Khơi nguồn hứng thú học vật lý bằng những thí nghiệm đơn giản, ít tốn kém học sinh có thể tự chế tạo ở nhà

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP: GIÚP HỌC SINH “ ĐỠ SỢ” SÓNG DỪNG! Người thực hiện: Phạm Thị Phượng Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc môn: Vật Lý THANH HOÁ, NĂM 2020 TIEU LUAN MOI download1 : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Nội dung Trang Mục lục 1 Mở đầu: 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5.Những điểm sáng kiến kinh nghiệm Nội dung 2.1 Cơ sở lí luận 2.2 Thực trạng vấn đề 2.3 giải pháp thực 2.3.1 Cơ sở lý thuyết 2.3.1.1 Sự phản xạ sóng 2.3.1.2 Sóng dừng dây 2.3.1.3 Phương trình sóng dừng đồ thị 2.3.2.Các dạng tốn cụ thể 2.3.2.1.Dạng 1: Xác định đại lượng đặc trưng sóng dừng 2.3.2.2 Dạng 2: Đồ thị sóng dừng thời điểm 11 2.3.2.3 Dạng 3: Đồ thị sóng dừng nhiều thời điểm 12 Kết luận, kiến nghị 18 3.1 Những kết ban đầu 18 3.1.1 Đối với học sinh 19 3.1.2 Đối với giáo viên 19 3.2 Kiến nghị, đề xuất 18 3.3 Lời cảm ơn 20 Tài liệu tham khảo 21 TIEU LUAN MOI download2 : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Do đại dịch COVID – 19, năm học 2019 – 2020 trở thành năm học đặc biệt – năm học nhiều thay đổi - thời gian học bị gián đoạn nghỉ dịch đẫn đến cấu trúc kì thi tốt nghiệp THPT Quốc gia thay đổi Đối với môn Vật Lý, thay câu khó tất chương số lượng câu khó ( theo đề minh họa lần 2) câu tập trung ba chương đầu chương trình lớp 12 Nhưng thời gian học nghỉ đan xen nên học sinh thi năm 2020 vấn đề liền mạch kiến thức khó khăn Mơn vật lý thi trắc nghiệm 13 năm, với cố gắng, nỗ lực hệ thầy cô hệ thống câu hỏi khó nhiều, hệ thống câu hỏi vận dụng cao đa dạng phức tạp, phương pháp giải đa dạng phức tạp Nhiệm vụ người thầy giáo, cô giáo định hướng cho em giải nhanh phương pháp đơn giản Chính lẽ đó, thầy, cô giáo trực tiếp giảng dạy phải suy nghĩ, tìm tịi, trăn trở để cho dạy dạng khó ba chương đầu Vật Lý 12 cách nhanh chóng ngắn gọn – Tôi người thầy thế! Tôi hệ giáo viên vào ngành trường thay đổi mạnh mẽ giáo dục Năm 2002, năm thi đại học năm nước thi đại học theo đề chung GD & ĐT, năm 2006 chúng tơi trường thay chương trình sách giáo khoa năm học (2006 - 2007) thi trắc nghiệm với mơn lý, hóa, sinh Cùng với thay đổi đó, tơi nhận thấy thay đổi trình cảm nhận hứng thú học sinh với mơn Vật Lý nói riêng với khối A, B truyền thống nói chung Từ việc thay đổi xét tuyển đại học với nhiều tổ hợp, nhiều học sinh thiên tổ hợp khơng có Vật Lý, có chiếm số tổng số học sinh Từ trăn trở cá nhân mình, tơi cố gắng thay đổi từ phương pháp tiếp cận với học sinh, cách dạy học với lớp nhằm mục đích tạo hứng thú cho em thấy môn Vật lý thật gần gũi, thực tế, kết hợp kiến thức toán học để giúp em giải nhanh tốn khó với mục tiêu lớn làm học sinh thấy môn Lý dễ! Trước xu phát triển hội nhập khu vực phạm vi tồn cầu địi hỏi nghành giáo dục phải đổi cách mạnh mẽ, đồng mục tiêu, nội dung, phương pháp phương tiện dạy học, phương pháp kiểm tra đánh giá học sinh để đào tạo lớp người lao động mà xã hội cần Trong đó, việc đổi phương pháp phương tiện dạy học phải đặc biệt ý Chính lẽ mà 10 năm trường, tiếp cận mạnh mẽ với yêu cầu đổi ngành giáo dục thân – giáo viên Vật lý – trăn trở với yêu cầu đổi phương pháp phương tiện dạy học! Trong sáng kiến kinh nghiệm trước đề cập đến phương pháp giải nhanh phương pháp giải tốn khó, phương tiện dạy học giúp khơi dạy tò mò, hứng thú học tập học sinh môn Vật lý, sáng kiến kinh nghiệm muốn đề cập đến phương pháp giúp học sinh xử lý nhanh, gọn, xác tốn phức tạp đồ thị sóng dừng “Khó Lý” câu mà hệ học trò thường truyền tai nhau! Và câu đố khó cho thầy, dạy Vật lý để em học sinh học tốt thích mơn học này? Làm cho em “đỡ sợ” môn học? Bao nhiêu hệ nhà giáo với nhiệt huyết người làm thầy trăn trở tìm phương pháp, giải pháp, phương tiện giúp học sinh tiếp cận với Vật lý dễ dàng