Báo cáo SKKN môn Vật Lí 8 - Phần Nhiệt Học

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BÁO CÁO SÁNG KIẾN

BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

THẤU KÍNH CHO HỌC SINH – Môn VẬT LÍ 9.

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM AutoCAD 2009 ĐỂ VẼ HÌNH

I – TÁC GIẢ SÁNG KIẾN

-          Họ và tên: CHU TUẤN KHANG

-          Chức vụ: TTCM

-          Đơn vị: TRƯỜNG THPT NÀ BAO

II – LĨNH VỰC ÁP DỤNG

1.   Bổ sung kiến thức và phương pháp giải bài tập thấu kính hội tụ (TKHT) và thấu kính phân kỳ (TKPK) cho học sinh (HS) lớp 9.
2.   Tài liệu tham khảo cho HS lớp 9 và giáo viên (GV) giảng dạy bộ môn Vật Lí – THCS.
3. Giới thiệu đến GV bộ môn một phần mềm đồ họa hữu ích và cần thiết.

III – THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN

Trong thời gian công tác 12 năm tại Trường THPT Nà Bao. Với nhiệm vụ chính, giảng dạy bộ môn: Toán Học; Vật Lí bậc THCS. Thời điểm bắt đầu đủ điều kiện soạn giáo án bằng máy tính để bàn (hoặc Laptop) theo công văn Sở GD&ĐT Cao Bằng. Nhắc đến bộ môn Tự Nhiên nói chung, đặc biệt môn Toán, Lí nói riêng. Việc soạn giáo án, ra đề kiểm tra ... cần thể hiện đúng: Hình vẽ và công thức trong đó. Với những băn khoăn và trăn trở thời gian đầu tìm phần mềm hỗ trợ. Để giải quyết vấn đề đó tôi đã mạnh dạn tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, trao đổi, học hỏi kinh nghiệm từ các đồng nghiệp và bạn bè để gỡ khó khăn đó. Và cuối cùng tôi đã chọn và tự học, sử dụng phần mềm đồ họa: AutoCAD (2D) để vẽ hình; phần mềm công thức toán học: MathType trong giảng dạy bộ môn, đặc biệt bồi dưỡng kiến thức và phương pháp giải bài tập thấu kính cho HS môn Vật Lí 9.

1. Đề khảo sát trước khi thực hiện SKKN

1. Kết quả khảo sát lần 1

Bộ môn Vật Lí 9 gồm có 04 chương cơ bản: ĐIỆN HỌC; ĐIỆN TỪ HỌC; QUANG HỌC và SỰ BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG. Mỗi chương đều có kiến thức quan trọng đối với các em HS. Qua nhiều năm công tác và giảng dạy. Chương QUANG HỌC đều có trong: Đề kiểm tra thường xuyên và định kì; đề thi HSG cũng như đề kiểm tra năng lực của GV vòng I – Hội thi GVDG cấp trường, cấp huyện và cấp tỉnh năm học 2012 – 2013. Do đó tôi thấy cần thiết phải có một chủ đề để bổ sung phương pháp, cách giải và chia sẻ các dạng bài tập để giúp HS có kiến thức, cách học đúng và hiệu quả.

Thông qua bài kiểm tra khảo sát, phân tích kết quả của HS về một phần kiến thức quang học cũng như trong những năm giảng dạy. Tôi nhận thấy các em đã có sự cố gắng, tuy nhiên còn tồn tại một số điểm sau khi giải toán quang hình Vật Lí 9 tại đơn vị.

• Mặt hạn chế:

-          HS chưa đọc kỹ đề, phân tích đề tìm hướng giải chậm, chưa biết tìm lượng kiến thức và thông tin để làm bài, biến đổi biểu thức Toán còn chậm.

-          Chưa nắm vững các kí hiệu chung của TKHT và TKPK.

-          Vẽ hình chưa chính xác khi sử dụng đường truyền tia sáng đặc biệt.

