Bồi dưỡng năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy học bài tập chương Sóng cơ và sóng âm Vật lí 12 THPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYN MINH HIN BồI dỡng lực phát giảI vấn đề cho học sinh thông qua day học tập chơng sóng sóng âm vật lÝ 12 thpt LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HỌC NGHỆ AN, 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN MINH HIỀN BåI dìng lực phát giảI vấn đề cho học sinh thông qua day học tập chơng sóng sóng âm vật lí 12 thpt LUN VN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PPDH VẬT LÝ MÃ SỐ: 60 14.01.11 Người hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC Nghê An, năm 2015 i LỜI CẢM ƠN Trước hết xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo - PGS.TS Nguyễn Đình Thước, người nhiệt tình hướng dẫn tơi hồn thành luận văn thời gian qua Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới Ban giám hiệu, phòng Đào tạo Sau Đại học, khoa Vật lý Trường Đại học Vinh tất thầy cô giáo tham gia giảng dạy suốt q trình tơi học tập, nghiên cứu hồn thành chun đề thạc sĩ khóa 21, chun ngành Lý luận phương pháp dạy học môn Vật lý, Trường Đại học Vinh Tôi xin bày tỏ lịng cảm ơn thầy giáo Ban giám hiệu, tổ Vật lý trường THPT Phan Thúc Trực, Huyện Yên Thành, Nghệ An - nơi công tác, giúp đỡ tạo điều kiện để tơi tiến hành thực nghiệm sư phạm Luận văn cịn có giúp đỡ tài liệu ý kiến góp ý q báu thầy giáo thuộc chuyên ngành Lý luận phương pháp dạy học môn Vật lý Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp người ln cổ vũ, động viên để tơi hồn thành luận văn Tuy có nhiều cố gắng, Luận văn chắn tránh khỏi thiếu sót cần góp ý, sửa chữa Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy giáo bạn Nghệ An, tháng năm 2015 Tác giả ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Cụm từ BTVL Bài tập vật lí CH Câu hỏi HS Học sinh GQVĐ Giải vấn đề GV Giáo viên SGK Sách giáo khoa THCS Trung học sở THPT Trung học phổ thông TNSP Thực nghiệm sư phạm iii MỤC LỤC Mở đầu Chương Cơ sơ lí luận bồi dưỡng lực phát giải vấn đề học sinh dạy học tập vât lí 1.1 Năng lực phát giải vấn đề học sinh dạy học vật lí .4 1.1.1 Năng lực 1.1.2 Năng lực vật lí 1.1.3 Các lực chuyên biệt môn vật lí .8 1.1.4 Năng lực phát giải vấn đề dạy học vật lí .10 1.2 Bài tập vật lí .13 1.2.1 Khái niệm tập vật lý 13 1.2.2 Vai trò tập vật lý dạy học 14 1.2.3 Phân loại tập vật lý 15 1.3 Hướng dẫn học sinh giải tập vật lý 16 1.3.1 Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn algôrit) .17 1.3.2 Hướng dẫn tìm tịi (hướng dẫn ơrixtic) 17 1.3.3 Hướng dẫn khái qt chương trình hóa 18 1.4 Phương pháp giải tập vật lý 19 1.5 Đề xuất biện pháp bồi dưỡng lực phát GQVĐ cho học sinh dạy học BTVL 21 Kết luận chương 21 Chương Dạy học tập chương “Sóng sóng âm” theo hướng bồi dưỡng lực phát giải vấn đề 25 2.1 Phân tích mục tiêu, nội dung dạy học chương “Sóng sóng âm” vật lí 12 THPT .25 2.1.1 Vị trí, vai trị chương “Sóng sóng âm” chương trình vật lý PT 25 2.1.2 Mục tiêu dạy học phần sóng sóng âm 26 iv 2.1.3 Nội dung kiến thức chương “Sóng sóng âm” vật lý 12 theo chuẩn kiến thức kỹ 26 2.2 Thực trạng dạy học tập vật lí chương “Sóng