Tài liệu Nâng cao chất lượng dạy chuyên đề bài tập phần gương phẳng

- S¸ng kiÕn kinh nghiÖm- PHẦN 1: Mở Mở đầu I. CƠ SỞ KHOA HỌC 1. Cơ sở lí luận: Trong thời đại hiện nay,thời đại khoa học phát triển như vũ bão, việc đào tạo nhân tài cho đất nước là một vấn đề hết sức cấp bách nhằm đáp ứng đòi hỏi của xã hội .Vậy những người làm công tác giáo dục phải trở thành lực lượng tiên phong, đi đầu trong mặt trận giáo dục.Là một giáo viên giảng dạy bộ môn vật lí trường trung tâm chất lượng cao như trường THCS Chu Mạnh Trinh,bản thân tôi luôn trăn trở,suy nghĩ phải cố gắng hết sức mình trong công tác giảng dạy để cống hiến một phần sức lực nhỏ bé của mình cho thế hệ trẻ, để tạo ra những thế hệ học trò xuất sắc, là tiền đề vững chắc để các em tiến xa trong công việc học tập của mình, giúp các em trở thành công dân tốt, trở thành những người có tài góp phần xây dựng, và bảo vệ đất nước sau này.Vì vậy việc giảng dạy chuyên đề cho học sinh là một vấn đề hết sức cần thiết. 2. Cơ sở thực tiễn: Qua gần 20 năm trực tiếp làm công tác giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi cho thấy: Trong chương trình Vật lý THCS mới, phần quang học được học ở lớp 7 và lớp 9. Lớp 7 phần quang học đề cập đến sự truyền ánh sáng (Định luật truyền thẳng của ánh sáng),sự phản xạ của ánh sáng (Định luật phản xạ của ánh sáng) và các ứng dụng của nó. Sự tạo ảnh của một vật sáng qua gương phẳng là một trong những ứng dụng quan trọng của hai định luật này.Với thời lượng khoảng 10 tiết, thời gian nghiên cứu phần này ít nhưng bài tập phần này thực tế lại nhiều, đa dạng và có nhiều bài tập khó. Hơn nữa trong phân phối chương trình thời gian hướng dẫn học sinh giải bài tập rất ít, hầu như là không có,nên học sinh khó có thể làm được các bài tập phần này, hoặc làm được cũng chỉ là làm mò, không dám khẳng định bài tập của mình đúng hay sai. Qua thực tế giảng dạy trên lớp cho thấy điều mà học sinh hay mắc phải khi làm bài tập phần này là: khi biểu diễn tia sáng(nét liền hay nét đứt),đường truyền của các tia sáng, ảnh của vật sáng tạo bởi hệ gương phẳng…… ..các em thường vẽ không đúng qui ước, dựng ảnh phẳng……..các §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 1 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖmmò, xác định số ảnh tạo bởi hệ gương phẳng thiếu hoặc không biết xác định. Có thể nói rất nhiều sai sót của các em khi làm các bài tập loại này, vì thế tâm lý các em rất sợ khi phải làm bài tập về gương phẳng. Mặt khác bài tập về gương phẳng là một trong những dạng bài tập thường gặp trong các đề thi học sinh giỏi cấp huyện và cấp tỉnh, cũng như đề thi vào lớp 10 các trường chuyên Vật lý hàng năm. Đứng trước thực trạng như vậy thì việc giúp học sinh có thể giải được các bài tập phần này một cách chủ động là điều hết sức cần thiết đặt ra cho giáo viên trực tiếp giảng dạy trên lớp và bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý cấp THCS như tôi. Chính vì lẽ đó mà đề tài sáng kiến kinh nghiệm của tôi mang tên: “Nâng cao chất lượng dạy chuyên đề bài tập phần gương phẳng” phẳng”. 3. Mục đích của sáng kiến kinh nghiệm. Sáng kiến kinh nghiệm bản thân tôi viết nhằm mục đích phục vụ đắc lực cho việc giảng dạy các tiết bài tập, dạy chuyên đề bồi dưỡng cho học sinh khá giỏi môn vật lí,dạy học tự chọn môn vật lí trên lớp ,đặc biệt là dạy đội tuyển học sinh giỏi môn vật lí cấp THCS. Qua đề tài này tôi có thể trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp cùng chuyên môn Vật lí nhằm tạo ra những ảnh hưởng tích cực đến quá trình cải tiến phương pháp dạy bồi dưỡng đội tuyển HSG môn Vật lí cấp THCS hiện nay của bản thân nhằm đạt hiệu quả cao hơn. 4. Đối tượng nghiên cứu Kinh nghiệm tập trung nghiên cứu các dạng bài tập định tính và định lượng về gương phẳng. 