Tài liệu Giáo án bồi dưỡng hsg vật lý 7

GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HSG LÝ 7 CHƯƠNG I: QUANG HỌC CHỦ ĐỀ 1 NHẬN BIẾT ÁNH SÁNG – SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG ỨNG DỤNG ĐỊNH LUẬT TRUYỀN THẲNG CỦA ÁNH SÁNG I. Một số kiến thức cơ bản 1. Nhận biết ánh sáng – Nguồn sáng – Vật sáng - Ta nhận biết được ánh sáng khi có ánh sáng truyền vào mắt ta. - Ta nhìn thấy một vật khi có ánh sáng truyền từ vật đó vào mắt ta. - Nguồn sáng là vật tự nó phát ra ánh sáng. Vật sáng gồm nguồn sáng và những vật hắt lại ánh sáng chiếu vào nó. 2. Sự truyền ánh sáng - Định luật truyền thẳng của ánh sáng: Trong môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền đi theo đường thẳng. - Đường truyền của tia sáng được biểu diễn bằng một đường thẳng có hướng gọi là tia sáng. (Hình vẽ 1.1) - Chùm sáng: Gồm rất nhiều tia sáng hợp thành. Hình 1.1 Ba loại chùm sáng: + Chùm sáng song song ( Hình vẽ 1.2a) + Chùm sáng hội tụ ( Hình vẽ 1.2b) + Chùm sáng phân kì ( Hình vẽ 1.2c) Hình 1.2a Hình 1.2b Hình 1.2c 3. Ứng dụng định luật truyền thẳng của ánh sáng . a) Bóng tối nằm ở phía sau vật cản không nhận được ánh sáng từ nguồn sáng truyền tới. b) Bóng nửa tối nằm ở phía sau vật cản, nhận được ánh sáng từ một phần của nguồn sáng truyền tới. c) Nhật thực toàn phần (hay một phần) quan sát được ở chỗ có bóng tối (hay bóng nửa tối) của mặt trăng trên mặt đất. 1 d) Nguyệt thực xảy ra khi mặt trăng bị trái đất che khuất không được mặt trời chiếu sáng. II. Bài tập 1. Ví dụ Bài tập 1: Trong những trường hợp sau đây, trường hợp nào mắt ta nhận biết được có ánh sáng? a) Ban ngày, mở mắt nhưng không thấy mặt trời. b) Ban đêm, trong phòng kín, mở mắt và không bật đèn. c) Ban đêm, trong phòng có ngọn nến đang cháy, mắt mở. d) Ban ngày, trời nắng không mở mắt. Hướng dẫn a) Các trường hợp mắt nhận biết được ánh sáng: + Ban ngày, mở mắt nhưng không thấy mặt trời.Chú ý rằng không nhìn thấy mặt trời không có nghĩa là không có ánh sáng. + Ban đêm, trong phòng có ngọn nến đang cháy, mắt mở. b) Các trường hợp mắt không nhận biết được ánh sáng. + Ban đêm, trong phòng kín, mở mắt và không bật đèn. + Ban ngày, trời nắng không mở mắt. Bài tập 2: Trong những vật sau đây, những vật nào được xem là nguồn sáng và những vật nào là vật được chiếu sáng: Mặt trời, mặt trăng, bóng đèn điện đang sáng, bóng đèn điện đang tắt, ngọn lửa, quyển sách, bông hoa, con đom đóm. Hướng dẫn a) Những vật được xem là nguồn sáng : Mặt trời, bóng đèn điện đang sáng, ngọn lửa, con đom đóm. b) Những vật được chiếu sáng: Mặt trăng, bóng đèn điện đang tắt, quyển sách, bông hoa. Bài tập 3: Từ nhiều thế kỉ trước, có người quan niệm rằng: Sở dĩ mắt nhìn thấy mọi vật vì mắt có thể phát ra một loại tia đặc biệt là “tia nhìn”, khi tia này đi đến đâu, gặp vật nào thì ta có thể nhìn thấy vật đó. Tất nhiên ngày nay, người ta đã xác nhận quan niệm như vậy là sai lầm. Em hãy lấy một ví dụ minh hoạ để khẳng định sự sai lầm đó. 2 Hướng dẫn Sở dĩ ta nhìn thấy một vật là do ánh sáng từ vật đó chiếu vào mắt. Theo quan niệm về “tia nhìn” thì lẽ ra trong đêm tối, không có ánh sáng ta vẫn có thể nhìn thấy các vật,vì lúc đó vẫn tồn tại tia nhìn. Tuy nhiên thực tế không cho thấy điều đó. Khi bật điện ta mới có thể nhìn thấy mọi vật, như vậy khái niệm về “tia nhìn” là một khái niệm sai lầm. Bài tập 4: Khi mua