Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải một số bài tập về thấu kính trong chương trình Vật lý 9

A. Đặt vấn đề
I. lời mở đầu
Trong quá trình giảng dạy Vật lý cần thường xuyên rèn luyện cho học sinh các phẩm chất trí tuệ có ý nghĩa lớn lao đối với việc học tập, rèn luyện và tu dưỡng trong cuộc sống của học sinh. Đối với học sinh, việc rèn luyện cho các em tính linh hoạt, tính độc lập, tính sáng tạo, tính phê phán của tri tuệ là những điều kiện cần thiết trong việc học. Chính vì vậy giảng dạy học sinh không đơn thuần chỉ cung cấp cho các em một số vốn thông qua việc làm bài tập càng nhiều, càng tốt, càng khó càng hay mà phải cần rèn luyện khả năng sáng tạo cho học sinh.
II. Thực trạng vấn đề nghiên cứu
Qua một số năm công tác giảng dạy ở các trường THCS tôi nhận thấy việc học môn khoa học tự nhiên nói chung và học môn Vật lý nói riêng, muốn học sinh rèn luyện được tư duy sáng tạo trong việc học và giải toán Vật lý thì bản thân mỗi người thầy cần phải có nhiều phương pháp và nhiều cách giải nhất. Đặc biệt qua những năm giảng dạy ở trường THCS thì số lượng học sinh khá, giỏi của môn Vật lý là rất ít. Tuy nhiên có nhiều nguyên nhân có cả khách quan và chủ quan song đòi hỏi ở người thầy phải tìm tòi , nghiên cứu tìm ra nhiều phương pháp và cách giải qua một bài toán để từ đó rèn luyện cho học sinh năng lực hoạt động tư duy sáng tạo. Vì vậy tôi tâm huyết viết sáng kiến kinh nghiệm này.
 	Với mục đích là rèn luện khả năng sáng tạo Vật lý, trước mỗi bài tập tôi đã tập cho học sinh tìm ra nhiều cách giải nhất, đồng thời gợi ý để học sinh thấy được đâu là cách giải tối ưu nhất cho bài toán đó và nhược điểm của mỗi cách giải. Trên cơ sở đó học sinh có thể khái quát thành bài toán tổng quát và xây dựng các bài toán tương tự.
 	Bên cạnh những thuận lợi cũng có nhiều khó khăn như: Điều kiện cơ sở vật chất của nhà trường còn thiếu thốn, không có đủ phòng học để dạy phụ đạo cũng như bồi dưỡng cho học sinh theo một trình tự có hệ thống từ lớp nhỏ đến lớp lớn. Nhưng khó khăn nhất vẫn là các em học sinh do điều kiện kinh tế khó khăn, vì vậy việc quan tâm của cha mẹ và của bản thân các em đến học tập còn rất hạn chế.
Qua các năm trực tiếp giảng dạy cho học sinh, được gần gũi tiếp xúc với học sinh thì thấy các em cũng muốn học nhưng do học tập một cách máy móc nên rất dễ quên và dẫn đến chán học. Từ những yếu tố trên có thể thấy rằng muốn học sinh học tốt thì cần phải tạo ra được sự hứng thú cho học sinh để cho các em có thể hiểu chắc hiểu rõ, nắm được bản chất của vấn đề bằng việc một bài toán các em tìm ra nhiều cách giải và đúc rút ra cách giải hay nhất cho bài toán ấy.
Năm học 2007 – 2008 khi chưa áp dụng phương pháp mới vào giảng dạy thu được kết quả như sau:
Lớp
giỏi
khá
tb
yếu
kém
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
9A
1
2,8
10
27,8
20
55,6
5
13,8
9B
1
5,8
10
28,6
20
57,1
3
8,5
9C
1
3,0
11
33,3
21
63,7
0
0
9D
0
0
10
31,2
20
62,5
2
6,3
9E
0
0
5
14,7
25
73,5
4
11,8
Tổng
3
1,8
46
27,2
106
62,7
14
8,3
	Từ thực trạng và kết quả trên, tôi mạnh dạn đưa ra phương pháp giải một số bài tập về thấu kính trong chương trình vật lý 9. Nhằm giúp học sinh có định hướng đúng đắn cách giải khi gặp một bài tập về thấu kính, đồng thời nâng cao chất lượng học tập của học sinh nói chung và môn Vật lí nói riêng.
B. Giải quyết vấn đề
I. Các giải pháp thực hiện: 
	Việc tìm hiểu các dữ kiện của bài toán, phân tích các hiện tượng để đi đến bản chất vật lý là việc rất quan trọng giúp ta định hướng cách giải một bài tóan vật lý. Vì vậy, muốn giải bài tập vật lý học sinh cần thực hiện các bước sau:
	 Các bước cơ bản:
1. Tóm tắt các dữ kiện :
	+ Đọc kĩ đầu bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ, có thể phát biểu tóm tắt ngắn gọn chính xác.
	+Dùng kí hiệu tóm tắt đề bài cho gì? hỏi gì?