5. Phạm vi nghiên cứu: Các kiến thức trọng tâm, các dạng bài tập cơ bản, nâng cao về gương phẳng thực hiện giảng dạy ở các tiết học chính khóa và ngoại khóa. 6. Kế hoạch nghiên cứu. Bản thân nghiên cứu đề tài trên trong nhiều năm học từ năm học: 1994-1995 đến năm học 2010-2011, kể từ khi giảng dạy bộ môn Vật lí và bồi dưỡng HSG môn Vật lí khối lớp 8,9 từ cấp trường đến cấp tỉnh. §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 2 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm7. Phương pháp nghiên cứu: Bản thân tôi phối kết hợp nhiều phương pháp: phương pháp quan sát,phương pháp thí nghiệm, phương pháp tổng hợp tài liệu, phỏng vấn học sinh sau các tiết học bài tập, chuyên đề. theo dõi, kiểm tra việc làm bài,học bài của học sinh, ở nhà, trên lớp, qua thông tin phản ánh từ phụ huynh học sinh, sử dụng các biểu bảng đối chiếu, thăm lớp dự giờ, kiểm tra chất lượng học chuyên đề thông qua các bài kiểm tra, thi học sinh giỏi, từ đó đúc rút kinh nghiệm cho bản thân thấy có kết quả tốt. tốt. 8. Thời gian hoàn thành: Ngày 15 tháng 3 năm 2011. §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 3 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm- PHẦN 2: NỘI DUNG I. THỰC TRẠNG CỦA VIỆC GIẢNG DẠY BÀI TẬP VỀ GƯƠNG PHẲNG TRONG NHÀ TRƯỜNG THCS Thực tế giảng dạy bài tập phần gương phẳng trên lớp của các giáo viên chỉ tập trung vào làm các bài tập trắc nghiệm để củng cố lí thuyết, vì một tiết dạy bộ môn vật lí gặp nhiều khó khăn hơn các bộ môn khác về mặt thời gian, hầu hết giáo viên giảng dạy ở phòng học bộ môn, cho học sinh hoạt động nhóm, làm thí nghiệm để rút ra kiến thức của bài học, hơn nữa đồ dùng làm thí nghiệm lại không chuẩn, nên để thí nghiệm thành công mất rất nhiều thời gian khắc phục, xử lí kết quả. Chính vì điều đó mà phần thời gian còn lại trong một tiết học dành cho làm bài tập là không có nhiều. Vì vậy mà việc dạy các bài tập nâng cao về phần gương phẳng hầu như là không có, nhiều bài tập liên quan đến cả kiến thức hình học nhiều, nên học sinh rất lúng túng khi làm bài tập về phần này. II. NHỮNG VIỆC LÀM CỤ THỂ Lý luận dạy học đã chứng tỏ rằng hiệu quả dạy một chuyên đề chỉ có kết quả tốt khi học sinh có một vốn kiến thức lý thuyết cơ bản cần thiết. Vì vậy mở đầu chuyên đề,giáo viên cần vấn đáp học sinh những kiến thức sau: 1. Lý thuyết cơ bản cần nhớ: Trước hết phải trang bị cho học sinh một vốn kiến thức tối thiểu về lý thuyết cơ bản,và giúp các em hiểu rõ bản chất của những kiến thức sau: 1. Định luật truyền thẳng của ánh sáng: Trong môi trường trong suốt và đồng tính ánh sáng truyền theo đường thẳng. 2. Định luật phản xạ ánh sáng: Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới. Góc phản xạ bằng góc tới. 3. Cách biểu diễn tia sáng: là một tia có gốc là nguồn sáng,có phương truyền và mũi tên chỉ chiều truyền của ánh sáng. 4. Gương phẳng: §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 4 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm- Định nghĩa: Là bề mặt phẳng nhẵn, phản xạ hầu như hoàn toàn ánh sáng chiếu tới nó. - Đặc điểm ảnh của một vật sáng tạo bởi gương phẳng: phẳng: Là ảnh ảo,có kích thước bằng vật, khoảng cách từ mợt điểm trên vật đến gương bằng khoảng cách từ ảnh của điểm đó tới gương.