thước thẳng bằng gỗ, người ta thường đưa thước lên ngang tầm mắt để ngắm. Làm như vậy có tác dụng gì? Nguyên tắc của cách làm này đã dựa trên kiến thức vật lí nào mà em đã học? Hướng dẫn Việc nâng thước lên để ngắm mục đích là để kiểm tra xem thước có thẳng hay không. Nguyên tắc của cách làm này dựa trên định luật truyền thẳng của ánh sáng. Bài tập 5: Vì sao ta không thể nhìn được các vật ở phía sau lưng nếu ta không quay mặt lại? Hãy giải thích. Hướng dẫn Ta chỉ có thể nhìn thấy một vật nếu có ánh sáng từ vật đó truyền vào mắt ta. Những vật ở phía sau lưng có thể là những vật tự phát sáng và cũng có thể là những vật nhận được ánh sáng từ các nguồn khác, nhưng ánh sáng này truyền trong không khí theo đường thẳng nên không thể truyền tới mắt ta được do đó ta không thể nhìn thấy. khi quay mặt lại, ánh sáng có thể truyền trực tiếp tới mắt ta làm cho mắt nhìn được vật. Bài tập 6: Ban đêm, trong phòng chỉ có một ngọn đèn. Giơ bàn tay chắn giữa ngọn đèn và bức tường, quan sát thấy trên bức tường xuất hiện một vùng tối hình bàn tay, xung quanh có viền mờ hơn. Hãy giải thích hiện tượng đó? Hướng dẫn Bàn tay chắn giữa ngọn dền và bức tường đóng vai trò là vật chắn sáng, trên tường (đóng vai trò là màn) sẽ xuất hiện bóng tối và bóng nửa tối. Hình dạng của bóng tối và bóng nửa tối giống bàn tay là do các tia sáng truyền theo đường thẳng. Bài tập 7: Khi có hiện tượng nhật thực và hiện tượng nguyệt thực, vị trí tương đối của trái đất, mặt trời và mặt trăng như thế nào? Hướng dẫn Khi có hiện tượng nhật thực và hiện tượng nguyệt thực: Trái đất, mặt trời và mặt trăng nằm trên cùng một đường thẳng. Trong hiện tượng nhật thực: Mặt trăng nằm trong khoảng giữa trái đất và mặt trời. Trong hiện tượng nguyệt thực: trái đất nằm trong khoảng giữa mặt trăng và mặt trời. 3 Bài tập 8: Tại sao trong các lớp học, người ta lắp nhiều bóng đèn ở các vị trí khác nhau mà không dùng một bóng đèn lớn (độ sáng của một bóng đèn lớn có thể bằng độ sáng của nhiều bóng đèn nhỏ hợp lại)? Hãy giải thích. Hướng dẫn Việc lắp đặt bóng đèn thắp sáng trong các lớp học phải thoả mãn các yêu cầu: Phải đủ độ sáng cần thiết, học sinh ngồi ở dưới không bị chói khi nhìn lên bảng đen, tránh các bóng tối và bóng nửa tối trên trang giấy mà tay học sinh khi viết có thể tạo ra. Trong ba yêu cầu trên, nếu dùng một bóng đèn lớn chỉ có thể thoả mãn yêu cầu thứ nhất mà không thoả mãn được hai yêu cầu còn lại, do vậy phải dùng nhiều bóng đèn lắp ở những vị trí thích hợp để thoả mãn được cả ba yêu cầu trên. 2. Bài tập áp dụng Bài tập 1: Khi ánh sáng chiếu vào các vật, hầu hết ta thấy các vật đó sáng lên, nhưng với một số vật ta không nhìn thấy chúng sáng lên mà lại có màu đen. Hãy giải thích vì sao vậy? Bài tập 2: Ban đêm, nhìn lên bầu trời ta thấy nhiều vì sao lấp lánh. Có phải tất cả chúng đều là nguồn sáng (vật tự phát ra ánh sáng) không? Tại sao? Bài tập 3: Mắt có thể nhìn rõ những vật đặt phía sau tấm kính mỏng, nhưng nếu tấm kính càng dày thì càng khó nhìn. Khi tấm kính dày đến một mức nào đó thì mắt không thể nhìn được những vật đặt phía sau. Hãy giải thích vì sao như vậy? chú ý rằng tấm kính vẫn là vật trong suốt. Bài tập 4: Trên mái nhà lợp bằng tôn, nếu có một lỗ thủng nhỏ thì vào buổi trưa, ta thấy rất rõ những chùm tia sáng hẹp xuyên qua lỗ tôn chiếu xuống nền nhà. Nhờ đâu ta có thể thấy rõ như vậy? Bài tập 5: Trong đêm tối, nếu ta bật một que diêm cháy sáng thì lập tức ta có thể nhìn thấy các vật gần đó. Vậy có phải ánh sáng đã truyền đi một cách tức thời không? Hãy tìm hiểu và giải thích? 