nhất, thấy được, ứng dụng Vật lý vào TIEU LUAN MOI download3 : skknchat@gmail.com sống thường ngày– Đó tìm cách giúp tạo hứng thú cho học sinh học Vật lý – Đó tìm cách giúp cho học sinh giải tốn khó mà khơng cảm giác q bí bách phương pháp giải Đứng trước kì thi tốt nghiệp THPT 2020 với cấu trúc đề minh họa lần Bộ GD&ĐT, phần lớn em học sinh sợ toán hàm điều hịa có liên quan đến đồ thị Một phần toán học em thi trắc nghiệm nên đồ thị hàm số y = Asinx y = B cosx em vận dụng, em dùng đồ thị hàm điều hịa học sinh lúng túng, em cảm thấy thiếu công cụ thiếu tự tin phương pháp nên học sinh cảm thấy khó hiểu, khó giải nhanh Một phần làm cho em sợ em hiểu không sâu sắc khái niệm quan điểm sóng dừng, phần em xử lí phần sóng phải kết hợp với số kiến thức chương dao động điều hòa lượng giác, đồ thị… Cho nên muốn làm cho em khơng sợ việc phải làm dạy hình thành kiến thức vừa đủ từ từ cho tốp học sinh trung bình hiểu, vừa nâng cao vấn đề để tốp học sinh khá, giỏi tiếp cận câu vận dụng cao, lạ, khó Từ việc theo dõi thông tin từ bạn bè, thầy cơ, tơi nhận thấy có nhiều thầy nỗ lực tìm phương pháp nhanh nhất, gọn để giúp em xử lí tập ba chương đầu, thầy cô giáo nỗ lực với mong muốn cống hiến cho học sinh lớp 12 vượt qua năm học 2019 – 2020 Là giáo viên liên tục đứng dạy lớp A lớp A1, tơi ln mong góp phần nhỏ vào việc giải khó khăn em giải toán hàm tuần hồn Nhưng khn khổ sáng kiến, tơi khơng muốn “quá tham” kiến thức, nên chọn mảng nhỏ ba chương – mảng sóng dừng Từ lí tơi định tìm hiểu biện pháp: “phương pháp giúp học sinh”đỡ sợ” sóng dừng” với mong muốn góp ý tưởng nhỏ vào phương pháp tìm hiểu, dạy học biển khơi tri thức lớn Vật lý 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Tuyển chọn, xây dựng, phân dạng tập trắc nghiệm khách quan sóng dừng sử dụng đồ thị phương pháp giải để học sinh hiểu rõ chất, từ có phương pháp làm tập nhanh hiệu Từ áp dụng vào thực tế dạy học lớp 12 trường THPT Triệu Sơn 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU -Các tập Sóng dừng có sử dụng đồ thị chương trình vật lý phổ thơng - Phương pháp giải dạng tập sóng dừng sử dụng đồ thị 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Nghiên cứu sở lý luận giảng dạy toán vật lý nhà trường - Nghiên cứu tài liệu, Internet, sách giáo khoa, tham khảo, đề thi: HSG, ĐH, - Phương pháp thực nghiệm, thống kê xử lý số liệu 1.5 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Hệ thống tập sóng dừng phân theo dạng NỘI DUNG Cơ sở lý luận đề tài Trong thời gian qua Bộ giáo dục đào tạo liên tục đổi hình thức kiểm tra đánh giá để phát triển toàn diện học sinh Từ hình thức thi tự luận sang hình thức thi trắc nghiệm Từ thời gian làm dài sang ngắn mà số lượng câu hỏi tập nhiều buộc người học phải học thực phải có tư nhanh nhạy, thơng minh sáng tạo đạt kết cao Để dạy học học sinh thích ứng với hình thức thi TIEU LUAN MOI download4 : skknchat@gmail.com người giáo viên phải ln “ vận động” tìm tịi phương pháp giải nhanh, xây dựng hệ thống tập phân dạng tập để học sinh dễ tiếp thu vận dụng giải nhanh tập 2 Thực trạng đề tài Các tập vật lý đồ thị phần sóng học có nhiều tài liệu viết chưa hệ thống thành dạng, chưa đưa phương pháp chung để giải Trong năm gần tập vật lý đồ thị phần sóng học thường xuất đề thi đại học, cao đẳng thi THPT quốc gia học sinh thường gặp khó khăn giải chúng Hơn thời gian yêu cầu cho tập kì thi quốc gia ngắn Vì người giáo viên phải tìm phương pháp để giải nhanh dạng tập Khó khăn lớn dạy cho học sinh dạng tập phải làm cho học sinh hiểu chất đồ thị, chất trình vật lý biểu diễn đồ thị Ngồi cịn phải kết hợp số kiên thức tốn học dạng đồ thị hình sin, …để giải dạng tập Vì việc sưu tầm, phân dạng dạng tập dạng phương pháp giải chúng quan trọng cần thiết Giải pháp thực Tôi sưu tầm tập dạng đề thi đại học – cao đẳng đề thi thử trường THPT giải, sau phân dạng phương pháp giải dạng Tơi áp dụng vào