Tiểu luận Phương pháp dạy học vật lý bài định luật khúc xạ ánh sáng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ ****************************** BÀI TIỂU LUẬN PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ Giáo viên hướng dẫn : Phùng Việt Hải Sinh viên thực hiện : Nguyễn Chấn Sơn Nguyễn Thị Quỳnh Trần Thị Như Quỳnh Trịnh Sang Buôn Ma Thuột , ngày 10 tháng 11 năm 2009 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : BÀI 26 : ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG CÁC KẾT LUẬN VỀ KIẾN THỨC MỚI CÂU HỎI ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ TUƠNG ỨNG : I/ KẾT LUẬN 1 : + Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương ( gãy ) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau . + Câu hỏi đề xuất vấn đề tương ứng : - Quan sát một cái thìa bỏ trong cốc đựng nước ta thấy cái thìa như bị gãy ở mặt nước . Vậy hiện thượng nào làm cho mắt ta thấy cái thìa như bị gãy ? - Khi trời mới mưa xong chúng ta hay thấy có cầu vồng xuất hiện . Vậy hiện tượng nào làm xuất hiện cầu vồng ? II/ KẾT LUẬN 2 : + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới ( tạo bởi tia tới và pháp tuyến ) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới . +Với hai môi trường trong suốt nhất định , tỉ số giữa sin góc tới ( sin i ) và sin góc khúc xạ ( sin r ) luôn không đổi . Hằng số = sin i sin r + Câu hỏi đề xuất vấn đề tương ứng : - Giờ đây thầy và các em sẽ tìm hiểu một cách kỹ hơn hiện tuợng khúc xạ ánh sáng thông qua thí nghiệm và sơ đồ sau đây . Theo các em họ quy ước như thế nào với sơ đồ đó ? - Các em hãy quan sát và nhận xét gì về tia khúc xạ và tia tới ? - Các em hãy quan sát và nhận xét gì về sin góc tới và sin góc khúc xạ ? III/ KẾT LUẬN 3 : n 21 = + sin i sin r 21 - n : gọi là chiết suất tỉ đối . 21 - Nếu n > 1 thì r < i : môi trường ( 2 ) chiết quang hơn môi trường ( 1 ) . 21 - Nếu n i : môi trường ( 2 ) chiết quang kém môi trường ( 1 ) . + Chiết suất tuyệt đối ( thường gọi tắt là chiết suất ) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không . n 21 = n 2 n 1 - n 2 là chiết suất tuyệt đối của môi trường ( 2 ) . - n 1 là chiết suất tuyệt đối của môi trường ( 1 ) . - Công thức định luật khúc xạ ánh sáng : n 1 sin i = n 2 sin r + Câu hỏi đề xuất vấn đề tương ứng : - Như trên ta đã biết tỉ số sin góc tới và sin góc khúc xạ luôn không đổi , vậy thì hằng số đó được gọi là gì và có ý nghĩa như thế nào ? - Ngoài chiết suất tỉ đối còn có loại chiết suất nào nữa không và nó được tính như thế nào ? IV/ KẾT LUẬN 4 : + Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó . n 12 = 1 n 21 + Câu hỏi đề xuất vấn đề tương ứng : Ánh sáng có một tính chất rất đặc biệt , các em có biết tính chất đó là gì không ? ********************** SƠ ĐỒ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC : I/ SƠ ĐỒ HÌNH THÀNH : HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG : + Khi bỏ một cái thìa vào trong cốc nước quan sát kỹ ta thấy cái thìa như bị gãy ở mặt nước . + Khi mưa xong ta thường hay thấy cầu vồng xuất hiện . Hiện tượng gì đây ? Cho cái thìa vào trong cốc nước và cho học sinh quan sát (để dễ thấy ta nên nhìn từ trên xuống ) . HƯỚNG DẪN CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH + Có phải là cái thìa bị gãy thật không ? + Thìa không gãy thế có phải do mắt ta nhìn lầm không ? + Vậy có phải do các tia sáng ở phần thìa dưới nước bị lệch phương trước khi tới mắt ta ? + Hiện tượng như vậy gọi là gì ? + Trả lời câu hỏi . + Trả lời câu hỏi . + Trả lời câu hỏi . + Trả lời câu hỏi . Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương ( gãy ) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau . II/ SƠ ĐỒ HÌNG THÀNH : ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG : Chúng ta đã hiểu cái thìa trong cốc nước như bị gãy là do hiện tượng khúc xạ ánh sáng . Vậy tia sáng sẽ truyền đi như thế nào và nó lệch đi bao nhiêu trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng ? Làm thế nào để biết đây ? Tiến hành thí nghiệm với đèn laze và khối nhựa bán trụ trong suốt . HƯỚNG DẪN CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH + Bố trí thí nghiệm , giới thiệu dụng cụ và tiến hành thí nghiệm với đèn laze và khối nhựa bán trụ trong suốt . + Các em hãy xác định các yếu tố ở hình bên ? + Yêu cầu học sinh ghi lại kết quả thí nghiệm . + Các em có nhận xét gì về tia khúc xạ ? + Các em có nhận xét gì về tỉ số của sin góc tới và sin góc khúc xạ ? + Khái quát định luật khúc xạ ánh sáng . + Em nào phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng ? + Theo dõi thí nghiệm . N S’ S i’ i I r N’ + Xác định các yếu tố của hình . + Ghi lại kết quả thí nghiệm . + Đưa ra nhận xét . + Đưa ra nhận xét . + Lắng nghe . + Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng . + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới ( tạo bởi tia tới và pháp tuyến ) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới . + Với hai môi trường trong suốt nhất định , tỉ số giữa sin góc tới ( sin i ) và sin góc khúc xạ ( sin r ) luôn không đổi . sin i sin r Hằng số = III/ SƠ ĐỒ HÌNH THÀNH : CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG Tỉ số sin góc tới và sin góc khúc xạ luôn không đổi và nó được gọi là gì ? Gọi là gì ? HƯỚNG DẪN CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH + Theo các em hằng số đó được gọi là gì ? + Ý nghĩa của chiết suất tỉ đối là gì ? + Ngoài chiết suất tỉ đối ra còn có loại chiết suất nào nữa không ? + Các em hãy đưa ra công thức của chiết suất tuyệt đối ? + Chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối có mối quan hệ như thế nào ? + Đưa ra các ý kiến của mình . + Đưa ra các ý kiến của mình . + Đưa ra các ý kiến của mình . + Đưa ra công thức . + Chỉ ra mối quan hệ . 1/ Chiết suất tỉ đối : n 21 = sin i sin r 21 - n : được gọi là chiết suất tỉ đối . 21 - Nếu n > 1 thì r < i : môi trường ( 2 ) chiết quang hơn môi trường ( 1 ) . 21 - Nếu n i : môi trường ( 2 ) chiết quang kém môi trường ( 1 ) . 2/ Chiết suất tuyệt đối : + Chiết suất tuyệt đối ( thường gọi tắt là chiết suất )của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không . + Chiết suất của chân không là 1 . + Hệ thức : n = 2 n 21 1 n 2 - n : là chiết suất tuyệt đối của môi trường ( 2 ) . 1 - n : là chiết suất tuyệt đối của môi trường ( 1 ) . + Biểu thức của định luật khúc xạ có thể viết : 2 1 n sin i = n sin r IV/ SƠ ĐỒ HÌNH THÀNH : TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG Ánh sáng truyền đi có tính chất gì ? Tính chất gì ? HƯỚNG DẪN CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH + Ở thí nghiệm trên ta có thể đổi tia khúc xạ thành tia tới và ngược lại không ? + Vậy tính chất đó được gọi là gì ? + Biểu thức thể hiện tính chất trên như thế nào ? + Đưa ra ý kiến của mình . + Đưa ra tính chất và tên gọi . + Đưa ra biểu thức . Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo dường đó . 1 n 21 n 12 = *********************** MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC : I/ MỤC TIÊU : 1/ Đối với giáo viên : + Truyền đạt hết được những kiến thức cần thiết của bài 26 . + Đảm bảo được thời gian tiết dạy . + Rèn luyện kỹ năng ghi bảng ( hay kỹ năng trình bày giáo án điện tử ) . + Rèn luyện khả năng sử dụng thí nghiệm . 2/ Đối với học sinh : + Học sinh nắm được khái niệm hiện tượng khúc xạ ánh sáng và cho ví dụ trong thực tiễn . + Học sinh nắm và vận dụng được nội dung , công thức định luật khúc xạ ánh sáng . Vận dụng vào thực tiễn và vào việc giải bài tập . + Học sinh nắm được khái niệm , công thức chiết suất tỉ đối , chiết suất tuyệt đối và mối liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối . Vận dụng vào thực tiễn và vào làm bài tập . + Học sinh hiểu được sự truyền ánh sáng có tính thuận nghịch . II/ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC : 1/ Đối với giáo viên : + Chuẩn bị giáo án trước khi đến lớp . + Xem lại giáo án và các kiến thức có liên quan đến định luật khúc xạ ánh sáng . + Nhất thiết phải có sách giáo khoa . + Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm của bài 26 gồm một khối nhựa bán trụ trong suốt , đèn laze , bút , thước …. 2/ Đối với học sinh : + Nhất thiết phải có sach giáo khoa . + Học bài cũ và xem bài mới trước khi đến lớp . ******************************* NỘI DUNG GHI BẢNG : BÀI 26 : KHÚC XẠ ÁNH SÁNG . I/ SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG . 1/Hiện tượng khúc xạ ánh sáng : Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương ( gãy ) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau . N 2/ Định luật khúc xạ ánh sáng : S S’ a/ Thí nghiệm : + Mục đích : i’ i + Dụng cụ : (1) + Tiến hành thí nghiệm : I (2) - SI : tia tới . - I : điểm tới . - NIN’ : pháp tuyến với mặt phân cách . r - IR : tia khúc xạ . R - i : góc tới . N’ - r : góc khúc xạ . - Bảng giá trị : i r sin i sin r sin i /sin r 300 19,50 0,500 0,334 1,5 400 25,50 0,643 0,431 1,5 500 310 0,766 0,515 1,5 600 350 0,866 0,574 1,5 + Nhận xét : - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. Hằng số = - Ta thấy : sin i sin r b/ Định luật khúc xạ ánh sáng : - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới ( tạo bởi tia tới và pháp tuyến ) và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới . - Với hai môi trường trong suốt nhất định , tỉ số giữa sin góc tới (sini ) và sin góc khúc xạ (sinr ) luôn không đổi . Hằng số . = sin i sin r II/ CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG : 1/ Chiết suất tỉ đối : n 21 = sin i sin r 21 - n : được gọi là chiết suất tỉ đối . 21 - Nếu n > 1 thì r < i : môi trường ( 2 ) chiết quang hơn môi trường ( 1 ) . 21 - Nếu n i : môi trường ( 2 ) chiết quang kém môi trường ( 1 ) . 2/ Chiết suất tuyệt đối : + Chiết suất tuyệt đối ( thường gọi tắt là chiết suất )của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không . + Chiết suất của chân không là 1 . + Hệ thức : n = 2 n 21 1 n 2 - n : là chiết suất tuyệt đối của môi trường ( 2 ) . 