4 Bài tập 6: Khi ngồi trước bếp lửa, qua phần không khí bên trên ngọn lửa ta nhìn thấy những vật ở phía sau, chúng có vẻ “lung linh” không được rõ nét. Giải thích vì sao lại như vậy? Bài tập 7: Vào mùa hè, khi đi ôtô trên mặt đường nhựa, nhìn phía xa trên mặt đường ta có cảm giác như mặt đường có nước. Em hãy giải thích hiện tượng trên? Bài tập 8: Một học sinh cho rằng, khi xảy ra hiện tượng nhật thực, thì tất cả mọi người đứng trên trái đất đều có thể quan sát được. Theo em nói như thế có đúng không, tại sao? HƯỚNG DẪN BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài tập 1: HD:Vật màu đen là vật không tự phát ra ánh sáng được và nó cũng không hắt lại ánh sáng chiếu vào nó (ánh sáng khi chiếu vào nó bị nó hấp thụ). Sở dĩ ta nhận ra được vật màu đen vì nó được đặt bên cạnh những vật sáng khác. Bài tập 2: HD: Không phải tất cả các vì sao trên bầu trời mà ta nhìn thấy vào ban đêm đều là nguồn sáng.Thực ra, trong muôn vàn vì sao đó chỉ có một số vì sao là tự phát sáng (giống như mặt trời), những vì sao này được xem là nguồn sáng. Số còn lại không tự phát sáng được, ta nhìn thấy chúng là do chúng nhận được ánh sáng từ một nguồn sáng khác (như mặt trời chẳng hạn)và hắt một phần ánh sáng vào mắt ta, chúng là những vật được chiếu sáng. Ta thường nói sao sáng trên trời chỉ là một cách nói quen thuộc. thực ra, trong khoa học “sao” dùng để chỉ những thiên thể tự phát sáng, những thiên thể không tự phát sáng được gọi là các hành tinh. Bài tập 3: HD: Khi truyền qua các vật trong suốt, một phần ánh sáng bị hấp thụ, nếu chiều dày của vật trong suốt quá lớn, ánh sáng phát ra từ vật có thể bị hấp thụ hết, không truyền tới mắt ta được và mắt không thể nhìn thấy các vật đặt phía sau. Bài tập 4: HD: Trong không khí có rất nhiều bụi. Ánh sáng mặt trời chiếu xuống làm sáng các hạt bụi và hắt vào mắt ta làm ta thấy rõ những chùm tia sáng chiếu qua lỗ tôn xuống nền nhà. Bài tập 5: HD: Ánh sáng truyền đi với một vận tốc nhất định nhưng rất lớn. người ta chứng minh được rằng trong chân không hay gần đúng trong không khí, vận tốc của ánh sáng là 300 000 km/s. với vận tốc rất lớn này, trong một không gian hẹp (tức đường đi của ánh sáng là 5 ngắn) thì thời gian truyền ánh sáng là vô cùng nhỏ, chính vì vậy mà ta có cảm giác ánh sáng truyền đi tức thời. Bài tập 6: HD: phần không khí phía trên ngọn lửa, tuy là môi trường trong suốt nhưng lại không đồng đều. Sự không đồng đều này có được vì nhiều lí do chẳng hạn phần không khí phía trên sát ngọn lửa bị ngọn lửa “nung nóng” nhiều hơn so với phần không khí ở trên nó. Vì lí do này mà ánh sáng truyền từ vật phía sau đến mắt ta không còn theo đường thẳng nữa mà là những đường cong, những “tia sáng cong” này cũng không cố định mà luôn thay đổi, kết quả là vật phía sau mà mắt nhìn thấy có vẻ “lung linh”. Bài tập 7: HD: Do trời nắng nóng lên lớp không khí càng gần với mặt đường càng nóng, càng lên cao độ nóng càng giảm, môi trường như vậy là không đồng đều, ánh sáng từ các đám mây, khi chiếu xuống mặt đường đều bị “bẻ cong” khi ánh sáng này tới mắt gây cho ta hiện tượng ảo ảnh và cảm giác như có nước trên mặt đường ở phía xa. Bài