SKKN Hướng dẫn giải bài tập về kính lúp đối với học sinh lớp 11 trường THCS và THPT Nghi Sơn

1 - ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1- Lí do chọn đề tài
	Dạng bài tập về kính lúp là một trong những dạng bài tập quang hình học quan trọng được sử dụng trong các đề thi đại học củng như được sử dụng trong những kỳ thi học sinh giỏi trong những năm trước. Trong kết cấu chương trình thời lượng giảng dạy lý thuyết về kính lúp là 1 tiết nhưng bài tập còn nhiều bí ẩn do đó học sinh chưa thực sự hiểu rõ bản chất về hiện tượng vật lí và thường bế tắc khi giải bài tập về kính lúp. Đặc biệt trong những năm học tới chương trình thi THPT quốc gia, thi học sinh giỏi cấp tỉnh kiến thức môn vật lí đươc đưa xuống chương trình lớp 10, 11. Để học sinh nắm chắc kiến thức, vận dụng thành thạo vào giải các bài tập về kính lúp, có hứng thú khi làm bài tập. Qua thực tế giảng dạy, ôn tập cho học sinh lớp 11 nắm vững kiến thức đã học vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. Đặc biệt trong việc giải bài tập tôi luôn suy nghĩ tìm ra phương pháp để hướng dẫn giúp học sinh lớp 11 nhớ, hiểu về phần kiến thức về thấu kính, kính lúp và mắt để vận dụng hiệu quả kiến thức đó vào giải bài tập về kính lúp. Đồng thời qua đó tạo nền tảng vững chắc giúp các em học sinh giải các dạng bài tập về kính hiển vi và thiên văn.
1.2- Mục đích nghiên cứu
Trong đề tài này, tôi xin phép được trình bày kinh nghiệm làm thế nào để học sinh nắm chắc và hiểu sâu kiến thức về kính lúp và những kiến thức cơ bản có liên quan. Đưa ra các dạng bài tập thường gặp và hướng dẫn học sinh cách giải các dạng bài tập này. Đồng thời tôi cũng muốn đóng góp một chút kinh nghiệm của mình trao đổi cùng đồng nghiệp nâng cao hiệu quả giảng dạy, hướng dẫn các em học sinh giải những bài tập về kính lúp tại trường THCS và THPT Nghi Sơn.
1.3- Đối tượng nghiên cứu
Như đã trình bày, đề tài tập trung hướng dẫn học sinh nhận biết các dạng bài tập về kính lúp, phân tích nội dung đề bài từ đó vận dụng kiến thức, xây dựng phương pháp và cách giải dạng bài tập này. 
	Các phương pháp giải, cách giải đó là một đặc trưng riêng của từng dạng bài tập về kính lúp một cách có hiệu quả nhằm đạt tới yêu cầu tăng cường khả năng tư duy, tạo hứng thú học tập cho các em học sinh.
1.4- Phương pháp nghiên cứu
 Lựa chọn các ví dụ các bài tập cụ thể, phân tích nội dung của bài tập từ đó hướng dẫn học sinh phát triển tư duy sáng tạo, kỹ năng vận dụng kiến thức của học sinh để từ đó rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác, giúp học sinh nắm vững kiến thức, rèn luyện kỹ năng suy luận làm bài tập một cách khoa học.
Phương pháp thực nghiệm sư phạm, điều tra, khảo sát thực tế : Học sinh áp dụng các tính chất trên vào việc giải các bài toán cụ thể từ đó tổng quát hóa thành phương pháp giải các dạng bài tập về kính lúp.
2. NỘI DUNG 
2.1 - Cơ sở lí luận
Để học sinh có kỹ năng vận dụng kiến thức vào giải quyết tốt bài tập về kính lúp, trước hết cần trang bị cho học sinh cơ sở lý thuyết và kiến thức cơ bản về kính lúp và kiến thức có liên quan.
Chỉ ra nội dung kiến thức mà các bài toán thường đề cập từ đó chỉ ra phương pháp giải từng nội dung mà bài toán yêu cầu.
2.11- Các kiến thức liên quan
a. Công thức thấu kính
b. Mắt
- Điểm cực cận CC : Điểm gần nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn nhìn rõ được. 
- Điểm cực viễn CV : Điểm xa nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn nhìn rõ được. 