thực hành giảng dạy cho học sinh dạy ôn thi đại học - cao đẳng, nhận thấy em tiếp thu tốt giải nhanh tập tương tự Trong giới hạn đề tài phân thành dạng tập sau: Dạng 1: Các đặc trưng sóng dừng Dạng 2: Đồ thị sóng dừng thời điểm ( có đường đồ thị) Dạng 3: Đồ thị sóng dừng nhiều thời điểm ( đồ thị có nhiều đường khác nhau) 2.3.1 Cơ sở lý thuyết 2.3.1.1 Sự phản xạ sóng Khi sóng truyền đến biên mơi trường biên sóng bị phản xạ Khi sóng truyền dây sóng bị phản xạ đầu dây • Khi đầu dây đầu cố định điểm phản xạ, sóng phản xạ ngược pha với sóng tới • Khi đầu dây đầu tự điểm phản xạ, sóng phản xạ pha với sóng tới 2.3.1.2 Sóng dừng dây Xét dây PQ: cho đầu P dao động liên tục điểm dây nhận sóng tới từ P sóng phản xạ từ Q giao thoa với Kết sợi dây xuất điểm luôn đứng yên (nút) điểm dao động với biên độ lớn (bụng) Sóng truyền sợi dây trường họp gọi sóng dừng + Dễ dàng chứng minh được: hai nút liên tiếp cách cách , hai bụng liên tiếp • Sóng dừng hai đầu cố định: TIEU LUAN MOI download5 : skknchat@gmail.com Điều kiện xảy sóng dừng: hay n sơ bụng sóng → Số nút sóng (n + 1) → Tần số nhỏ tao sóng dừng ; dậy có bụng nút → Hiệu hai tần số liên tiếp tạo sóng dừng • Sóng dừng mơt đầu cố đinh, mơt đầu tư do: Điều kiện: hay , n số bụng sóng → Số bụng sóng số nút sóng n → Tần số nhỏ ; dây có bụng nút → Hiệu hai tần số liên tiếp tạo sóng dừng Lưu ý: đầu dây gắn vào âm thoa dao động nút (vì âm thoa dao động bé) 2.3.1.3 Phương trình sóng dừng đồ thị a Biên độ, chu kì sóng, bước sóng vị trí có biên độ dao động đặc biệt phương trình sóng dừng với hai đầu cố định x vị trí điểm M so với nút O Khi xảy sóng dừng, biên độ dao động phần tử xác định + với Δx khoảng từ M đến nút + với Δx khoảng từ M đến bụng b Trạng thái chuyển động phần tử TIEU LUAN MOI download6 : skknchat@gmail.com Khi xảy sóng dừng, phần tử đối xứng qua nút dao động ngược pha nhau, đối xứng qua bụng dao động pha 2.3.2 Các dạng toán cụ thể: 2.3.2.1.Dạng 1: Xác định đại lượng đăc trưng sóng dừng: Phương pháp: Sử dụng công thức phần sở lý thuyết Chú ý: Đây dạng đơn giản sóng dừng, có nhiều cách giải cho tốn, học sinh cần lưu ý đến tuần hoàn sóng giải Câu (Chuyên ĐHSP Vinh lần – 2018): Một sợi dây đàn hồi dài có đầu A dao động với tần số f theo phương vng góc với dây Biên độ dao động cm, tốc độ truyền sóng dây m/s Xét điểm M dây cách A đoạn 28 cm, người ta thấy điểm M ln dao động lệch pha với A góc    2k  1  với k  0; 1; 2; Tính bước sóng λ Biết tần số f có giá trị khoảng từ 22 Hz đến 26 Hz Hướng dẫn: Từ công thức tính độ lệch pha hai điểm cách đoạn d là:   2 d    2k  1 (1)  v 2df 2k   2k  1 v  f  Mà:   thay vào (1), ta được: (2) f v 4d d   Đề cho:    2k  1 Ta suy ra: 2 Theo đề bài: 22  f  26  22   2k  1 v  26  22   2k  1  26 4d 4.0, 28  2k   6,16   2,58  k  3,14 với k  Z Vậy k = 2k   7,28  Thay k = vào (2), ta được: f   2.3  1  25 4.0, 28  Hz   v   0,16  m   16  cm  f 25 Nhận xét: Bài tốn khơng khó, học sinh xử lý hai bất đẳng thức dễ lấy sai giá trị k, hướng dẫn cần lưu ý đặc biệt cho học sinh, học sinh thuộc tốp trung bình khá! Câu (Chuyên ĐHSP Hà Nội lần – 2016): Một sợi dây đàn hồi căng ngang, có sóng dừng ổn định Trên dây, A điểm nút, B điểm bụng gần A với AB = 18cm, M điểm dây cách B khoảng 12cm Biết chu kỳ sóng, khoảng thời gian mà độ lớn vận tốc dao động phần tử B nhỏ vận tốc cực đại phần tử M 0,1s Tốc độ truyền sóng dây là: A 1,6 m/s B 2,4 m/s C 4,8 m/s D 3,2 m/s Hướng dẫn: Vì A nút gần bụng B nên: TIEU LUAN MOI download7 : skknchat@gmail.com Ta có: Thời gian để Tốc độ truyền sóng dây là: =>Chọn B Nhận xét: Câu u cầu tính tốc độ truyền sóng nên độ khó khơng cao, mở rộng cho học sinh thành tốn sóng dừng dùng đường tròn lượng giác Câu (THPT Quốc gia – 2017): Một sợi dây căng ngang với hai đầu cố định, có sóng dừng Biết khoảng cách xa hai phần tử dao động với bỉên độ mm 80 cm, khoảng cách xa hai phần tử dây dao động pha với