(SKKN HAY NHẤT) phương pháp giải bài toán liên quan đến sự di chuyển của vật và ảnh đối với thấu kính

Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

A - PHẦN MỞ ĐẦU

I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
+ Các bài toán liên quan tới sự di chuyển của vật và ảnh đối với
thấu kính thuộc dạng hay và khó trong phần quang hình của chương
trình vật lý trung học phổ thơng mà ta thường gặp trong các kỳ thi chọn
học sinh giỏi.
+ Tuy nhiên trong quá trình giảng dạy phần quang hình lớp 11 tôi
thấy khi học sinh giải các bài tập liên quan tới sự di chuyển của vật và
ảnh đối với thấu kính thường gặp rất nhiều khó khăn,các em thường
vướng mắc và lúng túng trong phương giải.Nếu học sinh khá ,giỏi thì
cũng có thể suy luận và đưa ra được lời giải cho bài tốn nhưng thường
thì lời giải dài dòng dể nhầm và đặc biệt mất rất nhiều thời gian.
+ Từ thực tế trên và bằng kinh nghiệm bản thân tôi mạnh dạn nêu
ra đây “Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự di chuyển của vật
và ảnh đối với thấu kính” để học sinh và đồng nghiệp tham khảo.
Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

1

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG.
1:Đối tượng sử dụng đề tài.
+ Giáo viên dạy môn Vật lý lớp 11 tham khảo để hướng dẫn học
sinh vận dụng phương pháp để giải bài tập.

+ Học sinh học lớp 11 luyện tập để kiểm tra, ôn luyện thi học sinh
giỏi môn Vật Lý các cấp.
2:Phạm vi áp dụng.
+ Phần quang hình trong sách giáo khoa Vật lý 11 THPT.
III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
+ Tập hợp các bài tập điển hình trong sách giáo khoa, trong sách
bài tập, trong các đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ,đề thị học sinh giỏi các
cấp ....
+ Nêu ra phương pháp và hướng dẫn giải chung cho cả dạng toán
và áp dụng cho từng bài toán cụ thể.

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

2

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

B - NỘI DUNG ĐẾ TÀI

I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
1.Các công thức liên quan đến thấu kính.
+ Cơng thức thấu kính:

.

- Trong đó d và d là vị trí của vật và ảnh đối với thấu kính, f là tiêu cự
của thấu kính.

- Quy ước: * Vật thật trước thấu kính: d > 0.
* Ảnh thật sau thấu kính: d > 0.
* Ảnh thật trước thấu kính: d < 0.
* Thấu kính hội tụ: f > 0.
* Thấu kính phân kỳ: f < 0.
+ Độ phóng đại ảnh qua thấu kính:
2:Phương pháp giải tốn:
 Trường hợp 1: Vật di chuyển theo phương trục chính của
thấu kính.
Người thực hiện: Hồng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

3

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Gọi d1,d2 là vị trí của vật đối với thấu kính trước và sau khi di
chuyển.
d ,d

là vị trí của ảnh đối với thấu kính trước và sau khi di

chuyển.
k 1,k2 là độ phóng đại ảnh qua thấu kính trước và sau khi di
chuyển.
+ Đặt

là độ dịch chuyển của vật đối với thấu kính.

là độ dịch chuyển của ảnh đối với thấu kính.

+ Ta có

+ Chọn chiều dương là chiều truyền của ánh sáng tới thấu kính.
* Nếu hai ảnh cùng tính chất (Vật chưa di chuyển qua tiêu điểm vật của
thấu kính thấu kính hội tụ hoặc đối với thấu kính phân kỳ) thì khi đó :

.
Người thực hiện: Hồng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

4

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

* Nếu hai ảnh khác tính chất (Vật đã di chuyển qua tiêu điểm vật của

thấu kính hội tụ ) thì khi đó :

.

 Trường hợp 2: Vật di chuyển theo phương vng góc với
trục chính
của thấu kính.
+ Gọi

là độ dịch chuyển của vật đối với trục chính của thấu kính.

là độ dịch chuyển của ảnh đối với trục chính của thấu kính.

+ Do

khơng đổi nên ta có:

- Nếu k < 0

Ảnh và vật ln dịch chuyển ngược chiều.

- Nếu k > 0

Ảnh và vật luôn dịch chuyển cùng chiều.