- Khoảng cách từ điểm cực cận CC đến điểm cực viễn CV gọi là giới hạn nhìn rõ của mắt. 
- Góc trông vật : góc trông một vật AB có dạng là một đoạn thẳng đặt vuông góc với trục chính của mắt, là góc tạo bởi hai tia sáng đi từ hai đầu A và B của vật qua quang tâm O của mắt. 
- Năng suất phân ly của mắt là góc trông nhỏ nhất giữa hai điểm mà mắt phân biệt được hai điểm đó. 
- Mắt nhìn vật tại điểm cực viễn không phải điều tiết, đối với mắt tốt điểm cực viễn ở vô cực. 
2.12 – Lý thuyết về kính lúp
a. Định nghĩa
Kính lúp là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trong việc quan sát các vật nhỏ. Nó có tác dụng làm tăng góc trông ảnh bằng cách tạo ra một ảnh ảo lớn hơn vật nó nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt. Cấu tạo kính lúp đơn giản là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn. 
b. Cách ngắm chừng ở điểm cực cận và cách ngắm chừng ở cực viễn và ở vô cùng.
Muốn quan sát vật nhỏ qua kính lúp ta phải đặt vật trong khoảng từ tiêu điểm vật đến quang tâm của kính để tạo ra ảnh ảo. Đặt mắt sau kính quan sát ảnh ảo đó phải điều chỉnh vị trí của vật hoặc kính để ảnh ảo này nằm từ CC đến CV của mắt. 
- Nếu điều chỉnh để ảnh A1B1 ở điểm cực cận của mắt gọi là cách ngắm chừng ở cực cận. 
- Nếu điều chỉnh để ảnh A1B1 ở điểm cực viễn của mắt gọi là cách ngắm chừng ở cực viễn, trường hợp mắt tốt điểm cực viễn ở vô cực gọi là cách ngắm chừng ở vô cực. 
c. Số bội giác của kính lúp.
Tỷ số giữa góc trông ảnh qua dụng cụ quang () với góc trông trực tiếp vật () khi vật đặt ở điểm cực của mắt được gọi là số bội giác (G).
	 ; Vì , nhỏ G = .
 ; Đ = OCC. 
Từ hình vẽ 1 và 2 ta có : 	 vì 
 ( Đây là công thức tổng quát )
- Khi ngắm chừng ở cực cận :, vì 
- Khi ngắm chừng ở vô cực: 
- Trường hợp mắt đặt cách kính = f, ta cũng có . 
Vậy khi ngắm chừng ở vô cùng và mắt đặt cách khính khoảng = f thì số bội giác của kính bằng nhau.
 Chú ý : - Các công thức trên Đ là khoảng thấy rõ ngắn nhất của mắt người quan sát.
 - ký hiệu trên vành kính, ví dụ X2.5; X8... người mắt bình thương không có tật Đ = 0,25 (m).
Ví dụ : X2.5.
2.2 – Thực trạng trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
Trong quá trình giảng dạy môn vật lí tôi nhận thấy đối với học sinh trường THCS và THPT Nghi Sơn, do đặc thù về điều kiện xã hội là học sinh các xã bãi ngang ven biển ý thứ học tập chưa cao, khả năng tư duy sáng tạo chậm so với những nơi khác. Việc vận dụng kiến thức đã học vào làm bài tập còn hạn chế, cách tư duy, phân tích đề bài tìm ra cách giải thiếu tính khoa hoc. Chính vì lý do đó để các em học sinh làm được bài tập giáo viên cần hướng dẫn cách làm từng dạng bài tập cụ thể từ đó các em vận dụng làm các bài tập khác tương tự.
 2.3 - Một số dạng bài tập về kính lúp
2.31 - Những điểm lưu ý khi giải bài tập về kính lúp 
2.21. Từ hình vẽ 1 có sơ đồ tạo ảnh.
a. Tìm vị trí đặt vật tức là tìm d1 ta xuất phát từ d2 d1.
b. Tìm điểm cực cận hoặc cực viễn tức là phải tìm d2 xuất phát từ d1
d2 = .
c. d1, , d2 chỉ có 0, = hằng số.
2.22- Tìm số bội giác dựa vào công thức tổng quát .
2.3. Tìm khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên vật dựa vào G.
Do 
2.32-Bài tập ví dụ: 
Bài 1: Một người dùng kính lúp có tụ D = 10diop quan sát vật nhỏ, mắt đặt sát kính.
a. Tính số bội giác của kinhskhi ngắm chừng ở vô cực.
b. Tính số bội giác của kính và số phóng đại của ảnh khi người quan sát ngắm chừng ở điểm cực cận cho biết OCc = 25cm. 
Hướng dẫn
Tóm tắt
Cho
D = 10diop; l = 0cm; OCc = 25cm
Tìm
a. 
b. Gc = ?; k = ?
Giải
Sơ đồ tạo ảnh
a. Tiêu cự: 
Số bội giác khi ngắm chừng ở vô cực:
b. Khi ngắm chừng ở điểm cực cận.
d2 = OCC = 10cm = l – d2 = - 25cm.
Số bội giác khi ngắm chừng ở điểm cực cận: 
Bài 2 : Một người có OCC = 10cm ; OCV = 50cm. Người này dùng kính lúp có độ tụ 10diop để quan sát vật nhỏ. Biết rằng mắt đặt sát kính.
a. Vật phải đặt trong khoảng nào trước kính?
b. Tính số bội giác trong trạng thái mắt không phải điều tiết? 
Hướng dẫn
Tóm tắt
Cho
OCC = 10cm ; OCV = 50cm; Đ= 10diop; l = 0
Tìm
a. d1 = ?
b. Gv =?
Giải
Sơ đồ tạo ảnh : 
( Võng mạc )
a. Tiêu cự: 
Khi ngắm chừng CC
	d2 = OCC = 10cm = l – d2 = - 10cm.
Khi ngắm chừng CV
	d2 = OCV = 50cm = l – d2 = - 50cm.
 .
b. Khi quan sát trong trạng thái phông phải điều tiết: 
d2 = OCV = 50cm = l – d2 = - 50cm. 
Số bội giác: 
Bài 3: Một người cận thị có điểm cực cận cách mắt 15cm và giới hạn nhìn rõ của mắt 35cm. Dùng kính lúp có tiêu cự 5cm để quan sát vật nhỏ AB. Mắt đặt cách kính một khoảng 10cm.
a) Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước kính?
b) Tính số bội giác trong trường hợp người đó ngắm chừng ở điểm cực cận và ngắm chừng ở điểm cực viễn.
c) Biết rằng năng suất phân li của mắt là 1’ = (rad). Hãy tính khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên vật để mắt phân biệt được. 
Hướng dẫn
Tóm tắt
Cho
OCc= 15cm, OCv= 35cm; f = 5cm ; l = 10cm và 
Tìm
a. d1 = ?
b. Gc = ?; Gv = ?
c. ABmin= ?Biết 
d. G = ? Biết d1 = 3,5cm
Giải
Sơ đồ tạo ảnh
a. Khi ngắm chừng CC
	d2 = OCC = 15cm = l – d2 = - 5cm.
 Khi ngắm chừng CV
	d2 = OCV = 35cm = l – d2 = - 40cm.
 . Vậy phải đặt vật trước kinh trong khoảng từ 2,5cm đến cm
b) Theo công thức: 
 Khi ngắm chừng ở điểm cực cận ; Số bội giác 
 Khi ngắm chừng ở điểm cực viễn ; Số bội giác 
c) .
ABmin min thì Gmax = GC = 3 ; ABmin = 
3.32-Bài tập vận dụng: 
Bài 1: Một mắt bình thường có điểm cực cận cách mắt 25cm quan sát một vật nhỏ qua kính lúp có tiêu cự f = 5cm. Tính khoảng cách giữa vật và kính trong trường hợp:
Mắt đặt tại tiêu điểm ảnh của kính.
Mắt đặt sát kính
Mắt đặt sau kính một khoảng l = 4cm 
ĐS: a. 
b. 
c. 
Bài 2: Một người cận thị dùng kính lúp để nhìn vật AB cao 1mm. Tiêu cự của kính f = 4cm. Xác định:
Góc trông vật qua kính khi mắt đặt tại tiêu điểm ảnh của kính.
Khoảng cách giữa vật và kính. Biết khoảng nhìn rõ của mắt từ 12cm đến 36cm, mắt đặt sát kính.
Số bội giác của kính lúp khi vật AB đặt trước kính 3,5cm và mắt đặt sau kính 2cm. 
ĐS: a. 
	b. 
	c. G = 3,2
Bài 3: Mắt cận khi về già có điểm cực cận cách mắt , điểm cực viễn cách mắt 50cm. Mắt đặt cách kính lúp 1cm để quan sát vật AB trước kính.
Tính số bội giác của kính lúp khi quan sát vật ở trạng thái mắt không phải điều tiết.
Tính độ cao tối thiểu của vật AB mà mắt có thể phân biệt được qua kính lúp. Biết năng suất phân li của mắt là . 
ĐS: 1) f = 2cm
	2) a. G = 17
	 b. 
2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm.
Đề tài của tôi đã được kiểm nghiệm trong các năm học giảng dạy lớp 11, được học sinh nhiệt tình trong học tập, nâng cao khả năng giải các bài toán về kính lúp. Các em hứng thú học tập hơn, ở những lớp có hướng dẫn kỹ các em học sinh với mức học trung bình trở lên đã có kỹ năng giải các bài tập. Cụ thể ở lớp khối 11 trường THCS & THPT Nghi Sơn sau khi áp dụng sáng kiến này vào giảng dạy thì số học sinh hiểu và có kỹ năng giải được cơ bản các dạng bài tập nói trên.
Năm học 2016 - 2017 tôi được phân công dạy lớp 11A, 11C.
Kết quả kiểm tra khảo sát như sau :
Lớp
Sĩ số
Điểm trên 8
%
Điểm 5 đến 8
%
Điểm dưới 5
%
11A
40
24
60
16
40
0
0
11C
39
18
46.2
20
51,3
1
2.5
 3 – KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
3.1- Kết luận
Bài tập về kính lúp là một hiện tượng vật lý khẳng định có tính ứng dụng của dụng cụ quang học. Bài tập về kính lúp giúp học sinh hiểu rõ bản chất sự tạo ảnh và ứng dụng có hứng thú khi nghiên cứu tìm hiểu về ứng dụng của kính lúp.
Qua thực tế giảng dạy, nắm vững nội dung kiến thức cơ bản các dạng câu hỏi áp dụng vào bài tập khai thác nội dung kiến thức về kính lúp nói riêng. Mỗi chuyên đề tôi đã rút ra phương pháp cho từng loại trên cơ sở lý thuyết, khai thác những điều bí ẩn trong lý thuyết thường học sinh mắc phải và tìm biện pháp khắc phục để học sinh có hứng thú học môn vật lý.
Thực tế cho thấy học sinh khi học rất hào hứng tiếp thu và vận dụng kiến thức đó để giải thành thạo các bài tập về kính lúp.
Trên đây là kinh nghiệm giải bài tập về kính lúp giúp học sinh có thể vận dụng và giải thành thạo các câu hỏi bài tập, tháo gỡ những lo ngại của học sinh khi gặp loại toán này. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp để ngày càng có nhiều kinh nghiệm hơn trong giảng dạy và đạt kết quả ngày càng tốt hơn.
3.2- Kiến nghị
3.21- Với Sở giáo dục và đào tạo
 - Quan tâm hơn nữa đến việc bồi dưỡng chuyên môn, nghiệp vụ cho giáo viên dạy vật lí. Nên tổ chức các hội thảo triển khai những sáng kiến kinh nghiệm đạt giải cao trong công tác giáo dục.
3.22- Với Ban Giám Hiệu nhà trường
- Nhà trường cần đầu tư về cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học môn vật lí, động viên khuyến khích giáo viên tham gia nghiên cứu khoa học, viết sáng kiến kinh nghiệm.
	Tôi xin chân thành cảm ơn.
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ
Thanh Hóa, ngày 5 tháng 4 năm 2017.
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác.
Người viết SKKN
Lê Trọng Trình
Tài liệu tham khảo
1. SGK Vật lý 11 - NXB GD.
2. Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí 11 – Nguyễn Phú Đồng - NXB tổng hợp Thành phố Hồ Chí Minh.
3. Tuyển tập các bài toán vật lí – Lê Văn Thông - NXB Trẻ 
4. 200 Bài toán quang hình - Vũ Thanh Khiết - NXB Tổng hợp Đồng Nai .