( ảnh ảo vẽ nét đứt ). - Cách vẽ ảnh của một vật sáng qua gương phẳng: ta vẽ ảnh của từng điểm sáng thuộc vật sáng đó. (vì:vật sáng là tập hợp của các điểm sáng thuộc vật sáng đó) +Cách1: +Cách1: Ta vẽ điểm đối xứng với điểm sáng đó qua gương phẳng (dựa vào tính chất đối xứng của ảnh của vật qua gương phẳng). +Cách 2: 2: ảnh của một điểm sáng qua gương phẳng là giao điểm ít nhất của hai tia phản xạ kéo dài ứng với hai tia tới xuất phát từ điểm sáng đó. Chú ý: ảnh của một điểm sáng về theo hai cách khác nhau phải hiện cùng một vị trí. Ví dụ : Dựng ảnh của một vật sáng AB qua gương phẳng (G) ở hình vẽ sau: - Dựng ảnh A’ đối xứng với A B qua gương (G). - Dựng ảnh B’ đối xứng với B A qua gương. - Nốí A’ với B’ ta được A’B’là ảnh của AB qua gương phẳng (G). A' B' §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 5 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm* Thị trường của gương phẳng: S Chính là vùng đặt mắt để quan sát được ảnh của vật. Nó được giới hạn bởi mặt phản xạ của gương,và phần không gian trước gương tạo bởi hai tia sáng phản xạ tương ứng S' với hai tia sáng tới hai mép gương. Khi học sinh đã có vốn kiến thức tối thiểu về lý thuyết như trên, để giúp học sinh biết áp dụng vào giải bài tập một cách dễ dàng thì việc phân loại bài tập một cách khoa học và có hệ thống là môt vấn đề hết sức quan trọng. Để giải các bài tập về gương phẳng tôi có thể phân làm hai dạng bài tập cơ bản sau đây: 2. Phân dạng bài tập và phương pháp giải a,Dạng toán thứ nhất: Dựng tia sáng xuất phát từ một điểm cho trước sau khi phản xạ lần lượt qua một ,hai ,ba, hay nhiều gương phẳng qua một điểm cho trước. Đối với dạng toán này chỉ cần chú ý : Tia phản xạ đi qua một điểm cho trước phải đi qua ảnh của nó. Như vậy việc dựng tia sáng được đưa về việc dựng ảnh của điểm sáng. Ví dụ 1: Cho gương phẳng MN và hai điểm A,B (hình vẽ) ,Hãy dựng tia sáng xuất phát từ A sau khi phản xạ qua gương đi qua điểm B. *Phân tích: Ta thấy tia phản xạ đi qua B phải đi qua ảnh của nó .Như vậy muốn dựng được tia phản xạ đi qua B ta phải dựng ảnh của điểm A.Ta có cách dựng như sau: §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 6 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm*Giải: Cách 1: Lấy A, đối xứng với A qua gương (A, là ảnh của A) B A Nối A, với B cắt gương phẳng MN ở I ,ta có: IB là tia tới Vậy đường đi của tia sáng xuất phát từ A sau khi phản xạ qua gương đi qua điểm B N M I cho trước là:AIB. Cách 2: A' Do tính chất đối xứng, ta có thể giải bài toán bằng cách dựng hình như sau: Lấy B, đối xứng với B qua gương phẳng B A MN Nối A với B, cắt MN tại I,nối I với B, ta có AIB là đường đi của tia sáng xuất phát từ A sau khi phản xạ qua gương đi qua B cho M N I trước. B' Ví dụ 2: Cho hai điểm M,N nằm trước 2 gương phẳng G 1,G2 và nằm trên cùng một mặt phẳng vuông góc với hai gương (hình vẽ). Hãy vẽ tia sáng đi từ M phản xạ lần lượt trên gương G1,G2 rồi tới N. Để giải được bài toán này cần lưu ý cho học sinh mấy vấn đề sau: - Ảnh của vật sáng tạo bởi gương này là vật của gương sau nếu như nó còn nằm trước gương sau. Từ một vật có đồng thời các tia sáng tới cả hai gương thì vật đó đồng thời là vật đối với cả hai gương. Tia phản xạ trên gương phải cú phần kộo dài đi qua ảnh của nó ở phía sau §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 7 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖmgương. * Giáo viên cần phân tích rõ cho học sinh thấy: Tia phản xạ trên gương G2 đi qua N phảI đi qua ảnh của vật tạo bởi gương G2 như vậy để dựng được tia xuất phát từ M sau khi phản xạ lần lượt trên gương trên gương G1,G2 đi qua N ta phải dựng được ảnh của M qua gương G 1, G2.Từ đó ta có cách dựng như sau: Giải G1 M1 * Cách 1: M I1 -Lấy M1 đối xứng với M qua G1 ta có M1 là ảnh