ChđềVLýCưchay(THCS)

A- ĐẶT VẤN ĐỀ :
Việc giải các bài tập Vật lý giúp học sinh hiểu hơn những quy luật vật lý, những hiện tượng vật lý, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt, tự giải quyết những tình huống cụ thể khác nhau, là vấn đề quan trọng.
Thực tế hiện nay, nhiều giáo viên khi bồi dưỡng học sinh giỏi chỉ chú ý giải nhiều bài tập mà chưa chú ý đến việc phân dạng bài tập.
Thông qua việc hệ thống hoá, phân loại và hướng dẫn học sinh tìm ra phương pháp giải một bài tập Vật lý từ những bài tập đơn giản, nhằm cũng cố kiến thức cơ bản, hướng dẫn học sinh suy luận ra phương pháp giải những bài tập ở mức độ cao hơn và từ những bài tập cơ bản đó mở rộng thành những bài tập khó hơn, tổng quát hơn mà đề tài nghiên cứu nhằm đáp ứng được yêu cầu đó.
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
B- NỘI DUNG :
I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT :
* Tính chất ảnh của vật tạo bởi gương phẳng :
- Ảnh ảo không hứng được trên màn chắn
Ảnh to bằng vật
Khoảng cách từ một điểm trên vật đến gương phẳng bằng khoảng cách từ ảnh của điểm đó tới gương.
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
1. Hiện tượng ánh sáng khi gặp những vật có bề mặt nhẵn chúng bị hắt trở lại môi trường cũ gọi là hiện tượng phản xạ ánh sáng.
2. Hiện tượng phản xạ ánh sáng tuân theo định luật phản xạ ánh sáng.
- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của gương tại điểm tới.
- Góc phản xạ bằng góc tới (i’ = i).
3. Gương phẳng là những vật có bề mặt nhẵn phẳng phản xạ hầu hết ánh sáng khi chiếu vào đó.
4- Cách vẽ ảnh của một điểm sáng qua gương
Cách 1 : Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng.
Cách 2 : Dựa vào tính chất ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng
S
S’
H
I
K
M
R
5- Cách vẽ ảnh của một vật sáng qua gương phẳng.
- Muốn vẽ ảnh của một vật sáng qua gương phẳng ta phải vẽ ảnh của tất cả các điểm trên vật rồi nối lại.
- Trường hợp đặc biệt đơn giản (Vật là một đoạn thẳng) ta chỉ cần vẽ ảnh của hai điểm đầu và cuối rồi nối lại.
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Dạng 1 : Tìm vị trí đặt gương để thoả mãn các điều kiện cho trước của tia tới và tia phản xạ. Từ bài tập cơ bản nhằm củng cố và khắc sâu nội dung định luật phản xạ ánh sáng.
Dạng 2 : Vẽ đường đi của một tia sáng xuất phát từ một điểm cho trước qua gương (hoặc hệ gương) rồi đi qua một điểm cho trước
Dạng 3 : Bài tập về cách xác định vùng nhìn thấy ảnh của một điểm sáng, vật sáng qua gương phẳng.
Dạng 4 : Xác định vận tốc của ảnh qua gương, vận tốc góc của gương khi vật chuyển động đối với gương hoặc khi gương chuyển động.
Dạng 5 : Bài tập về quỹ tích của ảnh của một điểm sáng khi cho gương quay
Dạng 6 : Bài tập về cách vẽ ảnh và xác định số ảnh qua hệ gương
II- CÁC DẠNG BÀI TẬP :
1- Dạng 1 : Tìm vị trí đặt gương để thoả mãn các điều kiện cho trước của tia tới và tia phản xạ. Từ bài tập cơ bản nhằm củng cố và khắc sâu nội dung định luật phản xạ ánh sáng.
Bài tập 1 : Chiếu 1 tia sáng SI theo phương nằm ngang đến một gương phẳng để tia phản xạ chiếu thẳng đứng xuống đáy giếng thì cần phải đặt gương phẳng hợp với phương nằm ngang một góc bằng bao nhiêu? Nêu cách vẽ và vẽ hình để xác định vị trí đặt gương?
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
2- Dạng 2 : Vẽ đường đi của một tia sáng xuất phát từ một điểm cho trước qua gương (hoặc hệ gương) rồi đi qua một điểm cho trước
Bài 1 : Cho một điểm sáng S nằm trước một gương phẳng G, M là một điểm cho trước.
a, Hãy nêu cách vẽ một tia sáng từ S chiếu tới gương, phản xạ đi qua M
b, Có bao nhiêu tia sáng từ S đi qua M?
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Cách 1 : Vì tia tới gương xuất phát
từ điểm S nên tia phản xạ của nó sẽ có đường
kéo dài đi qua ảnh ảo S’ của S qua gương. Mặt
khác theo yêu cầu của đề ra tia phản xạ phải đi
qua M do đó tia phản xạ vừa đi qua S’ và M nên
ta suy ra cách vẽ :
+ Vẽ ảnh S’ của S qua gương
+ Nối S’ với M cắt gương tại I thì I là điểm tới
+ Nối SI thì SI là tia tới, IM là tia phản xạ.