biên độ mm 65 cm Tỉ số tốc độ cực đại phần tử dây bụng sóng tốc độ truyền sóng dây A 0,12 B 0,41 C.0,21 D.0,14 Hướng dẫn: Khoảng cách xa hai phần tử dây dao động biên độ mm hai bó sóng ngồi (cùng cách đầu cố định khoảng x) 80cm lớn 65 cm khoảng cách xa hai phần tử dây dao động pha biên độ mm Trong sóng dừng phần tử hai bó sóng liền kề dao động ngược pha Hai phần tử dao động biên độ 5mm hai bó sóng liền kề xa nửa bước sóng Do ta có bước sóng λ = 2(80 - 65) cm = 30 cm Khoảng cách 80cm < 3λ suy sợi dây có bó sóng Chiều dài sợi dây l = 3λ = 90 cm l – 80 = 2x x = 2,5cm Biên độ sóng dừng tai điểm cách nút khoảng x AM = │2acos( │2acos( + + )│ = mm )│ = │2acos │ = mm a = 5mm Tốc độ cực đại phần tử bụng sóng vmax = 2aω = 4aπf = 2πf (cm/s) Tốc độ truyền sóng dây: v = λf = 30f (cm/s) Suy ra: vmax / v = 2π/30 = 0,20933 = 0,21 =>Chọn C Nhận xét: Câu dùng phương trình sóng dừng mức độ đơn giản, chưa phải suy xét nhiều, nhấn mạnh tốc độ phần tử đạo hàm li độ phần tử thời điểm Câu (THPT NAM TRỰC – NAM ĐỊNH - lần – 2019): Một sợi dây đàn hồi căng ngang, có sóng dừng ổn định Trên dây A điểm nút, B điểm bụng gần A  với AB = 18 cm, M điểm dây cách B 12 cm Biết chu kì sóng, khoảng thời gian mà vận tốc dao động phần tử B nhỏ vận tốc cực đại phần tử M 0,1 s Tốc độ truyền sóng dây bao nhiêu? A 3,2 m/s B 5,6 m/s C 4,8 m/s D 2,4 m/s Hướng dẫn: Cách giải 1: Bước sóng TIEU LUAN MOI download8 : skknchat@gmail.com Do pha dao động điểm M : Biên độ sóng M B aB aM = aB cos = Vận tốc cực đại M B Thời gian vận tốc B nhỏ vận tốc dao động M t = Vậy Chọn D Cách giải 2: M cách A: d = cm 30 cm Phương trình sóng M: Do M Phương trình sóng B: d A Vẽ đường tròn suy thời gian vB < vMmax Do T = 0,3 s Từ tính tốc độ truyền sóng: =>Chọn D Cách giải 3: Khoảng cách nút bụng liên tiếp Biên độ sóng dừng điểm M cách nút đoạn d với 2a biên độ bụng sóng (do M cm nên cách nút gần đoạn Vận tốc cực đại M Tại B áp dụng công thức độc lập -2a -a O a 2a T 12 suy cách bụng đoạn 12 cm) với Vận tốc dao động phần tử B nhỏ vận tốc cực đại phần tử M 0,1s ứng với đoạn hình vẽ Ta suy Vận tốc truyền sóng =>Chọn D Cách giải 4: A nút, B bụng khoảng cách: ; MA = AB – MB = cm Biên độ dao động B a biên độ dao động điểm M cách A khoảng d a M  a sin 2d 2.6 a  a sin   72 TIEU LUAN MOI download9 : skknchat@gmail.com Vận tốc cực đại M v M  .a M  .a Ta xét xem vị trí tốc độ B vM: v   a  x  .a  x   a Khi từ VTCB biên tốc độ giảm, tốc độ B nhỏ v M phần tư chu kỳ vật từ x  a đến biên a; thời gian Vậy =>Chọn D Cách giải 5: A nút; B điểm bụng gần A  Khoảng cách AB =  = 18 cm, = 4.18 = 72 cm  M cách B Trong 1T (2π) ứng với bước sóng  Góc quét  =  = Biên độ sóng tại B va M: AB = 2a; AM = 2acos = a Vận tốc cực đại của M: vMmax= a Trong 1T vận tốc của B nhỏ vận tốc cực đại của M được biểu diễn đường tròn  Góc quét =>Chọn D  Cách giải 6: B A Bước sóng: M (xét trường hợp M nằm AB)(lấy A nút làm gốc) Trong , vật dao động điều hịa từ vị trí cân đến vị trí có li độ , suy Hoặc: Biên độ sóng dừng điểm M cách nút (đầu cố định) khoảng d: biên độ dao động bụng sóng, suy Sau tính trên.=>Chọn D Cách giải 7: TIEU LUAN MOI download10: skknchat@gmail.com T/6 –v0 Khoảng cách AB = –v0/2 vB v0/2 v0 = 18 cm,  = 4.18 = 72 cm Biên độ : aB = 2A ; aM = 2Acos(2 ) = 2Acos(2 12 ) = A 72 Vận tốc cực đại : Trong 1T khoảng thời gian để : t = Vậy = 0,1s T = 0,3s =>Chọn D Nhận xét: Bài tốn có nhiều cách giải khác nhau, giáo viên giảng dạy cần ý đối tượng học sinh để sử dụng phương pháp cho học sinh dễ hiểu Bài tập tự giải: Câu 1: Trong tượng sóng dừng hai đầu dây cố định, khoảng cách lớn hai vị trí cân dây có biên độ mm 130 cm Khoảng cách lớn hai vị trí cân dây dao động ngược pha biên độ mm 110 cm Biên độ sóng dừng bụng gần giá trị sau nhất? A 6,7 mm B 6,1 mm C 7,1 mm D 5,7 mm Câu Trên sợi dây đàn hồi có sóng dừng ổn định với khoảng cách hai nút sóng liên tiếp cm Trên dây có