Bài 51. Bài tập quang hình học

CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ


BÀI TẬP THẤU KÍNH
TRƯƠNG THCS LAM SON
ĐALAT
GIẢI BÀI TẬP THẤU KÍNH
VẬT LÝ LỚP 9
???
PHẦN I: MỞ ĐẦU
Trong chương trình vật lý 9, phần quang học, nhất là các bài tập thấu kính rất đa dạng và khó đối với học sinh. Hơn nữa, trong phân phối chương trình lại không có tiết bài tập để luyện tập. Do đó, học sinh rất lúng túng khi giải quyết các bài tập ở các bài kiểm tra.
Kiến thức vế thấu kính trong bài học thì đơn giản, trong khi bài tập trong sách bài tập thì khó đối với học sinh. Các bài tập trong sách bài tập hầu như học sinh không làm được, vì nó đa dạng trong cách vẽ và tính toán.
Vì vậy, vấn đề đặt ra là: làm cách nào để học sinh nắm chắc kiến thức và giải quyết được các bài tập? Ơ� đây, đối tượng là toàn bộ học sinh cần phải nắm bắt những phương pháp và cách xử lý một bài tập.
Chính vì những lý do nêu trên, chúng tôi xin đưa ra một giải pháp để giải quyết vấn đề vướng mắc của học sinh, trong phạm vi nhỏ liên quan đến thấu kính. Giải pháp này nhằn giúp cho các em học sinh lớp 9 nắm vững được phương pháp, phân loại được các dạng bài tập và có cách nhìn nhận phương pháp giải, giúp cho các em hứng thú trong học tập và yêu thích môn học.
PHẦN II: NỘI DUNG
I/ THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ:
Chương trình cải cách thay sách hiện nay còn rất nhiều bất cập như phân phối chương trình không có tiết bài tập. Học sinh vẫn còn bỡ ngỡ với phương pháp mới. Nhận thức của học sinh về kiến thức cũng đã khó, áp dụng cho bài tập lại càng khó hơn. Qua một năm áp dụng chương trình mới, kết quả của học sinh chưa cao. Ơ� đây, chỉ đề cập một khía cạnh nhỏ là bài tập thấu kính, học sinh không phân biệt được ảnh ảo, ảnh thật, ảnh cùng chiều, ảnh ngược chiều với vật. Học sinh còn nhầm lẫn, không xác định được loại thấu kính, vẽ các tia sáng không chính xác, không xác định được vị trí của ảnh, của vật.. Các bài tập đa dạng, đòi hỏi học sinh phải nắm bắt vấn đề, có kỹ năng, biết phân loại bài tập thì mới giải quyết được.
Chính vì thực trạng vấn đề hiện nay rất khó khăn cho học sinh, người giáo viên phải biết đưa ra phương pháp,phân loại bài tập, đào sâu kiến thức để các em có thể giải quyết tốt các bài tập quang hình, đặc biệt là bài tập thấu kính, một cách chắc chắn và chính xác.
II/ CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN
1/ Cung cấp cho học sinh các kiến thức cơ bản về thấu kính
a/ Đặc điểm chung vế thấu kính:
Mỗi thấu kính đều có trục chính, quang tâm, tiêu điểm và tiêu cự
Đường truyền một số tia sáng đặc biệt. Dùng 3 tia đặc biệt để vẽ: tia tới qua quang tâm, tia tới song song với trục chính và tia qua tiêu điểm
b/ Đối với thấu kính hội tụ:
? A�nh của một vật: có thể cho ảnh thật và ảnh ảo
-Vật ngoài tiêu cự luôn cho ảnh thật ngược chiều vật, ảnh và vật nằm hai bên thấu kính
-Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo lớn hơn vật cùng chiều
-Vật đặt rất xa thấu kính cho ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự
-Vật đặt tại tiêu điểm của thấu kính cho ảnh ở vô cùng
? Chú ý cho học sinh: thấu kính hôi tụ các tia ló có hướng đi dần
về phía trục chính
Vật đặt trong khoảng từ thấu kính đến tiêu điểm thì cho ảnh ảo.
Vật đặt ngoài khoảng từ thấu kính đến tiêu điểm thì cho ảnh thật.
c// Đối với thấu kính phân kỳ:
Vật sáng đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kỳ đều cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật, luôn nằm trong khoảng tiêu cự.
Vật đặt rất xa thấu kính phân kỳ ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
A�nh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính phân kỳ là môt điểm sáng ảo.
Thấu kính phân kỳ: tia ló luôn có hướng đi ra xa trục chính.
Đối với cả 2 thấu kính:
Giao điểm hai tia ló kéo dài là ảnh của S
Độ lớn của ảnh so với vật tuỳ thuộc vào vị trí của vật đặt trước thấu kính.
2/ Phương pháp giải bài tập thấu kính:
a/ Cách nhận biết các loại thấu kính:
Nếu chùm tia ló đi ra xa trục chính (chùm tia phân kỳ)? thấu kính phân kỳ
Nếu chùm tia ló đi gần phía trục chính (hội tụ) ? thấu kính hội tụ
b/ Cách vẽ đường đi tia sáng qua thấu kính:
Thường sử dụng nguyên tắc của ba tia đặc biệt để vẽ, trong đó thông dụng nhất là tia đi qua quang tâm sẽ truyền thẳng
c/ Cách dựng ảnh của vật qua thấu kính:
Dựng ảnh của điểm S: dùng hai tia đặc biệt đến thấu kính, giao điểm hai tia ló (có thể kéo dài) là ảnh của S.
Dựng ảnh của vật AB (AB vuông góc với thấu kính, A nằm trên trục chính): ta dựng ảnh B` của B, từ B` hạ đường vuông góc với trục chính tại A`, A` là ảnh của A.
d/ Xác định vị trí và độ lớn của ảnh:
GV có thể chứng minh công thức, dùng các tam giác đồng dạng chứng minh công thức:
Gọi d là khoảng cách từ vật đến thấu kính
Gọi d` là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính
Gọi f là tiêu cự
Thấu kính hội tụ:
Vật nằm ngoài tiêu cự F:
Vật nằm trong tiêu cự F:
Thấu kính phân kỳ:
Luôn cho ảnh ảo
Độ lớn của ảnh:
e/ Nếu điểm S nằm trên trục chính: GV hướng dẫn học sinh dùng trục phụ để vẽ.
3/ Phân dạng bài tập:
a/ Dạng 1: Vẽ ảnh của một vật qua thấu kính (vật đặt vuông góc với thấu kính)
Dùng hai tia đặc biệt để vẽ:
Vì AB nằm ngoài OF ? ảnh A`B` là ảnh thật ngược chiều với vật

