Giáo án môn học Vật lý 11 - Khúc xạ ánh sáng

Bài: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG. Đối tượng: Học sinh lớp 11. Trường: Số tiết: 2. Môn Vật lý. Giáo viên: Hoàng Anh Toàn. I./ Mục tiêu: Sau khi học xong bài này, học sinh có thể: ☺Về tri thức: Nêu được hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng. Trình bày được các khái niệm: Chiết suất tỷ đối,chiết suất tuyệt đối,hệ thức giữa chiết suất tỷ đối và chiết suất tuyệt đối và phân biệt được chiết suất tỷ đối và chiết suất tuyệt đối,hiểu rõ vai trò của các chiết suất trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Nêu nguyên lý thuận nghịch chiều truyền ánh sáng và cách vẽ đường đi của tia sáng từ môi trường này sang môi trường khác. «Về kỹ năng: Nắm và vẽ được đường đi của tia sáng qua 2 môi trường trong suốt Vận dụng được định luật khúc xạ ánh sáng để giải các bài toán quang hình học về khúc xạ ánh sáng. Hình thành phương pháp làm bài tập. ♥Về thái độ: Yêu thích môn học, nâng cao khả năng tìm hiểu để giải thích các hiện tượng vật lý tương tự. Nhận ra ý nghĩa của thấu kính trong đời sống thực tế. II./Khái quát những nội dung chính của bài: I. Khúc xạ ánh sáng 1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng 2. Định luật khúc xạ ánh sáng II. Chiết suất của môi trường 1. Chiết suất tỉ đối 2. Chiết suất tuyệt đối III. Tính thuận nghịch của sự truyền sáng III./Chuẩn bị: Giáo viên: 1. Phương pháp dạy học: phương pháp thuyết trình (bài giảng), phương pháp trực quan (dụng cụ thí nghiệm về hiện tượng khúc xạ ánh sáng). 2. Phương tiện: SGK, bảng, hình ảnh,và một số câu hỏi nhanh. 3. Tài liệu tham khảo: Vật lý 11 nâng cao, “khúc xạ ánh sáng” trên mạng- trang youtude, google. Học sinh: Ôn tập về hiện tượng khúc xạ ánh sáng đã học ở THCS. Chuẩn bị bài mới. IV./ Tổ chứa hoạt động dạy học: Hoạt động 1: Ổn định lớp học (1phút) Hoạt động thầy Hoạt động trò Nội dung ghi bảng - Nhắc HS trật tự, chuẩn bị sách vở. HS trật tự, chuẩn bị sách vở. Hoạt động 2: Kiểm tra kiến thức cũ (5phút) Hoạt động thầy Hoạt động trò Nội dung ghi bảng ?: Khi nhìn vào chậu nước ta thấy đáy chậu nước dường như nông (cạn) hơn bình thường. Tại sao? ?: Nhúng 1 nữa chiếc đũa vào nước, ta trông thấy nó dường như bị gãy tại mặt nước.Tại sao vậy? - Nhận xét trả lời của HS và đặt vấn đề vào bài học. - Cá nhân trả lời câu hỏi của GV - Cá nhân nhận xét câu trả lời của bạn Gợi ý: Do tia sáng bị đổi phương khi đi qua mặt phân cách giữa nước và không khí. Hoạt động 4: Tìm hiểu về sự khúc xạ ánh sáng (13') Hoạt động thầy Hoạt động trò Nội dung ghi bảng Yêu cầu HS đọc phần 1 - Yêu cầu HS trình bày về hiện tượng khúc xạ ánh sáng và nêu ví dụ. - Nhận xét trình bày của HS và kết luận về hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Giới thiệu thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm - Giới thiệu các khái niệm góc tới, góc khúc xạ r, mặt phẳng tới. - Yêu cầu HS thảo luận về tỷ số giữa sini/sinr - Nhận xét trình bày của HS và kết luận. - GV giới thiệu định luật khúc xạ ánh sáng cho HS - Nhận xét các trường hợp n >1 và n < 1 ? ý nghĩa của khái niệm ''chiết quang hơn'' và ''kém chiết quang hơn'' - Nhận xét trả lời của HS và kết luận Đọc phần 1 SGK tìm hiểu và thảo luận về hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Trình bày về hiện tượng phản xạ ánh sáng. Quan sát và cùng làm thí nghiệm - Thảo luận nhóm về quan hệ giữa tia khúc xa, tia tới và xử lý kết quả thu được giữa sini/sinr - Trình bày mối quan hệ giữa các dại lượng đã thu được - Nhận xét trình bày của bạn và bổ sung - Ghi nhớ nội dung định luật khúc xạ ánh sáng. - Trả lời các câu hỏi của GV - Nhận xét câu trả lời của bạn 1.Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Nội dung: SGK - Lưỡng chất phẳng: Hệ 2 môi trường truyền sáng phân cách bằng mặt phẳng - Mặt lưỡng chất: Mặt phân cách 2 môi trường. 2. Định luật khúc xạ ánh sáng a. Thí nghiệm: - Góc tới:i; Góc khúc xạ:r -> Tia khúc xạ nằm trong mawtk phẳng tới -> i tăng thì r tăng b. Định luật Nội dung: SGK - n > 1: (Môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới) hay i > r,khi này tia khúc xạ gần pháp tuyến hơn tia tới. - n < 1:(môi trường khúc xạ chiết quang kém hơn môi trường tới) hay tia khúc xạ xa pháp tuyến hơn tia tới. Hoạt động 3: Tìm hiểu về chiết suất của môi trường (10') Hoạt động thầy Hoạt động trò Nội dung ghi bảng - Yêu cầu HS đọc phần 3a tìm hiểu vê chiết suất của môi trường - Yêu cầu HS nêu khái niệm về chiết suất tỷ đối - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1 và nêu ý nghĩa của chiết suất tỷ đối. - Nhận xét trả lời của HS và khắc sâu kiến thức cho HS @ Đọc SGK phần 3b,tìm hiểu về chiết suất tuyệt đối của môi trường. - Yêu cầu HS trình bày về chiết suất tuyệt đối của môi trường - Nhận xét trả lời của HS và kết luận. - Đọc SGK phần 3a,tìm hiểu về chiết suất tỷ đối của môi trường. - Trình bày về chiết suất tỷ đối của môi trường - Trả lời câu hỏi C1 và nêu ý nghĩa của chiết suất tỷ đối. - Nhận xét trả lời của bạn. @ Tìm hiểu về chiết suất tuyệt đối của môi trường - Trình bày về chiết suất tuyệt đối của môi trường. - Trình bày liên hệ giữa chiết suất tỷ đối và chiết suất tuyệt đối. 3. Chiết suất của môi trường a. Chiết suất tỉ đối - Nội dung: SGK - Biểu thức: b. Chiết suất tuyệt đối - Nội dung: SGK - Biểu thức: Đặt i=i1,r=i2 thì định luật khúc xạ có thể viết: Lưu ý: - Chiết suất của mọi chất đều lớn hơn 1 - Khi nói chiết suất môi trường là n ....''thì đây là chiết suất tuyệt đối Hoạt động 4: Tìm hiểu về ảnh của 1 vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách hai môi trường và tính thuận nghịch ánh sáng(10') Hoạt động thầy Hoạt động trò Nội dung ghi bảng @ Yêu cầu HS đọc phần 4 SGK tìm hiểu về ảnh của 1 vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng. - Yêu cầu HS trình bày về ảnh của 1 vật qua sự khúc xạ ánh sáng - Nhận xét trình bày của HS và kết luận. