Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài toán vật lý phần Gương phẳng - Môn Vật lý THCS

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài toán vật lý phần Gương phẳng - Môn Vật lý THCS

1. PHÒNG GD & ĐT QÙY CHÂU TRƯỜNG PT DTBT-THCS HỘI NGA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN VẬT LÝ PHẦN GƯƠNG PHẲNG - MÔN VẬT LÝ THCS Lĩnh vực chuyên môn: Vật Lý Tác giả: Phạm Thị Thu Hà Tổ chuyên môn: Toán Lý Đơn vị công tác Trường PT DTBT - THCS Hội Nga Điện thoại cá nhân Điện thoại cơ quan Năm học : 2015 – 2016 PHẦN I .ĐẶT VẤN ĐỀ. 1
2. PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Việc đổi mới phương pháp dạy học là rất cần thiết đặc biệt bộ môn Vật Lý là môn khoa học thực nghiệm, đã được toán học hoá ở mức độ cao, nên nhiều kiến thức và kỹ năng toán học được sử dụng rộng rãi trong việc học tập môn Vật lí. Đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, giúp học sinh bồi dưỡng phương pháp tự học cho mình, biết rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tế một cách say mê, hứng thú để từng bước tiếp cận nền khoa khọc kỹ thuật ngày càng phát triển một cách chủ động, sáng tạo. Góp phần tạo nguồn nhân lực đào tạo nhân tài cho đất nước đất trong giai đoạn hiện nay. Để học tốt môn vật lí, song song với việc nắm vững lý thuyết , học sinh cần phải có kỹ năng giải bài tập, Việc giải các bài tập Vật lí giúp học sinh hiểu sâu hơn những quy luật vật lí, những hiện tượng vật lí, 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. Qua thực tế nhiều năm giảng dạy môn Vật lí THCS, qua nhiều tài liệu, nhiều chuyên đề bồi dưỡng thường xuyên, qua quá trình công tác, qua học hỏi đồng nghiệp tôi rút ra được một phương pháp dạy đạt hiệu quả ngày càng cao hơn cho học sinh của mình trong giảng dạy, đó là “Phương pháp giải bài toán Vật lý phần gương phẳng –Môn Vật lý THCS ” Để làm được điều đó trước hết người giáo viên phải có đủ kiến thức, có sự say mê nghề nghiệp, có tấm lòng tận tụy với học sinh để giúp học sinh tự khai thác nội dung, tự giải quyết vấn đề. hướng dẫn học sinh tim được 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 thì các em sẽ có kỹ năng giải bài tập về gương phẳng tốt hơn. Những tiết học như vậy tiềm năng trí tuệ, tư chất của học sinh được phát huy tối đa, từ đó để có phương án, bồi dưỡng nâng cao kiến thức, năng lực cho học sinh sau này II. CƠ SỞ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ. Mục tiêu cần đạt tới khi giải bài tập Vật lý là tìm được câu trả lời đúng đắn, giải đáp được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ. Quá trình giải một bài toán Vật lý thực chất là tìm hiểu điều kiện bài toán, xem xét hiện tượng Vật lý được đề cập và dựa trên kiến thức Vật lý, Toán để nghĩ tới những mối liên hệ có thể qua các đại lượng đã cho và các đại lượng cần tìm. Sao cho có thể thấy được đại lượng phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp đại lượng đã cho. Từ đó tìm được với giải đáp. Từ sự phân tích về thực chất hoạt động giải một bài toán Vật lý, thì ta có thể chỉ ra những nét khái quát, xem như một sơ đồ định hướng các bước chung của tiến trình 2