phần tử sóng dao động với tần số Hz biên độ lớn cm Gọi N vị trí nút sóng; C D hai phần tử dây hai bên N có vị trí cân cách N 10,5 cm cm Tại thời điểm , phần tử C có li độ 1,5 cm hướng vị trí cân Vào thời điểm , khoảng cách hai phần tử C D có giá trị gần A 17,5 cm B 17,78 cm C 17,87 cm D 17,75 cm Câu Một sợi dây AB dài 24 cm, hai đầu cố định, có sóng dừng với hai bụng sóng Khi dây duỗi thẳng, M N hai điểm dây chia sợi dây thành ba đoạn Tỉ số khoảng cách lớn nhỏ hai điểm M N trình sợi dây dao động 1,25 Biên độ dao động bụng sóng A cm B cm C cm D cm Câu Cho sợi dây có sóng dừng với tần số góc Tại điểm A dây nút sóng, điểm B bụng sóng gần A nhất, điểm C A B Khi sợi dây duỗi thẳng khoảng cách AB = cm AB = 3AC Khi sợi dây biến dạng nhiều khoảng cách A C cm Tốc độ dao động điểm B qua vị trí có li độ biên độ điểm C A cm/s B cm/s C 160 cm/s D 80 cm/s 2.3.2.2.Dạng 2: Đồ thị sóng dừng thời điểm (chỉ có đường đồ thị) TIEU LUAN MOI download11: skknchat@gmail.com *Phương pháp Dựa phương trình sóng dừng với hai đầu cố định nhận thấy -Nếu biểu diễn sóng theo thời gian vị trí Và khi Đây đồ thị dao động điều hịa bình thường theo thời gian (dễ) Ta tính vận tốc dao động phần tử theo v=u’(t), , ta tính thời gian dao động hai li độ -Nếu biểu diễn sóng dừng thời điểm theo vị trí ta có phương trình với biên độ sóng số thời điểm Để giải toán : - Điều ta chọn vị trí( vị trí bụng) mà có li độ thời điểm, dựa vào độ lệch pha hai thời điểm ta tính biên độ bụng ngược lại có biên độ bụng ta tính độ lệch pha cách sử dụng đường tròn lượng giá - Đọc đồ thị li độ điểm cần xác định ta tính biên độ tính khoảng cách đến gốc tọa độ - Bài tốn bắt tính vận dao động phần tử ta dựa vào phương trình dựa vào phương dao động công thức độc lập -Bài tốn bắt tính tỉ số vận tốc cực đại tốc độ truyền sóng ta có Ví dụ 1( Thi thử THPT Triệu Sơn lần 1-2020): Một sợi dây căng ngang với đầu cố định, đầu nối với nguồn sóng dây có u (mm) 6 sóng dừng Biên độ bụng sóng cm khoảng M thời gian nhỏ hai lần sợi dây duỗi thẳng A s Biết hình ảnh sợi dây thời điểm O có dạng hình vẽ Vận tốc tương đối cực đại N hai điểm , 6 A 380 cm/s B 100π cm/s C 200 cm/s D 120π cm/s Hướng dẫn: Ta có:   s→ s → rad/s mm/s  thuộc hai bó dao động ngược pha → mm/s Nhận xét: Bài tốn có đường đồ thị nên chưa phức tạp, học sinh cần quan sát đồ thị giải toán Bài tập tự luyện: TIEU LUAN MOI download12: skknchat@gmail.com B x Câu 1:(Chuyên Long An – 2017): Sóng truyền sợi dây đàn hồi theo ngược chiều dương trục Ox Tại thời điểm hình dạng sợi dây cho hình vẽ Các điểm O, M, N nằm dây Chọn đáp án A , N lên B , N lên C , N xuống D , N đixuống 2.3.2.3 Dạng 3: Đồ thị sóng dừng nhiều thời điểm (có nhiều đường đồ thị) *Phương pháp: Tương tự bước dạng Bài tốn khó biểu diễn sóng dừng thường cho đồ thị thời điểm khác Những ý: + Do có đường khác nên học sinh phải đọc phân biệt kĩ đường + Sau giải toán riêng với đường, hợp chúng lại để kết chung Ví dụ ( Trích đề thi thử sở GD&ĐT Ninh Bình lần - 2020): Trên sợi dây đàn hồi có sóng dừng ổn định với tần u (cm) số Hình ảnh sợi dây thời điểm (nét 8 đứt) thời điểm B (nét liền) C x(cm) hình vẽ Tỉ số quãng đường mà O chu kì với qng đường 6 sóng truyền chu kì 10 A B C Hướng dẫn: Biễu diễn dao động điểm bụng đường tròn: o thời điểm , cm → điểm o thời điểm , cm → điểm 20 A → mà 30 D 1,25 6 Ta có: o cho 8  A u (cm) M N → Mặc khác → cm cm, cm điểm dao động với biên độ nửa biên độ bụng TIEU LUAN MOI download13: skknchat@gmail.com → Nhận xét: Bài tốn ngồi sử dụng đồ thị dùng phương pháp đại số thời gian Ví dụ ( THPT Quỳnh Lưu – Nghệ An - 2020) Cho sợi dây đàn hồi căng ngang với đầu cố định có sóng dừng ổn định Ở thời điểm có tốc độ 0, dây có dạng đường nét liền Khoảng thời gian ngắn dây chuyển sang dạng đường nét đứt Tốc độ truyền sóng dây: A B C D Khoảng thời gian ngắn dây chuyển sang dạng đường nét đứt thể hình vẽ Khoảng cách bó