Giáo án Vật lý tiết 58: bài tập Thấu kính

Tiết 58: BÀI TẬP I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: Nhằm giúp học sinh: - Ôn tập, củng cố các kiến thức về thấu kính. - Phân tích và trình bày được quá trình tạo ảnh qua thấu kính. - Nắm được phương pháp chung giải các bài toán về thấu kính. 2. Kỹ năng: - Viết được sơ đồ tạo ảnh qua thấu kính. - Giải được một số bài tập về thấu kính. II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: Chuẩn bị phiếu học tập bao gồm hệ thống các câu trắc nghiệm và đề bài tự luận về thấu kính cho học sinh. 2. Học sinh: Ôn lại các kiến thức về thấu kính đã học. III. Tiến trình dạy học: 1. Hoạt động 1 (3 phút): Ổn định tổ chức lớp, đặt vấn đề vào bài mới + Ổn định tổ chức lớp. + Đặt vấn đề vào bài mới. Bài học trước chúng ta đã nghiên cứu về hai loại thấu kính: hội tụ và phân kỳ, đã nắm được đường truyền của tia sáng và quá trình tạo ảnh qua thấu kính. Để giúp các em củng cố và tăng khả năng vận dụng giải quyết các bài toán về thấu kính, hôm nay chúng ta đi làm một số bài tập về thấu kính. 2. Hoạt động 2 (5 phút): Hệ thống kiến thức đã học: Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - Công thức xác định vị trí ảnh? - Công thức xác định số phóng đại ảnh? - Quy ước dấu? + + d' > 0, ảnh thật d’ < 0, ảnh ảo k > 0, vật và ảnh cùng chiều (trái tính chất) k < 0, vật và ảnh ngược chiều (cùng tính chất) A. Hệ thống kiến thức: 1. Công thức xác định vị trí ảnh: 2. Công thức xác định số phóng đại ảnh: Quy ước dấu 3. Hoạt động 3 (35 phút): Phát phiếu học tập và hướng dẫn học sinh giải bài tập PHIẾU HỌC TẬP Tiết 58: BÀI TẬP Câu 1: Ghép mỗi nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải: 1. Mọi tia sáng qua quang tâm O của thấu kính 2. Tiêu điểm ảnh và tiêu điểm vật 3. Tia tới song song với trục chính của thấu kính sẽ cho tia ló truyền qua (hay có đường kéo dài của tia ló qua) 4. Tia tới (hay đường kéo dài của nó) qua tiêu điểm vật trên trục sẽ cho tia ló 5. Quang tâm, tiêu điểm (vật và ảnh) có các tính chất quang học đặc biệt a) tiêu điểm ảnh trên trục đó. b) song song với trục đó. c) nằm đối xứng với nhau qua quang tâm. d) nhờ đó ta vẽ đường truyền của tia sáng qua thấu kính nhanh chóng và đơn giản. e) đều truyền thẳng (không lệch phương). f) vị trí của các tiêu điểm ảnh và tiêu điểm vật đổi chỗ cho nhau. Câu 2: Cho các hình vẽ sau: x’ x x’ O S Hình a x’ x O S I R Hình b x A B A’ B’ Hình c 1. Hãy vẽ tiếp đường đi của chùm sáng tới thấu kính ở hình a. 2. Xác định loại thấu kính, tiêu điểm F và F’ ở hình b. Cho AB là vật thật, A’B’ là ảnh ảo. Xác định quang tâm O, tiêu điểm F và F’ của thấu kính ở hình c. Câu 3: Vật AB vuông góc với trục chính của TK, d = 30cm, cho ảnh A1B1 ngược chiều vật. Cho vật dịch chuyển dọc theo trục chính đến 1 vị trí mới cho ảnh A2B2 cùng chiều vật và cách TK 20cm. Biết A1B1 và A2B2 có cùng chiều cao. Xác định loại TK đang dùng, chiều dịch chuyển của vật. Tiêu cự của TK đang dùng. Độ dịch chuyển của vật từ vị trí cũ đến vị trí mới. Câu 4: Một vật AB song song một màn E, cách màn E một khoảng L = 90cm. Đặt một TK trong khoảng vật màn sao cho trục chính đi qua A vuông góc với màn E. TK này có khả năng dịch chuyển trong khoảng vật màn. Xác định loại TK, tiêu cự TK để: Khi dịch chuyển TK tìm được hai vị trí của TK cho ảnh rõ nét trên màn, hai vị trí này cách nhau 30cm. Khi dịch chuyển TK chỉ tìm được một vị trí duy nhất của TK cho ảnh rõ nét trên màn. Xác định vị trí đó. - Căn cứ vào nội dung tính chất về đường truyền của tia sáng qua thấu kính các em hãy đọc và hoàn thành nội dung câu 1 - Nhận xét câu trả lời của HS - Dựa vào tính chất về đường truyền của tia sáng, các cách dựng và vẽ ảnh của một vật qua thấu kính để hoàn thành câu 2. - Sử dụng các cách vẽ tia tới bất kỳ qua thấu kính. Chon cách vẽ phù hợp để hoàn thành . - Xác định loại TK, dựa vào tính chất ảnh và vật, vẽ hình xác định O, F, F’? - Nhận xét bài làm của HS và đưa ra ‎ chú y nếu HS mắc sai