Vật AB nằm trong OF ? ảnh A`B` là ảnh ảo, cùng chiều lớn hơn vật
?
?
?
?
Thấu kính phân kỳ: luôn cho ảnh ảo cùng chiều nhỏ hơn vật, ảnh nằm trong khoảng OF






?
?
b/ Dạng 2: Bằng cách vẽ, xác định vị trí thấu kính, tiêu điểm và loại thấu kính khi cho điểm sáng S và ảnh S`
Nối S với S`, tia này là tia qua quang tâm O
Nếu S, S` nằm hai phía thấu kính bên trên và dưới trục chính ? thấu kính hội tụ
Nếu S, S` nằm cùng phía thấu kính nằm bên trên trục chính :Có 2 trường hợp có thể xảy ra,ảnh đều là ảnh ảo:
a/ Trường hợp 1: S` nằm gần trục chính hơn ? thấu kính phân kỳ
b/ Trường hợp 2: S` nằm xa trục chính hơn S ? thấu kính hội tụ ( S` là ảnh ảo của S).
VÍ DỤ: S và S/ nằm 2phía trục chính
?
?
S
S/
S
S/
?
?
0
F
S
S/
?
?
? Trường hợp 2: S và S/ nằm cùng phía trên trục chính,S nằm xa trục chính hơn?đây là TKPK
O
F
 Tröôøng hôïp 3: S vaø S/ naèm cuøng phía treân truïc chính, S naèm gaàn truïc chính hônñaây laø TKHT cho aûnh aûo
S
S/
?
?
O
F/
c/ Dạng 3: Cho vị trí vật AB ảnh A`B`, bằng cách vẽ xác định vị trí thấu kính, loại thấu kính và tiêu điểm
Cần phân tích:
B
A
A/
B/

A`
B’
A
B

F
F’