tập 8: HD: Nói như vậy là không đúng. Trong khi xảy ra hiện tượng nhật thực,chỉ có những người đứng trong vùng bóng tối của mặt trăng trên trái đất và những người đứng trong vùng lân cận (vùng bóng nửa tối) mới có thể quan sát được hiện tượng. những người không đứng trong vùng này thì không thể quan sát được hiện tượng nhật thực. 6 CHỦ ĐỀ 2 ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI GƯƠNG PHẲNG I. Một số kiến thức cơ bản 1. Gương phẳng - Gương phẳng là một phần của mặt phẳng, nhẵn bóng có thể soi ảnh của các vật. - Hình ảnh cuả một vật soi được trong gương gọi là ảnh của vật tạo bởi gương. 2. Sự phản xạ ánh sáng trên gương phẳng - Khi tia sáng truyền tới gương bị hắt lại theo một hướng xác định. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng phản xạ ánh sáng. - Tia sáng truyền tới gương gọi là tia tới. - Tia sáng bị gương hắt lại gọi là tia phản xạ. 3. Định luật phản xạ ánh sáng. - Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và đường pháp tuyến với gương tại điểm tới. - Góc phản xạ bằng góc tới (i’ = i) S N R I Hình 2.1 4. Ảnh của mộtvật qua gương phẳng. - Ảnh ảo tạo bởi gương phẳng không hứng được trên màn chắn và lớn bằng vật . - Khoảng cách từ một điểm của vật đến gương phẳng bằng khoảng cách từ ảnh của điểm đó đến gương. - Các tia sáng từ điểm sáng S tới gương phẳng cho tia phản xạ có đường kéo dài đi qua ảnh ảo S’. II. Bài tập 1. Ví dụ Bài tập 1: Trên hình vẽ 2.2, SI là tia tới, IR là tia phản xạ. Biết rằng hai tia SI và IR vuông góc với nhau. N S R i i’ I 7 Hãy cho biết góc giữa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới là bao nhiêu? Hình 2.2 Hướng dẫn Gọi i là góc tới, i’ là góc phản xạ. Vì tia tới và tia phản xạ vuông góc với nhau tức là i + i’ = 900 nên góc tới bằng góc phản xạ và bằng 450. Bài tập 2: Trên hình vẽ 2.3a,b là các tia tới và gương phẳng. Hãy vẽ tiếp các tia phản xạ. N a) I b) I Hình 2.3 Hướng dẫn Trong hình vẽ (2.4a), tia phản xạ bật ngược trở lại Trong hình (2.4b), vì góc N phản xạ bằng góc tới nên tia phản M M’ xạ đối xứng với tia tới qua pháp tuyến ở điểm tới . Cách vẽ như sau: Chọn một điểm M nằm trên tia tới, xác định a) I điểm M’ đối xứng với M qua pháp b) I Hình 2.4 tuyến IN rồi vẽ tia IM’ chính là tia phản xạ. Bài tập 3: Một tia sáng chiếu theo phương nằm ngang. Một HS muốn “bẻ” tia sáng này chiếu thẳng đứng xuống dưới. Hãy tìm một phương án đơn giản để thực hiện việc đó. Hướng dẫn Có thể thực hiện một cách dễ dàng nhờ gương phẳng. Đặt gương phẳng hợp vớí phương nằm ngang một góc 450. Khi đó tia sáng nằm ngang đóng vai trò là tia tới với góc tới 450, Tia này phản xạ trên gương phẳng cho tia phản xạ với góc phản xạ cũng bằng 450 ( Hình 2.5). khi đó tia tới và tia phản xạ vuông góc với nhau, tia phản xạ sẽ hướng thẳng đứng xuống dưới. Hình 2.5 Bài tập 4: 8 Tia sáng SI đến gương phẳng tại điểm I cho tia phản xạ là tia IR như hình 2.6. Gọi S’ là điểm đối xứng với S qua gương. Em có nhận xét gì S về vị trí của điểm S’ và tia phản xạ IR. N R I S’ Hướng dẫn Hình 2.6 Điểm S’ nằm trên đường kéo dài của tia phản xạ IR. Thật vậy, SI đối xứng với IR qua pháp tuyến IN và S đối xứng với S’ qua gương nên S’ nằm trên đường kéo dài của tia phản xạ IR. Bài tập 5: Một học sinh nhìn vào vũng nước trước mặt,thấy ảnh của một cột điện ở xa. Hãy giải thích vì sao em học sinh lại thấy được ảnh