sóng Nhận xét: Bài tốn nhìn phức tạp thực tế dễ giải Ví dụ 3: (Chuyên Lê Quý Đôn – 2017) Trên sợi dây OQ căng ngang, hai đầu cố định có sóng dừng với tần số f xác định Hình vẽ mơ tả hình dạng sợi dây thời điểm t1 (đường 1), (đường 2) P phần tử dây Tỉ số tốc độ truyền sóng dây tốc độ dao động cực đại phần tử P xấp xỉ A 0,5 B 2,5 C 2,1 D 4,8 Giải Để giải toán Từ câu hỏi tính tỉ số vận tốc cực đại tốc độ truyền sóng P TIEU LUAN MOI download14: skknchat@gmail.com +Thứ ta phải tính biên độ P AP -Vì vào hai thời điểm khác ta phải chọn cho li độ hai thời điểm Chọn B1, B vị trí bụng hai thời điểm t1, t2 uB=-7mm , uB1=8mm _ sau chọn xong ta biểu diễn B,B1 vòng tròn lượng giác theo thời gian, với biên độ bụng A - Ta để ý Hai thời điểm tương ứng với góc qt Từ hình vẽ ta có : Khai triển lượng giác , kết hợp với , ta thu + Ta để ý rằng, thời điểm t P có li độ mm, điểm bụng có li độ mm Tỉ số  Đáp án C Ví dụ 4: (n Lạc – 2016) Hình ảnh mơ tả sóng dừng sợi dây MN Gọi H điểm dây nằm hai nút M, P Gọi K điểm dây nằm hai nút Q N Kết luận sau đúng? A H K dao động lệch pha B H K dao động ngược pha C H K dao động lệch pha D H K dao động Giải: Để tính độ lệch pha hai điểm sóng dừng ý: Các điểm bó sóng dao động pha với nhau, hai bó sóng liên tiếp dao động ngược pha với Hai điểm H K đối xứng với qua bó sóng nên dao động pha với  Đáp án D TIEU LUAN MOI download15: skknchat@gmail.com Ví dụ 5: (Chuyên Võ Nguyên Giáp – 2016) Sóng dừng sợi dây với biên độ điểm bụng cm Hình vẽ biểu diễn hình dạng sợi dây thời điểm t1 (nét liền) t2 (nét đứt) Ở thời điểm t điểm bụng M di chuyển với tốc độ tốc độ điểm N thời điểm t2 Tọa độ điểm N thời điểm t2 là : A cm, cm B C cm, cm, cm cm D cm, cm Giải Bước sóng Phương trình sóng dừng Xét điểm bụng M có biên độ A (=4cm) hai thời điểm t1 có uM= , thời điểm t2 có uB= trịn li độ điểm M hai thời điểm Ta biểu diễn đường -Tốc độ dao động điểm M thời điểm t1 Theo Thay vào phương trình sóng dừng =2(cm) =>Đáp án C Ví dụ 6: Sóng dừng sợi dây đàn hồi OB mơ tả hình Điểm O trùng với gốc tọa độ trục tung Lúc hình ảnh sợi dây (1), sau thời gian nhỏ ∆t 3∆t kể từ lúc hình ảnh sợi dây lầt lượt (2) (3) Tốc độ truyền sóng 20 m/s biên độ bụng sóng cm Sau thời gian kể từ lúc , tốc độ dao động điểm M A 10,9 m/s B 6,3 m/s C 4,4 m/s D 7,7 m/s Giải +Bước sóng Chọn vị trí bụng B1,B2,B3 thời điểm t=0, TIEU LUAN MOI download16: skknchat@gmail.com ∆t 3∆t với li độ tương ứng 4cm=a, u0 – u0 Biểu diễn vòng tròn lượng giác thời gian từ B2 đến O ∆t suy 2.∆t=T/4 Nên ∆t=T/8 Vận tốc truyền sóng s + Tại thời điểm t=0, M có li độ u=2 cm gần điểm bụng B1 có biên độ cm suy B1 M= =5cm vị trí xm=10+5=15 cm + vị trí M , phần tử dao động với biên độ Khi t=0 li độ u=2 cm ,sau thời gian 1/30s li độ M bao nhiêu? từ tính vận tốc Phương pháp đường trịn Khoảng thời gian ứng với góc qt rad Từ hình vẽ ta tìm m/s  Đáp án D Ví dụ 7: (Quốc gia – 2015) Trên sợi dây OB căng ngang, hai đầu cố định, có sóng dừng với tần số f xác định Gọi M, N P là ba điểm dây có vị trí cân cách B cm, cm 38 cm Hình vẽ mơ tả hình dạng sợi dây thời điểm t (nét đứt) thời điểm (nét liền) Tại thời điểm t1, li độ phần tử dây N biên độ phần tử dây M tốc độ phần tử dây M 60 cm/s Tại thời điểm t2, vận tốc phần tử dây P là: A cm/s B 60 cm/s C cm/s D – 60 cm/s Ta có Từ ta xác định điểm M,N,P đồ thị hình vẽ Tính biên độ sóng điểm M,N,P Ta xét thời điểm t1(nét đứt) TIEU LUAN MOI download17: skknchat@gmail.com Li độ điểm p thời điểm t1 theo chiều âm Sau thời gian vp=? Ta sử dụng đường trịn lượng giác biểu diễn trục v u hình chiều P(t2) xuống trục Ov vận tốc vật v  Đáp án D 2.3.3 BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: (Sở Nam Định – 2017) Sóng dừng hình thành sợi dây đàn hồi OB, với đầu phản xạ B cố định tốc độ lan truyền cm/s Hình ảnh sóng dừng hình vẽ Sóng tới B có biên độ cm, thời điểm ban đầu hình ảnh sợi dây đường (1), sau khoảng