lầm. - Yêu cầu HS đọc, tóm tắt bài tập 3. + Hướng dẫn HS xác định xem A1B1 là ảnh thật hay ảo. Suy ra loại TK dùng. + Phân tích bài toán xem chiều dịch chuyển của vật? + Hướng dẫn HS lập sơ đồ tạo ảnh. - Công thức xác định số phóng đại ảnh trước khi dịch vật? - Công thức xác định số phóng đại ảnh sau khi dịch vật? - Quan hệ giữa k1 và k2 lúc này thế nào? - Rút ra phương trình tìm f ? Theo yêu cầu bài toán loại nghiệm và suy ra kết quả cần tìm. - Muốn tìm độ dịch chuyển của vật ta làm thế nào? - Kết luận về độ dịch chuyển ∆d ? - Mở rộng bài toán với đầu bài tương tự nhưng với điều kiện ảnh nọ cao gấp bao nhiêu lần ảnh kia, cách làm tương tự. - Yêu cầu HS đọc và tóm tắt câu 4, vẽ hình minh họa - Thông báo công thức xác định khoảng cách từ vật đến màn: - Dựa vào quy ước dấu suy ra L? - Phương trình xác định d’ thông qua d, f = ? - Thực hiện tính toán, quy đồng mẫu số, suy ra biểu thức ? - Theo ycbt có 2 vị trí cho ảnh rõ nét trên màn nghĩa là gì? Từ biểu thức suy ra d1, d2 = ? - 2 vị trí này cách nhau 30cm, nghĩa là? - Rút ra biểu thức xác định f. Thay số và kết quả. - Chỉ cho duy nhất một vị trí cho ảnh rõ nét trên màn nghĩa là? - Tìm được f, d, suy ra vị trí đặt thấu kính ♦ Mở rộng bài toán: với đầu bài trên yêu cầu tìm L, l, f, cách làm tương tự. - Hoàn thành câu 1 1- e 2- c 3- a 4- b 5- d - Lắng nghe ghi chép nhanh - Hoàn thành câu 2 + Kẻ tia SO truyền thẳng cắt tia ló tại S’ là ảnh của S. + Nối tia IS’ (mọi tia ló đều qua S’) + Vì tia IR lệch về phía trục chính của TK suy ra đây là TKHT. + Dựng trục phụ song song với SI cắt IR tại F1’, từ F1’ kẻ đường thẳng vuông góc trục chính cắt xx’ tại F’. Lấy F đối xứng F’ qua O. + Vì d < d’, đây là TKPK + + Tia BI ‖ xx’, cho tia ló kéo dài qua B’ cắt xx’ tại F’. + Lấy F đối xứng F’ qua O. - Lắng nghe nhận xét của GV. - Nghiên cứu, suy nghĩ giải bài tập. a) Ảnh A1B1 ngược chiều vật → ảnh thật→ TKHT Vật dịch chuyển lại gần TK - Lắng nghe, ghi chép. + Trước : O AB A1B1 d1 d1’ + Sau: O AB A2B2 d2 d2’ + k1 = - k2 (3) Từ (1) (2) (3) suy ra : Suy ra tiêu cự thấu kính f = 20cm. - Phải so sánh d1 với d2 - Chú y lắng nghe. - Thực hiện yêu cầu. - Lắng nghe, theo dõi bài giảng - Thực hiện yêu cầu của GV + L = d + d’ (1) + thay vào (1) suy ra L + - Nghĩa là pt trên có 2 nghiệm phân biệt. - Pt trên có duy nhất 1 nghiệm. - Biện luận, đưa ra kết quả bài toán. - Lắng nghe, ghi chép nhanh. B. Bài tập: Câu 1: 1- e 2- c 3- a 4- b 5- d Câu 2: x O S S’ O I x S R F’ F1’ O B A B’ F’ A’ x x' I Câu 3: Tóm tắt: AB → A1B1: d1 = 30cm AB → A2B2: d2’ = -20cm a) Loại TK, chiều dịch chuyển. b) f = ? c) ∆d = ? Giải: a) Ảnh A1B1 ngược chiều vật → ảnh thật→ TKHT + Trước khi dịch vật: ảnh thật, d1 > f + Sau khi dịch vật: ảnh cùng chiều vật→ ảnh ảo→ d2 < f → d2 < d1, vật đã dịch chuyển lại gần TK. b) f = ? O AB A1B1 d1 d1’ + Trước: O AB A2B2 d2 d2’ + Sau: + k1 = - k2 (3) Từ (1) (2) (3) suy ra: Suy ra f = 20cm. c) ∆d = ? ∆d = d1 – d2 = 20cm Vậy vật dịch lại gần TK 20cm so với vị trí ban đầu. Câu 4: L A O B l E - Theo giả thiết ảnh rõ nét trên màn, suy ra ảnh thật, TKHT. Ta có: a) Theo ycbt để có 2 vị trí của TK cho ảnh rõ nét trên màn, suy ra pt (1) có 2 nghiệm: Mặt khác theo giả thiết, 2 vị trí này cách nhau 30cm: Vậy f = 20cm. b) Theo ycbt, để có duy nhất 1 vị trí cho ảnh rõ nét trên màn, suy ra pt (1) có duy nhất 1 nghiệm: Suy ra f = L/4 = 22,5cm Khi đó d = L/2 = 45cm, vậy thấu kính ở vị trí cách đều vật và màn E. 4. Hoạt động 4 (2 phút): Củng cố, nhận xét tiết học và đưa ra phương pháp giải chung - Nhận xét giờ học. - Bài tập TK rất nhiều và đa dạng, về nhà các em hãy làm thêm những y mở rộng bài toán hay các bài tập trong các sách tham khảo, nâng cao. - Đưa ra phương pháp giải chung: Bước 1: Tóm tắt bài toán Bước 2: Lập sơ đồ tạo ảnh, vẽ hình minh họa. Bước 3: Tìm mối liên hệ giữa các đại lượng. Bước 4: Giải pt, hệ pt, biện luận. Bước 5: Kết quả. - Rút kinh nghiệm giờ dạy: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….