3. giải một bài toán Vật lý. Đó là cơ sở để giáo viên xác định phương pháp hướng dẫn học sinh. PHẦN II: NỘI DUNG. I. Thực trạng: Học sinh đại trà đa số nhận thức đều có hạn, nên khi giải các dạng bài tập Vật lí thường ít hiểu rõ về bản chất của nó. Vì vậy việc định hướng và tìm ra phương pháp giải cho bài tập đó là rất quan trọng. Qua khảo sát thực tế Học sinh ở trường về nhu cầu ham thích học, và chất lượng học Vật lí như sau: Chất lượng giải các bài tập Vật lí. TT Nội dung Tỷ lệ 1 Không biết giải các bài tập 25 % 2 Biết giải các bài tập 60 % 3 Biết giải các bài tập, hiểu đúng bản chất 10 % 4 Biết vận dụng các dạng bài tập giải được 5 % Kết quả khảo sát HS trước khi áp dụng SKKN- năm 2013 – 2014 Giỏi Khá TB Yếu Lớp Sĩ số SL 0% SL % SL % SL % 7A 22 0 0% 5 22,9% 11 50% 6 27,1% 8A 35 3 8,7% 10 28,5% 17 48,5% 5 14,3% 8B 37 0 0% 0 % 27 70,5% 10 25,5% 8C 35 0 0% 0 % 25 71% 10 29% Qua thực trạng trên ta thấy: - Đa số HS chưa có định hướng chung về phương pháp học lý thuyết và phương pháp giải bài tập vật lí - Học sinh chưa nắm vững kiến thức, do đó gặp không ít khó khăn trong việc vẽ ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng và hoàn thiện các yêu cầu khác của bài toán. Vì vậy việc định hướng cho học sinh giải các bài tập Vật lí là rất quan trọng. Đặc biệt là việc hiểu đúng bản chất Vật lí và vận dụng được kiến thức. Từ đó một vấn đề đặt ra là 3
4. phải có được một hệ thống bài tập cơ bản, khoa học, đi từ dễ đến khó sẽ giúp cho học sinh vừa ham thích, vừa hiểu và vận dụng được kiến thức đó vào cuộc sống, kĩ thuật. II. Giải pháp: *Các bước giải bài tập Vật lí. 1. Bước thứ nhất: - Tìm hiểu đề bài - Đọc ghi ngắn gọn các dữ liệu xuất phát và các đại lượng phải tìm. - Mô tả lại tình huống được nêu trong đề bài, vẽ hình minh hoạ. - Nếu đề bài yêu cầu thì phải làm thí nghiệm để thu được các dữ liệu cần thiết. 2. Bước thứ hai: - Xác lập các mối quan hệ cơ bản của các dữ liệu xuất phát của các đại lượng cần phải tìm. - Đối chiếu các dữ liệu xuất phát và đại lượng cần phải tìm, xem xét bản chất vật lý của tình huống đã cho để nghĩ đến các kiến thức, các định luật, các công thức có liên quan. - Tìm kiếm, lựa chọn các mối liên hệ tối thiểu cần thiết để thấy được các mối liên hệ của đại lượng cần phải tìm với các dữ liệu xuất phát, từ đó rút ra kiến thức cần tìm. 3. Bước thứ ba: - Rút ra kết quả cần tìm. - Từ các mối liên hệ cần thiết đã xác lập được, tiếp tục luận giải, tính toán để rút ra kết quả cần tìm. 4. Bước thứ tư: - Kiểm tra, xác nhận kết quả. - Để xác nhận kết quả cần tìm, cần kiểm tra lại việc giải, theo một hoặc một số cách sau đây: - Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi, xét hết các trường hợp chưa? - Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không? - Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp không? - Kiểm tra kết quả bằng thực nghiệm xem có phù hợp không? Nếu cần 4
5. III. Phương pháp giải bài tập cụ thể: Để có thể giải tốt bài tập trước hết học sinh phải nắm vững các kiến thức cơ bản sau: 1.Tia sáng: 2.Hiện tượng phản xạ ánh sáng: 3.Định luật phản xạ ánh sáng: 4.Biểu diễn gương phẳng, các tia sáng và tên gọi các thành phần trên hình vẽ: (hình 1) N - Gương phẳng (M) S R - Tia tới SI - Tia phản xạ IR - Đường pháp tuyến IN i i’ - Góc tới SIN = i - Góc phản xạ NIR = i/ - Điểm tới I M I Hình 1 - Mặt phẳng tới là mặt phẳng chứa tia tới SI và đường pháp tuyến IN 5. Gương phẳng là những vật có bề mặt nhẵn phẳng phản xạ hầu hết ánh sáng khi chiếu vào đó. S R * Tính chất ảnh của vật tạo bởi gương phẳng: 6.Cách vẽ ảnh của một điểm sáng qua gương. x M Cách 1: Dựa vào tính chất của ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng (hình 2) Cách 2: Dựa vào định luật phản xạ ánh H I K x sáng. 7. Cách vẽ ảnh của một vật sáng qua Hình 2 gương phẳng. S’ - 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. 8. Vùng nhìn thấy của gương: VI. Các ví dụ cụ thể: 1.Dạng 1: Vẽ ảnh của một điểm sáng, vật sáng xác định góc tới, góc phản xạ Bài 1.1: 5