đó? Hướng dẫn Mặt nước phẳng lặng cũng phản xạ được ánh sáng chiếu tới nó nên vũng nước đóng vai trò như một gương phẳng. Chùm tia sáng từ cột điện đến mặt nước bị phản xạ và truyền tới mắt học sinh làm cho học sinh quan sát được ảnh qua vũng nước đây thực chất là quá trình tạo ảnh qua gương phẳng. N Bài tập 6: M Trên hình vẽ 2.7 là một gương phẳng và hai điểm M,N. Hãy tìm cách vẽ tia tới và tia phản xạ của nó sao cho tia ló. Đi qua điểm M còn tia phản xạ đi qua điểm N. Hình 2.7 Hướng dẫn Vì các tia sáng tới gương đều cho tia phản xạ có đường kéo dài đi qua ảnh của nó nên ta có cách vẽ như sau: N M a) Lấy điểm M’ đối xứng với M qua gương phẳng. b) Nối M’ với N cắt gương tại I, khi đó I là điểm tới . Tia MI chính là tia tới và tia IN là tia phản xạ cần vẽ. M’ I Hình 2.8 2. Bài tập áp dụng. Bài tập 1: Một học sinh khẳng định rằng, đặc điểm của chùm tia phản xạ qua gương phẳng phụ thuộc vào chùm tia tới: Nếu chùm tia chiếu tới gương phẳng là chùm tia hội tụ hoặc phân 9 kì thì chùm tia phản xạ cũng là chùm tia hội tụ hoặc phân kì. Theo em điều khẳng định trên có đúng không? Nếu đúng hãy dùng hình vẽ để minh hoạ. Bài tập 2: Trong một số phòng học có đèn chiếu sáng. Khi bật đèn học sinh ngồi dưới thường bị chói khi nhìn vào một số vị trí nhất định trên bảng. Vì sao lại như vậy? hãy suy nghĩ một phương án để có thể khắc phục hiện tượng này. Bài tập 3: Tại sao khi chiếu một chùm sáng hẹp lên một tờ giấy thì hầu như không thấy có chùm tia phản xạ và ta lại có thể quan sát thấy rất rõ vệt sáng trên mặt giấy. Hãy giải thích vì sao lại như vậy? Bài tập 4: Trong các tiệm cắt tóc người ta thường bố trí hai cái gương: Một cái treo trước mặt người cắt tóc và một các treo hơi cao ở phía sau lưng ghế ngồi. Hai gương này có tác dụng gì? Hãy giải thích. Bài tập 5: Một người muốn mua một cái gương để có thể soi được toàn bộ cơ thể mình. Theo em chỉ cần mua một cái gương cao khoảng bao nhiêu? Đặt như thế nào? HƯỚNG DẪN BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài tập 1: HD: Khẳng định như trên là đúng, xem hình vẽ 2.9 Hình a) Chùm tia tới là chùm hội tụ cho chùm tia phản xạ cũng là chùm tia hội tụ. Hình b) Chùm tia tới là chùm phân kì cho chùm tia phản xạ cũng là chùm tia phân kì. a) b) Hình: 2.9 Bài tập 2: HD: Ánh sáng từ những ngọn đèn chiếu lên mặt bảng tạo ra các chùm ánh sáng phản xạ từ bảng trở lại. Nếu ánh sáng phản xạ tại một số vị trí trên bảng chiếu vào mắt học sinh thì học sinh sẽ có cảm giác bị chói khi nhìn những dòng chữ ở những vị trí đó. Cách khắc phục: Treo những bóng đèn ở gần bảng hơn hoặc dùng máng chụp bóng đèn để tránh các tia phản xạ đi trực tiếp vào mắt học sinh. 10 Bài tập 3: HD: Khi chùm sáng hẹp chiếu lên một tờ giấy trắng, do hiện tượng tán xạ mà ánh sáng bị hắt lại theo mọi hướng, do đó hầu như không có chùm tia phản xạ và mắt sẽ nhìn rõ vệt sáng trên giấy. Bài tập 4: HD: Gương phía trước dùng để người cắt tóc có thể nhìn thấy mặt và phần tóc phía trước của mình trong gương. Gương treo phía sau có tác dụng tạo ảnh của mái tóc phía sau gáy, ảnh này được gương phía trước phản chiếu trở lạivà người cắt tóc có thể quan sát được đồng thời ảnh của mái tóc phía trước lẫn phía sau khi nhìn vào gương trước mặt mình. Bài tập 5: HD: Trên hình vẽ 2.10 là sơ đồ tạo ảnh của người Đ qua gương. Qui ước: Đ là đầu, M là mắt và C là chân M K