-          Vẽ hình không cân đối, không rõ ràng, thiếu mũi tên, thiếu nét rời, thiếu điểm O, khoảng cách OF và OF’ không bằng nhau.

-          Trình bày bài chưa chặt chẽ, chưa khoa học.

-          Bài tập nâng cao, định hướng năng lực HS: Các em đều chưa đạt được.

• Nguyên nhân cơ bản:

-          Năng lực của một số HS còn hạn chế.

-          Năng lực thành phần chưa biết phát triển và khai thác chưa tốt.

-          Kiến thức bổ trợ (Môn: Toán Học – Phần: Hình Học) còn yếu.

-          Chưa biết Phương pháp giải bài toán quang hình.

-          Điều kiện và thời gian đọc sách nâng cao chưa có.

-          Do điều kiện kinh tế gia đình còn khó khăn, nên chưa được phụ huynh quan tâm đúng mức, kết quả học tập của các em còn thấp.

Qua thực tế nêu trên, đối với GV – HS và tổ chuyên môn Toán – Lí từ năm học 2003 – 2004 đến năm học 2014 – 2015 chưa có GV bậc THCS & THPT viết SKKN về chủ đề QUANG HỌC (kiến thức TKHT, TKPK) bộ môn Vật Lí 9. Nên tôi mạnh dạn viết SKKN đầu tiên tại đơn vị THPT Nà Bao với hai phần:

a)       Bồi dưỡng kiến thức và phương pháp giải bài tập chủ đề TKHT, TKPK.

b)  Chia sẻ và giới thiệu: Ứng dụng phần mềm đồ họa AutoCAD 2009 để vẽ hình.

Qua đó giúp mỗi GV chúng ta nâng cao chuyên môn, giúp HS nâng cao kiến thức chuyên sâu về một chủ đề cơ bản, từ đó góp phần nâng cao chất lượng bộ môn.

IV – MÔ TẢ BẢN CHẤT SÁNG KIẾN

1. Tính mới, tính sáng tạo, tính khoa học

SKKN này, theo ý kiến chủ quan cá nhân, nhận thấy nổi bật được các tiêu chí sau:

     Tính mới

- Giới thiệu phần mềm hữu ích.

- Bổ sung đầy đủ phần lý thuyết và bài tập từ cơ bản đến nâng cao.

- Hình vẽ được tác giả vẽ trên phần mềm đồ họa AutoCAD 2009.

     Tính sáng tạo

- Đưa thêm mục giúp hiểu sâu.

- Có thêm phần kiến thức quang học, nhắc lại kiến thức bộ môn Toán 8.

- Bài tập tác giả có viết thêm phần hướng dẫn tìm cách giải.

- Một số bài tập có đưa cách giải khác để HS thấy trong bài tập có nhiều hình thức giải để đến cùng một kết quả.

- Bài tập vận dụng theo chủ đề có đáp án chi tiết.

     Tính khoa học

Bố cục hài hòa, nội dung cũng như tổng thể SKKN được trình bày khoa học, lôgic, chính xác và hợp lý.

1.1.  Giới thiệu phần mềm AutoCAD

a)    Sơ bộ phần mềm[1]

AutoCAD được sản xuất và phát triển bởi hãng AutoDesk (Mỹ). Bản đầu tiên sản xuất vào cuối năm 1982. Phần mềm được viết trên hai không gian làm việc đó là 2D và 3D. Phần mềm đồ họa đã được phát hành theo từng năm, phiên bản mới nhất AutoCAD 2016.

AutoCAD là phần mềm được nhiều người sử dụng. Như các kỹ sư, nhà kiến trúc và được đánh giá rất tốt, cần thiết trong ngành cơ khí, ngành xây dựng và một số lĩnh vực quan trọng khác.