của M qua gương G1 -M1 là vật đối với G2(vì M1 đứng trước gương G2),lấy M2 đối xứng với N O I2 M1 qua gương G2 ta có M2 là ảnh của M1 qua gương G2.,và là ảnh của M qua gương G1 và G2. M -Nối M2 với N cắt G2 ở I2 cắt G1 ở I1 ,nối M với I1 ta có M I1I2N là đường đi của tia sáng xuất phát từ M sau khi phản xạ qua gương G1,G2 đi qua N cho trước . §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 8 G2 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm- * Cách 2:Tương 2:Tương tự như ở ví dụ 1(sẽ được đề cập tới ở phần sau) Ví dụ 3: 3: Cho 3 gương phẳng G1,G2,G3 quay mặt phản phản xạ quay vào nhau và hợp với nhau thành một tam giác đều ,phía trong các gương có hai điểm cho trước A,B (hình vẽ). Hãy dựng một tia sáng xuất phát từ A sau khi phản xạ lần lượt qua gương G1,G2 G3 đi qua điểm B. *Phân tích: tích: Tương tự như bài trên tia phản xạ trên gương G 3 đi qua B phải đi qua ảnh của nó. Như vậy việc dựng tia sáng được đưa về dựng ảnh của điểm sáng lần lượt qua các gương G1,G2,G3. Việc dựng này có thể thực hiện dễ dàng nhờ tính chất ảnh của một vật qua gương phẳng. §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 9 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm*Cách dựng: -Lấy A1 đối xứng với A qua gương G1(A1 là ảnh của A qua gương G1) -Lấy A2 đối xứng với A1 qua gương G2(A2 là ảnh của A1 qua gương G2) -Lấy A3 đối xứng với A2 qua G3(A3 là ảnh của A2 qua G3,đồng thời là ảnh của A qua G1,G2,G3) -Tia phản xạ trên G3 đi qua B phải đi qua ảnh của nó G3 A1 -Nối A3 với B cắt G3 ở I3 Nối I3 với A2 cắt G2 ở I2 A I1 G1 I3 A3 B Nối I2 với A1 cắt G1 ở I1 I2 Nối I1 với A ta được AI1I2I3B G2 là đường đi của tia sáng xuất phát từ A sau khi phản xạ lần lượt qua các gương G 1 ,G2,G3 đi A2 qua B Tương tự như vậy ta có thể dựng được tia xuất phát từ một điểm sau khi phản xạ lần lượt qua 4 gương quay mặt sáng vào nhau hợp với nhau thành hình chữ nhật.năm gương quay mặt sáng vào nhau hợp với nhau thành hình ngũ giác đều …..,hay nhiều gương đi qua một điểm cho trước. Ngoài cách dựng trên do tính chất đối xứng có thể tia tới của tia phản xạ đi qua điểm cho trước.trường hợp với một gương như tôi đã giới thiệu ở ví dụ 1. * Đối với hai gương như ở ví dụ 2 ta có thể dựng bằng cách thứ hai như sau: - Lấy M1 đối xứng với M qua gương G1 M1 G1 - Lấy N1 đối xứng với N qua gương g2. M I1 - Nối M1 với N1 cắt gương G1 ở I1,cắt G2 ở I2 N - Nối M với I1,I2 với N,ta được MI1I2N là đường đi của tia sáng xuất phát từ M O I2 sau khi phản xạ lần lượt qua các gương §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh G2 N1 10 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖmG1,G2,đi qua N cho trước. Các bạn có thể tìm tiếp được cách dựng đối với 3 gương ,4 gương ….hay với nhiều gương. * Nhưng điều quan trọng là bài toán trên được ứng dụng như thế nào trong thực tế? Một bài toán sau đây chúng ta thấy rõ điều đó: Ví dụ 4: Một người nhìn vào một vũng nước nhỏ trên mặt đường ở cách chỗ mình đứng 1,5m,thấy ảnh của ngọn đèn treo trên cột cao.vũng nước cách chân cột đèn 4m và mắt người cao hơn mặt đường 1,5m.Tính độ cao của đèn.  