PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA SÓNG CƠ HỌC. I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Bài toán về giao thoa sóng cơ học là lĩnh vực khó trong chương trình Vật lý 12. Đa số học sinh gặp nhiều khó khăn khi giải các bài toán này. Trong sách giáo khoa chỉ đề cập kiến thức căn bản về lý thuyết giao thoa hai nguồn kết hợp cùng pha. Bài toán về giao thoa sóng cơ học rất đa dạng phong phú, nhất là giao thoa sóng cơ của hai nguồn khác pha. Để giúp các em học sinh có được nhận thức đầy đủ về lĩnh vực giao thoa sóng cơ và giúp các em giải được các bài toán khó trong lĩnh vực này một cách nhanh nhất. Việc phân loại và phương pháp giải các bài toán giao thoa sóng cơ là một vấn đề cần quan tâm. Hiện nay, hình thức trắc nghiệm khách quan lại được áp dụng đối với bộ môn vật lý. Vì vậy, việc giải nhanh các câu hỏi trắc nghiệm định lượng về giao thoa sóng cơ là rất cần thiết đối với học sinh hiện nay là hành trang cho các em bước vào các kỳ thi tốt nghiệp trung học phổ thông, đại học, cao đẳng sắp tới. Đề tài: “ PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA SÓNG CƠ HỌC ” sẽ giúp học sinh nhận dạng bài toán giao thoa sóng cơ, từ đó có thể sử dụng công thức đã sắp xếp theo dạng để giải nhanh và cho kết quả chính xác. II. TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI: 1. Cơ sở lý luận: Trước khi giảng dạy tiết bài tập giao thoa sóng cơ, giáo viên yêu cầu học sinh phải ôn lại những kiến thức đã học như: Tổng hợp 2 dao động điều hoà cùng phương cùng tần số. Các phương trình sóng và các tính chất của sóng. Giao thoa sóng cơ của hai nguồn kết hợp cùng pha, khác pha. Chuyên đề này được biên soạn theo hướng tích cực hóa tư duy của học sinh trong bộ môn Vật lý, dưới sự hướng dẫn của giáo viên và dựa vào phân loại các dạng bài giao thoa sóng cơ và độ lệch pha của hai nguồn, học sinh tự xây dựng bài giải mẫu, thiết lập một số công thức tổng quát và công thức hệ quả cho từng dạng toán. 2. Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài: Phương pháp chung: Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, biên độ sóng tổng hợp được tăng cường (tạo thành cực đại) hoặc ℓàm giảm bớt (tạo thành cực tiểu) gọi ℓà sự giao thoa sóng. Nguồn kết hợp là hai nguồn có cùng tần số và độ ℓệch pha không đổi theo thời gian. Xây dựng phương trình sóng tổng hợp tổng quát tại một điểm. Tùy theo từng trường hợp độ lệch pha của hai nguồn, suy ra biên độ sóng tổng hợp tại một điểm. Từ đó tìm được hiệu đường đi từ hai nguồn đến điểm biên độ cực đại, cực tiểu. Hiệu đường đi từ hai nguồn đến một điểm là yếu tố quan trọng kết hợp với giả thiết bài toán để giải. Rút ra công thức cho từng dạng bài tập hoặc có hướng giải thích hợp cho từng dạng. NỘI DUNG ĐỀ TÀI: I PHƯƠNG PHÁP: 1. Định nghĩa giao thoa: Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, biên độ sóng tổng hợp được tăng cường (tạo thành cực đại) hoặc ℓàm giảm bớt (tạo thành cực tiểu) gọi ℓà sự giao thoa sóng. Nguồn kết hợp là hai nguồn có cùng tần số và độ ℓệch pha không đổi theo thời gian. 2. Giao thoa sóng: a) Hai nguồn sóng cùng pha: (1 = 2 = 0) Phương trình sóng tại hai nguồn: u1 = u2 = acosωt Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới: u1M = acos(ωt )
Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Gv. Nguyễn Đức Hào SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị: Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Mã số: …………………. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA SÓNG CƠ HỌC. Người thực hiện: NGUYỄN ĐỨC HÀO Lĩnh vực nghiên cứu: + Quản lí giáo dục: + Phương pháp dạy học bộ môn: Vật lý + Phương pháp giáo dục: + Lĩnh vục khác: Có đính kèm: Mô hình Phần mềm Phim ảnh Hiện vật khác Năm học: 2014-2015 Trang 1 Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Gv. Nguyễn Đức Hào SƠ LƯỢC LÍ LỊCH KHOA HỌC I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN 1. Họ và tên: NGUYỄN ĐỨC HÀO 2. Sinh ngày 06 tháng 05 năm 1962 3. Nam, nữ: Nam 4. Địa chỉ: Ấp Sơn Hà – Xã Vĩnh Thanh – Nhơn Trạch – Đồng Nai 5. Điện thoại: NR : 0613.519314 ; DĐ : 01635183904 6. Fax: E-mail: duchaoshnt@yahoo.com 7. Chức vụ: Tổ trưởng Vật Lý 8. Đơn vị công tác: Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm. II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị cao nhất: Cử nhân Vật Lý - Năm nhận bằng: 1986 - Chuyên ngành đào tạo: ĐHSP Vật Lý III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC: - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy Vật Lý - Số năm công tác: 31 năm. - Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: 1. Phương pháp bồi dưỡng học sinh yếu môn Vật lý. 2. Phương pháp bồi dưỡng học sinh LTĐH môn Vật lý. 3. Định dạng và phương pháp giải bài tập nhiệt học về chất khí. 4. Định dạng và phương pháp giải bài toán cộng hưởng điện trong mạch điện RLC nối tiếp. Trang 2 Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Gv. Nguyễn Đức Hào PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA SÓNG CƠ HỌC. I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Bài toán về giao thoa sóng cơ học là lĩnh vực khó trong chương trình Vật lý 12. Đa số học sinh gặp nhiều khó khăn khi giải các bài toán này. Trong sách giáo khoa chỉ đề cập kiến thức căn bản về lý thuyết giao thoa hai nguồn kết hợp cùng pha. Bài toán về giao thoa sóng cơ học rất đa dạng phong phú, nhất là giao thoa sóng cơ của hai nguồn khác pha. Để giúp các em học sinh có được nhận thức đầy đủ về lĩnh vực giao thoa sóng cơ và giúp các em giải được các bài toán khó trong lĩnh vực này một cách nhanh nhất. Việc phân loại và phương pháp giải các bài toán giao thoa sóng cơ là một vấn đề cần quan tâm. Hiện