Do nhu cầu công việc, chỉ vẽ hình bộ môn: Toán; Vật Lí bậc THCS. Các hình vẽ chủ yếu là hình học phẳng (2D) và phụ thuộc vào cấu hình máy tính cá nhân. Nên tôi đã tin tưởng chọn, tự học AutoCAD 2009 để hỗ trợ, giúp ích công việc giảng dạy.

b)    Giao diện AutoCAD 2009 khi cài đặt xong

Giao diện và các lệnh, cũng như các chức năng dễ dàng cho người sử dụng. Để thực hiện các lệnh trong AutoCAD có thể dùng một trong những cách sau:

-          Thực hiện lệnh bằng tổ hợp phím.

-          Chọn lệnh trong thanh thực đơn  (Menu Bar).

-          Gõ lệnh trực tiếp câu lệnh vào dòng  “Command line …”.

-          Chọn lệnh trên các thanh công cụ  (Toolbar).

 Chức năng của các phím chuột:

-          Phím trái: Chọn đối tượng và chọn vị trí trên màn hình.

-          Phím giữa: Thường là phím con lăn, dùng để kích hoạt trợ giúp bắt điểm, hoặc khi xoay thì sẽ thu phóng màn hình tương ứng.

-          Phím phải: Tương đương với phím ENTER trên bàn phím, để khẳng định câu lệnh.

 Các lệnh[2] vẽ cơ bản (2D):

-          Lệnh vẽ đường thẳng Line  (L).

-          Lệnh vẽ đường tròn Circle  (C).

-          Lệnh quay đối tượng xung quanh một điểm Rotate    (RO).

-          Lệnh thu phóng đối tượng theo tỷ lệ Scale  (SC).

-          Lệnh vẽ cung tròn Arc  (A).

-          Lệnh vẽ hình chữ nhật Rectang    (REC).

-          Lệnh vẽ đa giác đều Polygon    (POL).

-          Lệnh vẽ Elip Ellipse  (EL).

-          Lệnh cắt đối tượng giữa hai đối tượng giao Trim  (TR).

-          Lệnh dời và kéo giãn đối tượng Stretch  (S).

-          Vẽ mặt cắt bằng lệnh Hatch  (H) hoặc BHatch.

-          Lệnh nhập dòng chữ vào bản vẽ Text.

-          Tạo các kiểu khích thước DimStyle (D) hoặc Ddim hoặc Dimension/Style

…v..v…

 Góc xoay

-          Góc và phương hướng trong AutoCAD được quy định như sau:

Góc 0o  – Tương ứng với hướng Đông.

Góc 90o  – Tương ứng với hướng Bắc.

Góc 180o  – Tương ứng với hướng Tây.

Góc  – Tương ứng với hướng Nam.

-          Trong mặt phẳng hai chiều, xoay theo chiều kim đồng hồ là góc âm (-), ngược chiều kim đồng hồ là góc dương (+).

 Thoát khỏi AutoCAD theo những cách sau

-          Chọn File/ Exit trên thanh Menu bar.

-          Nhập lệnh: Exit, Quit, Ctrl + Q.

-          Tổ hợp phím Alt + F4, có thể chọn nút dấu nhân ở góc trên bên phải của màn hình.

Trên đây là phần giới thiệu nhanh để bạn đọc, đồng nghiệp và HS hiểu nôm na về phần mềm AutoCAD. Các bạn quan tâm nên cài đặt phần mềm và đọc thêm sách tham khảo sẽ hiểu rõ hơn. Chúc các bạn thành công!

1.1.  Một số hình vẽ trên AutoCAD 2009

1.1.1.   Bộ môn Vật Lí[3]

1.1.1.   Bộ môn Toán

1.2.  Cơ sở lý thuyết

a)    Thấu kính là môi trường trong suốt giới hạn bởi hai mặt cong hoặc một mặt cong và một mặt phẳng (Thường ta xét mặt cong là mặt cầu).

b)    Thấu kính có 2 loại

-          Thấu kính hội tụ: Là một khối chất trong suốt giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt phẳng và một mặt cầu. TKHT có phần rìa mỏng hơn phần giữa (còn gọi là thấu kính lồi). Chùm tia sáng khúc xạ qua TKHT có xu hướng cắt nhau.