S’
Cách 2 :
Muốn tia phản xạ đi qua M thì tia tới gương phải đi qua M’ là ảnh của M qua gương. Mặt khác tia tới xuất phát từ S nên ta có cách dựng như sau :
+ Vẽ ảnh M’ của M qua gương
+ Nối M’ với S cắt gương tại I thì SI là tia tới và IM là tia phản xạ cần vẽ
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
b, Có 2 tia sáng từ S qua M
+ Tia 1 : Tia truyền trực tiếp từ S đến M
+ Tia 2 : Tia xuất phát từ S chiếu đến gương sau đó phản xạ đi qua M
Từ 2 cách giải bài tập cơ bản đối với 1 gương ta có thể phát triển dạng bài tập đó áp dụng cho hệ 2 gương (có thể vuông góc với nhau, song song với nhau hoặc hợp với nhau 1 góc nào đó) và hệ 3, 4 gương kết hợp thêm các câu có liên quan đến chứng minh hoặc tính toán một số đại lượng góc hoặc độ dài đường đi các tia sáng.
Bài 2 : Cho 2 gương phẳng G1 và G2 vuông góc với nhau, S là một điểm sáng, M là một điểm cho trước 2 gương (hình vẽ)
a, Nêu cách vẽ một tia sáng xuất phát từ S, chiếu đến gương G1 rồi phản xạ đến gương G2, sau đó phản xạ đi qua M. Có phải bài toán bao giờ cũng giải được không?
b, Chứng minh rằng tia tới gương G1 song song với tia phản xạ ở gương G2.
C, Có bao nhiêu tia sáng từ S chiếu đến M. Hãy vẽ các tia sáng đó.
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Câu a :
Cách 1 :
- Vẽ ảnh S’ của M qua gương G1
- Vẽ ảnh M’ của M qua gương G2
- Nối S’ với M’ cắt G1 tại I, cắt G2 tại K thì I và K là 2 điểm tới ở 2 gương
- Nối SI, IK, KM thì SIKM là đường đi của tia sáng cần vẽ.
Cách 2 :
- Vẽ ảnh S’ của S qua gương G1
- Vẽ ảnh S’’ của S’ qua gương G2
- Nối S’’ với M cắt gương G2 tại K
- Nối S’ với K cắt G1 tại I thì SIKM là đường đi của tia sáng cần vẽ.
Bài toán chỉ giải được khi S và M ở vị trí sao cho đường nối 2 ảnh S’ và M’ cắt 2 gương tại 2 điểm phân biệt. Nếu S’M’ không cắt 2 gương (hoặc cắt tại O) thì bài toán không giải được.
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Câu b :
Câu c : Từ câu b của bài tập 1 học sinh dễ dàng phát hiện ra có 4 tia sáng đi qua từ S đến M.
Ta có thể mở rộng bài tập dạng 2 qua các bài như sau :
Bài 2b : Hai gương phẳng AB, CD đặt vuông góc với mặt đất, quay mặt phản xạ vào nhau, cách nhau 1 khoảng BD = a, CD có chiều cao CD = H. Nguồn sáng điểm S đặt cách mặt đất 1 khoảng h và cách AB một khoảng b.
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Bài 3 : Bốn gương phẳng đặt cách nhau như HV, vẽ đường đi của tia sáng từ A phản xạ lần lượt trên 4 gương phẳng G1, G2, G3, G4 (Mỗi gương một lần) rồi đi qua điểm B.
Dạng 3 : Bài tập về cách xác định vùng nhìn thấy ảnh của một điểm sáng, vật sáng qua gương phẳng.
Bài 1 : Một điểm sáng S đặt trước gương phẳng AB. Dùng phép vẽ để xác định vùng đặt mắt để nhìn thấy ảnh của S tạo bởi gương.
Xác định chiều cao tối thiểu (tính từ mặt đất) của gương AB để tia
sáng tới từ S đến AB sau khi phản xạ sẽ đi đến mép C của gương CD
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Bài 2 : Cho gương phẳng GG’ và một vật sáng AB đặt trước gương (hình vẽ). Hãy xác định (bằng cách vẽ hình) phạm vi không gian mà trong đó ta có thể nhìn thấy được toàn bộ ảnh của vật qua gương đó.
Muốn nhìn thấy ảnh của toàn bộ vật AB
thì phải nhìn thấy ảnh của cả 2 điểm A và B qua gương. Vì vậy ta phải đi xác định vùng nhìn thấy ảnh A’ của A qua gương và vùng nhìn thấy ảnh B’ của B qua gương. Giao của 2 vùng đó có thể nhìn thấy đồng thời ảnh của cả A và B qua gương nghĩa là nhìn thấy toàn bộ ảnh A’B’ của AB qua gương.