Ảnh và vật ngược chiều :? thấu kính hội tụ,cho ảnh thật, dùng tia quang tâm và tia tới song song trục chính để vẽ(A/B/ là ảnh thật)
Ảnh và vật cùng cùng chiều: ảnh nhỏ hơn vật ?thấukính phân kỳ
Ảnh và vật cùng chiều: ảnh A`B` lớn hơn vật AB ? thấu kính hội tụ ảnh là ảnh ảo
d/ Dạng 4: Vẽ tiếp các tia ló, tia tới để xác định vị trí ảnh S` của điểm sáng S
Cần chú ý cho học sinh giao điểm của hai tia tới là vị trí của S, giao điểm hai tia ló là vị trí ảnh S`. Có S vẽ được S` và ngược lại.
a
a`
b
b
a
a`
a`
b
b`
a
b
b`
a
b
b
a
a`
a`
b
b`
a
b
b`
a`
S
S
S`
S
S`
e/ Dạng 5: Cho thấu kính, tiêu cự f, khoảng cách vật đến thấu kính, vẽ và xác định khoảng cách ảnh đến thấu kính, độ lớn ảnh
? Dạng này dùng ba tia đặc biệt để vẽ
A�p dụng công thức để tính khoảng cách ảnh đến thấu kính, độ lớn ảnh
Gọi OF = OF/ =f ( tiêu cự của thấu kính)
Gọi d là khoảng cách từ vât đến thấu kính
Gọi d/ là khoảng cách ảnh đến thấu kính
AB độ lớn của vật
A/B/ độ lớn ảnh
?Ta chứng minh được các công thức sau:
1)Khi thấu kính hội tụ cho ảnh thật:
2)Khi thấu kính hội tụ cho ảnh ảo:
3)Thấu kính phân kỳ cho ảnh ảo:
?Độ lớn ảnh tính bởi công thức như sau trong cả 3 trường hợp trên:
?Nếu thấu kính cho ảnh thật?chắc chắn là TKHT,ảnh có thể lớn hơn vật hoặc nhỏ hơn vât.
? Nếu thấu kính cho ảnh ảo:( cùng chiều với vật)
Có 2 trường hợp:
?ảnh ảo lớn hơn vật ? TKHT
?ảnh ảo nhỏ hơn vật? TKPK
4/ Tổ chức thực hiện:
Trên đây là một số dạng bài tập cơ bản đối với chương trình vật lý 9. Ở đây không nêu ra các bài tập khó dành cho học sinh giỏi. Vấn đề đặt ra là tổ chức được cho học sinh.
Muốn vậy sau giờ lý thuyết, giáo viên cần giành thời gian để củng cố lý thuyết, đưa ra một vài dạng sau mỗi tiết học. Vì thực tế theo phân phối chương trình không có tiết luyện tập, chỉ có một tiết 52 ôn tập trước khi kiểm tra với lượng kiến thức khá nhiều.
Hơn nữa, GV cần hướng dẫn cho học sinh tăng cường việc học ở nhà. Giáo viên ra bài tập về nhà, bài tập sách bài tập cần hướng dẫn để gọc sinh làm bài ở nhà. Giới thiệu các loại sách tham khảo, giáo viên cần tăng cường kiểm tra việc học của học sinh. Có như thế học sinh mới nắm chắc được các bài tập quang hình để chuẩn bị cho kiểm tra và các kỳ thi.
5/ Các bài tập tham khảo:
1/ Bài 1:
Vật thật AB được đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự 20 cm. Khoảng cách từ vật đến thấu kính là d thay đổi được. Hãy xác định tính chất, vị trí, chiều và độ lớn ảnh và vẽ ảnh trong mỗi trường hợp sau:
a/ d1 = 30 cm
b/ d2 = 20 cm
c/ d3 = 10 cm
2/ Bài 2:
Qua thấu kính hội tụ, vật AB cho ảnh A`B` = 2AB
a/ Ảnh A`B` là ảnh thật hay ảnh ảo?
b/ Biết tiêu cự thấu kính là 36cm, hãy xác định các vị trí có thể của vật AB.
3/ Bài 3:
Vật AB cách thấu kính hội tụ 55cm thì cho ảnh A`B` cách thấu kính 20cm
a/ Hỏi ảnh A`B` là ảnh thật hay ảnh ảo? Tính tiêu cự của thấu kính.
b/ Dịch vật lại gần thấu kính thêm 15 cm tìm độ dịch chuyển của ảnh?
4/ Bài 4:
Vật AB vuông góc với trục chính của thấu kính phân kỳ. Biết A nằm trên trục chính cách thấu kính 40 cm thì ảnh cách thấu kính 15cm
a/ Tính tiêu cự của thấu kính
b/ Biết AB = 5cm, tìm chiều cao ảnh.
5/ Bài 5:
Đặt vật AB vuông góc trục chính thấu kính phân kỳ và cách thấu kính 90 cm, thì ảnh A`B` cao bằng 1/3 vật. Tính tiêu cự của thấu kính.
6/ Bài 6:
Đặt vật AB trước 1 thấu kính phân kỳ có tiêu cự 36 cm, cho ảnh A`B` cách AB một khoảng bằng 48 cm. Xác định vị trí vật và ảnh.
7/ Bài 7:
Một vật sáng AB cao 2cm đặt cách màn ảnh môt đoạn l bằng 45 cm. Hỏi phải đặt một thấu kính hội tụ có tiêu cự là 10 cm ở đâu để hứng được ảnh rõ nét trên màn? Tính độ lớn ảnh.
8/ Bài 8:
Đặt vật AB trước môt thấu kính thấy ảnh A`B` cùng chiều với vật. Hãy xác định loại thấu kính và vẽ ảnh của vật trong 2 trường hợp sau:
a/ Ảnh cao hơn vật?
b/ Ảnh nhỏ hơn vật?
PHẦN III: KẾT LUẬN
Trong phần quang học vật lý, kiến thức và bài tập rất đa dạng. Ơ� đây, chúng tôi chỉ đưa ra một phạm vi nhỏ về bài tập thấu kính. Qua một năm đổi mới chương trình vật lý 9, tôi thấy rằng học sinh còn bỡ ngỡ với phương pháp học,chưa có kỹ năng giải bài tập, cho dù đó là những bài tập cơ bản. Vì vậy, người giáo viên cần phải hệ thống hóa kiến thức để đưa ra phương pháp giải bài tập cho học sinh là điều cần thiết. Hơn nữa, theo chương trình thì rất ít tiết luyện tập, cần phải tăng cường cho học sinh làm bài tập.
Với chuyên đề này,chúng tôi chỉ đề cập đến bài tập trong phạm vi quang học, phần thấu kính với những kiến thức và bài tập cơ bản, phân dạng bài tập và cách giải. Tuy đề tài này ngắn gọn, đơn giản nhưng nếu áp dụng được trong tình hình thực tế, nó sẽ giúp cho học sinh rất nhiều kiến thức bổ ích khi các em làm bài tập thấu kính, góp phần nâng cao chất lượng học tập và yêu thích môn học của học sinh.