nay, hình thức trắc nghiệm khách quan lại được áp dụng đối với bộ môn vật lý. Vì vậy, việc giải nhanh các câu hỏi trắc nghiệm định lượng về giao thoa sóng cơ là rất cần thiết đối với học sinh hiện nay là hành trang cho các em bước vào các kỳ thi tốt nghiệp trung học phổ thông, đại học, cao đẳng sắp tới. Đề tài: “ PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA SÓNG CƠ HỌC ” sẽ giúp học sinh nhận dạng bài toán giao thoa sóng cơ, từ đó có thể sử dụng công thức đã sắp xếp theo dạng để giải nhanh và cho kết quả chính xác. II. TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI: 1. Cơ sở lý luận: − Trước khi giảng dạy tiết bài tập giao thoa sóng cơ, giáo viên yêu cầu học sinh phải ôn lại những kiến thức đã học như: - Tổng hợp 2 dao động điều hoà cùng phương cùng tần số. - Các phương trình sóng và các tính chất của sóng. - Giao thoa sóng cơ của hai nguồn kết hợp cùng pha, khác pha. − Chuyên đề này được biên soạn theo hướng tích cực hóa tư duy của học sinh trong bộ môn Vật lý, dưới sự hướng dẫn của giáo viên và dựa vào phân loại các dạng bài giao thoa sóng cơ và độ lệch pha của hai nguồn, học sinh tự xây dựng bài giải mẫu, thiết lập một số công thức tổng quát và công thức hệ quả cho từng dạng toán. 2. Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài: * Phương pháp chung: Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, biên độ sóng tổng hợp được tăng cường (tạo thành cực đại) hoặc ℓàm giảm bớt (tạo thành cực tiểu) gọi ℓà sự giao thoa sóng. Nguồn kết hợp là hai nguồn có cùng tần số và độ ℓệch pha không đổi theo thời gian. Trang 3 Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Gv. Nguyễn Đức Hào Xây dựng phương trình sóng tổng hợp tổng quát tại một điểm. Tùy theo từng trường hợp độ lệch pha của hai nguồn, suy ra biên độ sóng tổng hợp tại một điểm. Từ đó tìm được hiệu đường đi từ hai nguồn đến điểm biên độ cực đại, cực tiểu. Hiệu đường đi từ hai nguồn đến một điểm là yếu tố quan trọng kết hợp với giả thiết bài toán để giải. Rút ra công thức cho từng dạng bài tập hoặc có hướng giải thích hợp cho từng dạng. NỘI DUNG ĐỀ TÀI: I - PHƯƠNG PHÁP: 1. Định nghĩa giao thoa: Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, biên độ sóng tổng hợp được tăng cường (tạo thành cực đại) hoặc ℓàm giảm bớt (tạo thành cực tiểu) gọi ℓà sự giao thoa sóng. Nguồn kết hợp là hai nguồn có cùng tần số và độ ℓệch pha không đổi theo thời gian. 2. Giao thoa sóng: a) Hai nguồn sóng cùng pha: (ϕ 1 = ϕ 2 = 0) - Phương trình sóng tại hai nguồn: u 1 = u 2 = acosωt - Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới: u 1M = acos(ωt − λ π 1 d2 ) u 2M = acos(ωt − λ π 2 d2 ) - Phương trình sóng tổng hợp tại M: u M = u 1M + u 2M = acos(ωt − λ π 1 d2 ) + acos(ωt − λ π 2 d2 ) u M = 2acos ( ) λ −π 12 dd cos ( ) λ +π −ω 12 dd t Biên độ dao động tại M: A M = ( ) − λ π 12 cos2 dd a * A max =2a khi ( ) λ −π 12 dd cos = ± 1 ⇒ ( ) λ −π 12 dd = kπ ⇔ d 2 − d 1 = kλ với k = 0, ± 1, ± 2… Kết luận: Biên độ của sóng giao thoa đạt cực đại tại vị trí có hiệu đường đi bằng số nguyên lần bước sóng. * A min = 0 khi ( ) λ −π 12 dd cos = 0 ⇔ ( ) λ −π 12 dd = +kπ ⇔ d 2 − d 1 = (2k+1) = (k +)λ với k = 0, ± 1, ± 2… Kết luận: Biên độ của sóng giao thoa đạt cực tiểu tại vị trí có hiệu đường đi bằng số nguyên ℓẻ ℓần nửa bước sóng. Trang 4 S 1 S 2 M d 1 d 2 u 1 = u 2 = acos(ωt) Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Gv. Nguyễn Đức Hào b) Hai nguồn lệch pha bất kỳ: - Phương trình sóng tại hai nguồn cùng biên độ, cùng tần số, khác pha ban đầu. u 1 = acos( ωt + ϕ 1 ) u 2 = acos( ωt + ϕ 1 ) - Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới: u 1M = acos(ωt + ϕ 1 − ) u 2M = acos(ωt + ϕ 2 − ) - Phương trình sóng tổng hợp tại M: u M = u 1M + u 2M =2acos ( ) − + − 2 2112 ϕϕ λ π dd cos ( ) + + + − 2 2112 ϕϕ λ π ω dd t Biên độ dao động tại M: A M = 2a 2 )( cos 12 ϕ λ π ∆ − − dd với Δφ = φ 2 – φ 1 - A max khi ( ) ∆ − − 2 cos 12 ϕ λ π dd = ± 1 ⇒ ( ) ∆ − − 2 12 ϕ λ π dd = kπ (k∈Z) ⇔ λ π ϕ ∆ +=− 2 12 kdd (1) - A min khi ( ) ∆ − − 2 cos 12 ϕ λ π dd = 0 ⇒ ( ) ∆ − − 2 12 ϕ λ π dd = (k + )π (k∈Z) ⇔ λ π ϕ ∆ ++=− 22 1 12 kdd (2) II - CÁC BÀI TOÁN QUAN TRỌNG 1. Vấn đề 1: Xác định số cực đại, số cực tiểu trên đường nối hai nguồn S 1 S 2 : (không tính hai nguồn) Dạng 1.1: Nếu hai nguồn cùng pha: Δφ = 0 hoặc Δφ = k2π Từ (1): Điểm M cực đại ứng với hiệu đường đi: d 2 − d 1 = λ k * Số cực đại chính là số giá trị k nguyên xuất phát từ hệ phương trình: =+ =− 2121 12 SSdd kdd λ ⇒ d 2 = 2 λ kl + Nếu không tính cực đại ở hai nguồn thì 0< d 2 < l nên 0 < 2 λ kl + < l ⇒ − < k < (k ∈Z) Từ (2): Điểm M cực tiểu ứng với hiệu đường đi: d 2 − d 1 = λ ) 2 1 ( +k * Số cực tiểu chính là số giá trị k nguyên xuất phát từ hệ phương trình Trang 5 S 1 S 2 M d 1 d 2 u 1 = acos(ωt + φ 1 ) u 2 = acos(ωt + φ 2 ) S 1 S 2 k=-1 k=-2 k= 1 k= 2 k=0 k=-1 k=-2 k= 0 k= 1 Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Gv. Nguyễn Đức Hào =+ +=− 2121 12 ) 2 1 ( SSdd kdd λ ⇒ d 2 = 2 ) 2 1 ( λ ++ kl Nếu không tính cực tiểu ở hai nguồn thì 0< d 2 < l nên 0 < 2 ) 2 1 ( λ ++ kl < l ⇒ − − 2 1 < k < − 2 1 (k ∈Z) Nhận xét: Đường trung trực là tập hợp các điểm cực đại ứng (k = 0) Số cực đại lẻ. Số cực tiểu là số chẵn Dạng 1.2: Nếu hai nguồn ngược pha: Δφ = π hoặc Δφ = (2k+1)π. Từ (1): Điểm M cực đại ứng với hiệu đường đi: d 2 − d 1 = λ ) 2 1 ( +k * Số cực đại chính là số giá trị k nguyên xuất phát từ hệ phương trình: =+ +=− 2121 12 ) 2 1 ( SSdd kdd λ ⇒ d 2 = 2 ) 2 1 ( λ ++ kl Nếu không tính cực đại ở hai nguồn thì 0< d 2 < l nên 0 < 2 ) 2 1 ( λ ++ kl < l ⇒ − − 2 1 < k < − 2 1 (k ∈Z) Từ (2): Điểm M cực tiểu ứng với hiệu đường đi: d 2 − d 1 = λ k * Số cực tiểu chính