Đ’ M’ của học sinh. Các ảnh tương ứng trong gương là Đ’, H M’ và C’. Quan sát hình vẽ ta thấy chỉ cần mua một cái gương có chiều cao bằng đoạn KH ta có thể quan C I C’ sát được toàn bộ ảnh của mình trong gương. Gương phải treo thẳng đứng cách mặt đất một đoạn. Hình: 2.10 bằng HI 11 CHỦ ĐỀ 3 GƯƠNG CẦU LỒI – GƯƠNG CẦU LÕM I. Một số kiến thức cơ bản. 1. Gương cầu lồi: - Gương có mặt phản xạ là mặt ngoài của một phần mặt cầu gọi là gương cầu lồi - Ảnh của một vật tạo bởi gương cầu lồi là ảnh ảo, không hứng được trên màn chắn, luôn nhỏ hơn vật. -Vùng nhìn thấy của gương cầu lồi rộng hơn vùng nhìn thấy của gương phẳng có cùng kích thước. 2. Gương cầu lõm: - Gương có mặt phản xạ là mặt trong của một phần mặt cầu gọi là gương cầu lõm. - Ảnh của vật tạo bởi gương cầu lõm là ảnh ảo, không hứng được trên màn chắn, luôn lớn hơn vật. - Gương cầu lõm có tác dụng biến đổi một chùm tia tới song song thành một chùm tia phản xạ hội tụ vào một điểm và ngược lại, biến đổi một chùm tia tới phân kì thích hợp thành một chùm tia phản xạ song song. * Mở rộng : + Đối với gương cầu nói chung, người ta đưa ra những qui ước sau: - Đường thẳng nối tâm C của gương với đỉnh O của gương gọi là trục chính. - Đường nối từ tâm C tới điểm tới gọi là pháp tuyến. - Điểm F (trung điểm của đoạn OC) gọi là tiêu điểm của gương. + Dựa vào kết quả thực nghiệm người ta rút ra được những kết luận sau về tia tới và tia phản xạ: - Tia tới song song với trục chính cho tia phản xạ đi qua (hoặc có đường kéo dài đi qua) tiêu điểm F của gương. - Tia tới đi qua (hoặc có đường kéo dài đi qua) tiêu điểm F cho tia phản xạ song song với trục chính. - Tia tới đi qua tâm C của gương cho tia phản xạ bật ngược trở lại. II. Bài tập 1. Ví dụ Bài tập 1: 12 Một tia sáng khi đến gặp gương cầu sẽ bị phản xạ trở lại và tuân theo định luật phản xạ ánh sáng. Trên hình 3.1 qui ước: O là tâm của mặt cầu (gọi là tâm của gương), SI 1 và SI2 là các tia tới, Hãy trình bày cách vẽ và vẽ các tia phản xạ? I1 I2 0 S Hình 3.1 Hướng dẫn Cách vẽ : Từ tâm O kẻ đường thẳng OI1 và nối dài ta được pháp tuyến I1N (tại điểm tới I1). Góc i1 hợp bởi SI1 và pháp tuyến I1N gọi là góc tới. Tia phản xạ I 1R1 hợp với pháp tuyến I1N một góc i’1 bằng góc i. Vì tia SI2 vuông góc với mặt gương nên tia phản xạ I 2R2 bật ngược trở lại. Tia phản xạ I1R1 và I2R2 được biểu diễn trên R1 N I1 0 I2 S R2 Hình 3.2 Bài tập 2: Vận dụng kiến thức về định luật phản xạ ánh sáng, tìm hiểu đặc điểm của các tia phản xạ khi các tia sáng sau đây đến gặp gương cầu lồi và vẽ các tia phản xạ đó: - Tia tới (1) có đường kéo dài đi qua tâm C của gương. - Tia tới (2) đến đỉnh O của gương. - Tia tới (3) song song với trục chính của gương. 13 Hướng dẫn (1) (2) C F 0 (3) Hình 3.3 Gọi F là trung điểm của đoạn OC. - Tia tới (1) có đường kéo dài đi qua tâm C của gương cho tia phản xạ bật ngược trở lại, khi đó tia phản xạ trùng với tia tới. - Tia tới (2) đến đỉnh O của gương cho tia phản xạ đối xứng với tia tới qua trục chính của gương (tức góc phản xạ và góc tới bằng nhau). - Tia tới (3) song song với trục chính của gương cho tia phản xạ có đường kéo dài đi qua tiêu điểm F. Trên hình 3.3 là đường đi của các tia sáng. Bài tập 3: Trên hình 3.4 là một gương cầu lõm, C là tâm của phần mặt cầu, SI là một tia sáng tới gương. Hãy dùng định luật phản xạ của ánh sáng trình bày cách