SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP PHẦN VẼ ĐƯỜNG TRUYỀN ÁNH SÁNG" y 1 Phần I: MỞ ĐẦU Vật lý là một môn khoa học cơ bản của chương trình giáo dục phổ thông, trong hệ thống giáo dục phổ thông của nước ta. Học tập tốt bộ môn vật lý giúp con người nói chung và học sinh nói riêng có kỹ năng tư duy sáng tạo, làm cho con người linh hoạt hơn, năng động hơn trong cuộc sống cũng như trong công việc. Nhiệm vụ của giảng dạy bộ môn vật lý ở bậc trung học phổ thông là thực hiện được những mục tiêu giáo dục mà Bộ Giáo dục và Đào tạo đã đề ra: Làm cho học sinh đạt dược các yêu cầu sau: - Nắm vững được kiến thức của bộ môn. - Có những kỹ năng cơ bản để vận dụng kiến thức của bộ môn. - Có hứng thú học tập bộ môn. - Có cách học tập và rèn luyện kỹ năng hợp lý. đạt hiệu quả cao trong học tập bộ môn vật lý. - Hình thành ở học sinh những kỹ năng tư duy đặc trưng của bộ môn. Trong nội dung môn Vật lý lớp 11, phần Quang hình học có tác dụng rất tốt, giúp học sinh phát triển tư duy vật lý. Trong phần này thể hiện rất rõ các thao tác cơ bản của tư duy vật lý là từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn khách quan, như: - Phân tích hiện tượng và huy động các kiến thức có liên quan để đưa ra kết quả của từng nội dung được đề cập. y 2 - Sử dụng kiến thức toán học có liên quan như để thực hiện tính toán đơn giản hoặc suy luận tiếp trong các nội dung mà bài yêu cầu. - Sử dụng kiến thức thực tế để suy luận, để biện luận kết quả của bài toán (Xác nhận hay nêu điều kiện để bài toán có kết quả) . Việc học tập phần này được tập trung vào việc vận dụng kiến thức để giải các bài tập về vẽ đường truyền của ánh sáng. Vấn đề đặt ra là: Làm thế nào để học sinh có những kỹ năng giải các bài tập về vẽ đường truyền của ánh sáng một cách lôgíc, chặt chẽ, đặc biệt là làm thế nào để qua việc rèn luyện kỹ năng vẽ đường truyền ánh sáng là một nội dung cụ thể có thể phát triển tư duy Vật lý, và cung cấp cho học sinh cách tư duy cũng như cách học đặc trưng của bộ môn Vật lý ở cấp trung học phổ thông. Trong những năm giảng dạy bộ môn Vật lý ở bậc trung học phổ thông, tôi nhận thấy: ở mỗi phần kiến thức đều có yêu cầu cao về vận dụng kiến thức đã học được vào giải bài tập Vật lý. Vì vậy ỏ mỗi phần người giáo viên cũng cần đưa ra được những phương án hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức một cách tối ưu để học sinh có thể nhanh chóng tiếp thu và vận dụng dễ dàng vào giải các bài tập cụ thể: Theo nhận thức của cá nhân tôi, trong việc hướng dẫn học sinh giải bài tập cần phải thực hiện được một số nội dung sau: - Phân loại các bài tập của phần theo hướng ít dạng nhất. - Hình thành cách thức tiến hành tư duy, huy động kiến thức và thứ tự các thao tác cần tiến hành. - Hình thành cho học sinh cách trình bày bài giải đặc trưng của phần kiến thức đó. y 3 Sau đây tôi nêu những suy nghĩ của cá nhân tôi trong việc hướng dẫn học sinh giải bài tập về vẽ đường truyền của ánh sáng (Phần Quang hình học – Vật lý lớp 11) mà tôi đã áp dụng trong những năm qua để được tham khảo, rút kinh nghiệm và bổ xung. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Kiến thức: Phần Quang hình học - nhận xét sự truyền ánh sáng tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt, và phương pháp vận dụng kiến thức trong việc giải các bài tập của phần này. - Đối với học sinh trung bình, yếu: Yêu cầu nắm vững kiến thức cơ bản, phương pháp giải và giải các bài tập đơn giản. - Đối với học sinh khá, giỏi: Yêu cầu áp dụng phương pháp giải vào bài tập khó, có tính chất nâng cao, vận dụng kiến thức một cách tổng hợp. Phần II: NỘI DUNG A/ KIẾN THỨC CƠ BẢN: I/ Các khái niệm cơ bản: 1/ Vật sáng: - Nguồn