 Trường hợp 3: Vật dịch chuyển theo phương bất kỳ.
+ Xác định độ dời theo phương vng góc với trục chính của thấu kính.
+ Xác định độ dời theo phương trùng với trục chính của thấu kính.
+ Từ đó xác định độ dời theo u cầu.(Dùng định lý Pi-ta-go)
II. MỘT SỐ BÀI TOÁN MINH HỌA.
Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

5

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

Bài tốn 1: Một vật sáng AB đặt vng góc với trục chính của thấu kính
hội tụ , qua thấu kính cho ảnh thật A1B1 cao 2cm.Nếu dịch chuyển AB

một đoạn 45cm lại gần thấu kính,ta thu được ảnh thật A2B2 cao 20cm và
cách ảnh A1B1 một đoạn 18cm.Hãy xác định vị trí ban đầu của vật AB
và tiêu cự của thấu kính.
(Trích đề tuyển sinh ĐH thủy sản
2002)
Hướng dẫn giải:
+ Chọn chiếu dương là chiều truyền ánh sáng tới thấu kính.
+ Do hai ảnh cùng tính chất nên :

.

Độ dịch chuyển tương đối của vật so với thấu kính là:
(Do AB dịch chuyển lại gần thấu kính) .
Nên độ dịch chuyển tương đối của ảnh so với thấu kính là:
.
+ Vậy ta có :

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

6

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Mặt khác:
+ Giải hệ (*) và (**) ta được: k 1 = - 0,2 và k2 = - 2.(Do vật và ảnh cùng
tính chất nên : k1, k2 <0).
+ Ta có:

và

d1 = 6.f = 60(cm).
Vậy tiêu cự thấu kính là 10(cm) và vị trí ban đầu của vật cách thấu kính
60(cm).
Bài tốn 2: Một vật sáng AB đặt vng góc với trục chính của thấu
kính, qua thấu kính cho ảnh ảo A1B1 nhỏ hơn vật.Nếu dịch chuyển AB
một đoạn 60cm lại gần thấu kính,ta thu được ảnh thật A 2B2 cao gấp đôi
ảnh A1B1 và cách ảnh A1B1 một đoạn 7,5cm. Hãy xác định loại thấu
kính,tiêu cự của thấu kính và vị trí ban đầu của vật AB.
Hướng dẫn giải:
+ Chọn chiếu dương là chiều truyền ánh sáng tới thấu kính.
Người thực hiện: Hồng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

7

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Do vật AB thật qua thấu kính cho ảnh ảo A 1B1 nhỏ hơn vật nên thấu
kính đó là thấu kính phân kỳ

f < 0.

+ Hai ảnh qua thấu kính phân kỳ ln cùng tính chất nên :

.

Độ dịch chuyển tương đối của vật so với thấu kính là:
(Do AB dịch chuyển lại gần thấu kính) .
Nên độ dịch chuyển tương đối của ảnh so với thấu kính là:
.
+ Vậy ta có
+ Mặt khác:
+ Giải hệ (*) và (**) ta được:

.(Do hai vật và ảnh khác tính

chất nên : k1, k2 > 0).
+ Ta có:

và

Người thực hiện: Hồng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

8

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

d1 = -3.f = 60(cm).
Vậy thấu kính là phân kỳ có tiêu cự là f = -10(cm) và vị trí ban đầu của
vật cách thấu kính 60(cm).
Bài tốn 3: Đặt một vật phẳng nhỏ AB trước một thấu kính,vng góc
với trục chính của thấu kính.Trên màn vng góc với trục chính của thấu
kính,ở phía sau thấu kính thu được một ảnh rỏ nét lớn hơn vật cao

4cm.Giữ vật cố định,dịch chuyển thấu kính dọc theo theo trục chính 5cm
về phía màn thì phải dịch màn dọc theo trục chính 35cm thì mới thu
được ảnh rỏ nét cao 2cm.
a)Tính tiêu cự của thấu kính và độ cao của vật AB.
b)Vật AB ,thấu kính và màn đang ở vị trí có ảnh cao 2cm.Giữ vật và
màn cố định ; phải dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính về phía
màn một đoạn bao nhiêu để lại có ảnh rỏ nét trên màn?
(Trích đề tuyển sinh Đại Học năm
2004)
Hướng dẫn giải:
Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

9

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Chọn chiếu dương là chiều truyền ánh sáng tới thấu kính.
a)+ Do hai ảnh đều thu được trên màn nên hai ảnh là ảnh thật.

Độ dịch chuyển tương đối của vật so với thấu kính là:

Do đó độ dịch chuyển tương đối của ảnh so với thấu kính là:
.
+ Vậy ta có

+ Mặt khác:
+ Giải hệ (*) và (**) ta được: k1 = - 4 và k2 = - 2.(Do vật và ảnh cùng

tính chất nên k1, k2 < 0).
+ Ta có:

và

.

