Sáng kiến kinh nghiệm Hình thành phương pháp giải bài tập Vật Lý quang học lớp 9 (chương III: Phần Quang học)

 toán hình học còn hạn chế (tam giác đồng dạng) nên không thể giải toán được.
Đọc đề hấp tấp, qua loa, khả năng phân tích đề, tổng hợp đề còn yếu, lượng thông tin cần thiết để giải toán còn hạn chế.
Vẽ hình còn lúng túng. Một số vẽ sai hoặc không vẽ được ảnh của vật qua thấu kính, qua mắt, qua máy ảnh do đó không thể giải được bài toán.
Môt số chưa nắm được kí hiệu các loại kính, các đặt điểm của tiêu điểm, các đường truyền của tia sáng dặt biệt, chưa phân biệt được ảnh thật hay ảnh ảo. Một số khác không biết biến đổi công thức toán.
Theo t«i, thùc tr¹ng nªu trªn cã thÓ do mét sè nguyªn nh©n sau:
+ Học sinh Chưa có thói quen định hướng cách giải một cách khoa học trước những bài toán quang hình học lớp 9.
	+ Häc sinh ch­a cã ph­¬ng ph¸p tæng qu¸t ®Ó gi¶i mét bµi tËp VËt lÝ.
	+ Häc sinh ch­a biÕt vËn dông c¸c kiÕn thøc, ®Þnh luËt VËt lÝ ....
	+ Néi dung cÊu tróc ch­¬ng tr×nh s¸ch gi¸o khoa míi hÇu nh­ kh«ng dµnh thêi l­îng cho viÖc h­íng dÉn häc sinh gi¶i bµi tËp hay luyÖn tËp ( ®Æc biÖt lµ ch­¬ng tr×nh vËt lÝ ë c¸c líp: 6, 7, 8), dÉn ®Õn häc sinh kh«ng cã ®iÒu kiÖn bæ sung, më réng vµ n©ng cao kiÕn thøc còng nh­ rÌn kü n¨ng gi¶i bµi tËp VËt lÝ.
 * Sè liÖu ®iÒu tra tr­íc khi thùc hiÖn ®Ò tµi.
Khèi
SÜ sè
Giái
Kh¸
TB
YÕu - KÐm
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
9A
25
0
0
4
11
10
9B
26
0
0
3
10
13
3. Gi¶i ph¸p thùc hiÖn
	Ngoµi viÖc hiÓu râ kiÕn thøc c¬ b¶n, ®Ó cã kü n¨ng tèt trong viÖc gi¶i bµi tËp VËt lÝ ®ßi hái häc sinh ph¶i cã ph­¬ng ph¸p gi¶i còng nh­ c¸ch tr×nh bµy lêi gi¶i khoa häc, logic; ph¶i cã kh¶ n¨ng ph©n lo¹i ®­îc c¸c d¹ng bµi tËp.
	V× vËy ®Ó gióp häc sinh b­íc ®Çu cã ph­¬ng ph¸p gi¶i mét bµi tËp vËt lÝ quang häc, trong n¨m häc nµy t«i ®· kÕt hîp víi tæ chuyªn m«n tæ chøc cho häc sinh häc chuyªn ®Ò “H×nh thµnh ph­¬ng ph¸p gi¶i bµi tËp VËt lÝ quang häc”.
	Trong chuyªn ®Ò nµy t«i chia thµnh 3 néi dung, h­íng dÉn häc sinh:
	 þ Tr×nh tù gi¶i mét bµi tËp vËt lÝ.
 þ Hai ph­¬ng ph¸p suy luËn ®Ó gi¶i c¸c bµi tËp vËt lÝ.
 þ ¸p dông ph­¬ng ph¸p gi¶i bµi tËp vËt lÝ vµo mét sè bµi tËp c¬ b¶n. 
 	3.1. Tr×nh tù gi¶i mét bµi tËp vËt lÝ.
	- Ph­¬ng ph¸p gi¶i mét bµi tËp VËt lÝ phô thuéc nhiÒu yÕu tè: môc ®Ých yªu cÇu cña bµi tËp, néi dung bµi tËp, tr×nh ®é cña c¸c em, v.v... Tuy nhiªn trong c¸ch gi¶i phÇn lín c¸c bµi tËp VËt lÝ còng cã nh÷ng ®iÓm chung.
- Th«ng th­êng khi gi¶i mét bµi tËp vËt lÝ cÇn thùc hiÖn theo tr×nh tù sau ®©y: 
 	3.1.1. HiÓu kü ®Çu bµi. 
- §äc kü dÇu bµi: bµi tËp nãi ®Õn vÊn ®Ò g×? Cho biÕt g×? ph¶i t×m c¸i g×? 
