Giáo án Vật lý 12 bài “Giao thoa sóng”

Trường THPT An Lương Giáo án Vật Lí 12 chương trình chuẩn Trang 1 Năm học:2009-1010 Giáo viên : Hồ Hoài Vũ BÀI: GIAO THOA SĨNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Mơ tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước và nêu được các điều kiện để có sự giao thoa của hai sóng. - Viết được cơng thức xác định vị trí của cực đại và cực tiểu giao thoa. 2. Kỹ năng: -Vận dụng được các cơng thức 8.2, 8.3 Sgk để giải các bài tốn đơn giản về hiện tượng giao thoa. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ 1. Thầy: Thí nghiệm hình 8.1 Sgk. 2. Trò : Kiến thức về tổng hợp dao động. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số, tác phong HS. 2. Kiểm tra bài cũ: Sóng cơ là gì? Phân loại? Bước sóng là gì? Viết phương trình sóng tại một điểm M cách nguồn một khoảng d. Nhận xét về độ lệch pha của sóng tại M so với sóng tại nguồn ở cùng thời điểm? (5p) 3. Tiến trình bài học Trường THPT An Lương Giáo án Vật Lí 12 chương trình chuẩn Trang 2 Năm học:2009-1010 Giáo viên : Hồ Hoài Vũ TL Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung Hoạt động 1:Tìm hiểu về sự giao thoa của hai sóng mặt nước. - Mơ tả thí nghiệm và làm thí nghiệm hình 8.1 - HS ghi nhận dụng cụ thí nghiệm và quan sát kết quả thí nghiệm. - HS nêu các kết quả quan sát được từ thí nghiệm. - Những điểm khơng dao động nằm trên họ các đường hypebol (nét đứt). Những điểm dao động rất mạnh nằm trên họ các đường hypebol (nét liền) kể cả đường trung trực của S 1 S 2 . - Hai họ các đường hypebol này xen kẽ nhau như hình vẽ Lưu ý: Họ các đường hypebol này đứng n tại chỗ. I. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước a. Thí nghiệm: (SGK) b. Nhận xét: Trong vùng 2 hệ thống sóng gặp nhau có những đường cong mà các phần tử nước dao động với biên độ cực đại và xen kẽ là những đường cong mà tại đó các phần tử nước khơng dao động.Các đường cong này nằm ổn định trên mặt nước. Đó là hiện tượng giao thoa sóng mặt nước. Hoạt động 2:Tìm hiểu về cực đại và cực tiểu giao thoa. - Hướng dẫn HS xây dựng phương trình sóng tại một điểm trong vùng giao thoa. Giả sử có 2 nguồn tạo sóng S 1 và S 2 tạo ra 2 hệ thơng sóng có phương trình là: u 1 = u 2 = Acos  t Gọi M là điểm nằm trong vùng 2 sóng gặp nhau cách nguồn S 1 một khoảng d 1 cách nguồn S 2 một khoảng d 2. - Viết phương trình sóng tại M do sóng từ S 1 ; S 2 truyền đến ? - Viết phương trình sóng tổng hợp tại M? - Hướng dẫn HS đưa tổng 2 cosin về tích. cos cos cos cos2 2 2           - Dựa vào biểu thức, có nhận xét về tần số sóng tổng hợp tại M so với sóng tại nguồn? cos2 1 1 d t u A T           và cos2 2 2 d t u A T           u M = u 1 + u 2 cos2 cos2 cos cos2 1 2 2 1 1 2 ( ) 2 2 d d t t u A A T T d d d d t A T                                   - Sóng tổng hợp tại M cùng tần số với sóng thành phần. - Phụ thuộc (d 2 – d 1 ) hay là phụ thuộc vị trí của điểm M. II. Cực đại và cực tiểu giao thoa 1. Biểu thức dao động tại một điểm M trong vùng giao thoa - Giả sử có 2 nguồn tạo sóng S 1 và S 2 tạo ra 2 hệ thơng sóng có phương trình là: u 1 = u 2 = Acos  t - Gọi M là điểm nằm trong vùng 2 sóng gặp nhau cách nguồn S 1 một khoảng d 1 cách nguồn S 2 một khoảng d 2. -Phương trình sóng tại M do sóng từ S 1 ; S 2 truyền đến cos2 1 1 d t u A T           và cos2 2 2 d t u A T           - Phương trình sóng tổng hợp tại M. u M = u 1 + u 2 = 2A.cos   ).