là số giá trị k nguyên xuất phát từ hệ phương trình: =+ =− 2121 12 SSdd kdd λ ⇒ d 2 = 2 λ kl + Nếu không tính cực tiểu ở hai nguồn thì 0< d 2 < l nên 0 < 2 λ kl + < l ⇒ − < k < (k ∈Z) Nhận xét: Đường trung trực là tập hợp các điểm cực tiểu ứng k = 0. Số cực đại chẵn. Số cực tiểu là số lẻ. Dạng 1.3: Nếu hai nguồn vuông pha: Δφ = 2 π hoặc Δφ = (2k+1) 2 π . Từ (1): Điểm M cực đại ứng với hiệu đường đi: d 2 − d 1 = λ ) 4 1 ( +k * Số cực đại chính là số giá trị k nguyên xuất phát từ hệ phương trình: Trang 6 S 1 S 2 k=-1 k=-2 k= 1 k= 2 k=0 k=-1 k=-2 k= 0 k= 1 Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Gv. Nguyễn Đức Hào =+ +=− 2121 12 ) 4 1 ( SSdd kdd λ ⇒ d 2 = 2 ) 4 1 ( λ ++ kl Nếu không tính cực đại ở hai nguồn thì 0< d 2 < l nên 0 < 2 ) 4 1 ( λ ++ kl < l ⇒ − − 4 1 < k < − 4 1 (k ∈Z) Từ (2): Điểm M cực tiểu ứng với hiệu đường đi: d 2 − d 1 = λ ) 4 1 ( −k * Số cực đại chính là số giá trị k nguyên xuất phát từ hệ phương trình: =+ −=− 2121 12 ) 4 1 ( SSdd kdd λ ⇒ d 2 = 2 ) 4 1 ( λ −+ kl Nếu không tính cực đại ở hai nguồn thì 0< d 2 < l nên 0 < 2 ) 4 1 ( λ −+ kl < l ⇒ − + 4 1 < k < + 4 1 (k ∈Z) Nhận xét: Số cực đại = Số cực tiểu Dạng 1.4: Nếu hai nguồn ℓệch pha bất kỳ: ∆ϕ = ϕ 2 − ϕ 1 Từ (1): Điểm M cực đại ứng với hiệu đường đi: d 2 − d 1 = λ π ϕ ) 2 ( ∆ +k * Số cực đại chính là số giá trị k nguyên xuất phát từ hệ phương trình: =+ ∆ +=− 2121 12 ) 2 ( SSdd kdd λ π ϕ ⇒ d 2 = 2 ) 2 ( λ π ϕ ∆ ++ kl Nếu không tính cực đại ở hai nguồn thì 0< d 2 < l nên 0 < 2 ) 2 ( λ π ϕ ∆ ++ kl < l ⇒ − − < k < − (k ∈Z) Từ (2): Điểm M cực tiểu ứng với hiệu đường đi: d 2 − d 1 = λ π ϕ ) 22 1 ( ∆ ++ k * Số cực tiểu chính là số giá trị k nguyên xuất phát từ hệ phương trình: =+ ∆ ++=− 2121 12 ) 22 1 ( SSdd kdd λ π ϕ ⇒ d 2 = 2 ) 22 1 ( λ π ϕ ∆ +++ kl Nếu không tính cực tiểu ở hai nguồn thì 0< d 2 < l nên 0 < 2 ) 22 1 ( λ π ϕ ∆ +++ kl < l ⇒ − − 2 1 − < k < − 2 1 − (k ∈Z) 2. Vấn đề 2: Xác định số cực đại, số cực tiểu trên trên đoạn MN bất kỳ. Trang 7 Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Gv. Nguyễn Đức Hào Giả sử tại M có hiệu khoảng cách tới hai nguồn ℓà ∆d M ; Tại N có hiệu khoảng cách tới hai nguồn ℓà ∆d N (∆d M < ∆d N ) Tại M và N có: ∆d M = d 2M − d 1M ; ∆d N = d 2N − d 1N và giả sử ∆d M < ∆d N Dạng 2.1: Nếu hai nguồn cùng pha: Δφ = 0 hoặc Δφ = k2π Cực đại: ∆d M ≤ kλ ≤ ∆d N (k ∈Z) Cực tiểu: ∆d M ≤ (k + )λ ≤ ∆d N (k ∈Z) Dạng 2.2: Nếu hai nguồn ngược pha: Δφ = π hoặc Δφ = (2k+1)π. Cực đại: ∆d M ≤ (k+)λ ≤ ∆d N (k ∈Z) Cực tiểu: ∆d M ≤ kλ ≤ ∆d N (k ∈Z) Dạng 2.3: Nếu hai nguồn vuông pha: Δφ = 2 π hoặc Δφ = (2k+1) 2 π . Cực đại: ∆d M ≤ (k+ )λ ≤ ∆d N (k ∈Z) Cực tiểu: ∆d M ≤ (k − )λ ≤ ∆d N (k ∈Z) Dạng 2.4: Nếu hai nguồn ℓệch pha bất kỳ: ∆ϕ = ϕ 2 − ϕ 1 Cực đại: ∆d M ≤ (k + )λ ≤ ∆d N (k ∈Z) (∆ϕ = ϕ 2 − ϕ 1 ) Cực tiểu: ∆d M ≤ (k + + )λ ≤ ∆d N (k ∈Z) (∆ϕ = ϕ 2 − ϕ 1 ) 3. Vấn đề 3: Xác định biên độ giao thoa sóng. Dạng 3.1: Hai nguồn cùng biên độ: A 1 = A 2 * Tại vị trí M bất kỳ: A M = 2a ∆ − − 2 )( cos 12 ϕ λ π dd - Hai nguồn cùng pha: A M = 2a − λ π )( cos 12 dd - Hai nguồn ngược pha: A M = 2a ± − 2 )( cos 12 π λ π dd - Hai nguồn vuông pha: A M = 2a ± − 4 )( cos 12 π λ π dd * Tại trung điểm của S 1 S 2 : d 1 = d 2 ⇒ A M = |2acos | - Hai nguồn cùng pha: A max = 2a - Hai nguồn ngược pha: A min = 0 - Hai nguồn vuông pha: A M = a - Hai nguồn ℓệch pha : A M = a Dạng 3.2: Hai nguồn khác biên độ: A 1 ≠ A 2 * Bản chất ℓà bài toán tổng hợp 2 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Xây dựng phương trình sóng từ nguồn 1 tới M; phương trình sóng từ nguồn 2 tới M. Sau đó thực hiện bài toán tổng hợp dao động điều hòa. Biên độ sóng tổng hợp thỏa điều kiện: |A 1 - A 2 | ≤ A M ≤ A 1 + A 2 Trang 8 M N S 1 S 2 d 1M d 1N d 2M d 2N Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Gv. Nguyễn Đức Hào 4. Vấn đề 4: Bài toán đường trung trực. Cho 2 nguồn sóng S 1 ; S 2 giống nhau cùng dao động điều hòa với phương trình: u 1 = u 2 = acos(ωt). Gọi I ℓà giao điểm của đường trung trực và hai nguồn S 1 ; S 2 . Trên đường trung trực ta chọn ℓấy điểm M sao cho M dao động cùng pha với hai nguồn. a. Hãy viết phương trình dao động tại M b. Xác định IM min ( M gần I nhất) c. Gọi C ℓà điểm bất kỳ nằm trên đường trung trực của hai nguồn. Xác định trên đoạn CI có bao nhiêu điểm dao động cùng pha với hai nguồn. d. Gọi N ℓà điểm bất kỳ nằm trên đường trung trực của hai nguồn. Xác định trên đoạn NI có bao nhiêu điểm dao động ngược pha với hai nguồn. Giải: Dạng 4.1: Phương trình điểm M - cùng pha với nguồn. Cho hai nguồn u 1 = u 2 = acos(ωt) ⇒ u M = 2acos.cos[ωt − λ π )( 21 dd + ] Vì M nằm trên trung trực của hai nguồn nên d 1 = d 2 = d. ⇒ phương trình tại M trở thành: u M = 2acos[ t ω − λ π )( 21 dd + ] (1) Vì tại M dao động cùng pha với nguồn: ⇒ λ π )( 21 dd + = k.2π (2) ⇔ = k.2π ⇒ d = k.λ (3) Vì d ≥ ⇒ k.λ ≥ ⇒ k ≥ (4) Từ (1); (2); (3); (4) ⇒ u M = 2acos(ωt - k.2π) với k ≥ (k ∈Z) Dạng 4.2: Xác định MI: ( M cùng pha với nguồn và gần I nhất) Ta có k ≥ (k ∈Z) ⇒ MI = 2 2 2 d − = ( ) 2 2 2 k −λ Khi k = k min thì MI min = ( ) 2 2 min 2 − λ k Dạng 4.3: Xác định số điểm dao động cùng pha với nguồn trong đoạn CI. Vì tại M dao động cùng pha với nguồn: λ π )( 21 dd + = k.2π ⇔ = k.2π ⇒ d = k.λ Vì IS 1 ≤ d ≤ CS 1 ⇔ 2 l ≤ k.λ ≤ CS 1 ⇔ λ 2 l ≤ k ≤ λ CS 1 Trong đó: S 1 C = 2 2 2 CI + Dạng 4.4: Xác định số điểm dao động ngược pha với nguồn trong đoạn NI. Trang 9 S 1 S 2 ℓ/2 ℓ/2 d 1 d 2 M d 1 = d 2 = d I C N Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Gv. Nguyễn Đức Hào Vì tại M dao động ngược pha với nguồn: λ π )( 21 dd + = (2k+1)π ⇔ = (2k+1)π ⇒ d = ) 2 1 ( +k λ Vì IS 1 ≤ d ≤ NS 1 ⇔ 2 l ≤ ) 2 1 ( +k λ ≤ NS 1 ⇔ λ 2 l ≤ 2 1 +k ≤ λ NS 