- Tãm t¾t ®Çu bµi b»ng c¸ch dïng c¸c ký hiÖu ch÷ ®· qui ­íc ®Ó viÕt c¸c d÷ kiÖn vµ Èn sè, ®æi ®¬n vÞ c¸c d÷ kiÖn cho thèng nhÊt(nÕu cÇn thiÕt ).
	- VÏ h×nh , nÕu bµi tËp cã liªn quan ®Õn h×nh vÏ hoÆc nÕu cÇn ph¶i vÏ h×nh ®Ó diÔn ®¹t ®Ò bµi. Cè g¾ng vÏ ®óng tØ lÖ xÝch cµng tèt. Trªn h×nh vÏ cÇn ghi râ d÷ kiÖn vµ c¸i cÇn t×m.
 	3.1.2. Ph©n tÝch néi dung bµi tËp, lËp kÕ ho¹ch gi¶i. 
	- T×m sù liªn hÖ gi÷a nh÷ng c¸i ch­a biÕt (Èn) vµ nh÷ng c¸i ®½ biÕt (d÷ kiÖn)
	- NÕu ch­a t×m ®­îc trùc tiÕp c¸c mèi liªn hÖ Êy th× cã thÓ ph¶i xÐt mét sè
 bµi tËp phô ®Ó gi¸n tiÕp t×m ra mèi liªn hÖ Êy.
- Ph¶i x©y dùng ®­îc mét dù kiÕn vÒ kÕ ho¹ch gi¶i.
 	3.1.3. Thùc hiÖn kÕ ho¹ch gi¶i.
- T«n träng tr×nh tù ph¶i theo ®Ó thùc hiÖn c¸c chi tiÕt cña dù kiÕn, nhÊt lµ khi gÆp mét bµi tËp phøc t¹p.
- Thùc hiÖn mét c¸ch cÈn thËn c¸c phÐp tÝnh sè häc, ®¹i sè hoÆc h×nh häc. Nªn h­íng dÉn häc sinh lµm quen dÇn víi c¸ch gi¶i b»ng ch÷ vµ chØ thay gi¸ trÞ b»ng sè cña c¸c ®¹i l­îng trong biÓu thøc cuèi cïng.
	- Khi tÝnh to¸n b»ng sè, ph¶i chó ý ®¶m b¶o nh÷ng trÞ sè cña kÕt qu¶ ®Òu cã ý nghÜa.
 	3.1.4. KiÓm tra ®¸nh gi¸ kÕt qu¶.
	- KiÓm tra l¹i trÞ sè cña kÕt qu¶: Cã ®óng kh«ng? V× sao? Cã phï hîp víi thùc tÕ kh«ng? 
	- KiÓm tra l¹i c¸c phÐp tÝnh: cã thÓ dïng c¸c phÐp tÝnh nhÈm vµ dïng c¸ch lµm trßn sè ®Ó tÝnh cho nhanh nÕu chØ cÇn xÐt ®é lín cña kÕt qu¶ trong phÐp tÝnh.
	- NÕu cã ®iÒu kiÖn, nªn ph©n tÝch, t×m mét c¸ch gi¶i kh¸c, ®i ®Õn cïng mét kÕt qu¶ ®ã. KiÓm tra xem cßn con ®­êng nµo ng¾n h¬n kh«ng.
 	3. 2. Hai ph­¬ng ph¸p suy luËn ®Ó gi¶i c¸c bµi tËp vËt lÝ.
	XÐt vÒ tÝnh chÊt thao t¸c cña t­ duy, khi gi¶i c¸c bµi tËp vËt lÝ, ng­êi ta th­êng dïng ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch vµ ph­¬ng ph¸p tæng hîp.
 3.2.1. Gi¶i bµi tËp b»ng ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch.
	Theo ph­¬ng ph¸p nµy, xuÊt ph¸t ®iÓm cña suy luËn ®¹i l­îng cÇn t×m. Ng­êi gi¶i ph¶i t×m xem ®¹i l­îng ch­a biÕt nµy cã liªn quan víi nh÷ng ®¹i l­îng VËt lÝ nµo kh¸c vµ mét khi biÕt sù liªn hÖ nµy th× biÓu diÔn nã thµnh nh÷ng c«ng thøc t­¬ng øng. NÕu mét vÕ cña c«ng thøc lµ ®¹i l­îng cÇn t×m cßn vÕ kia chØ gåm nh÷ng d÷ liÖu cña bµi tËp th× c«ng thøc Êy cho ra ®¸p sè cña bµi tËp. NÕu trong c«ng thøc cßn nh÷ng ®¹i l­îng kh¸c ch­a biÕt th× ®èi víi mçi ®¹i l­îng ®ã, cÇn t×m mét biÓu thøc liªn hÖ víi nã víi c¸c ®¹i l­îng VËt lÝ kh¸c; cø lµm nh­ thÕ cho ®Õn khi nµo biÓu diÔn ®­îc hoµn toµn ®¹i l­îng cÇn t×m b»ng nh÷ng ®¹i l­îng ®· biÕt th× bµi to¸n ®· ®­îc gi¶i xong.