sáng là những vật tự phát ra ánh sáng. Ví dụ: Mặt Trời. Các loại đèn. - Vật được chiếu sáng là những vật khi nhận được ánh sáng chiếu vào thì phát ra ánh sáng. Ví dụ: Các vật mà mắt nhìn thấy khi có ánh sáng. - Nguồn sáng và vật được chiếu sáng được gọi chung là vật sáng. y 4 2/ Môi trường truyền sáng (Môi trường trong suốt) là môi trường cho hầu hết ánh sáng truyền qua. 3/ Môi trường chắn sáng là môi trường không cho ánh sáng truyền qua. 4/ Tia sáng: là đường truyền của ánh sáng Ký hiệu: Vẽ đường truyền của ánh sáng trên có mũi tên chỉ chiều truyền ánh sáng. 5/ Chùm sáng: là tập hợp nhiều tia sáng. Có 3 loại chùm sáng: - Chùm sáng phân kỳ: là chùm sáng gồm các tia sáng xuất phát từ một điểm. - Chùm sáng song song: là chùm sáng gồm các tia sáng đi song song với nhau. - Chùm sáng hội tụ: là chùm sáng gồm các tia sáng đi đến đồng quy tại một điểm. * Chú ý: Khi vẽ chùm sáng chỉ cần vẽ hai tia rìa. II/ Các định luật về sự truyền của ánh sáng y 5 1/ Định luật truyền thẳng ánh sáng: Trong một môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền đi theo đường thẳng. * Chú ý: Trong một môi trường trong suốt và đồng tính, tia sáng là đường thẳng. 2/ Nguyên lý thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng: Nếu AB là một đường truyền ánh sáng, thì trên AB có thể cho ánh sáng truyền từ A đến B hoặc từ B đến A. 3/ Phản xạ ánh sáng: a/ Hiện tượng phản xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị hắt trở lại môi trường cũ khi gặp bề mặt nhẵn bóng. - Bề mặt nhẵn bóng làm ánh sáng bị hắt trở lại gọi là mặt phản xạ. b/ Các khái niệm: - Tia tới: Phần ánh sáng tới. - Điểm tới: Điểm tia tới gặp mặt phản xạ. - Tia phản xạ: Phần ánh sáng phản xạ. - Pháp tuyến tại điểm tới: Đường thẳng vuông góc với mặt phản xạ tại điểm tới. - Mặt phẳng tới: Mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới. - Góc tới: Góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến tại điểm tới - Góc phản xạ: Góc hợp bởi tia phản xạ và pháp tuyến tại điểm tới. c/ Định luật phản xạ ánh sáng: - Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới, tia tới và tia phản xạ ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới. y 6 S R I N i i' - Góc phản xạ bằng góc tới. d/ Cách vẽ tia phản xạ: - Vẽ pháp tuyễn tại điểm tới và xác định mặt phẳng tới. - Xác định góc tới. - Vẽ về phía bên kia pháp tuyễn một góc bằng góc tới, ta được tia phản xạ. 4/ Khúc xạ ánh sáng: a/ Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị gãy khúc (đổi phương đột ngột) khi truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng (hay trong suốt) b/ Các khái niệm: - Tia tới: Phần ánh sáng tới. - Điểm tới: Điểm tia tới gặp mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng - Tia khúc xạ: Phần ánh sáng khúc xạ. - Pháp tuyến tại điểm tới: Đường thẳng vuông góc với mặt phân cách tại điểm tới. - Mặt phẳng tới: Mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới. y 7 S I N i r K S I N i r K - Góc tới : Góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến tại điểm tới - Góc khúc xạ: Góc hợp bởi tia khúc xạ và pháp tuyến tại điểm tới. c/ Định luật khúc xạ ánh sáng: - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới, tia tới và tia khúc xạ ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới. - Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số sèng»h rsin isin = . (i là góc tới, r là góc khúc xạ) * Chiết suất tỉ đối: Đối với một cặp môi trường nhất định, tỉ số 21 n rsin isin = có giá trị xác định được gọi là chiết suất tỷ đối của môi trường (2) (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường (1) chứa tia tới. n 21 > 1 → i > r: Môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1) hay