thời gian 0,005 s 0,015 s hình ảnh sợi dây (2) (3) Biết xM vị trí phần tử M sợi dây lúc sợi dây duỗi thẳng Khoảng cách xa M tới phần tử sợi dây có biên độ với M A 28,56 cm B 24 cm C 24,66 cm D 28 cm Câu 2: (Chuyên Phan Bội Châu – 2017) Sóng dừng ổn định sợi dây có chiều dài m với hai đầu O B hai nút sóng Tại thời điểm , điểm sợi dây có li độ cực đại hình dạng sóng đường (1), sau khoảng thời gian ∆t 5∆t điểm sợi dây chưa đổi chiều chuyển động hình dạng sóng tương ứng đường (2) (3) Tốc độ truyền sóng dây m/s Tốc độ cực đại điểm M A 40,81 cm/s B 81,62 cm/s C 47,12 cm/s D 66,64 cm/s TIEU LUAN MOI download18: skknchat@gmail.com Câu 3:(Chuyên Thái Bình – 2017) Cho sợi dây cao su căng ngang Làm cho đầu O dây dao động theo phương thẳng đứng Hình vẽ mơ tả hình dạng sợi dây thời điểm t1 (đường nét liền) s (đường nét đứt) Tại thời điểm độ lớn li độ phần tử M cách đầu dây đoạn 2,4 m (tính theo phương truyền sóng) cm Gọi δ tỉ số tốc độ cực đại phần tử dây với tốc độ truyền sóng Giá trị δ gần giá trị sau đây? A 0,025 B 0,018 C 0,012 D 0,022 Câu 4: (Sở Vĩnh Phúc – 2017) Trên sợi dây đàn hồi có ba điểm M, N P, N trung điểm đoạn MP Trên dây có sóng lan truyền từ M đến P với chu kỳ T Hình vẽ bên mơ tả dạng sợi dây thời điểm t1 (đường 1) (đường 2); M, N P vị trí cân chúng dây Lấy coi biên độ sóng khơng đổi truyền Tại thời điểm , vận tốc dao động phần tử dây N A 3,53 cm/s B 4,98 cm/s C – 4,98 cm/s D – 3,53 cm/s Câu 5: (Quốc gia – 2013) Một sóng hình sin truyền sợi dây theo chiều dương trục Ox Hình vẽ mơ tả hình dạng sợi dây thời điểm t1 (đường nét đứt) t2 = t1 + 0,3 (s) (đường liền nét) Tại thời điểm t2, vận tốc điểm N là : A 65,4 cm/s B – 65,4 cm/s C – 39,3 cm/s D 39,3 cm/s Câu 6: (Chuyên Vĩnh Phúc – 2016) Một sóng dừng sợi dây đàn hồi có dạng , u li độ thời điểm t phần tử M sợi dây mà vị trí cân cách gốc tọa độ O đoạn x Ở hình vẽ, đường mơ tả hình dạng sợi dây thời điểm t1 đường (1) Tại thời điểm , , Hình dạng sợi dây đường A (3), (4), (2) B (3), (2), (4) C (2), (4), (3) D (2), (3), (4) KẾT LUẬN: 3.1 Những kết ban đầu: 3.1 Đối với học sinh TIEU LUAN MOI download19: skknchat@gmail.com Năm học 2019 – 2020 phân công giảng dạy lớp 12A3, 12A6 lớp khối A,A1 Ban đầu gặp dạng tập đa phần e nản thường bỏ qua Bởi nghiên cứu đề tài áp dụng vào thực tế giảng dạy Tơi hướng dẫn tỷ mỹ cho học sinh dạng: cách đọc đồ thị, phương pháp sử dụng đường tròn để xác định li độ, vận tốc Từ em bước giải tập sóng dừng có nhiều học sinh cảm thấy dạng tập tương đối dễ làm nhanh chóng đặc biệt học sinh có tư tốn học tốt Vì em khơng cịn “ sợ” gặp tập dạng Sau hướng dẫn cho e học sinh làm luyện dạng tập dạng Tôi tiến hành kiểm tra kết kiểm tra hai lớp 12A3, 12A6 trường THPT Triệu Sơn 5: + Trước áp dụng đề tài: Giỏi Khá Trung bình Yếu, SL % SL % SL % SL % 12A6 33 9,1 15 45,45 15 45,45 0 12A3 43 0 13,95 35 81,40 4,65 + Sau áp dụng đề tài: Giỏi Khá Trung bình Yếu, TT Lớp Sĩ số SL % SL % SL % SL % 12A6 49 15 45,45 16 48,48 6,07 0 12A3 43 01 2,33 20 46,51 22 51,16 0 Nhận xét: Sau đối chiếu thay đổi lớp chọn khối A(12A6) lớp thường khối A(12A3) ta thấy thay đổi rõ rệt! 3.1.2 Đối với giáo viên - Giáo viên hệ thống phương pháp giải dạng tập sóng dừng từ có phương pháp hướng dẫn học sinh làm tập dạng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo học sinh - Đối với thân tơi qua q trình tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu để viết sáng kiến tích lũy thêm vốn kiến thức thêm số kinh nghiệm giảng dạy Từ nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ sư phạm 3.1.3 Hướng phổ biến, áp dụng đề tài: Trước hết, giải pháp áp dụng lớp dạy nhằm giúp học sinh hứng thú, tích cực, chủ động học mơn Vật lý Ngồi ra, giải pháp có tính khái qt cao cịn áp dụng cho lớp khác trường trường THPT khác, tùy theo điều kiện trường, lớp mà ta điều chỉnh cho phù hợp 3.1 Hướng nghiên cứu đề tài Chính giải pháp