Giáo án Bài 10. Kính lúp. Bài tập thấu kính

Xác định vấn đề của bài học; huy động hiểu biết ban đầu về kính lúp; bước đầu nhận diện quan niệm sai “vật thật nở ra” khi quan sát qua kính lúp.

GV kể tình huống: bạn An dùng kính lúp soi một vết chữ rất nhỏ trên tờ giấy và thấy chữ to lên rõ ràng. HS trả lời hai câu hỏi: (1) Muốn đọc vết chữ nhỏ bằng kính lúp, phải đưa kính và vật lại gần hay ra xa nhau như thế nào? (2) Có phải vết chữ thật đã to ra không? Vì sao em nghĩ như vậy?

Dự kiến HS trả lời: đưa kính lại gần vật, sao cho vật nằm trong khoảng tiêu cự của kính; khi đó mắt thấy ảnh ảo rõ và lớn hơn. Vết chữ thật không to ra; chỉ có ảnh và góc nhìn được phóng đại. Vấn đề cần giải quyết: kính lúp tạo ảnh như thế nào và điều kiện nào để có ảnh lớn hơn vật.

Nêu được khái niệm kính lúp; giải thích được vì sao vật đặt trong tiêu cự cho ảnh ảo lớn hơn; nhận biết đặc điểm của ảnh qua mô phỏng.

Nhóm 4 HS mở mô phỏng 3D “Kính lúp và con bọ” trên NeoEdu: con bọ cao 2 cm, kính lúp là thấu kính hội tụ có $f=10\,\mathrm{cm}$. Nhiệm vụ 1: đặt con bọ cách kính $d=5\,\mathrm{cm}$ (nằm trong tiêu cự), quan sát ảnh và dựng ảnh bằng hai tia đặc biệt. Nhiệm vụ 2: dịch vật lại gần tiêu điểm đến $d=8\,\mathrm{cm}$, so sánh độ lớn ảnh. Trả lời: ảnh là ảo hay thật? Cùng chiều hay ngược chiều với vật? Con bọ thật có lớn lên không?

Kính lúp là thấu kính hội tụ tiêu cự ngắn; khi vật đặt trong tiêu cự ($d=5\,\mathrm{cm}<f$), ảnh là ảo, cùng chiều và lớn gấp 2 lần vật. Khi $d=8\,\mathrm{cm}$, ảnh lớn gấp 5 lần; vật thật vẫn cao 2 cm. Kết luận HS rút ra: kính lúp chỉ phóng đại ảnh và góc nhìn, kích thước thật của vật không đổi.

Dựng được ảnh bằng ít nhất hai tia đặc biệt; phân biệt ảnh thật (giao của tia ló thực) và ảnh ảo (giao của đường kéo dài); nêu được thấu kính mỏng là mô hình dựng tia và cần đúng điều kiện áp dụng.

Nhóm 4 HS dùng khăn trải bàn hoặc giấy A3, vẽ trục chính, quang tâm O, tiêu điểm F và F′ của thấu kính hội tụ $f=10\,\mathrm{cm}$ (tỉ lệ 1 ô = 5 cm). Dựng ảnh của vật AB cao 2 cm trong hai trường hợp: (a) $d=30\,\mathrm{cm}$; (b) $d=5\,\mathrm{cm}$. Mỗi trường hợp dùng ít nhất hai tia: tia song song trục chính (ló ra qua tiêu điểm ảnh) và tia qua quang tâm (truyền thẳng). Ghi kết quả vào Phiếu học tập số 1.

Bảng kết quả dự kiến: (a) $d=30\,\mathrm{cm}$: ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật, nằm giữa $f$ và $2f$. (b) $d=5\,\mathrm{cm}$: ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật; hai tia ló phải kéo dài ngược lại để gặp nhau ở phía trước thấu kính. Kiến thức rút ra: dựng ảnh cần ít nhất hai tia đặc biệt; ảnh thật là giao của các tia thực, ảnh ảo là giao của đường kéo dài. Thấu kính mỏng là mô hình để dựng tia, chỉ đúng khi thấu kính mỏng và tia sáng gần trục chính.

Phân biệt đúng kính lúp, dựng ảnh và thấu kính mỏng; nhận biết đặc điểm phóng đại của ảnh qua kính lúp; sửa quan niệm sai về kích thước vật.