vẽ và vẽ tiếp tia phản xạ. S I C Hình 3.4 Hướng dẫn Có thể coi phần nhỏ gương cầu tại điểm tới I như một gương phẳng. Đường nối tâm C và điểm tới I là pháp tuyến tại điểm tới, góc giữa SI và IC là góc tới. Vẽ tia phản xạ IR hợp với pháp tuyến IC một góc đúng bằng góc tới. 14 S I C R Hình 3.5 Bài tập 4: Gương cầu lõm có tác dụng biến một chùm tia tới song song thành một chùm tia hội tụ (chùm tia phản xạ). Vậy nó có thể làm ngược lại: Biến chùm tia hội tụ thành chùm tia song song được không? Hướng dẫn Gương cầu lõm có tác dụng biến một chùm tia song song thành một chùm tia hội tụ nhưng nó không thể biến chùm tia hội tụ thành chùm tia song song được. Để tạo chùm tia song song thì chùm tia tới phải là chùm tia phân kì thích hợp như hình vẽ. I1 C F I2 Hình 3.6 2. Bài tập áp dụng a) Bài tập trắc nghiệm Bài tập 1: Phát biểu nào sau đây là đúng nhất khi nói về sự phản xạ của ánh sáng khi gặp gương cầu lồi? A. Một chùm tia sáng song song khi đến gặp gương cầu lồi bị phản xạ, chùm tia sáng phản xạ cũng là chùm song song. B. Một tia sáng khi đến gặp gương cầu lồi sẽ bị phản xạ nhưng không tuân theo định luật phản xạ ánh sáng vì định luật phản xạ ánh sáng chỉ đúng cho trường hợp gương phẳng mà thôi. C. Một tia sáng đến gương cầu lồi theo phương vuông góc với mặt gương thì không bị phản xạ, vì lúc đó ta không nhìn thấy tia sáng phản xạ. D. Các phát biểu A, B và C đều sai. Bài tập 2: 15 Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về sự tạo ảnh của một vật qua gương cầu lồi? A. Ảnh luôn là ảo. B. Ảnh luôn là thật . C. Ảnh có thể là thật hay ảo, phụ thuộc vào vị trí đặt vật trước gương. D. Có thể thu được ảnh này bằng cách đặt một màn ảnh ở một vị trí thích hợp trước gương. Bài tập 3: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về mối quan hệ giữa tia sáng tới và tia phản xạ của nó qua gương cầu lõm? A. Tia tới và tia phản xạ luôn tuân theo định luật phản xạ ánh sáng. B. Tia tới và tia phản xạ luôn song song nhau. C. Tia tới và tia phản xạ luôn vuông góc nhau. D. Tia tới và tia phản xạ luôn hợp với nhau một góc nhọn. Bài tập 4: Đặt một ngọn nến gần một gương cầu lõm và quan sát ảnh của nó trong gương, nhận định nào sau đây là đúng? A. Ảnh lớn hơn vật. B. Ảnh cùng chiều với vật. C. Ảnh này không thể hứng được trên màn. D. Các nhận định A, B, C đều đúng. Bài Tập 5: Tại sao người ta không dùng gương cầu lõm làm gương chiếu hậu cho ôtô, xe máy? Câu giải thích nào sau đây là đúng? A. Vì ảnh của các vật ở xa gương thường không nhìn thấy trên gương và gương có phạm vi quan sát hẹp. B. Vì ảnh của các vật qua gương lớn hơn vật. C. Vì ảnh của các vật qua gương không đối xứng với vật qua gương. D. Vì Gương cầu lõm không đẹp bằng gương cầu lồi. b) Bài tập tự luận Bài tập1: Ở những chỗ đường gấp khúc có vật cản che khuất (như những đoạn đường ngoằn nghèo trên đèo chẳng hạn) người ta thường đặt những gương cầu lồi lớn. Hỏi gương này có tác dụng gì cho người lái xe? Bài tập 2: 16 Để xác định ảnh của một điểm sáng qua gương cầu lồi, từ điểm sáng đó ta vẽ hai tia tới gương cầu và xác định hai tia phản xạ tương ứng. Nếu hai tia phản xạ có đường kéo dài cắt nhau ở đâu thì giao điểm đó chính là ảnh của điểm sáng qua gương cầu. Theo cách làm trên, em hãy vẽ ảnh của điểm sáng S trên hình 3.7. S C F 0 Hình 3.7 Bài tập 3: Để vẽ ảnh của một điểm sáng qua gương cầu