2. Phân tích nội dung làm sáng tỏ bản chất vật lý, xác lập mối liên hệ của các dữ kiện có liên quan tới công thức nào từ các dữ kiện xuất phát và rút ra cái cần tìm, xác định phương hướng và vạch kế hoạch giải.
3. Chọn công thức thích hợp, kế hoạch giải: Thành lập các phương trình nếu cần, với chú ý có bao nhiêu ẩn số thì có bấy nhiêu phương trình.
4. Lựa chọn cách giải cho phù hợp.
5. Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận.
II. Các biện pháp thực hiện.
	ở trên tôi đã đưa ra các bước cơ bản để giải một bài tập vật lý. Nhưng không phải bài tập vât lí nào ta đều phải thực hiện đầy đủ các bước như trên. Tuỳ từng bài toán cụ thể mà ta có thể đơn giản hóa các bước giải. Sau đây tôi xin đưa ra một số bài tập cụ thể như sau:
II.1. Thấu kính hội tụ
Bài tập 1:
	Vật AB = 3cm đặt vuông góc với trục chính của TKHT tại A và cách TK một đoạn d = 16 cm. Biết TK có tiêu cự f = 12 cm. Tính chiều cao của ảnh và khoảng cách từ ảnh đến thấu kính.
B’
A
B
I
F’
A’
O
F
Cách1: 
Vẽ hình : sử dụng 2 tia: 	
+ Tia tới quang tâm O.
	+ Tia tới song song với trục chính
A
B
I
F'
B’
A’
O
F
K
Cách 2:
	Vẽ hình: Sử dụng 2 tia.
	+ Tia tới qua tiêu điểm F.
	+ Tia tới song song với trục chính.
A
B
K
F’
B’
A’
O
F
Cách 3:
	Vẽ hình: Sử dụng 2 tia .
	+ Tia tới quang tâm O
	+Tia tới qua tiêu điểm F
Bài tập 2:
B’
	Vật AB = 3 cm đặt vuông góc với trục chính của TKHT tại A và cách TK một đoạn d = 8 cm. Biết TK có tiêu cự f = 12 cm. Tính chiều cao của ảnh và khoảng cách từ ảnh đến thấu kính.
K
Cách 1:
I
B
	Vẽ hình: Sử dụng 2 tia:
	+ Tia tới song song với 
F
O
A’
F’
A
trục chính
	+ Tia tới qua tiêu điểm F
A
B
I
F’
B’
A’
O
F
Cách 2:
	Vẽ hình: Sử dụng 2 tia.
	+ Tia tới song song với 
	trục chính
	+ Tia tới quang tâm O
K
A
B
F’
A’
O
F
B’
Cách 3:
	Vẽ hình: Sử dụng 2 tia.
	+ Tia tới quang tâm O
	+ Tia tới qua tiêu điểm F
Qua hai bài tập trên ta đưa ra nhận xét: Đối với một bài tập vật lý nói chung hay bài tập về thấu kính nói riêng, có thể cho ta nhiều cách giải khác nhau. Từ đó rút ra được cách giải nào đơn giản nhất, dễ hiểu nhất. Hơn thế nữa phải biết tổng quát hoá các bài toán cùng dạng và đưa ra phương pháp giải. Ví dụ như hai bài tập trên thì giải theo cách 3 là dễ hiểu nhất và ngắn gọn nhất. Sau đây tôi xin đưa ra một số dạng toán và phương pháp giải như sau:
Dạng 1: Biết chiều cao của vật (AB = h), vị trí của vật (AO = d), tiêu cự của thấu 
kính(f) . Tìm chiều cao và vị trí của ảnh
Phương pháp giải:	+ Sử dụng hai tia(tia tới quang tâm và tia tới qua tiêu điểm F)
Xẩy ra hai trường hợp:
Vật nằm ngoài khoảng tiêu cự (d > f)
Vật nằm trong khoảng tiêu cự (d < f)
A
B
K
F’
B’
A’
O
F
A
B
K
F’
B’
A’
O
F
Dạng 2: Biết tỉ số giữa chiều cao của ảnh và chiều cao của vật , tiêu cự của TKHT (f). Tìm vị trí của vật.
Phương pháp giải:
Vẽ hình: Sử dụng hai tia (Tia tới quang tâm O, tia tới qua F)
Xẩy ra hai trường hợp:
Vật nằm ngoài khoảng tiêu cự (d > f)
Vật nằm trong khoảng tiêu cự (d < f)
A
B
K
F’
B’
A’
O
F
A
B
K
F’
B’
A’
O
F
Dạng 3: Biết tỉ số giữa chiều cao của ảnh và chiều cao của vật , khoảng cách giữa vật và ảnh . Tính tiêu cự f của TKHT . 
