(SKKN CHẤT 2020) giải bài toán sóng cơ và giao thoa ánh sáng bằng máy tính casio 750VN PLUS

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc MÔ TẢ SÁNG KIẾN Mã số (do Thường trực HĐ ghi): …………………………………… Tên sáng kiến: Giải tốn sóng giao thoa ánh sáng máy tính Casio 750VN PLUS (Nguyễn Nhật Trường, Nguyễn Ngọc Điệp, @THPT Lê Hồi Đơn) Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Vật lý lớp 12 – Chương Sóng học chương Sóng ánh sáng Mơ tả chất sáng kiến: 3.1 Tình trạng giải pháp biết: Trong việc giải số tốn chương sóng ánh sáng sóng học có số dạng tốn có hay số đại lượng phụ thuộc vào số nguyên Nếu đề cho đại lượng thuộc đoạn giá trị đó, ta giải bất phương trình để tìm nghiệm Tuy nhiên, giải theo phương pháp truyền thống nhiều thời gian 3.2 Nội dung giải pháp đề nghị công nhận sáng kiến: * Mục đích giải pháp: Sử dụng chức TALBE máy tính CASIO 570VN PLUS giải số tốn sóng học giao thoa ánh sáng * Điểm khác biệt, điểm giải pháp so với giải pháp áp dụng: Dùng chức TALBE máy tính CASIO 570VN PLUS để tìm nghiệm hay số đại lượng (có giá trị giới hạn đoạn đó) phụ thuộc vào số nguyên * Nội dung giải pháp: PHẦN GIAO THOA ÁNH SÁNG Trang download by : skknchat@gmail.com Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng trắng I-âng, ánh sáng có bước sóng 0,4 µm 0,75 µm; a = mm; D = m Tại điểm M cách vân trắng trung tâm 1,2mm có xạ cho vân sáng A 0,64 µm; 0,4 µm; 0,58 µm C 0,6 µm; 0,48 µm; 0,75 µm Tại M vân sáng, ta có: Từ kết máy tính ta thấy, có xạ cho vân sáng điểm M cách vân trắng trung tâm 1,2 mm Đó xạ có bước sóng 0,6 µm; 0,48 µm 0,4 µm Chọn đáp án B Bài 2: Chiếu đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng λ = 0,75 μm λ2 = 0,5 μm vào hai khe I-âng cách 0,8 mm Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến 1,2m Trên hứng vân giao thoa rộng 10 mm (hai mép đối xứng qua vân sáng trung tâm) có vân sáng có màu giống màu vân sáng trung tâm? A vân sáng download by : skknchat@gmail.com Khoảng vân xạ : Khoảng vân xạ : K Từ kết máy tính ta thấy hứng giao thoa có bề rộng 10 mm (hai mép đối xứng qua vân sáng trung tâm) có vị trí vân trùng là: mm; 2,25 mm; 4,5 mm Vậy có vân sáng màu với vân trung tâm Chọn đáp án B Bài 3: Trong thí nghiệm giao thoa dùng khe I-âng có khoảng cách từ ảnh đến hai khe D = 2,5 m, khoảng cách hai khe a = 2,5 mm Chiếu đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,48 μm λ2 = 0,64 μm vân sáng màu với vân trung tâm gần cách vân trung tâm A 1,92 mm B 1,64 mm C 1,72 mm Hướng dẫn Khoảng vân xạ : Khoảng vân xạ : Nhập máy tính i1 = i2 = Chuyển máy mode Trang D 0,64 mm download by : skknchat@gmail.com Kết máy tính Từ kết máy tính ta thấy vân sáng trung tâm hai xạ trùng nhau; vị trí vân sáng bậc xạ có giá trị 1,92 mm vị trí vân sáng bậc xạ có giá trị 1,92 mm Vậy vân sáng màu với vân trung tâm gần cách vân trung tâm 1,92 mm Chọn đáp án A Bài 4: Trong thí nghiệm giao thoa dùng khe I-âng, chiếu vào hai khe đồng thời hai xạ: xạ đỏ có bước sóng λ1 = 640 nm xạ lục có bước sóng λ2 = 560 nm Giữa vân trung tâm vân sáng màu kề có A vân đỏ vân lục C vân đỏ vân lục Vì a, D thí nghiệm khơng thay đổi nên ta đặt tỉ số Khoảng vân xạ : Khoảng vân xạ : K Trang download by : skknchat@gmail.com 10 11 12 Từ kết máy tính ta thấy vân sáng trung tâm hai xạ trùng nhau; vị trí vân sáng bậc xạ có giá trị 4,48 mm vị trí vân sáng bậc xạ có giá trị 4,48 mm Vậy vân sáng màu với vân trung tâm gần vân sáng bậc xạ trùng với vân sáng bậc xạ Nên vân trung tâm vân sáng màu kề có vân sáng xạ vân sáng bậc 1, 2, 3, 4, 5, (6 vân sáng) có vân sáng xạ vân sáng bậc 1, 2, 3, 4, 5, 6, (7 vân sáng) Chọn đáp án C PHẦN SÓNG CƠ HỌC Bài 1: Trên mặt nước, hai nguồn phát sóng A, B giống cách 12 cm dao động vng góc với mặt nước tạo sóng có bước sóng 1,6 cm Điểm C mặt nước cách hai nguồn cách trung điểm O đoạn AB khoảng cm Trên đoạn CO, điểm gần O dao động ngược pha với nguồn cách O đoạn A cm B cm C 7,2 cm D cm Hướng dẫn - Giả sử A = B = - Xét điểm M nằm đường trung trực AB: - Với d khoảng cách từ nguồn A (hoặc B) đến M, ta có 6cm d 10cm - Độ lệch pha M nguồn A: - Để M A dao động ngược pha thì: = (2k + 1) Trang download by : skknchat@gmail.com - Từ (1) (2) Nh Kết qu Từ kết máy tính ta thấy, có giá trị F(X) = 7.2 8.8, tức có giá trị d = 7,2 cm 8,8 cm thỏa mãn điều kiện đề Vậy đoạn CO, điểm gần O dao động ngược pha với nguồn cách O đoạn 7,2 cm Chọn đáp án C Bài 2: Gắn cầu nhỏ vào thép đàn hồi Khi thép dao động với tần số 16 Hz, mặt nước có nguồn sóng tâm O Trên nửa đường thẳng qua O, người ta thấy hai điểm M, N cách cm dao động pha Biết tốc độ lan truyền sóng 0,4 m/s v 0,6 m/s Tốc độ truyền sóng mặt nước A 42 cm/s - Độ lệch pha M N: - Để M N dao động pha thì: = 2k - Từ (1) (2) Trang download by : skknchat@gmail.com N Kết q Từ kết máy tính ta thấy, ứng với giá trị F(X) = 0.48, độ truyền sóng v = 0,48 m/s = 48 cm/s thỏa mãn điều kiện đề Chọn đáp án B Bài 3: Một ống sáo có chiều dài 0,6 m đóng kín đầu Biết tốc độ truyền âm khơng khí 300 m/s Hai tần số âm thấp mà ống sáo phát A 150 Hz 450 Hz B 250 Hz 725 Hz C 125 Hz 375 Hz D 250Hz 750 Hz Hướng dẫn - Ống sáo đóng kín đầu, đầu cịn lại hở, có sóng dừng thì: Nh Kết qu Trang download by : skknchat@gmail.com Từ kết máy tính ta thấy, giá trị nhỏ F(X) = 125 375, tức giá trị thấp tần số f = 125 Hz 375 Hz Chọn đáp án C 3.3 Khả áp dụng giải pháp: Phương pháp giải tập giao thoa ánh sáng sóng học chức TABLE máy tính CASIO 570VN PLUS khơng áp dụng cho học sinh khá, giỏi mà cho học sinh yếu, Qua phương pháp này, em tiết kiệm thời gian giải dạng tập phần 3.4 Hiệu quả, lợi ích thu dự kiến thu áp dụng giải pháp Qua tiến hành khảo sát với tập lớp 12A (nhóm đối chứng) lớp 12A4 (nhóm thực nghiệm), nhận thấy học sinh giải toán nhanh hơn, hiệu - Kết khảo sát: Số liệu Lớp 12A3 12A4 Tài liệu kèm theo - Bài tập vận dụng (01 bản) Bình Thạnh, ngày 20 tháng 03 năm 2018 Trang download by : skknchat@gmail.com Tài liệu kèm theo: BÀI TẬP VẬN DỤNG PHẦN GIAO THOA ÁNH SÁNG Bài 1: Trong giao thoa với ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,4 m đến 0,76 m Tìm bước sóng xạ khác cho vân sáng trùng với vân sáng bậc ánh sáng màu đỏ có d = 0,75 m A 0,6 m; 0,5 m 0,43 m B 0,62 m; 0,5 m 0,45 m C 0,6 m; 0,55 m 0,45 m D 0,65 m; 0,55 m 0,42 m Hướng dẫn - Khi vân sáng bậc ánh sáng màu đỏ trùng với vân sáng xạ khác k1 d = k2= Nh Kết q Từ kết máy tính ta thấy, có giá trị F(X) (tức bước sóng ) từ 0,4μm đến 0,76μm 0,75µm; 0,6µm; 0,5µm 0,4285µm Đồng nghĩa có xạ khác cho vân sáng trùng với vân sáng bậc ánh sáng màu đỏ có d = 0,75 m Đó xạ có bước sóng 0,6 m, 0,5 m 0,43 m Chọn đáp án A Trang download by : skknchat@gmail.com Bài 2: Hai khe Young cách mm chiếu ánh sáng trắng có bước sóng 0,4 m ≤ ≤ 0,76 m; khoảng cách từ hai khe đến 1m Tại điểm M cách vân trung tâm mm có xạ cho vân tối có bước sóng A 0,44 m 0,57 m C 0,4 m 0,44 m Tại M vân tối, ta có: Từ kết máy tính ta thấy, có giá trị F(X) (tức bước sóng ) từ 0,4μm đến 0,76μm 0,5714 µm 0,4444 µm Đồng nghĩa có xạ cho vân sáng điểm M cách vân trung tâm mm Đó xạ có bước sóng 0,5714 µm 0,4444 µm Chọn đáp án A Bài 4: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với hai khe Iâng Khoảng cách hai khe a = 1mm, khoảng cách từ hai khe đến D = 2m Nguồn sáng S phát đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng = 0,4 m với 0,5 m 0,65 m Tại điểm M cách vân sáng (trung tâm) 5,6 mm vị trí vân sáng màu với vân sáng Bước sóng có giá trị A 0,56 m B 0,6 m C 0,52 m Hướng dẫn Trang 10 D 0,62 m download by : skknchat@gmail.com Tại M vị trí vân sáng màu với vân vân sáng Ta có: k1 = Vậy M vị trí vân sáng màu với vân vân sáng gần với vân sáng Vậy M, vân sáng bậc xạ k1 = k2 22 = = trung với vân sáng xạ (µm) N Kết q Từ kết máy tính ta thấy, có xạ = 0,56µm (với 0,5 m 0,65 m) cho vân sáng vị trí M cách vân trung tâm 5,6 mm Chọn đáp án A Bài 9: Một sợi dây AB đàn hồi dài 60 cm, tốc độ truyền sóng dây m/s, treo lơ lửng cần rung Cần dao động theo phương ngang với tần số f thay đổi từ 40 Hz đến 60 Hz Trong q trình thay đổi tần số, có giá trị tần số tạo sóng dừng dây: A.3 B.15 C.5 Hướng dẫn - Dây AB có sóng dừng với đầu nút, đầu bụng, ta có Trang 11 D.7 download by : skknchat@gmail.com Nh Kết qu Từ kết máy tính ta thấy, có giá trị F(X) = 43.333; 50 56.666, tức có giá trị tần số 43,333 Hz; 50 Hz 56,666 Hz nằm khoảng từ 40 Hz đến 60 Hz Vậy có giá trị tần số tạo sóng dừng dây Chọn đáp án A Trang 12 download by : skknchat@gmail.com ... Phương pháp giải tập giao thoa ánh sáng sóng học chức TABLE máy tính CASIO 570VN PLUS khơng áp dụng cho học sinh khá, giỏi mà cho học sinh yếu, Qua phương pháp này, em tiết kiệm thời gian giải dạng... vân sáng bậc xạ Nên vân trung tâm vân sáng màu kề có vân sáng xạ vân sáng bậc 1, 2, 3, 4, 5, (6 vân sáng) có vân sáng xạ vân sáng bậc 1, 2, 3, 4, 5, 6, (7 vân sáng) Chọn đáp án C PHẦN SÓNG CƠ... Bài tập vận dụng (01 bản) Bình Thạnh, ngày 20 tháng 03 năm 2018 Trang download by : skknchat@gmail.com Tài liệu kèm theo: BÀI TẬP VẬN DỤNG PHẦN GIAO THOA ÁNH SÁNG Bài 1: Trong giao thoa với ánh