Giải SBT Khoa học tự nhiên 9 Bài 9: Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ

Giải SBT KHTN 9 bài 9: Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ

Giải SBT KHTN 9 bài 9: Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ hướng dẫn trả lời câu hỏi trong sách bài tập Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức, giúp các em học sinh củng cố kiến thức được học môn KHTN Bài 9. Sau đây mời các bạn tham khảo.

Bài 9.1

Hình Bài 9.1 mô tả bộ dụng cụ thí nghiệm đo tiêu cự của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ hội tụ.

Hãy ghép các số tương ứng với dụng cụ trên hình vào tên gọi dưới đây:

a) Màn chắn sáng bằng nhựa cứng màu đen có lỗ mang hình chữ F.

b) Màn ảnh bằng nhựa trắng mờ.

c) Giá quang học.

d) Nguồn điện, dây dẫn.

e) Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ hội tụ.

Hướng dẫn giải:

a − (2); b − (4); c − (5); d − (6); e − (3).

Bài 9.2

Dựng ảnh A’B’ của một vật AB có độ cao h, đặt vuông góc với trục chính của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ hội tụ và cách Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ một khoảng d = 2f (f là tiêu cự của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ) (Hình Bài 9.2).

a) Dựa vào hình vẽ để chứng minh rằng trong trường hợp này, khoảng cách từ ảnh đến Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ và khoảng cách từ vật đến Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ bằng nhau.

b) So sánh độ cao h của ảnh A′B′ với độ cao h của vật AB.

c) Gọi d’ là khoảng cách từ ảnh của vật đến Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ. Chứng minh công thức tính tiêu cự trong trường hợp này: \(f = \frac{{d + d'}}{4}\)

Bài 9.3

Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để có một phương án đo tiêu cự f đầy đủ căn cứ trên kết quả tính ở câu Bài 9.2.

1. Đo chiều cao h của vậta. Xê dịch đồng thời vật và màn ảnh ra xa dần Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ những khoảng cách bằng nhau cho đến khi thu được một ảnh rõ nét cao bằng vật. Lúc này ta sẽ có d = d’ = 2f và d + d’ = 4f2. Bố trí thí nghiệm như Hình Bài 9.1. Đặt vật và màn ảnh sát Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụb. hình chữ F (hoặc L)3. Đo chiều cao h’ của ảnh,c. 4. Tính tiêu cự của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ theo công thứcd. đo khoảng cách từ vật đến màn ảnh 5. Thực hiện đo 5 lầne. và tính giá trị trung bình của tiêu cự f

Hướng dẫn giải:

1 − b; 2 − a; 3 − d; 4 − c; 5 − e.

Bài 9.4

Giả sử kết quả thí nghiệm theo phương án của câu Bài 9.3 như bảng dưới đây:

Lần đo	Khoảng cách từ vật đến màn ảnh (mm)	Chiều cao h của vật (mm)	Chiều cao h’ của ảnh (mm)	Tiêu cự của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ (mm)
1	200	20	21	……
2	199	20	20	……
3	201	20	20	……
4	202	20	19	……
5	198	20	19	……

Hãy trình bày bản báo cáo thực hành theo mẫu dưới đây.

BÁO CÁO THỰC HÀNH

Họ và tên: ... Lớp: ...

1. Mục đích thí nghiệm

Đo tiêu cự của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ hội tụ bằng dụng cụ thực hành.

2. Chuẩn bị

Dụng cụ thí nghiệm:

3. Các bước tiến hành

Mô tả các bước tiến hành:

4. Kết quả thí nghiệm

hoàn thành bảng ghi kết quả thí nghiệm đo tiêu cự của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ hội tụ. Từ kết quả thu được thực hiện các yêu cầu sau:

a) Nhận xét về chiều cao của vật và chiều cao của ảnh

b) Tính giá trị trung bình của tiêu cự Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ hội tụ. So sánh giá trị này với số liệu tiêu cự ghi trên Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ

Hướng dẫn giải:

BÁO CÁO THỰC HÀNH

Họ và tên: ... Lớp: ...

1. Mục đích thí nghiệm

Đo tiêu cự của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ hội tụ bằng dụng cụ thực hành.

