Giao thoa sóng

Tiết theo PPCT Ngày soạn 24-9-2008 Bài: GIAO THOA SÓNG (Dùng giáo án điện tử) I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Mô 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. - Nắm được vị trí có cực đại, cực tiểu giao thoa - Viết được công thức xác định vị trí của cực đại và cực tiểu giao thoa. 2. Kĩ năng: - Vận dụng được các công thức 8.2, 8.3 Sgk để giải các bài toán đơn giản về hiện tượng giao thoa. 3. Thái độ: - Nghiêm túc trong học tập, tìm hiểu các hiện tượng có liên quan trong cuộc sống 4. Trọng tâm: - Điều kiện có giao thoa sóng, viết được vị trí cực đại và cực tiểu của giao thoa sóng. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Thí nghiệm hình 8.1 Sgk. 2. Học sinh: Ôn lại phần tổng hợp dao động. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 (5 phút): Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản -Định nghĩa sóng cơ?. Phân loại sóng cơ. -Nêu các đặc trưng của sóng cơ. Viết công thức tính bước sóng. -Trả lời câu hỏi của GV. -HS cả lớp theo dõi và nhận xét câu trả lời. Hoạt động 2 (5 phút): Tìm hiểu về sự giao thoa của hai sóng mặt nước Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Mô 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 không 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 yên tại chỗ. I. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước - Gõ cho cần rung nhẹ: + Trên mặt nước xuất hiện những loạt gợn sóng cố định có hình các đường hypebol, có cùng tiêu điểm S 1 và S 2 . Trong đó: * Có những điểm đứng yên hoàn toàn không dao động. * Có những điểm đứng yên dao động rất mạnh. Hoạt động 3 (15 phút): Tìm hiểu về cực đại và cực tiểu giao thoa. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Ta có nhận xét gì về A, f và ϕ của hai sóng do hai nguồn S 1 , S 2 phát ra? → Hai nguồn phát sóng có cùng A, f và ϕ gọi là hai nguồn đồng bộ. - Nếu 2 nguồn phát sóng có cùng f và - Vì S 1 , S 2 cùng được gắn vào cần rung → cùng A, f và ϕ. - HS ghi nhận các khái niệm 2 nguồn kết hợp, 2 nguồn đồng bộ và sóng kết hợp. II. Cực đại và cực tiểu giao thoa 1. Biểu thức dao động tại một điểm M trong vùng giao thoa Trang 1/3 S 1 S 2 S 1 S 2 có hiệu số pha không phụ thuộc thời gian (lệch pha với nhau một lượng không đổi) gọi là hai nguồn kết hợp. - Nếu phương trình sóng tại S 1 và S 2 là: u = Acosωt → Phương trình mỗi sóng tại M do S 1 và S 2 gởi đến có biểu thức như thế nào? - Dao động tổng hợp tại M có biểu thức? - Hướng dẫn HS đưa tổng 2 cosin về tích. 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 π π λ λ π π λ λ     = − + −  ÷  ÷       − + = −  ÷   - Dựa vào biểu thức, có nhận xét gì về dao động tổng hợp tại M? - Biên độ dao động tổng hợp a phụ thuộc yếu tố nào? - Những điểm dao động với biên độ cực đại là những điểm nào? - Hướng dẫn HS rút ra biểu thức cuối cùng. - Y/c HS diễn đạt điều kiện những điểm dao động với biên độ cực đại. - Những điểm đứng yên là những điểm nào? - Hướng dẫn HS rút ra biểu thức cuối cùng. - Y/c HS diễn đạt điều kiện những điểm đứng yên. - Quỹ tích những điểm dao động với biên độ cực đại và những điểm đứng cos2 1 1 d t u A T π λ   = −  ÷   và cos2 2 2 d t u A T π λ   = −  ÷   u = u 1 + u 2 - HS làm theo hướng dẫn của GV, để ý: cos cos cos cos2 2 2 α β α β α β + − + = - HS nhận xét về dao động tại M và biên độ của dao động tổng hợp. - Phụ thuộc (d 2 – d 1 ) hay là phụ thuộc vị trí của điểm M. cos 2 1 ( ) 1 d d π λ − = → cos 2 1 ( ) 1 d d π λ − = ± Hay 2 1 ( )d d k π π λ − = → d 2 – d 1 = kλ (k = 0, ±1, ±2…) cos 2 1 ( ) 0 d d π λ − = Hay 2 1 ( ) 2 d d k π π π λ − = + → 2 1 1 2 d d k λ   − = +  ÷   (k = 0, ±1, ±2…) - Hai nguồn đồng bộ: phát sóng có cùng f và ϕ. - Hai nguồn kết hợp: phát sóng có cùng f và có hiệu số pha không phụ thuộc thời gian. - Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra gọi là hai sóng kết hợp. - Xét điểm M trên mặt nước cách S 1 , S 2 những khoảng d 1 , d 2 . + δ = d 2 – d 1 : hiệu đường đi của hai sóng. - Dao động từ S 1 gởi đến M cos2 1 1 d t u A T π λ   = −  ÷   - Dao động từ S 2 gởi đến M cos2 2 2 d t u A T π λ   = −  ÷   - Dao động tổng hợp tại M u = u 1 + u 2 Hay: cos cos2 2 1 1 2 ( ) 2 2 d d d d t u A T π π λ λ   − + = −  ÷   Vậy: - Dao động tại M vẫn là một dao động điều hoà với chu kì T. - Biên độ của dao động tại M: cos 2 1 ( ) 2 d d a A π λ − = 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 = kλ Với k = 0, ±1, ±2… b. Những điểm đứng yên, hay là có dao động triệt tiêu (cực tiểu giao thoa). 2 1 1 2 d d k λ   − = +  ÷   Với (k = 0, ±1, ±2…) c. Với mỗi giá trị của k, quỹ tích của các điểm M được xác Trang 2/3 S 1 S 2 d 2 d 1 M yên? 2 1 1 hoaëc 2 d d k k λ λ   − = +  ÷   - Là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S 1 và S 2 . định bởi: d 2 – d 1 = hằng số Đó là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S 1 và S 2 . Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu về hiện tượng giao thoa Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Qua hiện tượng trên cho thấy, hai sóng khi gặp nhau tại M có thể luôn luôn hoặc tăng cường lẫn nhau, hoặc triệt tiêu lẫn nhau tuỳ thuộc vào δ hoặc ∆ϕ giữa hai sóng tại M. - Hiện tượng đặc trưng nghĩa là sao? - HS ghi nhận về hiệu số pha hiện tượng giao thoa. - Nghĩa là mọi quá trình sóng đều có thể gây là hiện tượng giao thoa và ngược lại quá trình vật lí nào gây được sự giao thoa cũng tất yếu là một quá trình sóng. III. Hiện tượng giao thoa - Hiệu số pha giữa hai sóng tại M 2 1 2 1 2 ( ) 2 d d π πδ ϕ ϕ ϕ λ λ − ∆ = − = = - Hiện tượng giao thoa: là hiện tượng khi hai sóng kết hợp gặp nhau, có những điểm chúng luôn luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng luôn luôn triệt tiêu nhau. - Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng. - Các đường hypebol gọi là vân giao thoa của sóng mặt nước. Hoạt động 5 (5 phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau. - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Ghi những chuẩn bị cho bài sau. IV. RÚT KINH NGHIỆM V.CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 1.Hai nguồn kết hợp là hai nguồn dao động có: a.cùng tần số. b.cùng pha. c.cùng tần số, cùng pha hay độ lệch pha không đổi theo thời gian. d.cùng tần số, cùng pha và cùng biện dộ. 2.Nguồn sóng O có phương trình dao động cosu a t ω = . Phương trình dao động tại M cách O một khoảng OM=d là: 2 cos( ) M M fd a u a t v π ω = − 2 . cos( ) M M d b u a t v π ω = − 2 . cos( ) M M fd c u a t v π ω = + 2 . cos ( ) M M fd d u a t v π ω = − 3. Hiện tượng giao thoa là hiện tượng a. Giao của hai sóng tại một điểm cảu môi trường b. Tổng hợp 2 dao động c. Tạo thành các gợn lồi, lõm d. Hai sóng gặp nhau có những điểm chúng luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng luôn triệt tiêu nhau -------o0o-------- Trang 3/3 . có sự giao thoa của hai sóng. - Nắm được vị trí có cực đại, cực tiểu giao thoa - Viết được công thức xác định vị trí của cực đại và cực tiểu giao thoa. . là hiện tượng giao thoa và ngược lại quá trình vật lí nào gây được sự giao thoa cũng tất yếu là một quá trình sóng. III. Hiện tượng giao thoa - Hiệu số