Phân tích: tích: Bài toán thực tế này ta có thể coi vũng nước là gương phẳng,vũng nước nằm trên mặt đường điều đó chứng tỏ vị trí mặt gương trùng với mặt đường.Mắt người nhìn thấy ảnh của ngọn đèn chứng tỏ mắt người nhận được tia sáng xuất phát từ ảnh. Bài toán đưa về việc dựng tia sáng xuất phát từ đèn sau khi phản xạ qua vũng nước đi qua mắt ,để làm được bài toán ta sử dụng: -tính chất ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng (tính chất đối xứng của ảnh tạo bởi gương phẳng) -Xét các tam giác đồng dạng,lập tỉ số đồng dạng,từ đó tính độ cao của cột đèn. Từ đó học sinh đưa bài toán về dạng toán thứ nhất vừa nêu để giải. Cụ thể như sau: Lấy S , đối xứng với S qua XY(XY coi là vị trí mặt gương trùng với mặt đường) §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 11 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm- Nối S , với M cắt XY ở I,nối S S với I ta có đường đi của tia sáng sáng xuất phát từ S sau khi phản xạ qua A vũng nước đi qua M (mắt người nhin thấy ảnh của ngọn đèn ở vũng nước) K I O Sử dụng tính chất đối xứng của ảnh một vật qua gương phẳng ta dễ dàng chứng minh được: tam giác SOI đồng dạng với tam giác MKI S' SO OI MK .OI   SO  MK IK IK Thay số: OI=4m, IK=1,5m .Ta tính được SO = 4m.(đèn treo cách mặt đất 4m) Từ bài toán chúng ta thấy rõ vật lý phần gương phẳng có ứng dụng thực tế, nhờ gương phẳng ta có thể xác định chiều cao của cây cối, của cột đèn, của đỉnh núi… núi…..một cách gián tiếp mà không cần đo trực tiếp. Một vấn đề hết sức quan trọng , từ bài toán này giáo viên có thể phát triển lên thành một bài toán khác có tính ứng dụng thực tế để phát triển tư duy cho học sinh. Đó chính là ví dụ 5 sau đây: Ví dụ 5: 5: Có một ngọn đèn treo ở trên cao vào buổi tối đèn tỏa sáng trên một bãi đất phẳng. Hãy tìm cách xác định độ cao của bóng đèn trong hai trường hợp: a, Có thể đến được dưới chỗ treo bóng đèn. b, Không thể đến được dưới chỗ treo bóng đèn (Dụng cụ gồm một thước dây,và một gương phẳng nhỏ) Học sinh tự làm sau đó giáo viên kiểm tra sửa chữa qua đó tạo cho học sinh khả năng tự lực tìm tòi suy nghĩ làm thí nghiệm,nghiên cứu vật lý -môn khoa học thực nghiệm phát huy nội lực tiềm ẩn trong mỗi học sinh,rèn cho các em năng lực tự học ,tự nghiên cứu giống như một nhà khoa học. 2. Dạng toán thứ hai: Xác định số ảnh tạo bởi hai gương phẳng quay mặt sáng vào nhau,hợp với nhau một góc  . §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 12 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖma, Một số kiến thức cần nhớ: Khi giải các bài toán ở dạng này cần lưu ý một số kiến thức sau: - Do tính chất đối xứng của ảnh và vật qua gương phẳng mà các ảnh của vật cho bởi hai gương phẳng đều cùng nằm trên cùng một đường tròn có tâm nằm trên giao tuyến của hai gương và có bán kính là khoảng cách từ vật đến giao tuyến này. - Nếu từ một điểm sáng có những tia sáng chiếu tới cả hai gương thì điểm đó đồng thời là vật đối với với cả hai gương. - Ảnh cho bởi gương trước là vật đối với gương sau. b, Các ví dụ áp dụng: *Ví dụ 6: Cho hai gương phẳng quay mặt phản xạ vào nhau,hợp với nhau một góc  =90o Một điểm sáng S đặt trước hai gương. Hãy xác định số ảnh tạo bởi hai gương đó. Phân tích: Ta thấy từ S có các tia sáng tới đồng thời cả hai gương, như vậy S là vật đối với cả hai gương. Sử dụng tính chất ảnh của một vật qua gương phẳng, ta có thể giải bài toán theo các bước sau: Giải *Coi S là vật đối với G1: - Lấy S1 đối xứng với S qua gương G1 (S1 là ảnh của S qua G1),S1 lại là vật của G2 (vì S1 đứng trước G2) - Lấy S3 đối xứng với S 1 qua gương G2(S3 là ảnh của S1 qua G2 đồng thời là ảnh của S qua G1 và G2) * Coi S là vật của G2: §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 13 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm- Lấy S2 đối xứng với S qua G2 G1 - Lấy S4 đối xứng với S2 qua G1 S1 S (S4là ảnh của S2 qua G1,đồng thời S4 là ảnh của S qua G2và G1,nếu coi S là vật của G2) O G2 Ta có thể chứng minh dễ dàng S4 được S3  S4 bằng cách sử dụng S2 S3 tính chất đối xứng của ảnh đối với vật. Như vậy hai gương G1,G2 quay mặt