1 Trong đó: NS 1 = 2 2 2 + CO 5. Vấn đề 5: Bài toán xác định số điểm dao động với biên độ cực đại, cực tiểu cùng pha hoặc ngược pha với nguồn trên khoảng S 1 S 2 . Giả sử phương trình sóng tại hai nguồn S 1 S 2 : u 1 = u 2 = acosωt. - Phương trình sóng tại M trên khoảng S 1 S 2 : u M = u 1M + u 2M = acos(ωt - λ π 1 d2 ) + acos(ωt - λ π 2 d2 ) u M = 2acos ( ) λ −π 12 dd cos ( ) λ +π −ω 12 dd t Dạng 5.1: Để tại M là cực đại cùng pha với nguồn S 1 thì: =+ = − π λ π λ π kdd dd 2)( 1)(cos 12 12 Hoặc +=+ −= − π λ π λ π )12()( 1)(cos 12 12 kdd dd ⇔ =+ =− λ λ ' 12 12 2 2 kdd kdd Hoặc +=+ +=− λ λ )12( ).12( ' 12 12 kdd kdd (1) với ' (k;k Z)∈ * Kết hợp điều kiện: d 1 +d 2 = S 1 S 2 và 0 <d 1 < S 1 S 2 ⇒ các giá trị của số nguyên k là số điểm biên độ cực đại và cùng pha với nguồn. Dạng 5.2: Để tại M là cực đại ngược pha với nguồn S 1 thì: +=+ = − π λ π λ π )12()( 1)(cos 12 12 kdd dd Hoặc =+ −= − π λ π λ π kdd dd 2)( 1)(cos 12 12 ⇔ +=+ =− λ λ )12( 2 ' 12 12 kdd kdd Hoặc =+ +=− λ λ ' 12 12 2 ).12( kdd kdd (2) với ' (k;k Z)∈ * Kết hợp điều kiện: d 1 +d 2 = S 1 S 2 và 0 <d 1 < S 1 S 2 ⇒ các giá trị của số nguyên k là số điểm biên độ cực đại và ngược pha với nguồn. BÀI TẬP Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước hai nguồn kết hợp S 1 ,S 2 cách nhau 12,5cm dao động cùng pha với tần số 10Hz. Tốc độ truyền sóng trên mặt Trang 10 [...]... Tên sáng kiến kinh nghiệm: Phân loại và phương pháp giải bài tập giao thoa sóng cơ học Họ và tên tác giả: Nguyễn Đức Hào Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Đơn vị: Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Lĩnh vực: - Quản lý giáo dục - Phương pháp dạy học bộ môn: - Phương pháp giáo dục - Lĩnh vực khác: Sáng kiến kinh nghiệm đã được trển khai áp dụng tại: Tại đơn vị Trong Ngành 1 Tính mới (Đánh dấu x vào... định − Cần xây dựng hệ thống bài tập trắc nghiệm nhiều hơn, kích thích sự tham gia tích cực học tập của học sinh − Với mong muốn cho học sinh có hệ thống kiến thức, phân loại các dạng của giao thoa sóng cơ, nhưng chuyên đề còn hạn chế ở chỗ, nội dung nghiên cứu trong phạm vi hẹp của bài toán giao thoa sóng cơ mà không đề cập đến sóng dừng là trường hợp khác của giao thoa sóng cơ V TÀI LIỆU THAM KHẢO: −... HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI: Sau khi ứng dụng sáng kiến kinh nghiệm trên vào việc giảng dạy học sinh ba lớp 12 tại trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm tôi nhận thấy: − Học sinh dễ dàng nhận diện được dạng giao thoa sóng cơ ứng với các trường hợp độ lệch pha khác nhau, biết sử dụng công thức để giải nhanh và còn giải được nhiều bài toán giao thoa khác một cách chính xác − Học sinh phân biệt được hiệu đường đi từ hai... hiệu quả trong phạm vi rộng: Trong Tổ/Phòng/Ban Trong cơ quan, đơn vị, cơ sở GD&ĐT Trong ngành Cá nhân viết sáng kiến