-          Thấu kính phân kì: Là một khối chất trong suốt giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt phẳng và một mặt cầu. TKPK có phần rìa dày hơn phần giữa (còn gọi là thấu kính lõm) Chùm tia sáng khúc xạ qua TKPK có xu hướng loe rộng dần (đường kéo dài của chúng cắt nhau phía trước thấu kính).

a)    Công thức thấu kính

-          Hình vẽ:

-          Với:

• n: Chiết suất thấu kính
• no: Chiết suất môi trường
• R: Bán kính mặt cầu
• R > 0: Mặt lồi
• R < 0: Mặt lõm
• R = ∞: Mặt phẳng
• TKHT: f > 0  (D > 0)
• TKPK: f < 0  (D < 0)

-         

-          Độ phóng đại:

+ Chiều của ảnh:

 k > 0: Ảnh cùng chiều vật.

 k < 0: Ảnh ngược chiều vật.

+ Quy ước:

Vật thật (ở trước thấu kính): d > 0.

Vật ảo (ở sau thấu kính): d < 0.

Ảnh thật (ở sau thấu kính): d’ > 0.

Ảnh ảo (ở trước thấu kính): d’ < 0.

a)    Khoảng cách giữa vật và ảnh:

b)    Thấu kính. Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính

• TKHT:

-          Kí hiệu TKHT như hình vẽ:

-          Mỗi TKHT có hai tiêu điểm F và F’, nằm về hai phía của thấu kính, cách đều quang tâm.

Chú giải: O  quang tâm;   F, F’  tiêu điểm;   f   tiêu cự;   ∆ trục chính.

-          Khoảng cách từ quang tâm đến mỗi tiêu điểm gọi là tiêu cự của thấu kính.

-          Chùm tia tới song song với trục chính của TKHT cho chùm tia ló hội tụ tại tiêu điểm của thấu kính.

-          Đường truyền của một số tia sáng đặc biệt qua TKHT.

+ Tia tới (1) đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyển thẳng theo phương của tia tới.

+ Tia tới (2)  song song với trục chính thì tia ló qua tiêu điểm ảnh chính F’.

+ Tia tới (3) đi qua tiêu điểm vật chính F thì tia ló song song với trục chính.

-          Ảnh của một vật tạo bởi TKHT: Muốn dựng ảnh A’B’ của vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính (A nằm trên trục chính), ta chỉ cần dựng ảnh B’ của B bằng cách vẽ đường truyền của hai tia sáng đặc biệt, sau đó từ B’ hạ vuông góc với trục chính ta có ảnh A’ của A.

 + Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật ngược chiều với vật.

+ Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.

+ Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo lớn hơn vật và cùng chiều với vật.

-          Em có biết?

TKHT có thể cho ảnh thật hứng được trên màn hoặc cho ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn vật nên nó được dùng trong đèn chiếu, máy ảnh, máy quay phim, kính lúp, ống nhòm, kính hiển vi, kính thiên văn, …

• TKPK:

-          Kí hiệu TKPK như hình vẽ:

-          Mỗi TKPK có hai tiêu điểm F và F’, nằm về hai phía của thấu kính, cách đều quang tâm.

-          Khoảng cách từ quang tâm đến mỗi tiêu điểm gọi là tiêu cự của thấu kính.

-          Đường truyền của các tia sáng đặc biệt qua TKPK.

+ Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới. Ở hình vẽ trên, tia đi qua quang tâm ≡ ∆.

+ Tia tới song song với trục chính thì tia ló kéo dài đi qua tiêu điểm.

[1] Phần giới thiệu chung và khái quát

[2] Kiến thức chung và cơ bản

[3] Hình vẽ sử dụng trong báo cáo SKKN