Nhóm Vật lý- công nghệ
CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ


BÀI TẬP THẤU KÍNH
LUYỆN TẬP
BÀI TẬP THẤU KÍNH
Trả lời câu hỏi
Câu 3. Khi nào thấu kính hội tụ cho ảnh thật , cho ảnh ảo, tính chất của ảnh thật , ảnh ảo như thế nào
Câu 2. Nêu tính chất của ảnh tạo bởi thấu kính phân kỳ?
Câu 1. Trình bày các tia đặc biệt qua thấu kính
LUYỆN TẬP
BÀI TẬP THẤU KÍNH
Bài 1)
Vật AB cao 2cm đặt vuông góc với trục chính của thấu kính có tiêu cự 20 cm.Hãy xác định tính chất, vị trí, và độ lớn của ảnh và vẽ ảnh trong hai trường hợp sau:
a)Thấu kính cho ảnh thật,vật đặt cách thấu kính một khoảng 30 cm .
b)Thấu kính cho ảnh ảo có độ lớn gấp 2 lần vật?
Gợi ý:a) Vì thấu kính cho ảnh thật ? TKHT
b) Vì TK cho ảnh ảo lớn hơn vật ?TKHT
Câu a)
- Vì : Thấu kính cho ảnh thật nên nó là TKHT
- Xác định vị trí của ảnh: Vì TKHT cho ảnh thật nên ta có công thức:

?

-Độ lớn ảnh:
Vẽ ảnh:
Câu b)
Vì : thấu kính cho ảnh ảo lớn hơn vật ? TKHT
Xác định vị trí của ảnh: Vì TKHT cho ảnh ảo có độ lớn gấp 2 lần vật nên:
Vì TKHT cho ảnh ảo ta có

Bài 2)
a) Cho điểm sáng S và ảnh S/ nằm 2 phía trục chính, Bằng cách vẽ, hãy cho biết thấu kính loại gì? Xác định vị trí, quang tâm, và tiêu điểm của thấu kính?
S
S/
?
?
0
F
b) Cho điểm sáng S và ảnh S/ nằm 2 phía trục chính, Bằng cách vẽ, hãy cho biết thấu kính loại gì? Xác định vị trí, quang tâm, và tiêu điểm của thấu kính?

S
S/
?
?
O
F/
c)
Cho vật AB , ảnh A/B/ ,ảnh và vật vuông góc trục chính như hình sau: Bằng cách vẽ, hãy cho biết thấu kính loại gì? Xác định vị trí, quang tâm, và tiêu điểm của thấu kính?
A
B
B/
A/
A
B
B/
A/
O
F/
d) Cho vật AB , ảnh A/B/,ảnh và vật vuông góc trục chính như hình sau: Bằng cách vẽ, hãy cho biết thấu kính loại gì? Xác định trục chính ,vị trí, quang tâm, và tiêu điểm của thấu kính?
A
A/
B
B/
A
A/
B
B/
O
?
F/
Bài 4:
a) Cho hình vẽ sau: Hãy cho biết loại thấu kính, vẽ tiếp tia ló b/ của tia tới b và xác định tiêu điểm F của thấu kính
a
a/
b
a
a/
b
S
S/
F/
b)Cho hình vẽ sau: Hãy cho biết loại thấu kính, vẽ tiếp tia ló 2/ của tia tới 2 và xác định tiêu điểm F của thấu kính
1
2
1
2
1/
1/
S
S/
2/
Tiết học đã hết,
kính chào quý thầy cô
Chúc các em học sinh lớp 9a4
Lam sơn ngoan, học giỏi.