. Mặt khác, sách giáo viên hướng dẫn cũng 
 không thống nhất về phương pháp: khi xét tam giác vuông, khi xét tam giác 
 thường, điều này gây khó khăn cho hoạt động dạy - học của giáo viên và học 
 sinh.
 1.2.3 - Biện pháp giải quyết:
 - Vì kiến thức quang hình học dài và và dễ bị nhầm lẫn giữa hai loại thấu kính 
 nên học sinh cần có một cái nhìn tổng quát các đối tượng kiến thức, biết đối 
 chiếu so sánh và phân tích các đối tượng. Cách ghi nhớ tốt nhất là lập các 
 bảng đơn vị kiến thức để dễ nhớ, dễ phân biệt, so sánh.
 - Để giúp học sinh làm tốt bài toán định lượng, tôi đưa ra " kỹ thuật 2 vuông" 
 nhằm giúp học sinh xử lí tốt về các tam giác đồng dạng, biến đổi các tỉ lệ để 
 đi đến kết quả. Cả 2 biện pháp này được trình bày cụ thể trong phần nội dung 
 của bài viết.
 2 - NỘI DUNG SÁNG KIẾN
 2.1 - Hướng dẫn học sinh học tốt phần lí thuyết.
 2.1.1-Nhận xét, hướng dẫnchung.
 Để học tốt phần quang hình học thì yêu cầu đầu tiên là học sinh phải ghi nhớ 
được lí thuyết quang hình. Lí thuyết phần này khá nhiều, đòi hỏi học sinh phải 
có sự đầu tư thời gian và ý chí cao để ghi nhớ, tránh bị chồng chéo lẫn lộn các 
 3
 Gv. Vũ Đình Hà – Trường THCS Long Xuyên HƯỚNG DẪN GIẢI TOÁN QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 9
 - Đặc điểm của ảnh tạo bởi TKHT phụ thuộc vào vị trí của vật, ảnh tạo bởi 
TKPK có nhiều tính chất không thay đổi dù vật thay đổi vị trí.
- Như vậy bài toán quang hình học có đa dạng đến mấy cũng chỉ rơi vào 1 
trong 5 trường hợp tạo ảnh như bảng trên, kể cả bài toán về mắt hay máy 
ảnhHọc sinh ghi nhớ tốt 5 trường hợp này sẽ không bị lúng túng khi khảo sát 
về ảnh.
 Bài 1. 3: Nêu những điểm giống và khác nhau của ảnh ảo tạo bởi TKHT và 
TKPK? 
 Giải:
 So sánh ảnh ảo tạo bởi 2 loại thấu kính:
 Thấu kính Ảnh ảo tạo bởi TKHT Ảnh ảo tạo bởi TKpk
 So sánh
 Lớn hơn vật Nhỏ hơn vật
Khác nhau Xa thấu kính hơn vật Gần thấu kính hơn vật
 Nằm trong hoặc ngoài tiêu Luôn nằm trong tiêu cự
 cự
Giống nhau Không hứng được trên màn chắn, cùng chiều với vật.
Bài 1.4: Nêu đặc điểm của mắt cận, mắt lão và nêu cách khắc phục. Giải thích 
tác dụng của kính cận, kính lão?
 Giải:
 Nội dung Mắt cận Mắt lão
 Nhìn rõ các vật ở gần, không Nhìn rõ các vật ở xa, không 
Đặc điểm nhìn rõ các vật ở xa. nhìn rõ các vật ở gần.
 Điểm cực viễn ở gần hơn so Điểm cực cận ở xa hơn so với 
 với mắt thường. mắt thường
 - Đeo thấu kính phân kì có - Đeo thấu kính hội tụ có tiêu 
Khắc phục tiêu điểm trùng với Cv của cự nhỏ.
 mắt. 
 - Khi không đeo kính, vật nằm - Khi không đeo kính, vật 
Tác dụng của ngoài khoảng Cv mắt không nằm trong khoảng Cc mắt 
kính cận và nhìn rõ. không nhìn rõ.
kính lão - Kính cận tạo ra ảnh ảo nằm - Kính lão tạo ra ảnh ảo nằm 
 gần mắt hơn điểm Cv nên mắt xa mắt hơn điểm Cc nên mắt 
 nhìn thấy ảnh của vật. nhìn thấy ảnh đó.