	Nh­ vËy còng cã thÓ nãi theo ph­¬ng ph¸p nµy, ta míi ph©n tÝch mét bµi tËp phøc t¹p thµnh nh÷ng bµi tËp ®¬n gi¶n h¬n råi dùa vµo nh÷ng quy t¾c t×m lêi gi¶i mµ lÇn l­ît gi¶i c¸c bµi tËp ®¬n gi¶n nµy. Tõ ®ã t×m dÇn ra lêi gi¶i cña c¸c bµi tËp phøc t¹p nãi trªn.
Các bước chung để giải một bài tóan Vật lý là:
 Bước 1: Vẽ hình, tóm đề, đặt ký hiệu toán học.
Bước 2: Phân tích bài toán. 
Bước 3: Chuyển bài toán Vật lý thành bài tóan đại số và hình học. 
Bước 4: Dùng các kiến thức đại số và hình học để tìm lời giải.
Bước 5: Biện luận để chọn lời giải đúng, bỏ các lời giải bất hợp lý.
3.2.2. Sau đây chúng ta chi tiết hóa các bước nêu trên:
 Bước 1: Vẽ hình. tóm đề, đặt ký hiệu tóan học.
 Bài toán có bao nhiêu trường hợp phải vẽ bấy nhiêu hình.
 Trên mỗi hình phải ký hiệu cho các điểm, đường, vectơ, đại lượng.
 Phần tóm đề phải tóm ý theo từng đối tượng riêng biệt. Mỗi đối tượng có các đại lượng nào đi kèm.
 Bước 2: Phân tích bài toán: 
 Phân tích đường đi các tia sáng và các góc tạo thành bởi các tia sáng, xác 
định vị trí ảnh tính chất của ảnh.
 Bước 3: Chuyển bài toán Vật lý thành bài toán đại số và hình học:
 Tìm kiếm dấu hiệu bằng nhau trong các đại lượng đã cho để lập phương trình đại số.
 Có bao nhiêu trường hợp thì có bấy nhiêu phương trình.
 Thành phập phương trình hoặc hệ phương trình
 Bước 4: Dùng các kiến thức đại số và hình học để giải hệ phương trình:
 Khi hệ phương trình đơn giản thì giải hệ phương trình bằng phương pháp cộng đại số.
 Khi hệ phương trìnnh phức tạp, có quá nhiều đại lượng chưa biết thì giải bằng phương pháp thế để triệt tiêu các đại lượng chưa biết giống nhau.
 Nếu là bài toán hình học thì chú ý các tam giác bằng nhau, tam giác đồng dạng, các góc bằng nhau, các cạnh bằng nhau, dùng các tỉ số lươựng giác sin, cos cho các góc nhọn. 
 Bước 5: Biện luận kết quả tìm được:
 Có khi số tìm được vẫn là số dương nhưng giá trị bất hợp lý thì cũng loại.
	Những bài toán quang hình học lớp 9 được gói gọn ở chương III từ tiết 44 đến tiết 64. Mặc dù các em đã học phần quang ở năm lớp 7, nhưng chỉ là những khái niệm cơ bản, cho nên những bài toán loại này vẫn còn mới lạ đối với học sinh, mặc dù không quá phức tạp đối với học sinh lớp 9 nhưng vẫn phải tập dần cho HS có kỹ năng định hướng bài giải một cách có hệ thống, có khoa học, dễ dàng thích ứng với các bài toán quang hình học đa dạng hơn ở các lớp cấp trên 
sau này.
	Để khắc phục những nhược điểm đã nêu ở trên, tôi đã đưa ra một số giải pháp cần thiết cho học sinh bước đầu có một phương pháp cơ bản để giải loại bài toán quang hình lớp 9 được tốt hơn.
A. Giáo viên cho HS đọc kỹ đề từ 3 đến 5 lần cho đến khi hiểu. Sau đó hướng dẫn HS phân tích đề:
	Hỏi: * Bài toán cho biết gì ?