Phương pháp giải:
	Vẽ hình: Sử dụng hai tia (Tia tới quang tâm O, tia tới qua F)
Xẩy ra hai trường hợp:
Vật nằm ngoài khoảng tiêu cự (d > f)
Vật nằm trong khoảng tiêu cự (d < f)
A
B
K
F’
B’
A’
O
F
A
B
K
F’
B’
A’
O
F
Dạng 4: Biết vị trí của vật (OA = d) và vị trí của ảnh (OA = d'). 
	Tính tiêu cự của TKHT 
Phương pháp giải: 
Vẽ hình: Sử dụng hai tia (Tia tới quang tâm O, tia tới tiêu điểm F )
Xẩy ra hai trường hợp:
Vật nằm ngoài khoảng tiêu cự (d > f)
Vật nằm trong khoảng tiêu cự (d < f)
A
B
K
F’
B’
A’
O
F
A
B
K
F’
B’
A’
O
F
II.2. Thấu kính phân kỳ.
Dạng 5: Biết chiều cao của vật (AB = h), vị trí của vật (AO = d), tiêu cự của thấu 
kính(f) . Tìm chiều cao và vị trí của ảnh
Phương pháp giải:
 Vẽ hình: Sử dụng hai tia (Tia tới quang tâm O, tia tới có đường kéo dài qua F')
A
B
I
F’
B’
A’
O
F
Dạng 6: Biết tỉ số giữa chiều cao của ảnh và chiều cao của vật , tiêu cự của TKHT (f). Tìm vị trí của vật.
Phương pháp giải:
 Vẽ hình: Sử dụng hai tia (Tia tới quang tâm O, tia tới có đường kéo dài qua F')
A
B
I
F’
B’
A’
O
F
Dạng 7: Biết tỉ số giữa chiều cao của ảnh và chiều cao của vật , khoảng cách giữa vật và ảnh . Tính tiêu cự f của TKHT . 
Phương pháp giải:
A
B
I
F’
B’
A’
O
F
Vẽ hình: Sử dụng hai tia (Tia tới quang tâm O, tia tới có đường kéo dài qua F')
Dạng 8: Biết vị trí của vật (OA = d) và vị trí của ảnh (OA = d'). 
	Tính tiêu cự của TKHT 
Phương pháp giải: 
Vẽ hình: Sử dụng hai tia (Tia tới quang tâm O, tia tới có đường kéo dài qua F')
B
A
I
F’
B’
A’
O
F
Do số lượng các bài tập về thấu kính trong chương trình lớp Vật lý 9 rất đa dạng và thuộc nhiều dạng khác nhau. Nên trong khuôn khổ của đề tài chỉ có thể đề cập đến một số dạng bài tập thường gặp, mời các đồng chí cùng tham khảo và đóng góp ý kiến.
 C. Kết luận
I/ Kết quả thực hiện
Thực tế khảo sát chất lượng tại trường THCS Hưng Lộc trong bài kiểm tra định kì gần đây nhất năm học 2008 – 2009 Môn Vật lý lớp 9 có kết quả như sau:
Lớp
giỏi
khá
tb
yếu
kém
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
9A
4
11,1
16
44,4
14
38,9
2
5,5
9B
3
8,8
10
29,4
19
55,9
2
5,9
9C
8
24,2
16
48,4
9
27,2
0
0
9D
1
3,1
14
43,8
16
47,1
2
5,9
9E
2
5,9
14
41,1
16
47,1
2
5,9
Tổng
18
10,7
70
41,4
74
43,8
7
4,1
II/ Bài học kinh nghiệm
	Bài tập Vật lý 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 để từ đó hoàn thiện về mặt nhận thức và tích luỹ riêng thành vốn riêng của các em.
	Muốn làm được một bài tập Vật lí, học sinh phải biết vận dụng các thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá để xác định được bản chất vật lí, trên cơ sở đó chọn ra các công thức thích hợp cho từng bài tập cụ thể. Vì thế bài tập vật lí còn là phương tiện tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, sáng tạo, tính tự lực trong suy luận.
	Bài tập Vật lí là hình thức củng cố, ôn tập mở rộng hoặc đi sâu vào các trường hợp riêng lẻ của định luật mà nhiều khi nếu nhắc lại nhiều ở phần lí thuyết có thể làm học sinh nhàm chán. Trong việc giải bài tập, nếu học sinh tự giác, say mê tìm tòi thì nó còn có tác dụng rèn luyện cho các em những đức tính tốt như tinh thần tự lập, vượt khó, tính cẩn thận, tính kiên trì và đặc biệt tạo niềm vui trí tuệ trong học tập.
III/ ý kiến đề xuất.
Mặc dù đã dành nhiều thời gian và tâm huyết cho đề tài, nhưng v ì là giáo viên trẻ kinh nghiệm chưa nhiều, năng lực bản thân còn hạn chế nên không thể không gặp những thiếu sót mà bản thân không thể nhìn thấy được. Mong các đồng nghiệp tham khảo và đóng góp ý kiến để tôi có thể từng bước hoàn thiện nâng cao nghiệp vụ giảng dạy của mình.
 	 Hậu Lộc, ngày 15 tháng 02 năm 2009
Người viết
	Nguyễn ngọc thuận