6. Cho một điểm sáng S trước gương phẳng G như hình vẽ (hình 3) Hãy trình bày cách vẽ và vẽ ảnh S’ của điểm sáng S bằng hai cách: a.Áp dụng tính chất ảnh của một vật. tạo bởi gương phẳng. S. b.Áp dụng định luật phản xạ ánh sang. G Hình 3 Hướng dẫn giải : a. Áp dụng tính chất của ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng: Vì ảnh và vật đối xứng với nhau qua gương phẳng nên ta kẻ SS ’ vuông góc với gương phẳng tại H sao cho S’H =SH. Vậy S’ là ảnh của S (hình 4) b.Áp dụng định luật phản xạ ánh sáng: - Từ điểm sáng S ta vẽ hai tia tới bất kỳ đến gương phẳng. - Từ I và K dựng đường pháp tuyến IN1 và KN2. - Đo góc tới SIN1 và SKN2 (bằng thước đo góc). - Vẽ hai tia phản xạ tương ứng IR1 và KR2 sao cho góc phản xạ bằng góc tới. - Kéo dài hai tia phản xạ cắt nhau tại S’. Vậy S’ là ảnh của S *Vẽ hình: R1 S N1 N2 i / 1 i 1 / R 2 i i2 1 G H I K Hình 4 S’ * Từ bài tập này giáo viên ra các bài tập tương tự nhưng mở rộng ở mức độ khó hơn. Bài 1.2 (Mở rộng bài toán 1.1) Chiếu một tia sáng SI lên một gương phẳng M như hình vẽ (hình 5). S a.Hãy vẽ tia phản xạ IR. b.Tính giá trị của góc phản xạ. 300 Hướng dẫn giải : M I a.Cách vẽ tia phản xạ IR(áp dụng tính chất của ảnh của một vật tạo bởi gương Hình 5 6
7. phẳng) - Vẽ ảnh S’ đối xứng với S qua gương phẳng. - Vì tia phản xạ có đường kéo dài đi qua ảnh S’ nên ta nối S’ với I, rồi kéo dài về phía trước gương ta được tia phản xạ IR. (hình 6) N S b.Tính giá trị của góc phản xạ: R Từ I ta dựng đường pháp tuyến IN. Ta có: 0 M 30 0 0 0 SIN MIN SIM 90 30 60 I Theo định luật phản xạ ánh sáng. góc phản xạ bằng góc tới. S’ Hình 6 nên NIR SIN 600 Vậy góc phản xạ bằng 600 Bài 1.3: (Mở rộng bài toán 1.2vẽ tia G1 phản xạ qua hệ gương) Hai gương phẳng G1 và G2 được bố trí hợp với nhau một góc như hình vẽ . (hình 7). Hai điểm sáng A và B được đặt A vào giữa hai gương. . a.Trình bày cách vẽ tia sáng suất phát B từ A phản xạ lần lượt lên gương G2 đến G2 gương G1 rồi đến B. b.Nếu ảnh của A qua G1 cách A là Hình 7 , 12cm và ảnh của A qua G2 cách A là 16cm. Khoảng cách giữa hai ảnh đó là 20cm. ’ Tính góc . . B G1 Hướng dẫn giải : ’ a. Vẽ A là ảnh của A qua gương G2 . ’ bằng cách lấy A đối xứng với A qua G2 J A ’ - Vẽ B là ảnh của B qua gương G1 ’ B bằng cách lấy B đối xứng với B qua G1 G2 ’ ’ I - Nối A với B cắt G2 ở I, cắt G1 ở J - Nối A với I, I với J, J với B ta được Hình 8 . đường đi của tia sáng cần vẽ (hình 8) A’ b. Gäi A1 lµ ¶nh cña A qua g­¬ng G1 7
8. .A1 A2 lµ ¶nh cña A qua g­¬ng G2 ( Hình 9) Theo gi¶ thiÕt: AA1=12cm AA2=16cm, A1A2= 20cm Ta thÊy: 202=122+162 . VËy tam gi¸c AA1A2 lµ tam gi¸c vu«ng A t¹i A suy ra 900 Hình 9 .A2 Bài tập 1.4: (Tiếp tục mở rộng thêm bằng cách vẽ ảnh của vật sáng) Cho một vật sáng AB đặt trước một gương phẳng (hình 10) B a. Hãy vẽ ảnh A’B’ tạo bởi gương b. Biết đầu A và đầu B cách gương A lần lượt là 30cm và 50cm. tính khoảng cách AA’ và BB’. c. Di chuyển vật AB ra xa gương một khảng x = 10cm. Tính khoảng cách AA’. Hình 10 Hướng dẫn giải : a.Vẽ ảnh A’B’: + Vẽ AA’ vuông góc với gương tại H sao cho A’H = AH + Vẽ BB’ vuông góc với gương tại K sao cho B’K = BK B + Nối A’ với B’ ta được ảnh A’B’ của AB. (hình 10b) A b.Tính khoảng cách AA’ và BB’. K Theo hình vẽ ta có: AA’= AH +A’H H Mà A’H = AH nên AA’= 2AH Thay số và ta được AA’= 2.30 = 60(cm): A’ Theo hình vẽ ta có: BB’= BK+B’K B’ Mà B’K = BK nên BB’= 2BK Hình 10b Thay số vào ta được: BB’ = 2.5 = 10(cm) 8