	* Cần tìm gì ? Yêu cầu gì ?
	* Vẽ hình như thế nào ? Ghi tóm tắt.
	* Vài học sinh đọc lại đề ( dựa vào tóm tắt để đọc ).
B. Giáo viên hướng dẫn cho học sinh cách vẽ hình.
	Cần chú ý rằng trong các bài tập cơ bản theo chuẩn kiến thức kĩ năng về thấu kính, hầu hết vật sáng AB đều đặt vuông góc với trục chính ∆ và có A hoặc B nằm trên trục chính.Yêu cầu học sinh sử dụng các tia sáng đặc biệt qua TK để dựng ảnh của một vật qua thấu kính dựa theo yêu cầu của đề bài (thường hướng dẫn học sinh sử dụng 2 trong 3 tia sáng đặc biệt suất phát từ điềm sáng qua thấu kính: tia 1 đi qua quang tâm và tia 2 song song trục chính của TK).
- Tia 1: tia tới qua quang tâm O thì tia ló tiếp tục truyền thẳng;
- Tia 2: tia tới song song với trục chính thì tia ló - trường hợp TKHT (hoặc đường kéo dài của tia ló - trường hợp TKPK) qua tiêu điểm ảnh.
* Trưòng hợp đối với TKHT.
Hình a
Hình b
*Trưòng hợp đối với TKPK.
Hình c
Hình d
C. Giáo viên hướng dẫn cho học sinh cách giải bài toán quang hình 
bằng cách sử dụng các hệ thức tam giác đồng dạng và các phép toán biến đổi:
	+ Xét 	∆ ABO ∆ A'B'O 
	Ta có: 	 	(1)
	+ Xét 	∆OIF' ∆A'B'F' (hoặc ∆OIF ∆A'B'F )
	Ta có: 	 	(2) 
(với A'F' hoặc A'F phụ thuộc vào OA' và OF' hoặc OF).
	Bài toán 1: Một vật cao AB = h (cm) được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính (TKHT hoặc TKPK) và cách thấu kính một khoảng OA = d(cm) thì thu được ảnh rõ nét trên màn cao A'B' = h’(cm).
	a. Tính khoảng cách d’ từ màn đến thấu kính.
	b. Tính tiêu cự f của thấu kính.
GIẢI:
(Cách giải cho cả TKHT và TKPK)
* Vẽ hình: (a, b hoặc c, d)
a. Khoảng cách từ màn (từ ảnh) đến TK
	+ từ: (1)	
b. Tiêu cự của TK
	+ Hình a: 	từ (2)	
	+ Hình b: 	từ (2)	
	+ Hình c,d: 	từ (2)	
Bài toán 2: Một vật cao AB = h(cm) được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính (TKHT hoặc TKPK) và cách thấu kính một khoảng OA = d(cm). Biết TK có tiêu cự f (cm).
	a. Dựng ảnh A'B' của AB qua TK.
	b. Tính khoảng cách d’ từ ảnh đến TK và chiều cao h’ của ảnh.
GIẢI:
 a. Dựng ảnh A'B' của AB.
(học sinh sử dụng tia song song trục chính và tia qua quang tâm để dựng ảnh - được hình a, b hoặc c, d như trên)
- Từ B vẽ tia sáng truyền qua quang tâm O - tia ló truyền thẳng; vẽ tia đi qua quang tâm - tia ló qua tiêu điểm hoặc có đường kéo dài qua tiêu điểm.
b. Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh.
Hình a: từ (1) và (2)
Hình b: từ (1) và (2)
Hình c,d: từ (1) và (2)
Thay kết quả OA' = d’ vào (1) ta tìm được A'B' = h’.
* Đối với các bài toán tìm chiều cao của vật, khoảng cách từ vật đến TK ta vẫn sử dụng các phương trình trên để giải.
Bài toán 3: Trường hợp đối với máy ảnh, mắt, kính lúp ta sử dụng phương pháp giải tương tự như bài toán TKHT.
4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm:
Sau gần ba tháng áp dụng các giải pháp đã nêu tôi thấy kết quả học sinh giải bài toán " Quang hình học lớp 9 " khả quan hơn. Đa số các học sinh yếu đã biết vẽ hình và giải được một số bài toán quang hình đơn giản. Đối với học sinh khá giỏi thì áp dụng được cách giải trên vào việc giải những bài toán nâng cao trong sách bài tập vật lý 9.
	Tất cả các HS đã chủ động khi giải loại toán này, tất cả các em đều cảm thấy thích thú hơn khi giải một bài toán quang hình học lớp 9. 