2. Chuẩn bị

Dụng cụ thí nghiệm: Trình bày như câu Bài 9.1.

3. Các bước tiến hành

Mô tả các bước tiến hành: Trình bày như câu Bài 9.3.

4. Kết quả thí nghiệm

Bảng Bài 9.1 G

Lần đo	Khoảng cách từ vật đến màn ảnh (mm)	Chiều cao h của vật (mm)	Chiều cao h’ của ảnh (mm)	Tiêu cự của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ (mm)
1	200	20	21	50,00
2	199	20	20	49,75
3	201	20	20	50,25
4	202	20	19	50,50
5	198	20	19	49,50

a) Chiều cao của vật và ảnh xấp xỉ bằng nhau.

b) Giá trị trung bình của tiêu cự Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ hội tụ:

\(\overline f = \frac{{50,00 + 49,75 + 50,25 + 50,50 + 49,50}}{5} = 50,10(cm)\)

HS tự so sánh giá trị này với số liệu tiêu cự ghi trên Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ.

Bài 9.5

Thực nghiệm cho thấy, với bộ dụng cụ thí nghiệm như Hình Bài 9.1. Khi đã thu được ảnh của vật rõ nét trên màn, nếu giữ cố định khoảng cách giữa vật và màn rồi di chuyển Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ trong khoảng giữa vật và màn, người ta sẽ thu được một vị trí nữa của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ cũng cho ảnh rõ nét trên màn như Hình Bài 9.3.

Gọi l là khoảng cách giữa hai vị trí của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ đều cho ảnh rõ nét trên màn và L là khoảng cách giữa vật và màn. Hãy chứng minh công thức: \(f = \frac{{{L^2} - {l^2}}}{{4L}}\)

Hướng dẫn giải:

Ta có: d + d’= L; d' = \(\frac{{df}}{{d - f}}\) → d2 – Ld + Lf = 0, đây là phương trình bậc hai đối với ẩn d. Để có hai vị trí của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ cho ảnh rõ nét trên màn thì phương trình có hai nghiệm phân biệt (tức là có hai giá trị của d) thì ∆ = L2 – 4Lf > 0 → L > 4f. Vị trí 1: d1 = d; d'1 = d'

Vị trí 2: d2; d'2

Do tính chất đối xứng, vật và ảnh có thể đổi chỗ cho nhau nên ta có:

\(\left\{ \begin{array}{l}{d_2} = {d_1}' = d'\\{d_2}' = {d_1} = d\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}d + d' = L\\d' = d + l\end{array} \right.→\) \(d = \frac{{L - l}}{2};d' = \frac{{L + l}}{2}\)

Thay d và d′ vào công thức: f =\(\frac{{{\rm{dd}}'}}{{d + d'}}\) ta được: f = \(\frac{{{L^2} - {l^2}}}{{4.L}}\)

Bài 9.6

Từ kết quả tính toán từ câu Bài 9.5, hãy thiết kế một phương án thí nghiệm sử dụng Bộ dụng cụ thí nghiệm Hình Bài 9.1 để đo tiêu cự của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ hội tụ.

Hướng dẫn giải:

Thiết kế phương án thí nghiệm đo tiêu cự của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ hội tụ theo kết quả tính toán của câu 9,5 như sau:

– Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình Bài 9.1. Đặt vật và màn ảnh hai bên Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ, cách Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ một khoảng L > 4f, đo khoảng cách L. Giữ nguyên khoảng cách L, xê dịch Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ trong khoảng giữa vật và màn ảnh cho đến khi thu được một ảnh rõ nét trên màn. Đánh dấu vị trí thứ nhất của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ (O1)

– Bước 2: Vẫn giữ nguyên khoảng cách L và tiếp tục xê dịch Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ trong khoảng giữa vật và màn ảnh cho đến khi thu được một nửa cho ảnh rõ nét trên màn. Đánh dấu vị trí thứ hai của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ (O2).

– Bước 3: Đo khoảng cách O1O2 = l.

– Bước 4: Tính tiêu cự của Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ theo công thức: f = \(\frac{{{L^2} - {l^2}}}{{4.L}}\)