sáng vào nhau hợp với nhau một góc 90 o cho 3 ảnh S1; S2; S3  S4, ba ảnh này cùng với S nằm trên 4 đỉnh của hình chữ nhật nội tiếp đường tròn tâm O, bán kính OS. Để học sinh có khả năng chủ động nắm kiến thức trên tôi yêu cầu học sinh làm thí nghiệm để kiểm nghiệm lại kêt quả trên. Ví dụ 7: 7: Hai gương phẳng G1và G2 hợp với nhau một góc  <180o quay mặt phản phản xạ vào nhau.Một điểm sáng S nằm giữa hai gương .Hãy chứng minh rằng nếu  = 360o n (n nguyên dương) thì số ảnh tạo bởi hệ hai gương là : (n-1) *Phương pháp giải: Khi giải bài toán này cần lưu ý các điểm sau: -Từ môt điểm có các tia sáng S4 S5 tới cả hai gương thi điểm đó đó S1 đồng thời là vật của cả hai gương G1 S -Ảnh của gương trước là vật đối với gương sau O S8 G2 -Ảnh của vật tạo bởi hệ hai gương được tạo thành bởi hai hệ thống ảnh(hình vẽ). S2 S7 S3 S6 §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 14 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm*Hệ thống ảnh thứ nhất: Coi S là vật của gương G1.Sử dụng tính chất ảnh của môt vật tạo bởi gương phẳng hướng dẫn học sinh cách dựng ảnh của một vật qua gương phẳng phẳng bằng cách lấy đối xứng ,ta được hệ thống ảnh thứ nhất : S  S1 G12 G2  S5 22 S3   G1   G2 S7 * Hệ thống ảnh thứ hai: hai: Coi S là vật của gương G2.Sử dụng tính chất ảnh của vật tạo bởi gương phẳng ,giáo viên hướng dẫn học sinh làm bài bằng cách lấy đối xứng ,ta được hệ thống ảnh thứ hai: G22 G1 G2  S6 S  S2  S4  22 G1   S8 Theo bài ra:  G1OG2=  Chứng minh nếu  =360o/n(n nguyên)số ảnh cho bởi hệ hai gương sẽ là: (n-1). Đặt  SOG1=  1;  G2OS =  2 (với:  1+  2=  ) S1đối xứng với S qua G1,do đó:  SOS1=2  S2 đối xứng với S qua G2,do đó:  SOS2 =2  Cộng hai vế phương trình (1) và (2) ta có: ( 1) 1 (2) 2  S1OS2=2  (3) S3 đối xứng với S1 qua G2,do đó  S1OS3= 2.  S1OG2   S1OS3= 2.(  1+  2) (4) S4 đối xứng với S2qua G1,do đó  S2OS4= 2 .  S2OG1   S2OS4= 2(  +  2) Ta có: (5)  S3OS4=  S2OS4+  S1OS3= Do đó :  (  S2OS4/2 +  1)+  S1OS3/2 +  2 S3OS4=  +  1+  2+  +  1+  2= 4  Vậy:  S3OS4=4  . Tương tự ta chứng minh được: Nếu S7  S8.ta có:   S5OS6= 6  ;  S7OS8= 8  . S7OS8=360o khi đó số ảnh cho bởi hai gương là:7=8-1.ta có 7 ảnh từ S1,S2,S3…..S7 (vì S7  S8) Tổng quát:Nếu  = 360o /n (n nguyên dương) thì số ảnh tạo bởi hệ hai gương sẽ là: (n-1)ảnh. *Ví dụ: + khi  =180o  n=360o /180o = 2. Số ảnh là: n-1= 2-1=1ảnh. Học sinh có thể kiểm nghiệm bằng thực tế §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 15 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm+Khi  = 90 o  n=360o /90o = 4 số ảnh tạo bởi hệ hai gương sẽ là: n-1= 4-1=3 ảnh. Điều này được chứng minh và kiểm nghiệm ở ví dụ 1. + khi  =60 0  n= 360o /60o = 6.Số ảnh là: n-1= 6-1=5 ảnh. + khi  =0 0 thì sao? thật vậy khi  = oo thì ta có : n=360o /0o =  tức là ta có vô số ảnh. Điều này học sinh có thể kiểm nghiệm lại bằng thực tế: bằng cách đặt hai gương phẳng quay mặt phản phản xạ vào nhau, song song với nhau, giữa hai gương ta đặt ngọn nến.(hai gương song song với nhau,tức là góc tạo bởi hai gương  = oo) Để dễ quan sát ta thay một gương phẳng bằng một tấm kính. Nhìn vào gương ta thấy có vô số ngọn nến được tạo thành bởi gương phẳng (các ngọn nến xếp thành hàng dài …..) Kinh nghiệm thực tế được rút ra từ cá nhân tôi cũng như các đồng chí giáo viên trực tiếp làm công tác giảng dạy những bài toán mà kết quả được kiểm nghiệm bằng thực tế học sinh nhớ lâu, mà người đời đã có câu: “Trăm nghe không bằng một thấy’’, đồng thời tạo được hứng thú học tập bộ môn cho học sinh, giúp các em có niềm đam mê tìm tòi, nghiên cứu để trở thành các nhà khoa học trong tương