Bài 1.5: Hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng có điểm gì giống và khác 
nhau?
 5
 Gv. Vũ Đình Hà – Trường THCS Long Xuyên HƯỚNG DẪN GIẢI TOÁN QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 9
- Dạng toán dựng hình phổ biến là vẽ sơ đồ tạo ảnh. Đây là yêu cầu hay gặp nhất 
của chương trình vật lí 9 và chúng ta chủ yếu hướng dẫn cho học sinh dạng bài này 
(Một số bài dựng hình khác được giới thiệu trong bài viết chỉ mang tính giới thiệu 
để học sinh luyện tập thêm). Nhìn chung đa số học sinh biết cách vẽ sơ đồ tạo ảnh. 
Tuy nhiên cũng có số đông học sinh còn lúng túng, nhầm lẫn khi áp dụng về sự 
truyền ánh sáng vào việc vẽ sơ đồ tạo ảnh. 
 2.2.2 -Hướng dẫn.
- Để vẽ được sơ đồ tạo ảnh theo yêu cầu học sinh cần chú ý:
 + Các tia sáng đặc biệt ở hai loại thấu kính (Xem Bài 1.1-II.1b). 
 + 4 trường hợp tạo ảnh ở TKHT và 1 trường hợp của TKPK (Xem Bài 1.2-II.1b).
Như vậy học sinh phải nhớ rằng tất cả chỉ có 5 trường hợp tạo ảnh và phải nhận ra 
bài toán đang xét rơi vào trường hợp nào!
- Về mặt kĩ năng, ngoài việc tuân thủ về các quy ước vẽ đường truyền ánh sáng qua 
thấu kính, học sinh cần chú ý rằng có 2 kiểu bài vẽ sơ đồ tạo ảnh:
+ Bài toán thuận: Cho vật và thấu kính, vẽ ảnh.
Khi vẽ hình, học sinh phải làm theo trình tự: vẽ thấu kính và vật sáng theo đúng tỉ 
lệ đầu bài, vẽ đường truyền của ánh sáng và vẽ ảnh.
+ Bài toán ngược: Cho vật và ảnh, vẽ thấu kính.
Trình tự: Vẽ vật và ảnh đúng tỉ lệ, vẽ đường truyền của ánh sáng và yếu tố của 
thấu kính
Cần chú ý với học sinh cố gắng rèn luyện vẽ sơ đồ tạo ảnh theo bài toán ngược (vẽ 
ảnh trước, vẽ thấu kính sau ); việc thành thạo kỹ năng này rất có lợi vì tạo ra một 
sơ đồ tạo ảnh đẹp, kích thước hợp lí. Nếu bài toán cho tỉ lệ của vật và ảnh mà học 
sinh vẽ thấu kính trước thì sẽ rất khó tạo ra ảnh có tỉ lệ đúng yêu cầu, nhất định 
học sinh phải vẽ ảnh đúng tỉ lệ trước mới đảm bảo được một sơ đồ tạo ảnh đúng.
 2.2.3 - Ví dụ mẫu.
 Bài 2.1: Vật sáng AB đặt trên trục chính của thấu kính cho ảnh A'B' như hình 
 vẽ. ( Hình 1.a và Hình 1.b ). Trong mỗi trường hợp hãy:
 a) Xác định tính chất của ảnh và thấu kính. 
 b) Vẽ hình xác định quang tâm và các tiêu điểm của thấu kính.
 B
 B
 A'
 A
 A'
 A
 B'
 B'
 Hình 1.a
 Hình 1.b
 Hướng dẫn.
 a) Học sinh cần xem kĩ đặc điểm của ảnh trong Bài 1.2
 7
 Gv. Vũ Đình Hà – Trường THCS Long Xuyên HƯỚNG DẪN GIẢI TOÁN QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 9
 B
 I
 '
 A F' F
 O A
 B'
Chú ý : 
- Để xác định loại thấu kính cần xét ảnh tạo ra là ảnh thật hay ảnh ảo. Ảnh 
thật cùng chiều với vật, ảnh ảo thì ngược chiều với vật.
- Có 3 trường hợp tạo ảnh thật (Bài 1.2), cả 3 trường hợp đều dựng hình 
tương tự nhau.