1 - n : là chiết suất tuyệt đối của môi trường ( 1 ) . + Biểu thức của định luật khúc xạ có thể viết : 2 1 n sin i = n sin r III/ TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG : + Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó . + Suy ra : n 12 = 1 21 n **************************** TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CỤ THỂ : I/ ỔN ĐỊNH LỚP HỌC : I/ TÓM TẮT NỘI DUNG CHÍNH CHƯƠNG VI : III/ TỔ CHỨ HOẠT ĐỘNG CỤ THỂ : HƯỚNG DẪN CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH HOẠT ĐỘNG 1 :HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG + Đặt vấn đề : - Khi bỏ một cái thìa vào trong một cốc nước quan sát kỹ ta thấy cái thìa như bị gãy ở mặt nước ( kèm theo thi nghiệm minh hoạ ) . Tại sao lại như vậy ? - Tại sao khi trời mưa xong ta thường hay thấy cầu vồng xuất hiện ? + Để giải thích các hiện tượng trên ta vào bài 26 . + Các hiện tượng trên nói chung đều do hiện tượng khúc xạ ánh sáng mà hình thành , vậy hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng như thế nào ? + Để hiểu một cách định lượng về hiện tượng khúc xạ ánh sáng nó như thế nào ta sang phần tiếp theo . - Theo dõi thí nghiệm minh hoạ , đưa ra một số giả thiết vì sao lại vậy . - Suy nghĩ vì sao . - Phát biểu hiện tượng khúc xạ ánh sáng . HOẠT ĐỘNG 2 : ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG + Bố trí thí nghiệm , giới thiệu dụng cụ và tiến hành thí nghiệm với đèn laze và khối nhựa bán trụ trong suốt . + Các em hãy xác định các yếu tố ở hình bên ? + Yêu cầu học sinh ghi lại kết quả thí nghiệm . + Các em có nhận xét gì về tia khúc xạ ? + Các em có nhận xét gì về tỉ số của sin góc tới và sin góc khúc xạ ? + Khái quát định luật khúc xạ ánh sáng . + Em nào phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng ? + Tỉ số sin góc tới và sin góc khúc xạ luôn không đổi . Vậy hằng số đó được gọi là gì , ta tìm hiểu tiếp phần tiếp theo . + Theo dõi thí nghiệm . N S’ S i’ i I r N’ + Xác định các yếu tố của hình . + Ghi lại kết quả thí nghiệm . + Đưa ra nhận xét . + Đưa ra nhận xét . + Lắng nghe . + Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng . HOẠT ĐỘNG 3 : CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG + Theo các em hằng số đó được gọi là gì ? + Ý nghĩa của chiết suất tỉ đối là gì ? + Ngoài chiết suất tỉ đối ra còn có loại chiết suất nào nữa không ? + Các em hãy đưa ra công thức của chiết suất tuyệt đối ? + Chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối có mối quan hệ như thế nào ? + Đưa ra các ý kiến của mình . + Đưa ra các ý kiến của mình . + Đưa ra các ý kiến của mình . + Đưa ra công thức . + Chỉ ra mối quan hệ . HOẠT ĐỘNG 4 : TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG + Ở thí nghiệm trên ta có thể đổi tia khúc xạ thành tia tới và ngược lại không ? + Vậy tính chất đó được gọi là gì ? + Biểu thức thể hiện tính chất trên như thế nào ? + Đưa ra ý kiến của mình . + Đưa ra tính chất và tên gọi . + Đưa ra biểu thức . IV/ CỦNG CỐ : + Sử dụng phiếu học tập . + Giải thích các hiện tượng đưa ra đầu tiết dạy . V/ ĐÁNH GIÁ : Phiếu học tập số : BÀI 12 : KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Học sinh : Nhóm : S2 S1 Không khí I Nước S3 Câu 1 : Từ hình trên hãy xác định đâu là tia tới , tia khúc xạ , tia phản xạ ? Câu 2 : Từ hình trên hãy nêu các đặc điểm của tia khúc xạ ? Câu 3 : Hãy tính triết suất tỉ đối của môi trường biết góc tới 600 và góc khúc xạ 390 ? Câu 4 : Chiết suất là gì ? Mối liên hệ giữa chiết suất và chiết suất tỉ đối ? Câu 5 : Chiếu một tia sáng từ không khí vào nước ( hình trên ) với góc tới 450 , chiết suất của nước là 4/3 . Tính góc khúc xạ ?