lai. Qua đây rèn cho các em phát triển tư duy, nghiên cứu sự vật hiện tượng xung quanh dưới con mắt của một nhà khoa họcVật lý. Cũng từ tính chất ảnh của một vật qua gương phẳng,ta thấy kích thước của ảnh bao giờ cũng bằng kích thước của vật và không phụ thuộc vào vị trí của vật so với gương. Điều này học sinh cũng dễ kiểm nghiệm bằng thực tế. tế. Do tính chất đối xứng, khoảng cách từ ảnh đến gương bao giờ cũng bằng khoảng cách từ vật tới gương, vì vậy khi vật gần lại gương một đoạn a,thì ảnh của vật cũng gần lại gương một đoạn là a. Như vậy khoảng cách giữa vật và ảnh rút đi một đoạn là : 2a, điều đó chứng tỏ rằng nếu vật chuyển động lại gần gương với vận tốc v thì ảnh cũng chuyển động lại gần gương với vận tốc là : v. Kết quả ảnh chuyển động lại gần gương với vận tốc là : 2v. Cho tia tới gương cố định, nếu gương quay một góc  quanh trục vuông góc với mặt phẳng tới, góc tới tăng lên một góc  khi đó góc phản xạ cũng tăng lên §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 16 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖmmột góc  . Kết quả tia phản xạ di chuyển một góc 2  khi tia tới cố định gương quay một góc  . Ngoài ra còn rất nhiều điều thú vị được tìm kiếm, phát hiện từ tính chất ảnh của gương phẳng. * Ví dụ 8: Cho một gương phẳng hình vuông, cạnh a đặt thẳng đứng trên sàn nhà, mặt hướng vào tường và song song với tường. Trên sàn nhà ,sát chân tường,trước gương có một nguồn sáng điểm S. a, Xác định kích thước của vệt sáng trên tường do chùm tia phản xạ từ gương tạo nên. b, Khi gương dịch chuyển với vận tốc v vuông góc với tường (sao cho gương luôn ở vị trí thẳng đứng và song song với tường) thì ảnh S’ của S và kích thước của vệt sáng thay đổi như thế nào? Giải thích. Tìm vận tốc của ảnh S’. Hướng dẫn a. Xét sự phản xạ ánh sáng từ gương nằm trong mặt phẳng thẳng đứng(như hình vẽ) . Xét S 'SB' có AB là đường trung bình B' của tam giác nên SB’= 2.AB= 2.a Hoàn toàn tương tự cho cạnh kia B Vậy vệt sáng trên tường là hình vuông cạnh 2a (nó hoàn toàn không phụ thuộc vào vị trí của điểm S ở chân tường) S' A b. Đ iểm sáng S có thể dịch chuyển lại gần gương.Lúc đó ảnh S’ của S cũng di chuyển lại gần gương với cùng vận tốc.Mặt khác ,khi S’ dịch chuyển lại gần gương thì vệt sáng trên tường sẽ tăng lên nhưng vẫn là hình vuông. Còn rất nhiều điều thú vị từ tính chất ảnh của gương phẳng.Chẳng hạn: Ví dụ 9 Chiếu một tia sáng tới một gương phẳng. §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 17 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖma. Nếu quay tia tới quanh điểm tới một góc  thì tia phản xạ sẽ quay một góc bằng bao nhiêu? b. Nếu đặt thêm một gương phẳng nữa hợp với gương trước một góc nhọn  thì khi tia tới trên quay,tia phản xạ trên gương thứ hai sẽ quay một góc bao nhiêu? Hướng dẫn a, Khi tia tới SI quay quanh điểm I E một góc  ,tức là SIS '   thì tia phản xạ IH cũng sẽ quay một góc  tới vị trí IK(hình vẽ). Hay HIK   b, Tia phản xạ trên gương thứ hai f H chuyển từ HR sang KR’.Nghĩa là đã quay một góc  = RER ' .Ta chứng S' K S minh điều này như sau: Trong  IHK và EHK theo tính chất I R góc ngoài của một tam giác có: R'  G 2 HI  HIK  IKH    IKH (1) và  G 2 HE  HEK  EKH (2) Theo định luật phản xạ ánh sáng trên gương G2 ta có: G 2 HI  G 2 HE và IKH  EKH so sánh (1) và (2). suy ra:    *Ví dụ 10 Một người cao 1,65m đứng đối diện với một gương phẳng hình chữ nhật được treo thẳng đứng .Mắt người đó cách đỉnh đầu 15 cm. a. Mép dưới của gương cách mặt đất nhiều nhất bao nhiêu để người đó thấy ảnh của chân trong gương? b. Mép trên của gương cách mặt đất ít nhất bao nhiêu để người đó thấy ảnh của đỉnh đầu trong gương? §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 18 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖmc. Chiều cao tối thiểu của gương là bao nhiêu để người đó quan sát được toàn bộ ảnh của mỡnh trong gương. Giải a,Coi A là đỉnh đầu, B là chân thì AB = 1,65m. O là mắt thì OA = 0,15m. Gọi I,J là mép trên và mép dưới dưới của gương gương phẳng. Để mất nhìn thấy được được ảnh của chân thì mép dưới dưới của ggương cách mặt đất ít nhất là đoạn IK. Xét  B,BO có Ik là đường trung bình. Nên: IK= BO BA  OA 1,65  0,15    0, 75 m. 2 2 2 b. Để Để mắt nhìn thấy được được ảnh của đỉnh đầu thì mép trên của gương gương cách mặt đất ít nhất là đoạn JK. Xét  O,OA có JH là đường đường trung bình .nên : JK= JK= OA o,15   0,075m 2 2 Mặt khác JK=JH+HK=JH+OB=1,5+0,075=1,575 m. c. Chiều cao tối thiểu của gương gương để thấy được được toàn bộ ảnh là đoạn JI. Ta có: JI =JK-IK=1,575-0,75=0,825 m * Phương pháp giải: Để xác định thị trường của gương,cần biết kích thước của gương và vị trí đặt mắt,trên cơ sở đó tìm ảnh O , của mắt O qua gương,bằng phương pháp hình học vẽ tam giác có đính là mắt O,hai cạnh bên tựa vào mép gương(mép trên và mép dưới),phần không gian trước gương giới hạn bởi mặt gương và hai tia sáng phản xạ tương ứng với hai tia tới mép gương chính là vùng đặt mắt để quan sát được ảnh của các vật trong gương.,hay đó chính là thị trường của gương phẳng. Việc phân dạng bài tập cho học sinh,hướng dẫn họ phân tích đề,tìm ra phương pháp giải đặc trưng cho mỗi dạng bài có vai trò hết sức quan trọng,giúp các em chủ động làm được các bài tập,song hiệu quả của một chuyên đề sẽ đạt hiệu quả cao nếu giáo viên có một hệ thống bài tập cho họ tự luyện một cách khoa học. §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 19 - S¸ng kiÕn kinh nghiÖm3. Tự luyện: *Ví dụ 11: (sách 500 bài tập vật lí THCS) Một gương phẳng hình tròn, tâm I, bán kính 10 cm. Đặt mắt tại O trên trục Ix, vuông góc với mặt phẳng gương và cách mặt gương một đoạn IO = 40 cm. Một điểm sáng S đặt cách mặt gương 120cm, cách trục Ix một khoảng 50 cm a, a, Mắt chỉ nhìn thấy ảnh S, của S qua qua gương không? tại sao? b, Mắt phải dịch chuyển thế nào trên trục Ix để nhìn thấy ảnh S , của S. Xác định khoảng cách từ vị trí ban đầu của mắt đến vị trí mà mắt bắt đầu nhìn thấy ảnh S, của S qua gương. Hướng dẫn: Để mắt nhìn thấy ảnh S , của S qua gương thì các tia sáng phản xạ từ S , phải đi vào mắt,muốn vậy ta phải xác định vùng nhìn thấy của mắt.Như vậy hướng giải quyết bài toán đã được tháo gỡ. Các em có thể tự giải bài tập này một cách đơn giản. *Ví dụ 12: (sách 121 bài tập vật lí dùng cho học sinh chuyên lí) Một người dùng một gương phẳng nhỏ G để hắt một chùm tia sáng mặt trời hẹp xuống đáy một giếng cạn hình trụ thẳng đứng dọc theo trục thẳng đứng. a, Tính góc hợp bởi mặt gương và đường thẳng đứng ,biết rằng các tia sáng mặt trời nghiêng với mặt nằm ngang một góc 60 o b, Để vệt sáng ở đáy giế giếng có thể quét được một đường kính đáy giếng ,người ta cho gương phẳng quay quanh một trục đi qua điểm tới vuông góc với mặt tới. Cho biết đường kính của đáy giếng giếng là 1m và khoảng cách từ điểm tới I tới đáy g là 10 m. Hỏi gương phải quay một góc là bao nhiêu. *Ví dụ 13: (sách 121 bài tập vật lí lớp 8 dùng cho học sinh chuyên lí) Một điểm sáng S đặt trên tia phân giác của góc hợp bởi hai gương phẳng G1,G2 quay mặt phản xạ vào nhau,hợp với nhau một góc 120 o.Xác định số ảnh của S tạo bởi hai gương đó. *Ví dụ 14: (sách 500 bài tập vật lí THCS) §µo ThÞ Ph¬ngPh¬ng- THCS Chu M¹nh Trinh 20