Độ cao của vật AB là:

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

10

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

b)+ Vật AB ,thấu kính và màn đang ở vị trí có ảnh cao 2cm nên:
và

.

+ Gọi độ dịch chuyển của thấu kính về phía màn là a:
Do khoảng cách giữa vật và màn (chứa ảnh) là:

không

đổi nên độ dịch chuyển tương đối của vật so với thấu kính là: d = a và
độ dịch chuyển tương đối của ảnh so với thấu kính là : d/ = - a.

.
Vậy phải dịch chuyển thấu kính về phía màn 30(cm).
Bài tốn 4: Vật sáng AB đặt vng góc với trục chính của thấu kính hội
tụ,qua thấu kính cho ảnh thật cao gấp đơi vật.Tịnh tiến vật một khoảng a
= 7,5cm dọc theo trục chính của thấu kính thì thu được ảnh ảo và cách
ảnh ban đầu một khoảng 60cm.Xác định tiêu cự của thấu kính và vị trí
ban đầu của vật.
Hướng dẫn giải:
+ Chọn chiếu dương là chiều truyền ánh sáng tới thấu kính.
Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

11

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Độ phóng đại ảnh qua thấu kính trước khi vật dịch chuyển: k 1 = - 2
(Do ảnh và vật cùng tính chất)
+ Do hai ảnh khác tính chất nên :

.

.

+ Mặt khác: :

và

.
+ Khoảng cách từ vật đến thấu kính trước khi dịch chuyển là:

Bài toán 5: Đặt một điểm sáng S trên trục chính của một thấu kính hội
tụ có tiêu cự f=10cm và cách thấu kính một khoảng 30cm.Qua thấu kính
người ta thu được ảnh là S1.Bây giờ ta dịch chuyển S theo phương vng
góc với trục chính của thấu kính lên trên một đoạn 5cm thì ảnh S 1 sẽ di
chuyển như thế nào?
Hướng dẫn giải:
+ Chọn chiều dương là chiều di chuyển của vật so với thấu kính.
Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

12

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Độ phóng đại ảnh qua thấu kính:

.

+ Ta có:
Vậy ảnh S1 sẽ di chuyển xuống một đoạn 2,5cm so với trục chính của
thấu kính.
Bài tốn 6: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20cm.Điểm sáng S đặt
trên trục chính và cách thấu kính 40cm qua thấu kính cho ảnh S 1.Bây giờ
ta dịch chuyển S một đoạn a = 20cm theo phương tạo với trục chính góc
 = 600 (hình vẽ).Ảnh S1 di chuyển như thế nào?

S


O

Hướng dẫn giải:
+ Chọn chiều dương là chiếu di chuyển của điểm sáng S.
+ Độ dịch chuyển của S theo trục chính là:

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

13

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

Vậy theo trục chính ta có d1 = 40cm; d2 = 40 - 10 = 30cm.
độ dịch chuyển của S1 theo trục chính là:
Trong đó:

và

+ Độ dịch chuyển của S theo phương vng góc trục chính là:

độ dịch chuyển của S1 vng góc trục chính là:
Vậy độ dịch chuyển của S1 là:
Hướng dịch chuyển của S1 là:

S



S1
O

III. MỘT SỐ BÀI TOÁN VẬN DỤNG.
Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

14

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

Bài tốn 1: Một vật sáng AB đặt thẳng góc với trục chính của một
thấu kính cho một ảnh thật cách vật một khoảng L.Nếu cho vật dịch
chuyển một khoảng 30cm lại gần thấu kính thì ảnh của vật vẩn là ảnh
thật nằm cách vật một khoảng như cũ và lớn lên gấp 4 lần.
a) Xác định tiêu cự của thấu kính và vị trí ban đầu của vật.
b)Để được ảnh cao bằng vật ,phải di chuyển vật từ vị trí ban đầu đi
một
khoảng bao nhiêu,theo chiều nào?
Bài toán 2: Vật sáng AB đặt cố định,vng góc với trục chính của
một thấu kính . Ảnh của AB qua thấu kính là ảnh thật có độ phóng đại
k = - 2.Dịch chuyển thấu kính theo phương trục chính của thấu kính
một đoạn a = 15cm ra xa vật hơn,thì thấy ảnh dịch chuyển lại gần vật

một đoạn b = 15cm.Tính tiêu cự của thấu kính.
(Trích đề tuyển sinh CĐ-GTVT
2005)