sóng âm” số trường THPT 31 2.3 Xây dựng hệ thống tập sóng sóng âm làm phương tiện bồi dưỡng lực phát giải vấn đề 33 2.3.1 Bài tập tượng sóng 33 2.3.2 Bài tập giao thoa sóng 47 2.3.3 Bài tập sóng dừng .63 2.3.4 Bài tập sóng âm 70 2.4 Thiết kế số tiến trình dạy tập phần sóng sóng âm theo định hướng bồi dưỡng lực phát giải vấn đề 74 2.4.1 Giáo án 1: Bài tập đặc trưng sóng giao thoa sóng 74 2.4.2 Giáo án 2: Bài tập sóng dừng sóng âm 80 Kết luận chương 86 Chương III Thực nghiệm sư phạm 87 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm .87 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 87 3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 87 3.3.1 Công tác chuẩn bị 87 3.3.2 Tiến hành thực nghiệm 88 3.3.3 Kết thực nghiệm sư phạm 89 3.4 Xử lí kết thực nghiệm 90 3.5 Nhận xét kết luận từ thực nghiệm sư phạm 91 Kết luận chương 93 Kết luận chung 94 Tài liệu tham khảo 95 Phụ lục MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện sống năm đầu kỉ XXI, kỉ tri thức khoa học công nghệ Giai đoạn đòi hỏi lực sáng tạo người Để đáp ứng nhu cầu xã hội đòi hỏi giáo dục nước ta phải đổi mạnh mẽ, sâu sắc tồn diện Trong đó, nhiệm vụ tiếp tục đổi mạnh mẽ đồng yếu tố chương trình giáo dục theo hướng phát triển lực người học xem nhiệm vụ quan trọng Trước yêu cầu nguồn nhân lực thời đại, đòi hỏi ngành giáo dục phải phát triển chương trình theo hướng phát triển lực Nhà trường phổ thông không trang bị cho HS kiến thức, kĩ lồi người tích lũy mà phải bồi dưỡng cho HS lực sáng tạo, cách GQVĐ học tập Thực tiễn giáo dục nước ta yếu phần chương trình, nội dung giảng dạy cấp học chưa thực phù hợp điểm yếu hoạt động dạy học phương pháp giảng dạy Phần lớn kiểu dạy thầy giảng trò ghi, thầy đọc trị chép, dẫn đến tình trạng HS thụ động Phương pháp làm cho HS có thói quen học vẹt, học tủ, học lệch, học đối phó để thi, thiếu suy nghĩ thiếu sáng tạo học tập Để tạo đổi thực giáo dục, cần đổi phương pháp dạy học Phát huy tính chủ động sáng tạo học sinh, ý đến hoạt động tích cực HS lớp, HS trực tiếp tham gia vào giảng thầy Dưới hướng dẫn thầy thì, HS phát vấn đề, suy nghĩ để tìm cách GQVĐ Vấn đề đặt làm để giúp HS phát giải vấn đề toán Giúp em hiểu, nắm vững khái niêm, định luật, tính chất vật lý Từ khơi dậy lòng say mê, hứng thú học tập cho học sinh Trong day học vật lý, tập phương tiện, phương pháp có hiệu thực nhiệm vụ giáo dưỡng, phát triển tự nhiệm vụ giáo dục kỹ thuật tổng hợp Chính việc giảng dạy BTVL nhà trường không giúp HS hiểu cách sâu sắc đầy đủ kiến thức quy định chương trình mà cịn phát triển tư sáng tạo.Từ đó, giúp em vận dụng kiến thức vật lí để giải tốt nhiệm vụ học tập vấn đề mà thực tiễn đặt Chương “Sóng sóng âm” chương trinh Vật lý 12 chương khó HS Lượng tập chương nhiều khó, nhiều HS khó khăn khơng biết giải tập Với lí trên, tơi chọn đề tài: Bồi dưỡng lực phát giải vấn đề cho học sinh dạy học tập chương “Sóng sóng âm” vật lý 12 THPT Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng biện pháp bồi dưỡng lực phát giải vấn đề học sinh dạy học tập chương “Sóng sóng âm” nhằm nâng cao chất lượng hiệu học tập Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1.