kinh nghiệm cam kết và chịu trách nhiệm không sao chép tài liệu của người khác hoặc sao chép lại nội dung sáng kiến kinh nghiệm cũ của mình - Tổ trưởng và Thủ trưởng đơn vị xác nhận đã kiểm tra và ghi nhận sáng kiến kinh nghiệm này đã được tổ chức thực hiện tại đơn vị, được Hội... quả số học sinh đạt khá giỏi nhiều Như vậy từ những kiến thức đã có trong sách giáo khoa người thầy cần phải nghiên cứu, tham khảo rồi phân tích, tổng hợp để tích luỹ thêm nhiều kiến thức, nhiều dạng bài tập để định hướng tư duy cho học sinh, hướng dẫn các em biết phân loại và tìm ra cách giải tối ưu IV ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG: − Cần tổ chức cho học sinh tham gia giải bài tập trắc nghiệm, ... khoa lớp 12 trung học phổ thông môn Vật lý - Nhà xuất bản giáo dục - năm 2008 − Sách giáo viên Vật lý lớp 12 - Nhà xuất bản giáo dục - năm 2008 − Sách tham khảo – 121 bài toán Dao động và sóng cơ học – Tác giả Nguyễn Anh Thi - Nguyễn Đức Hiệp – Nhà xuất bản Đồng Nai − Hướng dẫn ôn tập và phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm Vật lý 12– Tác giả Nguyễn Anh Vinh – Nhà xuất bản Đại Học Sư Phạm − Đề... trên vào vận dụng: Lớp HS giải được HS còn lúng túng 12A1 75% − 80% 15% −20% 12C1 70% − 75% 20% −25% 12C2 60% − 65% 25% −30% - Bài học kinh nghiệm: Trang 26 HS không biết giải 5% − 10% 10% −15% 15% −20% Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm Gv Nguyễn Đức Hào Qua thực tế nếu phân loại bài tập có hướng dẫn lí thuyết cụ thể và cung cấp cho học sinh các công thức tổng quát để áp dụng thì các em nhận dạng và vận... cạnh S1S2 và 1 cạnh MS1 = 10cm Trên MS1 có số điểm cực đại giao thoa là A 3 điểm B 6 điểm C 4 điểm D 5 điểm Câu 6: Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A và B dao động với tần số 15Hz và cùng pha Tại một điểm M cách nguồn A và B những khoảng d1 = 16cm và d2 = 20cm, sóng có biên độ cực tiểu Giữa M và đường trung trực của AB có hai dãy cực đại Tốc độ truyền sóng trên... 3 ô dưới đây) - Đề ra giải pháp thay thế hoàn toàn mới, bảo đảm tính khoa học, đúng đắn - Đề ra giải pháp thay thế một phần giải pháp đã có, bảo đảm tính khoa học, đúng đắn - Giải pháp mới gần đây đã áp dụng ở đơn vị khác nhưng chưa từng áp dụng ở đơn vị mình nay tác giả tổ chức thực hiện và có hiệu quả cho đơn vị 2 Hiệu quả (Đánh dấu x vào 1 trong 3 ô dưới đây) - Giải pháp thay thế hoàn toàn... ' Giải các hệ trên ta có: d1 = k − k λ = nλ với (n ∈ Z) ' Điểm M gần A nhất ứng với k − k = 1 → d1min = λ = 4cm BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Điều kiện để hai sóng cơ khi gặp nhau, giao thoa được với nhau là hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn dao động A cùng biên độ và có hiệu số pha không đổi theo thời gian B cùng tần số, cùng phương C có cùng pha ban đầu và cùng biên độ D cùng tần số, cùng phương và