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi đã nêu ở đầu bài. @ Yêu cầu HS đọc phần 5,tìm hiểu về tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng. - Yêu cầu HS trình bày về tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng. - Nhận xét trả lời của HS và kết luận. - Tìm hiểu về ảnh của 1 vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua 2 môi trường - Trình bày kết quả thu được. - Nhận xét trình bày của bạn - Trả lời câu hỏi của GV - Nhận xét câu trả lời của bạn @ Đọc SGK phần 5,tìm hiểu về tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng. - Thảo luận và trình bày về kết quả thu được. - Nhận xét trình bày của bạn và bổ sung. 4.ảnh của 1 vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách 2 môi trường =>Nhìn từ môi trường kém chiết quang vào môi trường chiết quang hơn,ảnh như được nâng lên 5.Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng => ánh sáng đi theo chiều nào thì có thể truyền ngược lại theo chiều đó. Hoạt động 4: Vận dụng,củng cố(5 phút). Hoạt động thầy Hoạt động trò Nội dung ghi bảng - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi 1,2/SGK - Nêu 1 số câu hỏi TNKQ đã chuẩn bị trước cho HS trả lời. - Nhận xét câu trả lời của HS và tóm tắt kiến thức bài học - Đọc SGK và trả lời câu hỏi của GV - Tóm tắt kiến thức bài học Hoạt động 5: Tổng kết bài học (2 Phút) Hoạt động thầy Hoạt động trò Nội dung ghi bảng - Nhận xét thái độ học tập của HS - BTVN: Số 5.33,5.34,5.35/SBT -Dặn HS chuẩn bị bài Bài tập về sự khúc xạ ánh sáng - Ghi nhiệm vụ về nhà. I. Tổ chức lớp: (1 phút) Nội dung Hoạt động GV Hoạt động HS - Ổn định lớp học II. Kiểm tra bài cũ: (4phút) - Định nghĩa lăng kính. - Cho biết khi chiếu chùm tia sáng song song tới lăng kính và tăng dần góc tới I từ giá trị nhỏ nhất thì góc lệch thay đổi như thế nào ? à Góc lệch D giảm tới một giá trị xác định rồi tăng dần - Đưa ra câu hỏi. - Nhận xét câu trả lời của HS. -Vận dụng kiến thức bài trước trả lời câu hỏi của GV đưa ra. III. Dẫn nhập bài mới: (2 phút) - Câu hỏi 1:Khi quan sát được các vật nhỏ, chúng ta thường dùng dụng cụ gì? - Câu hỏi 2: Khi xem các vật ở khá xa, người ta thường dùng dụng cụ gì? Đặt câu hỏi. - Câu hỏi 1. - Câu hỏi 2. - Đưa ra câu hỏi dẫn nhập: “Tại sao kính lúp và ống nhòm có thể làm được như vậy?” - Ghi tựa bài mới. - Suy nghĩ trả lời câu hỏi 1 và 2. IV. Phát triển bài Hoạt động 1: Tìm hiểu về thấu kính. (7 phút) -- Định nghĩa thấu kính: SGK - Dựa vào hình dạng để phân loại thấu kính. - Cho HS quan sát hình vẽ các loại thấu kính. - Đánh giá câu trả lời của HS và đưa ra kết luận tổng quát. - Nêu câu hỏi C1, yêu cầu học sinh suy nghĩ trả lời. - Quan sát hình vẽ và đưa ra nhận xét. - Nhận xét câu trả lời của bạn. - Trả lời C1. Hoạt động 2: 2.1. Các khái niệm quang học của thấu kính. 2.2. Phân biệt thấu kính hội tụ, thấu kính phân kỳ (15 phút) Quang tâm: là điểm mà mọi tia sáng chiếu tới đều cho tia phản xạ truyền thẳng. Tiêu điểm: tiêu điểm ảnh chính(F’), tiêu điểm ảnh phụ(F’n), tiêu điểm vật chính(F), tiêu điểm vật