lõm, ta dùng nguyên tắc sau: Từ điểm sáng đó ta vẽ hai tia tới gương cầu lõm sau đó xác định hai tia phản xạ của chúng. Nếu hai tia phản xạ cắt nhau thực sự thì giao điểm cắt nhau đó là ảnh thật của điểm sáng. Nếu hai tia phản xạ không cắt nhau thực sự mà chỉ có đường kéo dài của chúng cắt nhau, thì giao điểm cắt nhau đó là ảnh ảo của điểm sáng. Hãy vẽ ảnh của điểm sáng S trên hình 3.8a và 3.8b S S C F C 0 a) F 0 b) Hình 3.8 Bài tập 4: Để vẽ ảnh của một vật AB hình mũi tên đặt vuông góc với trục chính của một gương cầu lõm, ta vẽ ảnh B’của điểm B sau đó dựng đường vuông góc xuống trục chính để xác định ảnh A’của điểm A.Khi đó A’B’ là ảnh của A. Sử dụng nguyên tắc trên hãy vẽ ảnh của vật AB cho trên hình vẽ. Có nhận xét gì về kích thước của ảnh và vật trong trường hợp này? 17 B A C F 0 Hình 3.9 HƯỚNG DẪN BÀI TẬP ÁP DỤNG a) PHẦN TRẮC NGHIỆM Bài Đáp án 1 D 2 B 3 A 4 D 5 A b) PHẦN TỰ LUẬN Bài tập 1: HD: Hai xe đi ngược chiều nhau đến chỗ đường gấp khúc, nếu không nhìn thấy nhau thì rất dễ xảy ra tai nạn. Gương cầu lồi lớn được đặt chỗ gấp khúc có tác dụng làm cho các lái xe có thể nhìn thấy nhau và giảm tốc độ, tránh xảy ra tai nạn. Bài tập 2: HD: Từ S ta vẽ hai tia SI song song với trục chính và SO đến đỉnh gương. - Tia SI cho tia phản xạ IR có đường kéo dài đi qua tiêu điểm F. - Tia SO cho tia phản xạ OK đối xứng với nó qua trục chính. Hai tia IR và Ok có đường kéo dài cắt nhau tại S’. Khi đó S’ là ảnh của S qua gương như hình vẽ 3.10. ảnh S’ là ảnh ảo. R I S S' C F 0 K Hình: 3.10 Bài tập 3: HD: Ảnh S’ được biểu diễn như hình vẽ: 18 S' I S F C I S 0 0 F C I' S' a) b) Hình: 3.11 Bài tập 4: HD: Ảnh A’B’ của AB được biểu diễn như hình vẽ 3.12: Trên hình vẽ ta thấy ảnh A’B’ nhỏ hơn vật AB đây là ảnh thật (hứng được trên màn). I A B' F B 0 C A' I' Hình: 3.12 19 CHƯƠNG II: ÂM HỌC CHỦ ĐỀ 4 NGUỒN ÂM - ĐỘ CAO - ĐỘ TO CỦA ÂM I . Một số kiến thức cơ bản 1. Nguồn âm: - Những vật phát ra âm gọi là nguồn âm. - Vật dao động phát ra âm thanh. 2. Độ cao của âm - Số dao động trong một dây gọi là tần số. Đơn vị tần số là Hec (Hz). - Âm phát ra càng cao (càng bổng) khi vật dao động càng nhanh tức là tần số dao động càng lớn. - Âm phát ra càng thấp (càng trầm) khi vật dao động càng chậm tức là tần số dao động càng nhỏ. - Thông thường tai người nghe được những âm có tần số trong khoảng từ 20Hz đến 20 000Hz. 3. Độ to của âm - Biên độ dao động càng lớn âm càng to. - Độ to của âm được đo bằng đơn vị đêxiben (dB). - Trong một giới hạn nhất định, khi độ to của âm càng lớn thì ta nghe âm càng rõ, tuy nhiên khi độ to của âm vào khoảng 70dB và thời gian kéo dài thì âm thanh ta nghe được không còn êm ái, dễ chịu nữa. Người ta gọi độ to của âm ở mức 70dB là giới hạn về ô nhiễm tiếng ồn. - Khi độ to của âm lên đến 130dB trở lên, âm thanh làm cho tai nhức nhối, khó chịu và thậm chí có thể làm điếc tai. người ta gọi độ to của âm ở mức 130dB là ngưỡng đau có thể làm điếc tai. II. Bài tập. 1. Ví dụ: Bài tập 1: Khi đánh trống, người ta thường gõ dùi trống vào mặt trống một cách dứt khoát sao cho thời gian dùi trống chạm vào mặt trống là rất ngắn. Dựa vào kiến thức vật lí đã học, hãy giải thích tại sao? Hướng dẫn Thời gian dùi trống chạm vào mặt trống là rất ngắn, mặt trống có thể dao động ngay và tạo ra âm thanh. Nếu khi đánh trống mà để dùi trống tiếp xúc lâu với mặt trống thì mặt 20