Đối tượng nghiên cứu đề tài - Năng lực phát giải vấn đề - Quá trình dạy học Vật lý trường THPT - Dạy học tập Vật lý 3.2 Phạm vi nghiên cứu Năng lực phát giải vấn đề học sinh dạy học tập chương “Sóng sóng âm” Vật lý 12 Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng biện pháp bồi dưỡng lực phát giải vấn đề học sinh dạy học tập chương “Sóng sóng âm” sử dụng biện pháp cách đồng nâng cao chất lượng hiệu học tập Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Xây dựng sở lý luận lực phát giải vấn đề dạy học tập vật lí 5.2 Điều tra thực trạng dạy học tập vật lí chương “Sóng sóng âm” trường THPT 5.3 Phân tích chương trình nội dung sách giáo khoa chương “Sóng sóng âm” vật lí 12 5.4 Xây dựng hệ thống tập chương “sóng sóng âm” dùng làm phương tiện bồi dưỡng lực phát giải vấn đề 5.5 Thiết kế tiến trình dạy học BT chương “Sóng sóng âm” Vật lý 12 5.6 Thực nghiệm sư phạm Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu tài liệu tham khảo để xây dựng sở lý luận đề tài 6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Điều tra, đánh giá thực trạng dạy học BTVL số trường THPT 6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm Thực nghiệm sư phạm trường THPT để kiểm chứng giá thuyết khoa học đánh giá kết nghiên cứu 6.4 Phương pháp thống kê toán học Xứ lý kết thực nghiệm sư phạm cơng cụ tốn học thống kê Đóng góp đề tài - Về mặt lí luận: Luận văn xây dựng sở lí luận bồi dưỡng lực phát giải vấn đề dạy học tập vật li Nêu lên khái niệm, cấu trúc lực phát GQVĐ - Về mặt thực tiễn: + Đề xuất biện pháp bồi dưỡng lực phát GQVĐ dạy học BTVL + Xây dựng hệ thống tập làm phương tiện bồi dưỡng lực phát GQVĐ dạy học chương “Sóng sóng âm” hai giáo án tập đáp ứng yêu cầu thực tế dạy học vật lí trường THPT Cấu trúc luận văn - Mở đầu - Nội dung: chương Chương Cơ sở lí luận bồi dưỡng lực phát giải vấn đề học sinh dạy học vật lý Chương Dạy học tập chương “Sóng sóng âm” theo hướng bồi dưỡng lực phát giải vấn đề Chương Thực nghiệm sư phạm - Kết luận - Tài liệu tham khảo CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1 Năng lực phát giải vấn đề học sinh dạy học vật lí 1.1.1 Năng lực 1.1.1.1 Khái niệm lực [16] Trong tâm lý học có nhiều định nghĩa lực: Theo P.ARuđich “Năng lực tính chất tâm - sinh lý người chi phối trình tiếp thu kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo hiệu thực hoạt động định” Từ định nghĩa này, khái niệm lực bao gồm điều kiện tâm sinh lý chi phối hoạt động người A.Gcôvaliôp định nghĩa “Năng lực tập hợp tổng hợp thuộc tính cá nhân người, đáp ứng nhu cầu lao động đảm bảo cho hoạt động đạt kết cao” N.X Lâytex cho lực thuộc tính tâm lý cá nhân điều kiện để hoàn thành tốt đẹp loại hoạt động định GS.TS Phạm Minh Hạc định nghĩa: “Năng lực đặc điểm tâm lý cá biệt, tạo thành điều kiện quy định tốc độ, chiều sâu, cường độ, việc tác động vào đối tương” Định nghĩa cho lực yếu tố tổ hợp hoạt động cụ thể tạo thành điều kiện để tác động vào đối tượng lao động Từ định nghĩa lực ta thấy người người khác có lực khác Các dấu hiệu khác biệt lực là: - Khác biệt khuynh hướng hoạt động - Khác biệt nhịp độ hoạt động tiến hoạt động, sữ dễ dàng hoạt động - Số lượng chất lượng kết hoạt