Hướng dẫn :
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Bài tập tương tự :
Bài 3 : Hai người A và B đứng trước gương phẳng như (hình vẽ). Trong đó MH = NH = 50 cm, NK = 100 cm, AH = h = 100cm.
a, A và B có nhìn thấy nhau trong gương không?
b, Một trong 2 người đi dần đến gương theo phương vuông góc với mặt gương thì khi nào họ nhìn thấy nhau trong gương.
c, Nếu cả 2 người đi dần đến gương như nhau theo phương vuông góc với mặt gương thì họ có nhìn thấy nhau trong gương không?Kết quả này không phụ thuộc vào khoảng cách từ người đến gương.
G1
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Dạng 4 : Xác định vận tốc của ảnh qua gương, vận tốc góc của gương khi vật chuyển động đối với gương hoặc khi gương chuyển động.
Bài 1 : Một điểm sáng S cố định nằm trên đường thẳng SH vuông góc với một gương phẳng G (hình vẽ ). Xác định vận tốc v’ của ảnh của điểm S qua gương khi gương chuyển động theo phương HS với vận tốc v (gương luôn luôn song song với chính nó).
Cách giải :
- Khi gương ở vị trí (1) ảnh của S là S1
nên ta có SH = S1H => SS1 = 2 SH (1)
Khi gương ở vị trí (2) ảnh của S là S2
nên ta có SH’ =S2H’ = SS2 = 2 SH’ (2)
Trừ (1) cho (2) vế với vế ta có :
SS1 – SS2 = 2(SH – SH’) <=> S 1S2 = 2HH’
=> v’. t = 2 v.t => v’ = 2v
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Qua bài tập này giáo viên khắc sâu cho học sinh : Muốn tìm vận tốc chuyển động của ảnh qua gương khi gương chuyển động (hoặc khi vật chuyển động) ta chỉ cần tìm mối quan hệ giữa qung đường đi được của ảnh với quãng đường đi được của gương (hoặc của vật) trong cùng một thời gian như nhau.
Bài 2 : Mặt trời vừa nhô lên trên dãy núi. Trên con đường bằng phẳng, một chú mèo đi với vận tốc v0 . Ở cách đường một khoảng r và cách chú mèo một khoảng L, 2 chú chuột tinh nghịch dùng gương phẳng để hắt tia sáng mặt trời vào thẳng mắt mèo. Hỏi hai chú chuột phải quay gương với vận tốc góc là bao nhiêu để luôn làm chói mắt mèo.
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Bài tập tương tự :

Bài 3 : Một người đứng trước một gương phẳng. Hỏi người đó có thấy ảnh của mình trong gương chuyển động với vận tốc bằng bao nhiêu khi :
a, Gương lùi ra xa theo phương vuông góc với mặt gương với vận tốc v = 0,5 m/s
b, Người đó tiến lại gần gương với vận tốc v = 0,5 m/s
Bài 4 : Một người ngồi trên một tàu hoả quay mặt về phía trước nhìn vào một chiếc gương phẳng treo thẳng đứng có mặt phản xạ vuông góc với phương chuyển động của tàu. Gương cách người đó một khoảng L = 2m.
a, Người đó nhìn thấy trong gương một ảnh cách mình a = 5m của một hành khách ngồi phía sau. Hỏi hành khách kia cách người đó mấy mét?
b, Tàu chuyển động với vận tốc v = 45 km/h. Hỏi người đó có cảm thấy ảnh của hàng cây ven đường chạy với vận tốc là bao nhiêu?
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Dạng 5 : Bài tập về quỹ tích của ảnh của một điểm sáng khi cho gương quay
G1
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Một điểm sáng S cố định đặt trước 1 gương phẳng nào đó. Khi cho gương quay quanh một điểm cố định O thì ảnh của S qua gương sẽ chạy trên đường tròn tâm O, bán kính OS.
Từ bài tập trên ta phát triển, vận dụng để giải bài tập khó hơn như sau :
Cách giải: Theo kết quả bài trên khi gương G1 quay quanh I1 thì ta luôn có I1S = I1S1 hay ảnh S1 luôn cách đều I1 (vì S, I1 cố định nên I1S không đổi). Hay khi đó S1 chạy trên đường tròn tâm I1 bán kính I1S.
Dạng 6 : Bài tập về cách vẽ ảnh và xác định số ảnh qua hệ gương
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
III- KẾT LUẬN :
Bằng cách hệ thống hoá, phân loại và mở rộng các dạng bài tập xuất phát từ những bài tập cơ bản, nhằm củng cố và khắc sâu các kiến thức, đã phát huy được tính tích cực, sáng tạo của học sinh, gây được sự hứng thú cho học sinh trong học tập. Bằng cách làm đó đã thực sự lôi cuốn học sinh say mê tìm tòi ra các phương pháp giải các bài toán khác nhau vận dụng vào thực tế linh hoạt hơn.
Đề tài khai thác một phần kiến thức hẹp về định luật phản xạ ánh sáng trong chương trình Vật lý THCS nhằm phân dạng và mở rộng một số bài tập. Hy vọng nó sẽ được nhiều người sử dụng và góp ý kiến.
CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG