Giáo án Bài 17. Ảnh của vật qua gương phẳng

Huy động hiểu biết ban đầu của HS về ảnh trong gương; xác định vấn đề cần giải quyết: ảnh nằm ở đâu và khoảng cách vật–ảnh được tính thế nào.

GV chiếu hình ảnh một bạn đứng trước gương phẳng. HS trả lời các câu hỏi: (1) Ảnh của bạn ấy nằm ở đâu? (2) Nếu đặt một tấm màn sau gương, màn có hứng được ảnh không? (3) Vật cách gương 0,8 m thì khoảng cách vật–ảnh là bao nhiêu?

Nhiệm vụ học tập: HS nêu được ảnh có vẻ nằm sau gương nhưng cần kiểm chứng xem ảnh có thật hay không; dự đoán ban đầu về khoảng cách vật–ảnh (có thể là 0,8 m hoặc 1,6 m) để kiểm chứng sau bài học.

Nêu được đặc điểm ảnh ảo; giải thích được vì sao ảnh không hứng được trên màn và bản chất ảnh là do kéo dài tia phản xạ.

HS làm việc theo cặp đôi trên mô phỏng 3D NeoEdu, ghi kết quả vào Phiếu học tập số 1. Nhiệm vụ: (1) Đặt ngọn nến cách tấm kính, quan sát ảnh của nến ở sau kính. (2) Đặt màn trắng đúng vị trí ảnh, quan sát màn có hiện ảnh không. (3) Quan sát tia từ ngọn lửa phản xạ vào mắt, kéo dài các tia phản xạ và tìm điểm chúng gặp nhau. Câu hỏi GV đặt ra: Màn đặt đúng chỗ ảnh có hứng được ảnh không? Vì sao mắt vẫn nhìn thấy ảnh? Các tia phản xạ có thực sự đi qua điểm ảnh không?

Màn đặt đúng vị trí ảnh vẫn trắng trơn: ảnh không hứng được trên màn. Mắt nhìn thấy ảnh vì tia phản xạ đi vào mắt, mắt nhìn như các tia xuất phát từ phía sau gương. Các tia phản xạ kéo dài gặp nhau tại S' (ảnh), không có chùm tia thực hội tụ tại đó.
Kết luận HS rút ra: Ảnh ảo: không hứng được trên màn, nhìn như ở sau gương; đó là ảnh ảo do kéo dài tia phản xạ.
Quan niệm sai cần bác bỏ: “Ảnh sau gương phẳng có thể hứng trực tiếp trên màn đặt sau gương” là sai.

Nêu được khoảng cách ảnh bằng khoảng cách vật tới gương; kích thước ảnh bằng kích thước vật; tính được khoảng cách vật–ảnh và giải thích được sự thay đổi khi vật di chuyển.

HS làm việc cặp đôi với mô phỏng, hoàn thành Phiếu học tập số 2. Nhiệm vụ: (1) Đặt nến (cao 10 cm) cách gương 8 cm, đo khoảng cách ảnh tới gương và khoảng cách vật–ảnh. (2) Đưa nến lại gần gương 2 cm, đo lại khoảng cách vật–ảnh. (3) Đặt nến thứ hai trùng khít với ảnh, so sánh chiều cao của hai nến. Câu hỏi GV đặt ra: Khoảng cách ảnh có bằng khoảng cách vật tới gương không? Khoảng cách vật–ảnh thay đổi thế nào khi nến lại gần gương? Kích thước ảnh so với vật là gì?

Nến cách gương 8 cm thì ảnh cách gương 8 cm; khoảng cách vật–ảnh là 16 cm.
Đưa nến lại gần 2 cm thì khoảng cách vật–ảnh giảm 4 cm (còn 12 cm).
Nến thứ hai trùng khít với ảnh có chiều cao 10 cm, bằng chiều cao của nến thật: kích thước ảnh bằng kích thước vật.
Kết luận HS rút ra: Khoảng cách ảnh bằng khoảng cách vật tới gương phẳng; kích thước ảnh bằng kích thước vật; $d_{\text{vật–ảnh}} = 2 \cdot d_{\text{vật–gương}}$.
Kiểm chứng câu hỏi mở đầu: vật cách gương $0{,}8\ \mathrm{m}$ thì khoảng cách vật–ảnh là $1{,}6\ \mathrm{m}$.

Nhận biết đúng đặc điểm ảnh ảo, khoảng cách ảnh, kích thước ảnh; phân biệt được ảnh ảo với ảnh thật và bác bỏ quan niệm sai.

HS làm bài tập 1 – 5 trên bảng con hoặc vở:

1. Trong bài này, ảnh ảo có đặc điểm nào? A. luôn nằm trên mặt kính; B. hứng được trên giấy sau gương; C. không hứng được trên màn, nhìn như ở sau gương.
2. Trong bài này, khoảng cách ảnh có đặc điểm nào? A. bằng khoảng cách vật tới gương phẳng; B. luôn gấp đôi khoảng cách vật; C. không thay đổi khi vật di chuyển.
3. Ghép khái niệm với đặc điểm tương ứng: ảnh ảo; khoảng cách ảnh; kích thước ảnh.
4. Ảnh sau gương phẳng có thể hứng trực tiếp trên màn đặt sau gương. Đúng hay sai? Vì sao?
5. Chọn thuật ngữ phù hợp cho mô tả “bằng kích thước vật trong gương phẳng”.

Đáp án:

1. C – Ảnh ảo không hứng được trên màn, nhìn như ở sau gương; đó là ảnh ảo do kéo dài tia phản xạ, không có chùm tia thực hội tụ ở vị trí ảnh.
2. A – Khoảng cách ảnh bằng khoảng cách vật tới gương phẳng.
3. Ảnh ảo – không hứng được trên màn, nhìn như ở sau gương; Khoảng cách ảnh – bằng khoảng cách vật tới gương phẳng; Kích thước ảnh – bằng kích thước vật trong gương phẳng.
4. Sai. Đó là ảnh ảo do kéo dài tia phản xạ, không có chùm tia thực hội tụ ở vị trí ảnh nên không hứng được trên màn.
5. Kích thước ảnh (cần phân biệt với ảnh ảo và khoảng cách ảnh).

Vận dụng kiến thức ảnh ảo và khoảng cách vật–ảnh để giải quyết tình huống thực tế; lập luận khoa học và bác bỏ cách hiểu sai.

HS làm việc theo nhóm 4 người (hoặc cặp đôi), giải ba tình huống:
6. Vật cách gương 0,8 m. Khoảng cách vật–ảnh bao nhiêu?
7. Vật tiến gần gương 0,2 m thì ảnh thay đổi thế nào?
8. Một bạn khẳng định: “Ảnh sau gương phẳng có thể hứng trực tiếp trên màn đặt sau gương.” Hãy bác bỏ bằng một lí do khoa học, chỉ ra một hệ quả của cách hiểu sai và viết lại kết luận đúng.
Gợi ý chấm: câu 6 gồm 40% xác định đúng dữ kiện và quan hệ, 40% suy luận, 20% kết luận và đơn vị; câu 7 gồm 40% nêu đúng cơ chế, 40% áp dụng vào tình huống, 20% nêu điều kiện; câu 8 gồm 40% lí do đúng, 30% hệ quả phù hợp, 30% phát biểu sửa đúng.

Câu 6: Ảnh cách gương 0,8 m phía sau nên vật–ảnh 1,6 m. Khoảng cách đến gương và đến ảnh là hai đại lượng khác nhau.
Câu 7: Khi vật cách gương 0,6 m, ảnh cũng tiến về phía gương 0,2 m ở phía sau. Khoảng vật–ảnh giảm 0,4 m, từ 1,6 m còn 1,2 m. Ảnh không chui qua gương.
Câu 8: Lí do: đó là ảnh ảo do kéo dài tia phản xạ, không có chùm tia thực hội tụ ở vị trí ảnh. Hệ quả: đặt màn sau gương để tìm ảnh rõ nhưng màn luôn trắng, không thu được chùm tia hội tụ. Phát biểu đúng: Ảnh sau gương phẳng là ảnh ảo, không hứng được trên màn đặt sau gương.