động - Tính chất độc lập sáng tạo hoạt động Khuynh hướng dấu hiệu sớm lực hình thành Khuynh hướng biểu nguyễn vọng ý muốn người hoạt động định ví dụ lĩnh vực hội họa, âm nhạc, toán học, vật lý nhiều nguyễn vọng xuất sởm có tính chất tự phát, say mê PL2 M nằm đỉnh sóng sau M theo chiều truyền sóng, cách M khoảng từ 42 cm đến 60 cm có điểm N từ vị trí cân lên đỉnh sóng Khoảng cách MN A.50 cm B 55 cm C 52 cm D 45 cm Bài Một sóng truyền theo chiều dương trục Ox với bước sóng 12 cm biên độ không đổi Tại điểm M cách O đoạn d = cm phương trình dao động u1 = a cos(250π t + 5π ) mm Phương trình dao động N cách O d2 = 19 cm là: A u2 = a cos(250π t + C u2 = a cos(250π t + 5π ) mm 5π ) mm B u2 = a cos(250π t − D u2 = a cos(250π t − 5π ) mm 5π ) mm Bài 4: Cho sóng ổn định, truyền sợi dây dài từ đầu dây Tốc độ truyền sóng dây 2,4 m/s, tần số sóng 20 Hz, biên độ sóng mm Hai điểm M N cách 37 cm Sóng truyền từ M tới N Tại thời điểm t, sóng M có li độ −2 mm phái cân bằng, vận tốc sóng N thời điểm (t – 1,1125) s là: A −8π cm/s B 80π m/s C cm/s D 16π cm/s Bài Một sóng lan truyền sợi dây với chu kì T, biên độ A thời điểm to, li độ phần tử B C tương ứng –10 mm +10 mm; phần tử trung điểm D BC vị trí cân Ở thời điểm t 1, li độ phần tử B C –6 mm phần tử D cách vị trí cân đoạn h Giá trị h gần giá trí sau ? A 12 mm B 14 mm C 18 mm 10,4 mm Bài M N hai điểm mặt nước phẳng lặng cách khoảng 12 cm Tại điểm O đường thẳng MN nằm đoạn MN, người ta đặt nguồn dao động với phương trình u = 2,5 cos 20π t (cm), tạo sóng mặt nước với tốc độ truyền sóng v = 1,6 m/s Khoảng cách xa hai phần tử môi trường M N có sóng truyền qua là: A 13 cm B 15,5 cm C 19 cm D 17 cm Bài Một sóng lan truyền sợi dây căng ngang dài vô hạn với tần số f = 50 Hz bước sóng 40 cm Hai điểm M N cách 30 cm có sóng truyền PL3 qua theo chiều từ M đến N Kể từ lúc điểm M qua vị trí cân bằng, thời gian ngắn để điểm N đến vị trí cân là: A s 200 B s 100 C s 200 D s 50 Bài Hai nguồn sóng kết hợp A B mặt nước cách 16 cm có phương trình u A = u B = 3cos50π t (cm), tốc độ truyền sóng 1,5 m/s Điểm C mặt nước, với AC = 25 cm BC = 18 cm Trên đoạn AC, số điểm dao động với biên độ cực tiểu bẳng A B C D Bài Tại hai điểm mặt nước, có hai nguồn phát sóng kết hợp A B có phương trình u = a cos 40π t (cm), vận tốc truyền sóng 50 cm/s, A B cách 11cm Gọi M điểm mặt nước có MA = 10 cm MB = cm Số điểm dao động cực đại đoạn AM A B C D Bài 10 Tại hai điểm A B cách 18 cm mặt chất lỏng có hai nguồn dao động kết hợp, biên độ ngược pha Bước sóng 2,4 cm Hai điểm M N nằm đoạn AB, với AM = cm, BN = cm Hai điểm C D mặt chất lỏng cho MNCD hình vng Số điểm dao động với biên độ cực đại cạnh CD A B C D Bài 11: Trên bề mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp A B cách 100 cm dao động ngược pha, chu kì 0,1 s Biết tốc độ truyền sóng mặt chất lỏng v = m/s Xét điểm M nằm đường thẳng vng góc với AB B Để M có dao động với biên độ cực tiểu M cách B đoạn nhỏ A 10,56 cm B 20 cm C 15,06 cm D 29,17 cm Bài 12: Trong thí nghiệm giao thoa sóng nước, hai nguồn kết hợp A, B cách 16 cm, dao động pha theo phương thẳng đứng Sóng truyền với bước sóng cm Ở mặt nước có đường thẳng ∆ song