- Khi vẽ hình học sinh chỉ cần vẽ một sơ đồ hoàn chỉnh và nêu các bước vẽ ( 
không cần vẽ nhiều hình).
Bài 2.2: Điểm sáng S đặt trước một thấu kính cho ảnh S' như hình vẽ. 
 S
 a) Xác định loại ảnh và thấu 
 kính.
 b) Vẽ hình xác định quang tâm 
 và các tiêu điểm của thấu kính.
 S'
 Hướng dẫn
a) Ảnh S' và vật sáng S ở hai phía so với trục chính nên S' là ảnh thật. Thấu 
kính tạo ra ảnh thật nên thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ.
b) Tương tự bài 2.1 trên, dùng 2 tia sáng đặc biệt ta có sơ đồ tạo ảnh:
 S I
 F F'
 O
 S'
Chú ý: 
 9
 Gv. Vũ Đình Hà – Trường THCS Long Xuyên HƯỚNG DẪN GIẢI TOÁN QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 9
 Trường hợp hình 2b là thấu kính phân kì, dùng 2 tia sáng đặc biệt ta có sơ đồ 
 ảnh:
 B'
 I
 B
 A' F A O
Tương tự ta có bài toán dựng hình với ảnh ảo là điểm sáng.
Bài 2.4: Điểm sáng S đặt trước một thấu kính cho ảnh S' như hình vẽ.
 S S'
 S'
 S
 Hình 3a Hình 3b
a) Xác định loại ảnh và thấu kính.
b) Vẽ hình xác định quang tâm và các tiêu điểm của thấu kính.
 Trên đây là các trường hợp vẽ hình với bài toán đảo. Đây là dạng bài tập hay 
gặp trong việc vẽ sơ đồ tạo ảnh. Trường hợp vẽ hình khi biết vật và thấu kính 
dễ hơn, học sinh chỉ cần chú ý các tỉ lệ của đầu bài và sử dụng đúng 2 tia sáng 
đặc biệt là dựng được ảnh. Tiếp theo ta xét một số bài toán dựng ảnh đặc biệt 
để áp dụng tốt hơn về các tia sáng đặc biệt đã học.
Bài 2.5: Vật sáng AB đặt trước một thấu kính cho ảnh A'B' song song và 
ngược chiều với vật như hình vẽ.
 B
 a) Xác định loại ảnh và thấu kính.
 A'
 b) Vẽ hình xác định các quang tâm và tiêu điểm 
 của thấu kính.
 B'
 A
 Hướng dẫn
 11
 Gv. Vũ Đình Hà – Trường THCS Long Xuyên HƯỚNG DẪN GIẢI TOÁN QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÍ 9
 Hướng dẫn
Điểm gốc và ngọn của vật đều không nằm trên trục chính nên ta dùng các tia 
sáng đặc biệt để vẽ ảnh của cả gốc và ngọn, từ đó ta có toàn bộ ảnh.
- Từ B vẽ 2 tia sáng đặc biệt, giao của 2 tia ló ta có ảnh B'.
- Từ A vẽ hai tia sáng đặc biệt, giao của 2 tia ló ta có ảnh A'.
- Nối A' với B' bằng nét đứt ta có ảnh A'B' cần dựng.
 A B
 B'
 A'
 F O F'
Nhận xét: - Vì AB song song với trục chính nên 2 tia sáng song song với trục 
chính kẻ từ A và B trùng nhau.
- Ảnh A'B' thu được là ảnh ảo, kết quả này phù hợp với lí thuyết về thấu kính 
phân kì.
Bài 2.7: Vật sáng AB đặt trước thấu kính hội tụ, vật song song với trục chính 
của thấu kính và có vị trí như hình vẽ. Vẽ sơ đồ tạo ảnh A'B' qua thấu kính.
 A B
 F O F'
 Hướng dẫn
Tương tự bài 2.6 trên, ta vẽ các tia sáng đặc biệt từ A và B để có ảnh A'B'.
 B'
 A B I
 F O F'
 A'
Nhận xét: Vì vật sáng AB có một phần nằm trong khoảng tiêu cự nên ảnh A'B' 
có một phần là ảnh ảo ( đoạn IB' ), một phần là ảnh thật ( đoạn A' I).
 13
 Gv. Vũ Đình Hà – Trường THCS Long Xuyên