phụ (Fn) Tiêu diện: tập hợp tất cả tiêu điểm. Hai loại tiêu diện: tiêu diện vật và tiêu diện ảnh. Tiêu cự (f): khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm vật. Độ tụ: D =1/f. - Cho học sinh thảo luận nhóm để phân biệt được sự khác nhau giữa thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ. - Thảo luận theo nhóm. Rút ra kết luận. - Trả lời câu hỏi GV yêu cầu Hoạt động 3: Sự tạo ảnh bởi thấu kính. (12 phút) - Tia sáng qua quang tâm O thì không đổi phương. - Tia sáng song song với trục chính cho tia ló (hoặc đường kéo dài) qua tiêu điểm ảnh chính. - Tia sáng (hoặc đường kéo dài) qua tiêu điểm vật chính cho tia ló song song trục chính. - Yêu cầu HS đọc mục IV - Nhận xét - Nêu câu hỏi C4 và các câu hỏi chuẩn bị - Nhận xét - Dựng ảnh tạo bởi thấu kính. - Nêu cách dựng ảnh. - Yêu cầu học sinh dựng lại ảnh của thấu kính -Kết luận - Đọc SGK - Thảo luận nhóm về định nghĩa, khái niệm vật,ảnh cách dựng ảnh - Nhận xét câu trả lời của bạn - Thảo luận nhóm trả lời câu hỏi - Dựng ảnh của thấu kính trong từng khoảng, nêu nhận xét. Hoạt động 4: Mối quan hệ vị trí ảnh, vị trí vật và độ lớn ảnh và vật. (15 phút) - Ảnh của một vật tạo bởi mỗi loại thấu kính có những đặc điểm xác định về tính chất (thật, ảo), chiều và độ lớn. - Khi thay đổi vị trí vật, có thể dựng được ảnh tương ứng. - Yêu cầu học sinh dựng lại ảnh của mỗi loại thấu kính trong các khoảng đặc biệt, nêu nhận xét về tính chất độ lớn, chiều ảnh so với vật - Nhận xét - Kết luận. - Dựng ảnh. - Đưa ra nhận xét. Hoạt động 5: Các công thức về thấu kính (12 phút) - Yêu cầu HS đọc mục V - Dựng ảnh tạo bởi thấu kính - Yêu cầu học sinh chứng minh công thức xác định vị trí ảnh - Nhận xét -Kết luận - Đọc SGK - Thảo luận nhóm, vẽ hình, dựa vào chứng minh hình học để thiết lập công thức xác định vị trí ảnh. - Nhận xét câu trả lời của bạn Hoạt động 6: Các thiết bị có ứng dụng thấu kính. (5 phút) - Thấu kính có nhiều ứng dụng trong đời sống và trong khoa học. - Nêu câu hỏi. - Giới thiệu một số thiết bị có ứng dụng thấu kính. - Trả lời các câu hỏi. - Quan sát và phát hiện thấu kính trong các ứng dụng Hoạt động 7 Vận dụng, củng cố. phút) - Vật và ảnh cùng tính chất thì trái chiều và ngược lại. - Vật và ảnh không cùng tính chất thì cùng chiều và ngược lại. + Thấu kính hội tụ tạo ảnh ảo lớn hơn vật thật. + Thấu kính phân kỳ tạo ảnh ảo nhỏ hơn vật thật. BT: Vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ cho ảnh A’B’ cách vật 20cm. Xác định vị trí vật và ảnh. Cho tiêu cự của thấu kính là f = 15cm. - Cho HS thảo luận. - Cho bài tập ví dụ và hướng dẫn làm bài. - Nhận xét, đánh giá nhấn mạnh kiến thức trong bài. - Thảo luận, trả lời câu hỏi. - Nhận xét câu trả lời của bạn. - Làm bài tập GV cho. Hoạt động 8: Giao nhiệm vụ về nhà. (2 phút) Chuẩn bị cho bài sau : “ Giải bài toán về hệ thấu kính” - Cho bài tập trong SGK: bài tập 4 đến 12 (trang 217, 218). - Dặn dò HS chuẩn bị bài sau. - Ghi bài tập về nhà. - Ghi bài chuẩn bị cho tiết sau.