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

15

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

Bài tốn 3: Một vật phẳng AB đặt trước thấu kính,vng góc với trục
chính của thấu kính.Sau thấu kính đặt một màn vng góc với trục
của thấu kính,màn cách thấu vật một khoảng L = 80cm.Trên màn thu
được ảnh rõ nét có độ lớn cao gấp 3 lần vật.
a) Xác định loại thấu kính và tính tiêu cự của thấu kính.
b)Giữ nguyên vật và màn.Hỏi phải dịch chuyển thấu kính dọc theo
trục
chính một đoạn bằng bao nhiêu,theo chiều nào để thu được ảnh rõ nét
trên màn cao bằng 1/3 vật.
(Trích đề tuyển sinh CĐ-KT Thái
Nguyên 2005)
Bài tốn 4: Vật sáng AB đặt vng góc với thấu kính hội tụ tiêu cự f
= 10cm, cho ảnh cao băng một nữa vật.
a) Tính khoảng cách giữa vật và ảnh.

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

16

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

b)Dịch chuyển AB dọc theo trục chính của thấu kính ta thấy có hai
vị trí của
vật cho ảnh A1B1 và A2B2 với A1B1 = 2A1B1 .Biết hai vị trí này của
vật cách nhau 5cm.Xác định hai vị trí đó.
(Trích đề tuyển sinh CĐ-KT Đà Nẵng
2005)
IV. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.
+ Với những thực trạng trên tôi đã mạnh dạn đưa phương pháp giải bài
tập trên vào trong quá trình giãng dạy và bồi dưỡng cho học sinh và kết
quả thu được rất khả quan.
+ Tôi đã làm thực nghiệm trong một số lớp và nhiều đối tượng HS có
trình độ như nhau tại trường THPT Quỳnh Lưu 3-Nghệ An,kết quả
thớng kê như sau:

Nhóm Kiểm tra

Số HS

Kết quả

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

17

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

được kiểm
Đạt

Khơng đạt

60 HS

90 HS

(40%)

(60%)

120 HS

30 HS

(80%)

(20%)

tra
Nhóm khơng sử dụng phương

150

pháp
Nhóm sử dụng phương pháp

150

C - KẾT LUẬN
+ Trên đây là tìm của bản thân,nó được đúc rút từ thực tế giảng
dạynhieeuf năm ở trường THPT.
+ Qua thực tế giảng dạy và bồi dưỡng cho học sinh tôi thấy các
em vận dunhj phương pháp này để giải bài toán về độ dời của vật và
ảnh rất tiện lợi và đạt được kết quả nhanh và chính xác.
+ Phương pháp trên góp phần làm phong phú thêm hướng giải
quyết các bài toán liên quan đến độ dời vật và ảnh đối với thấu kính
trong phần quang hình học lớp 11 THPT.

Người thực hiện: Hồng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

18

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Với kết quả thu được như trên tơi hy vọng qua đó góp phần
nâng cao hiệu quả dạy học vật lý ở trường THPT. Và có thể làm tài liệu
tham khảo tốt cho GV trong dạy học vật lý và Học sinh trong việc giải
các bài tập vật lý liên quan.

+ Vì thời gian có hạn ,tơi chỉ đưa ra một số bài tốn điển hình
mong đơng nghiệp tham khảo và bổ sung thêm.Trong q trình viết
khong thể tránh được những sai sót vì vậy tôi mong muốn quý thầy
cô có thể cùng nhau trao đổi và xây dựng ,góp ý kiến để sáng kiến
hoàn thiện hơn .Tơi chân thành cảm ơn./.

Người viết

HỒNG DANH HÙNG

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

19

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Sách giáo khoa Vật Lý 11 THPT :
Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội năm 2008.
2. Một số phương pháp chọn lọc giải các bài toán Vật Lý sơ cấp tập II:
Vũ Thanh Khiết (Chủ biên), Nhà xuất bản Hà Nội năm 1995.
3. Giới thiệu đề thi tuyển sinh ĐH-CĐ toàn quốc môn Vật Lý từ năm
2002- 2003 đến năm 2005-2006:
Nguyễn Quang Hậu (Chủ biên),Nhà xuất bản Hà Nội năm 2006.
4. Giới thiệu đề thi tuyển sinh ĐH-CĐ tồn quốc mơn Vật Lý năm học
2001 -2002:
Vũ Quang (Chủ biên), Nhà xuất bản Hà Nội năm 2002.

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

20

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

Người thực hiện: Hồng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

21

LUAN VAN CHAT LUONG download : add