HS làm cá nhân các câu 1 đến 5 trên máy chiếu trong 5 phút, sau đó đổi vở cho bạn cùng bàn kiểm tra chéo. Câu 1: Trong bài này, kính lúp có đặc điểm nào? A. Gương phẳng giúp vật lớn lên thật; B. Thấu kính hội tụ tiêu cự ngắn, quan sát vật trong tiêu cự để có ảnh ảo lớn hơn; C. Thấu kính phân kì bất kì. Câu 2: Dựng ảnh có đặc điểm nào? A. Chỉ vẽ một mũi tên bất kì; B. Không cần trục quang học; C. Dùng ít nhất hai tia đặc biệt và giao của tia hoặc đường kéo dài. Câu 3: Ghép khái niệm với đặc điểm tương ứng (Kính lúp, Dựng ảnh, Thấu kính mỏng). Câu 4: Nhận định “Vật qua kính lúp lớn hơn vì vật thật đã nở ra” là đúng hay sai? Câu 5: “Mô hình để dựng tia, không bỏ qua giới hạn điều kiện” mô tả thuật ngữ nào?

Đáp án: Câu 1: B. Câu 2: C. Câu 3: Kính lúp – thấu kính hội tụ tiêu cự ngắn, quan sát vật trong tiêu cự để có ảnh ảo lớn hơn; Dựng ảnh – dùng ít nhất hai tia đặc biệt và giao của tia hoặc đường kéo dài; Thấu kính mỏng – mô hình để dựng tia, không bỏ qua giới hạn điều kiện. Câu 4: Sai, vì chỉ ảnh và góc nhìn được phóng đại, kích thước thật của vật không đổi. Câu 5: Thấu kính mỏng.

Vận dụng công thức $\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{d}+\dfrac{1}{d'}$ tính $d'$ và độ lớn ảnh; nêu đúng đặc điểm ảnh; giải thích cách điều chỉnh vị trí kính và vật để đọc chữ nhỏ.

HS làm việc cặp đôi với Phiếu học tập số 2 gồm bài 6, 7, 8. Bài 6: Vật cao 2 cm đặt cách thấu kính hội tụ 30 cm, tiêu cự 10 cm. Tính $d'$ và độ lớn ảnh, nêu tính chất ảnh. Bài 7: Muốn đọc vết chữ nhỏ bằng kính lúp phải xê dịch thế nào? Bài 8: Một bạn khẳng định “Vật qua kính lúp lớn hơn vì vật thật đã nở ra.” Hãy bác bỏ bằng một lí do khoa học, chỉ ra một hệ quả của cách hiểu sai và viết lại kết luận đúng.

Bài 6: $\dfrac{1}{d'}=\dfrac{1}{10}-\dfrac{1}{30}=\dfrac{1}{15}$, suy ra $d'=15\,\mathrm{cm}$; $k=\dfrac{d'}{d}=0{,}5$, ảnh cao $1\,\mathrm{cm}$, là ảnh thật và ngược chiều với vật. Bài 7: Đặt vật trong tiêu cự, điều chỉnh khoảng cách giữa kính và vật cho đến khi ảnh ảo rõ nét; không hướng kính vào Mặt Trời. Bài 8: Lí do: chỉ ảnh và góc nhìn được phóng đại, cấu tạo và kích thước thật của vật không đổi. Hệ quả: người đo sẽ ghi sai kích thước mẫu vật, tưởng là tăng lên sau khi soi. Phát biểu đúng: kính lúp làm ảnh của vật lớn hơn, còn kích thước thật của vật không thay đổi.

Vận dụng kiến thức về kính lúp để giải thích và thực hành đọc chữ nhỏ; có ý thức an toàn khi sử dụng thấu kính với ánh sáng mạnh.

Mỗi cặp dùng kính lúp (hoặc mô phỏng thí nghiệm ảo “Ảnh của vật qua thấu kính hội tụ” trên NeoEdu nếu không có kính) đọc chữ nhỏ trên tờ báo. Ghi lại: khoảng cách giữa kính và chữ khi đọc rõ nhất; chữ có nằm trong khoảng tiêu cự không; ảnh là ảo hay thật. Viết 3 lưu ý an toàn khi dùng kính lúp.

Dự kiến bản ghi của HS: đọc rõ nhất khi đặt chữ trong khoảng tiêu cự, đưa kính lại gần hoặc ra xa chữ cho đến khi ảnh ảo rõ; ảnh ảo lớn hơn chữ, còn chữ trên giấy không đổi kích thước. Ba lưu ý an toàn: không hướng kính vào Mặt Trời hoặc nguồn sáng mạnh; không để chùm sáng hội tụ chiếu lâu vào vật dễ cháy; không nhìn trực tiếp vào chùm sáng hội tụ mạnh.