có tính khái qt, phương pháp chung, phát huy vai trị tích cực người học quan trọng làm cho kiến thức có ý nghĩa thực tế học sinh áp dụng vào sống, làm cho em hứng thú, u thích mơn học, tin tưởng vào khoa học Do tương lai thân tơi tiếp tục tìm hiểu mở rộng đề tài Nhưng dù có giải pháp tơi khơng quên phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo người học; đưa phương pháp dạy học kiến tạo theo chủ trương chương trình cải cách giáo dục 3.2 Kiến nghị, đề xuất: Qua thực tế giảng dạy, kết ban đầu từ tổ chức thực hiện, tơi có số ý kiến đề xuất sau: TT Lớp Sĩ số TIEU LUAN MOI download20: skknchat@gmail.com Kiện toàn đội ngũ giáo viên: Định kì tổ chức bồi dưỡng, nâng cao trình độ chuyên môn, phương pháp giảng dạy, cập nhập vấn đề sát thực tế cho đội ngũ cán giáo viên Tập huấn, bổ sung kiến thức thực hành cho giáo viên, đặc biệt giáo viên Vật lý, Hóa học, Sinh học… Xây dựng hệ thống tài liệu tham khảo: Mỗi giáo viên cần tự học tập để nâng cao trình độ cần nguồn tư liệu tham khảo Vì đề nghị cấp quản lý giáo dục mở trang thơng tin có cách đầy đủ đề thi cấp tỉnh tỉnh nhà ( đề thi thử THPT Quốc gia môn Vật lý sở GD& ĐT đưa ra, nên có đáp án chi tiết) tư liệu tham khảo khác phục vụ công tác giảng dạy……… TIEU LUAN MOI download21: skknchat@gmail.com Tôi mong muốn nhà trường, cấp quản lý giáo dục quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện để sử dụng giải pháp giảng dạy môn vật lý năm học để rút kết luận xác - góp phần tồn trường, tồn ngành nâng cao chất lượng giáo dục 3.3 Lời cảm ơn Mong muốn lớn thân thực đề tài giúp học sinh lớp 12 năm học 2019 – 2020 tự tin với kiến thức sóng dừng – Từ bước đầu hình thành cho em kỹ vận dụng thực tiễn để vượt qua kì thi đại học đầy cam go Do thời lượng SKKN nên tơi trình bày tập trung số ví dụ tiêu biểu, cho học sinh giải nhìn phương pháp tiếp cận tốn– cịn thực tế có nhiều tốn sóng dừng vận dụng gần gũi với đời sống thú vị giúp khơi dạy trí tị mị, óc sáng tạo em – mong có dịp trao đổi ý kiến với thầy cô đồng nghiệp để đề tài tơi mang tính sâu hơn, rộng hơn, hồn chỉnh Tơi xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trường, tổ chuyên môn, thầy giáo cô giáo giảng dạy tôi, bạn bè, đồng nghiệp, em học sinh năm qua nhiệt tình quan tâm, hưởng ứng, giúp đỡ tơi thực đề tài Tôi xin thành tâm cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG Thanh Hóa, ngày 10 tháng07năm2020 ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Phạm Thị Phượng TIEU LUAN MOI download22: skknchat@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo viên Vật lý lớp12………… Nhà xuất Giáo dục Sách giáo khoa Vật lý lớp12…………Nhà xuất Giáo dục Sách tập Vật lý lớp lớp12…………….Nhà xuất Giáo dục Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực chương trình … ….Nhà xuất Giáo dục sách giáo khoa Vật lý lớp 12 Biên soạn: Vũ Quang Nguyễn Phúc Thuần Lương Duyên Bình Vũ Thanh Khiết Nguyễn Hải Châu Nguyễn Trọng Sửu Phạm Xuân Quế Phạm Đình Thiết Nguyễn Xuân Thành Các đề thi thử THPT Quốc gia trường…………Nguồn: Thuvienvatly.com Sáng kiến kinh nghiệm giáo viên Hồng Thị Thúy THPT Thiệu Hóa Sáng kiến kinh nghiệm đạt giải C cấp tỉnh tác giả ( năm 2016) Sáng kiến kinh nghiệm đạt giải C cấp tỉnh tác giả ( năm 2019) TIEU LUAN MOI download23: skknchat@gmail.com ... dạy tò mò, hứng thú học tập học sinh môn Vật lý, sáng kiến kinh nghiệm muốn đề cập đến phương pháp giúp học sinh xử lý nhanh, gọn, xác tốn phức tạp đồ thị sóng dừng “Khó Lý? ?? câu mà hệ học trò thường... cảm nhận hứng thú học sinh với mơn Vật Lý nói riêng với khối A, B truyền thống nói chung Từ việc thay đổi xét tuyển đại học với nhiều tổ hợp, nhiều học sinh thiên tổ hợp khơng có Vật Lý, có chiếm... dạy Vật lý để em học sinh học tốt thích mơn học này? Làm cho em “đỡ sợ” môn học? Bao nhiêu hệ nhà giáo với nhiệt huyết người làm thầy trăn trở tìm phương pháp, giải pháp, phương tiện giúp học sinh