môi trường (1) chiết quang kém môi trường (2) n 21 < 1 → i < r: Môi trường (2) chiết quang kém môi trường (1) hay môi trường (1) chiết quang hơn môi trường (2) * Chiết suất tuyệt đối: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất của môi trường đó đối với chân không (n) Môi trường (1) có chiết suất là n 1 . Môi trường (2) có chiết suất là n 2 . y 8 Chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối với môi trường (1) : 1 2 21 n n n = Chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối với môi trường (1) : 2 1 12 n n n = Như vậy: Môi trường có chiết suất lớn hơn thì chiết quang hơn. Ngoài ra: Chiết suất của môi trường trong suốt tỉ lệ nghịch với tốc độ ánh sáng trong môi trường đó. n c vhay n n v v 1 2 2 1 == (c: tốc độ ánh sáng trong chân không) d/ Cách vẽ tia khúc: - Vẽ pháp tuyến tại điểm tới và xác định mặt phẳng tới. - Xác định góc tới. - Tính góc khúc xạ rồi vẽ về phía bên kia pháp tuyến một góc bằng góc khúc xạ, ta được tia khúc xạ. (Chú ý: Vẽ đúng trường hợp góc tới lớn hơn hay nhỏ hơn) 5/ Hiện tượng phản xạ toàn phần: Là hiện tượng toàn bộ tia sáng bị phản xạ khi truyền đến mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng (trong suốt), Góc giới hạn phản xạ toàn phần: i gh 1 2 gh n n isin = Điều kiện để có phản xạ toàn phần: - Tia sáng truyền từ môi trường chiết quang đến mặt phân cách với môi trường chiết quang kém y 9 - Góc tới lớn hơn góc giới hạn: i > i gh 6/ Các trường hợp đường đi của tia sáng khi truyền đến mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. * Tia sáng truyền từ môi trường chiết quang kém đến mặt phân cách với môi trường chiết quang hơn → Luôn có tia khúc xạ và góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. * Tia sáng truyền từ môi trường chiết quang đến mặt phân cách với môi trường chiết quang kém: - Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần: i gh 1 2 gh n n isin = - Góc tới nhỏ hơn hoặc bằng góc giới hạn (i ≤ i gh ) → Có tia khúc xạ và góc khúc xạ lớn hơn góc tới. - Góc tới lớn hơn (i > i gh ) → Phản xạ toàn phần, toàn bộ tia sáng bị phản xạ. * Góc lệch của tia sáng là góc hợp bởi hướng của tia tới với hướng của tia sáng cuối cùng đi ra khỏi hệ thống quang học đang xét. (Hoặc: * Tia sáng truyền từ môi trường có chiết suất nhỏ đến mặt phân cách với môi trường có chiết suất lớn hơn → Luôn có tia khúc xạ và góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. * Tia sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn đến mặt phân cách với môi trường có chiết suất nhỏ hơn: - Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần: i gh 1 2 gh n n isin = y 10 [...]... có được sáng tạo có lợi và đạt được năng suất, chất lượng cao Từng phần, từng chương tôi luôn suy nghĩ và đưa ra nhứng giải pháp giúp học sinh thực hiện nhiệm vụ học tập một cách thuận lợi, tránh cho học sinh có cảm giác sợ bộ môn vật lý Trên cơ sở đó tạo cho học sinh sự say mê học tập và học tập tốt bộ môn vật lý Sau nhiều năm thực hiện đề tài này ở các lớp học sinh, tôi nhận thấy việc học tập bộ môn... môn Vật lý sôi nổi hơn và học sinh có khả năng vận dụng kiến thức Vật lý nói chung và việc giải các bài toán về vẽ đường truyền của ánh sáng khá thuần thục Tư duy vật lý của học sinh được nâng cao một bước, việc kết hợp kiến thức toán học vào giải bài tập vật lý không còn là khó khăn cho học sinh Các thao tác tư duy đặc trưng trong học tập bộ môn vật lý nói chung được học sinh tiến hành thuận lợi và... không đi qua tâm O ló ra ngoài với tia sáng đi qua tâm O phụ thuộc vào góc tới i của tia sáng trên mặt cầu Giải Đây cũng là bài toán vẽ tiếp đường truyền của tia sáng khi truyền tới mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng Giáo viên cũng hướng dẫn học sinh giải bài này như các ví dụ trên Tuy nhiên cần củng cố thêm cho học sinh một vài kiến thức có liên quan - Pháp tuyến của mặt phân cách là mặt cầu... trong các trường hợp cơ bản của 100% 88% chương y 29 Tỷ lệ HS vận dụng cách giải trên vào các bài toán nâng cao Tỷ lệ học sinh vận dụng được cách giải trên trong phát triển tư duy Vật lý 76% 65% 63% 30% 2/ Lời bình: Qua những năm vận dụng phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập và rèn luyện kỹ năng vẽ đường truyền của ánh sáng chiều như trên, tôi nhận thấy với mỗi giáo viên có tâm huyết với giáo... K khối lập phương, ta nên vẽ hình C trong mặt khí truyền đến như sau: Trong quá trinhg giải bài tập cần hướng dẫn cho học sinh cách sử dụng kiến thức hình học phẳng một cách linh hoạt để xác định điểm tới tiếp theo của tia sáng thuộc mặt phân cách nào, xác định và tính góc tới tiếp theo của tia sáng Lời giải cụ thể như sau: a/ Với i1 = 450 và n = 2 Hãy vẽ tiếp đường đi của tia sáng Tia sáng đến mặt... tia sáng trên mặt cầu Phần III: KẾT LUẬN 1/Kết quả thực hiện đề tài: Trước một thực trạng trong học sinh khi học ở THCS, việc học bộ môn vật lý vẫn chưa được coi trọng (coi là môn phụ, đặc biệt là từ khi bỏ thi tót nghiệp THCS) nên học sinh khi bước vào cấp THPT, tỷ lệ học sinh biết cách học tập bộ môn vật lý rất thấp, Việc vận dụng kiến thức toán học vào học tập bộ môn vật lý nói chung và giải các bài. .. suất là 1 Một tia sáng đơn sắc SI nằm trong mặt phẳng tiết diện thẳng từ không khí truyền đến mặt bên AB tại I ở gần B theo phương song song với mặt huyền BC Hãy vẽ tiếp đường đi của tia sáng và tính góc lệch của nó khi qua lăng kính y 11 Giải Nhiệm vụ của bài toán là vẽ tiếp đường truyền của một tia sáng cụ thể Trong một môi trường đồng tính tia sáng sẽ đi thẳng, tia sáng sẽ đổi phương khi gặp mặt... phần, toàn bộ tia sáng bị phản xạ.) Một kỹ năng quan trọng mà học sinh cần nắm được là nhận biết được khi truyền đến mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt thì có bao nhiêu trường hợp có thể xảy ra Các căn cứ để khẳng định đường đi tiếp theo của tia sáng Để giúp học sinh giải quyết khó khăn này, tôi đã đưa ra nhận xét như trên làm cơ sở khi xác định đường đi tiếp của tia sáng Sau đó làm bài tập. .. thể có liên quan để khắc sâu 7/ Một số kiến thức hình học phẳng có liên quan II/ Phương pháp giải bài tập Vật lý: 4 bước Bước 1: Tóm tắt đầu bài, đổi đơn vị, vẽ hình (nếu có) Bước 2: Phân tích đầu bài tìm cách giải Bước 3: Thực hiện giải Bước 4: Biện luận và đáp số B/ THỰC HIỆN ÁP DỤNG TRONG CÁC BÀI TOÁN CƠ BẢN Ví dụ 1: Cho một lăng kính phản xạ toàn phần có tiết diện thẳng là tam giác vuông cân ABC,... bài tập vật lý nói riêng gặp rất nhiều khó khăn, Kỹ năng thực hiện các thao tác tư duy đặc trưng trong học tập vật lý rất kém Tôi đã suy nghĩ là làm sao giúp cho học sinh có kỹ năng học tập bộ môn, phất triển được tư duy vật lý, làm học sinh say mê với bộ môn vật lý là bộ môn khoa học rất có giá trị cho bản thân các học sinh sau này trong tư duy, suy luận các vấn đề của cuộc sống một cách khoa học, . sáng là môi trường không cho ánh sáng truyền qua. 4/ Tia sáng: là đường truyền của ánh sáng Ký hiệu: Vẽ đường truyền của ánh sáng trên có mũi tên chỉ chiều truyền ánh sáng. 5/ Chùm sáng: là tập. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP PHẦN VẼ ĐƯỜNG TRUYỀN ÁNH SÁNG" y 1 Phần I: MỞ ĐẦU Vật lý là một môn khoa học cơ bản của chương. cho học sinh cách trình bày bài giải đặc trưng của phần kiến thức đó. y 3 Sau đây tôi nêu những suy nghĩ của cá nhân tôi trong việc hướng dẫn học sinh giải bài tập về vẽ đường truyền của ánh sáng