song với AB cách AB đoạn cm Gọi C giao điểm ∆ với đường trung trực AB Khoảng chách ngắn từ C đến điểm dao động với biên độ cực đại ∆ PL4 A 3,0 cm B 4,4 cm C 2,4 cm D 5,0 cm Bài 13: Hai nguồn kết hợp A B dao động theo phương vng góc với bề mặt chất lỏng với phương trình uA = uB = 4cos40πt (cm) Tốc độ truyền sóng bề mặt chất lỏng 50 cm/s, biên độ sóng coi khơng đổi Điểm M bề mặt chất lỏng với AM − BM = 10/3cm Tốc độ cực đại phần tử chất lỏng M A 160π cm/s B 100π cm/s C 80π cm/s D 120π cm/s Bài 14: Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, có hai nguồn kết hợp A B dao động pha, biên độ a, tần số 20Hz, cách 10cm Tốc độ truyền sóng mặt nước 30 cm/s, coi biên độ sóng khơng đổi q trình truyền Gọi C D hai điểm mặt nước cho ABCD hình vng Số điểm dao động với biên độ a CD A B C 12 D 10 PL5 PHỤ LỤC II PHIẾU HỌC TẬP SỐ A Bài tập luyện giải lớp Bài tập 1: Trên sợi dây đàn hồi có hai đầu A B cố định có sóng dừng với tần số f = 60 Hz Không kể hai đầu A B, dây có nút sóng Để dây hình thành sóng dừng với bụng sóng, ta cần thay đổi tần số sóng đến giá trị bao nhiêu? Coi tốc độ truyền sóng dây khơng đổi Bài tập 2: Một sợi dây đàn hồi OA có đầu A tự do, đầu O kích thích dao động theo phương vng góc với sợi dây dây hình thành có bụng sóng với O nút A bụng Tốc độ truyền sóng dây m/s khoảng thới gian hai lần liên tiếp tốc độ dao động điểm A cực đại 0,05 s Xác định chiều dài OA Bài tập 3: Một sợi dây đàn hồi căng ngang, có sóng dừng ổn định Trên dây, A điểm nút, B điểm bụng gần A nhất, C trung điểm AB, với AB = 10 cm Biết khoảng thời gian ngắn hai lần mà li độ dao động phần tử B biên độ dao động phần tử C 0,2 s Xác định tốc độ truyền sóng dây Bài tập 4: Trên đường thẳng cổ định môi trường đẳng hướng, không hấp thụ phản xạ âm, máy thu cách nguồn âm khoảng d thu âm có mức cường độ âm L; dịch chuyển máy thu xa nguồn âm thêm m mức cường độ âm thu L − 20(dB) Xác định khoảng cách d Bài toán 5: Tại điểm O mơi trường đẳng hướng, khơng hấp thụ âm, có nguồn âm điểm, giống với công suất phát âm khơng đổi Tại điểm A có mức cường độ âm 20 dB Để trung điểm M đoạn OA có mức cường độ âm 30 dB số nguồn âm giống nguồn âm cần đặt thêm O bao nhiêu? B Bài tập tự luyện Bài 1: Một sợi dây đàn hồi AB có đầu B cố định đầu A gắn với cần rung với tần số 20 Hz dây có sóng dừng mà ngồi hai nút hai đầu dây cịn có nút khác Để dây AB có sóng dừng với đầu A coi nút dây có bụng sóng đầu A phải rung với tần số A Hz B 40 Hz C 10 Hz D 20 Hz PL6 Bài 2: Một sợi dây AB dài 55 cm, đầu A gắn vào nhánh âm thoa treo lơ lứng, âm thoa dao động theo phương ngang với biên độ nhỏ Khi âm thoa dao động với 100 Hz dây AB có sóng dừng Coi A điểm nút thứ khoảng cách từ điểm B đến nút thứ năm 35 cm Tốc độ truyền sóng dây A m/s B m/s C 14 m/s D 10 m/s Bài 3: Một sợi dây, đầu gắn với nguồn âm có tần số thay đổi Hai tần số gần nhát tạo sóng dừng 90 Hz 150 Hz Khi dây có điểm bụng phải điều chỉnh tần số nguồn A 270 Hz B 240 Hz C 300 Hz D 210 Hz Bài 4: Trên sợi dây căng ngang vời hai đầu cố định có sóng dừng, biên độ dao động bụng sóng mm Biên độ dao động trung điểm bụng sóng nút sóng liền kề là: A mm B mm C mm D 1mm Bài 5: Một sợi dây đàn hồi OM = 45 cm có hai đầu cố định Khi kích thích dây hình thành bụng sóng, biên độ dao động phần tử bụng sóng cm Tại điểm N gần đầu O nhất, phần tử có biên độ dao động 2,5 cm Khoảng cách ON A 10 cm B cm C 2,5 cm D 4,25 cm Bài 6: Trên sợi dây có sóng dừng với biên độ khơng đổi, điểm bụng M cách nút N gần đoạn cm Khoảng thời gian hai lần liên tiếp trung điểm P đoạn MN có li độ với điểm M 0,1 s Tốc độ truyền sóng dây A 200 cm/s B 100 cm/s C 120 cm/s D 150 cm/s Bài 7: Trên dây có sóng dừng với B điểm bụng gần nút A nhất, C nằm A B với AB = 3AC Vào thời điểm tốc độ dao động B 30 cm/s tốc độ dao động C ? A 15 cm/s B 10 cm/s C 15 cm/s D 15 cm/s Bài 8: Một nguồn phát sóng âm theo hướng Khoảng cách từ M đến nguồn mười lần từ N đến nguồn Nếu mức cường độ âm M 40 dB bỏ qua hấp thụ âm mơi trường mức cường độ âm N là: A 20 dB B 40 dB C 60 dB D 70 dB PL7 Bài 9: Một nguồn âm đẳng hướng đặt O Ba điểm A, B, C nằm hướng truyền âm Mức cường độ âm A lớn mức cường độ âm B 20 dB, mức cường độ âm B lớn mức cường độ âm C 20 dB Tỉ số A 10 B C D BC AB 10 PL8 PHỤ LỤC III ĐỀ KIỂM TRA LẦN Câu 1: Một sợi dây đàn hồi AB dài căng ngang Cho đầu A dao động điều hịa theo phương thẳng đứng với biên độ cm tần số Hz Sóng truyền với vận tốc m/s Viết phương trình dao động điểm A điểm M cách A khoảng m coi A bắt đầu dao động từ vị trí cân theo chiều dương Tìm li độ M thời điểm t = 2s Cầu 2: Một nguồn dao động điều hòa với chu kì T = 0,04 s Vận tốc truyền sóng 200 m/s Tìm độ lệch pha dao động hai điểm: a) Nằm cách nguồn khoảng 10 m b) Nằm phương truyền sóng cách m Tìm khoảng cách gần phương truyền sóng hai điểm dao động vuông pha với Câu 3: Gắn vào nhánh âm thoa khung dây chữ U có hai đầu S 1S2 cách cm chạm nhẹ vào mặt nước, để làm thí nghiệm giao thoa Cho nhánh âm thoa dao động theo phương thẳng đứng với biên độ a = cm với tần số f = 100Hz Sóng truyền với vận tốc v = 60 cm/s coi biên độ sóng truyền khơng giảm Viết phương trình dao động điểm M cách S1 2,4 cm cách S2 1,2 cm Xác định số điểm đứng yên đoạn S 1S2 thời điểm tìm khoảng cách từ điểm đền vị trí S1 Câu 4: Một sợi dây có đầu cố định đầu tự Khi rung với tần số 63 Hz dây xuất sóng dừng với nút sóng, kể đầu cố định Hỏi muốn dây có nút (kể đầu cố định) phải rung với tần số bao nhiêu? Coi vận tốc truyền sóng dây khơng đổi Câu 5: Một nguồn phát sóng âm theo hướng Khoảng cách từ M đến nguồn mười lần từ N đến nguồn Nếu mức cường độ âm M 40 dB bỏ qua hấp thụ âm mơi trường mức cường độ âm N bao nhiêu: PL9 Hết ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM Câu (2,5 điểm) Ý Nội dung Phương trình dao động điểm A: u A = a cos(ωt + ϕ ) a = cm  ω = 2π f = 2π u = cos ϕ = π t = 0 A → →ϕ = − sin ϕ < v A > π u A = 2cos(2π t − ) cm d 9π   PTDĐ điểm M: uM = a cos ω (t − ) + ϕ  = 2cos(2π t − ) cm v   9π Li độ M t = s: uM = 2cos(2π − ) = Câu (2,5 điểm) Ý 1.a Nội dung Tân số góc: ω = 2π = 50π rad/ s T Điểm 0,5 0,5 0,5 0.5 0,5 Điểm 0,5 Đặt phương trình nguồn: u = a cos50π t PTDĐ hai điểm: 10  u = a cos50 π (t − )  14 − 10 200 → ∆ϕ = 50π =π  200 u = a cos50π (− 14 )  200 PTDĐ hai điểm: d1  u1 = a cos50π (t − 200 ) d 3π → ∆ϕ = 50π =  200 u = a cos50π ( − d1 + )  200 d1  u = a cos50 π (t − )  200 PTDĐ hai điểm:  u = a cos50π ( − d1 + d )  200 d π = → d = cm Độ lệch pha hai điểm: ∆ϕ = 50π 200 Câu (2,5 điểm) 1.b 0.5 0.5 0,5 0,5 PL10 Ý Nội dung Bước sóng: λ = Điểm v 0,6 = = 0,006 m = 0,6 cm f 100 0,5 ω = 2π f = 200(rad/ s) Đặt phương trình dao động hai nguồn: uS1 = uS2 = 2cos 200π t (mm) Phương trinh sóng nguồn truyền tới M: MS1  u1M = 2cos 200π (t − v ) = 2cos(200π t − 8π ) (mm)  u = 2cos 200π (t − MS ) = 2cos(200π t − 4π )  M v uM = u1M + u2 M = 4cos(200π t − 6π ) (mm) Xét điểm M thuộc S1S2 M dao động cực tiểu: d1 + d = S1S   λ d − d1 = (2k + 1) (k ∈ Z )   S1S λ  − (2 k + 1) SS SS d1 = ⇒ − − 0,5 < k < − 0,5 → −3,8 < k < 2,8  λ λ  0 < d1 < S1S 2 0,5 0,5 0,5 k = [ −3, −2, −1,0,1,1] có giá trị k tương ứng điểm Vị trí điểm cực tiểu đến S1S2: S1S λ − (2k + 1) = (0,85 − 0,3k ) cm ( k = [ −3, −2, −1,0,1, ] Câu (1 điểm) d1 = Nội dung đầu cố định nên chiều dài sợi dây phải thỏa mãn: λ v =k 2f Lúc đầu có nút kể đầu: k1 = l=k Ý Điểm 0,5 Lúc sau có nút kể đầu: k2 = v  l = k1 f k  ⇒ f ' = f = 63 = 105 Hz  k1 l = k v '  2f Câu (1 điểm) Ý 0,5 Nội dung 0,5 Điểm PL11 Gọi P công suất nguồn Công suất nguồn P cơng suất trền tồn diện tích mặt cầu bán kính OM cơng suất tồn diện tích mặt cầu bán kính ON  P = PM = PN = I M 4π OM = I N 4π ON 2   OM  LM LN − LM ⇒  I M = I o 10 ÷ = 10  ON   LN I = I 10 o  N 0,5 0,5 102 = 10 LN −4 ⇒ = LN − ⇒ LN = B = dB PHỤ LỤC IV ĐỀ KIỂM TRA LẦN Câu 1: Một mũi nhọn S gắn vào đầu A thép nằm ngang chạm vào mặt nước Khi thép dao động vơi tần số f = 100 Hz, S tạo mặt nước sóng có biên độ a = 0,4 cm Biết khoảng cách gợn lồi liên tiếp cm; tính Tính vận tốc truyền sóng mặt nước PL12 Viết phương trình dao động điểm M mặt nước cách S khoảng d = cm Coi S bắt đầu dao động từ vị trí cân theo chiều dương biên độ không phụ thuộc vào khoảng cách tới S Tìm vận tốc điểm M thời điểm t = 2s Câu 2: Một sóng học truyền theo chiều dương trục Ox Phương trình dao động điểm phương truyền sóng u = 6cos( 2π π t− x) (với t đo 120 s, x đo cm) Xác định tốc độ truyền sóng Tính độ lệch pha điểm sau thời gian cách ∆t = 0,5s Tính độ lệch pha hai điểm cách ∆d = 40 cm Li độ điểm thời điểm t cm Hãy xác định lí độ điểm sau thời điểm 3s Câu 3: Dùng âm thoa có tần số rung f = 100 Hz để tạo hai điểm O 1, O2 mặt nước hai nguồn sóng biên độ, pha Biết O1O2 = cm Một hệ gỡn lồi xuất gồm gỡn thẳng 14 gỡn dạng hypebol bên Khoảng cách hai gỡn đo dọc theo O1O2 2,8 cm Tính vận tốc truyền sóng mặt nước Lập phương trình dao động điểm I trung điểm O 1O2 Điểm dao động pha với I nằm đường trung trực O 1O2 cách I đoạn gần bao nhiêu? Câu 4: M, N, P điểm liên tiếp sợi dây có sóng dừng có biên độ cm, dao động P ngược pha với dao động M MN = 2NP = 20cm Cử sau khoảng thời gian ngắn 0,04s sợi dây duỗi thẳng Xác định tốc độ cực đại bụng sóng Câu 5: Một nguồn âm đẳng hướng đặt O Ba điểm A, B, C nằm hướng truyền âm Mức cường độ âm A lớn mức cường độ âm B 20 dB, mức cường độ âm B lớn mức cường độ âm C 20 dB Xác định tỉ số BC/AB Hết PL13 ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM Câu (2,5 điểm) Ý Nội dung Giữa n = gợn lồi có n − = bước sóng: l = (n − 1)λ → λ = l = 0,5 cm n −1 v → v = λ f = 0,5.100 = 50cm/ s f Dao động S: uS = a cos(ωt + ϕ ) λ = v.T =   a = 0, cm π  ω = 2π f = 200π rad/ s → uS = 0, 4cos(200π t − ) cm  uS =  π t =  ⇒ϕ = −  v >  s Phương trình sóng điểm cách S đoạn d: d π d π   u = a cos ω (t − ) −  = 0, 4cos  200π (t − ) −  v 2 50    Tại M: d = cm π 39π  uM = 0, cos  200π (t − ) −  = 0, 4cos(200π t − ) cm 50   39π ) (cm/ s) Vận tốc điểm M: vM = uM' = −80sin(200π t − 39π ) = −80(cm/ s) Với t = 2s :vM = −80sin(400π − Câu (2,5 điểm) Ý Nội dung Điểm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Điểm Từ phương trình: 2π  π ω =   2π π ω = (rad/ s) u = 6cos( t − x)  → π 120  2π  λ = 240(cm) =  λ 120  π 240 2π λ.ω = 40(cm/ s) λ = v.T = v →v= = ω 2π 2π 0,5 PL14 ∆t = 0,5 s : Ở thời điểm t pha dao động là: ϕt = Sau 0,5 s pha dao động là: ϕ( t +0,5) = Độ lệch pha: ∆ϕ = ϕ (t +0,5) − ϕt = 2π π (t + 0,5) − x 120 π Phương trình dao động M: uM = 6cos( 2π π t− x 120 Phương trình dao động N: u N = 6cos( 0,5 2π π t− xM ) 120 2π π t− xN ) 120 0,5 Độ lệch pha hai điểm thời điểm: π π π (x N − xM ) = 40 = 120 120 Ở thời điểm t thì: ∆ϕ M − N = 2π π 2π π t− x ) = ⇒ cos( t − x) = 120 120 Sau thời điểm 3s: 0,5 π  2π π  2π xM = 4cos  (t + 3) − x  = −4cos( t − x ) = −2cm 120  120  Câu (2,5 điểm) 0,5 xM = 4cos( Ý Nội dung Khoảng cách hai gợn lồi đoạn O1O2 λ/2 Ta có 28 gợn lồi hai bên cách 2,8 cm, vậy: λ 2.2,8 28 = 2,8 ⇒ λ = = 0, cm 28 λ Vận tốc truyền sóng: v = = λ f = 0, 2.100 = 20 cm/s T Đặt phương trình dao động hai nguồn: u1 = u2 = u = a cos ω t = acos 2π ft = acos 200π t OO  2π  ) u1M = a cos(200π t − λ DĐ M nguồn truyền đến:  OO  2π u = a cos(200π t − )  M λ DĐ M: Điểm 0,5 0,5 0,5 PL15 O1O2 ) = 2acos(200π t − 15π ) uM = u1M + u2 M = 2a cos(200π t − λ Tương tự PTDĐ P đường trung trực O1O2: 2π 2π O1P ) λ uI = 2a cos(200π t − Độ lệch pha I so với P: ∆ϕ = −15π + 2π O1 P = k 2π λ 0,5 O1 P = k λ + 7,5λ = k 0, + 1,5 OO O1P > = 1,5 ⇒ k > ⇒ kmin = 2 IPmin = O1Pmin − O1I = 1,7 − 1,52 = 0,8 cm 0,5 Câu 4: (1,5 điểm) Nội dung Thời gian lần liên tiếp sợi dây duỗi thẳng: Điểm T = 0,04 ⇒ T = 0,08 s M N thuộc bó sóng, cịn P nằm bó sóng liền kề: Ý 0,5 λ MN NP 20 10 = + = + = 15 ⇒ λ = 60 cm 2 2 Chọn gốc O nút sóng gần N khí biện độ điểm 2π x 2π ⇒ AN = = Ao sin ⇒ Ao = cm dây là: A = Ao sin λ 60 Tộc độ cực đại bụng sóng: vmax = ω Ao = 2π 2π A o = = 200π cm/ s = 2π m/ s T 0,08 0,5 0,5 Câu (1 điểm) Nội dung  P = I A 4π OA = I B 4π OB = I C 4π OC  OB   = 102  LA LB + ÷  I A = I o 10 = I o 10  OA  ⇒ Ta có:   LB  I B = I o 10  OC   I = I 10 LC = I 10 LB −2  OB ÷ = 10  o o  C OB = 10OA BC ⇒ OC − OB = 10(OB − OA) ⇔ BC = 10 AB ⇒ = 10  OC = 10 OB AB  Điểm Ý 0,5 0,5 PL16 ... Chương Cơ sơ lí luận bồi dưỡng lực phát giải vấn đề học sinh dạy học tập vât lí 1.1 Năng lực phát giải vấn đề học sinh dạy học vật lí .4 1.1.1 Năng lực 1.1.2 Năng lực vật lí. .. tham khảo 4 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1 Năng lực phát giải vấn đề học sinh dạy học vật lí 1.1.1 Năng lực 1.1.1.1... giải vấn đề - Quá trình dạy học Vật lý trường THPT - Dạy học tập Vật lý 3.2 Phạm vi nghiên cứu Năng lực phát giải vấn đề học sinh dạy học tập chương ? ?Sóng sóng âm? ?? Vật lý 12 Giả thuyết khoa học