( 12 dd  .cos ) 2 (2 21   dd T t   S 1 S 2 S 1 S 2 Trường THPT An Lương Giáo án Vật Lí 12 chương trình chuẩn Trang 3 Năm học:2009-1010 Giáo viên : Hồ Hoài Vũ - Biên độ dao động tổng hợp A M phụ thuộc yếu tố nào? - Hướng dẫn HS xác định những điểm dao động với biên độ cực đại, cực tiểu. - Từ biểu thức tính biên độ sóng tổng hợp tại M xác định điều kiện để biên độ cực đại, cực tiểu? - Tập hợp các điểm đó là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S 1 và S 2 .Điều đó phù hợp với kết quả quan sát thực nghiệm. - Biên độ sóng tại M cực đại khi: cos 2 1 ( ) 1 d d      cos 2 1 ( ) 1 d d      Hay 2 1 ( )d d k       d 2 – d 1 = k (k = 0, 1, 2…) -Biên độ sóng tại M cực tiểu khi: cos 2 1 ( ) 0 d d     Hay 2 1 ( ) 2 d d k         2 1 1 2 d d k           (k = 0,  1,  2…) Hay: u M = A M .cos( ) )( 21   dd t   với A M = 2A.cos   ).( 12 dd  là biên độ sóng tổng hợp tại M Vậy: - Dao động tại M vẫn là một dao động điều hồ cùng tần số với sóng tại nguồn. 2. Vị trí các cực đại và cực tiểu giao thoa a. Những điểm dao động với biên độ cực đại (cực đại giao thoa). d 2 – d 1 = k Với k = 0,  1,  2… b. Những điểm đứng n, hay là có dao động bị triệt tiêu (cực tiểu giao thoa). 2 1 1 2 d d k           Với (k = 0, 1, 2…) c. Với mỗi giá trị của k, quỹ tích của các điểm M là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S 1 và S 2 . 8p Hoạt động 3: Tìm hiểu điều kiện giao thoa sóng- sóng kết hợp. - u cầu HS đọc SGK và cho biết điều kiện để 2 sóng gặp nhau giao thoa được với nhau, thế nào là 2 sóng kết hợp? - Thơng báo điều kiện để xảy ra giao thoa sóng; khái niệm 2 sóng kết hợp. - Thực hiện theo u cầu GV. - Ghi nhận các khái niệm. III. Điều kiện giao thoa sóng - Sóng kết hợp. - Điều kiện giao thoa 2 sóng: hai nguồn sóng phai dao động cùng phương, cùng tần số(chu kì) và có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian. - Hai nguồn đó gọi là 2 nguồn kết hợp, 2 sóng đó gọi là 2 sóng kết hợp. - Hiện tượng giao thoa là đặc trưng của sóng, mọi q trình sóng đều có thể gây ra hiện tượng giao thoa và ngược lại. Trường THPT An Lương Giáo án Vật Lí 12 chương trình chuẩn Trang 4 Năm học:2009-1010 Giáo viên : Hồ Hoài Vũ Hoạt động 4:Vận dụng. - Chứng tỏ rằng khoảng cách giữa 2 điểm thuộc 2 dãy cực đại liên tiếp nằm trên đường nối 2 tâm sóng cách nhau ½ bước sóng? - Dựa vào điều kiện để điểm M thuộc dãy cực đại để chứng minh. Chú ý: Khoảng cách giữa 2 điểm thuộc 2 dãy cực đại liên tiếp nằm trên đường nối 2 tâm sóng cách nhau ½ bước sóng. CỦNG CỐ: IV. RÚT KINH NGHIỆM : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. . Trường THPT An Lương Giáo án Vật Lí 12 chương trình chuẩn Trang 1 Năm học:2009-1010 Giáo viên : Hồ Hoài Vũ BÀI: GIAO THOA SĨNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Mơ tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng. giao thoa là đặc trưng của sóng, mọi q trình sóng đều có thể gây ra hiện tượng giao thoa và ngược lại. Trường THPT An Lương Giáo án Vật Lí 12 chương trình chuẩn Trang 4 Năm học:2009-1010 Giáo. u 1 + u 2 = 2A.cos   ).( 12 dd  .cos ) 2 (2 21   dd T t   S 1 S 2 S 1 S 2 Trường THPT An Lương Giáo án Vật Lí 12 chương trình chuẩn Trang 3 Năm học:2009-1010 Giáo viên : Hồ Hoài Vũ - Biên