	Qua kết quả trên đây, hy vọng lên cấp trung học phổ thông các em sẽ có một số kỹ năng cơ bản để giải loại toán quang hình học này.
 * Sè liÖu ®iÒu tra tr­íc khi thùc hiÖn ®Ò tµi.
Khèi
SÜ sè
Giái
Kh¸
TB
YÕu - KÐm
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
9
52
0
0
7
13,5
22
42,3
23
44,2
*Kết quả đợt khảo sát cuối chương:
GIỎI
KHÁ
TRUNG BÌNH
YẾU
3
5.8%
8
15.4%
31
59,6%
10
19,2%
PHẦN III. KẾT LUẬN - 	KHUYẾN NGHỊ
I. Kết luận.
1. Những bài học kinh nghiệm:
	Giải bài tập rèn cho học sinh có thói quen và nhu cầu vận dụng kiến thức vào thực tiển, học đi đôi với hành. Kích thích được óc tò mò, ham hiểu biết làm cho lý thuyết và thực tiển xích lại gần nhau.
	Giúp học sinh luôn hứng thú, tích cực trong quá trình vận dụng kiến thức, tiếp thu kiến thức mới một cách chủ động và sáng tạo. 
	Giúp cho học sinh dễ dàng cũng cố kiến thức và khắc sâu kiến thức một cách bền vững và dễ dàng tiếp thu lĩnh hội kiến thức mới.
	* Một số tồn tại khi thực hiện sáng kiến kinh nghiệm này:
	Khả năng phân tích và đề xuất phương án giải bài tập còn hạn chế.
	Kiến thức về tam giác đồng dạng và khả năng sử dụng các phép toán biến đổi của học sinh chưa được hoàn thiện.
	2. Ý nghĩa của sáng kiến kinh nghiệm:
	Trong quá trình giảng dạy bộ môn Vật lí ở trường THCS việc hình thành cho học sinh phương pháp, kỹ năng giải bài tập Vật lý nói chung và bài tập quang hình nói riêng là hết sức cần thiết, để từ đó giúp các em đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, vận dụng tốt kiến thức vào thực tế, phát triển năng lực tư duy, năng lực nhận thức cho các em, góp phần nâng cao chất lượng bộ môn nói riêng đồng thời góp phần nâng cao chất lượng giáo dục của trường THCS xã Phúc An.
	Việc thường xuyên vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập vật lý nhằm giúp cho các em dễ phát hiện những chổ trống, những chổ hiểu sai về mặt kiến thức, đồng thời giúp cho người giáo viên điều chỉnh phương pháp dạy học phù với đối tượng học sinh.
	3. Khả năng ứng dụng, triển khai:
	Giáo viên giảng dạy bộ môn vật lý 9 tại các trường có đặc thù như trường THCS xã Phúc An có thể tham khảo áp dụng chuyên đề này để hình thành cho học sinh phương pháp giải bài tập quang hình lớp 9.
	II. Những đề xuất, khuyến nghị:
	Trong giảng dạy hoàn toàn có nhiều phương pháp, nhiều cách để hướng dẫn học sinh giải bài tập. Trên đây là một trong rất nhiều cách để hướng dẫn các em học sinh giải bài mà bản thân đã đúc kết được qua nhiều năm công tác. Vậy kính mong quý Thầy, Cô và đồng nghiệp có thể tham khảo đề tài này và xem xét nghiên cứu vận dụng vào quá trình giảng dạy phân môn quang hình.Trong quá trình áp dụng phương pháp giải bài tập này, nếu còn thiếu sót kính mong quý Thầy, Cô và đồng nghiệp nhiệt tình góp ý để sáng kiến được hoàn chỉnh hơn.
 Phúc An, ngày 27 tháng 5 năm 2011
 Người viết
 	Trần Văn Bình
Tµi liÖu tham kh¶o
- Ph­¬ng ph¸p gi¶ng d¹y vËt lÝ. 
 - SGV VËt lÝ 9.
- SGK VËt lÝ 9.
- H­íng dÉn lµm bµi tËp vµ «n tËp vËt lÝ 9.
 - Bµi tËp VËt lÝ THCS. 
- NXB Gi¸o dôc.
- NXB Gi¸o dôc.
- NXB Gi¸o dôc.
- NXB Gi¸o dôc.
- NXB §¹i häc Quèc gia TP HCM
§¸nh gi¸ cña héi ®ång khoa häc tr­êng.
..................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
§¸nh gi¸ cña héi ®ång khoa häc cÊp c¬ së.
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
§¸nh gi¸ cña héi ®ång khoa häc cÊp TØnh.
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................