Bài 15. Phản xạ sóng. Sóng dừng

Bài 15. Phản xạ sóng. Sóng dừng tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh...

Tiết 25. Bài 15 VẬT LÍ Lớp 12NC GIÁO VIÊN THỰC HIỆN TRẦN VIẾT THẮNG TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN THÁI NGUYÊN 1. Sệẽ PHAN XAẽ 1. Sệẽ PHAN XAẽ SONG SONG 2. SONG DệỉNG 2. SONG DệỉNG Tit 25. Bi 15 VT L Lp 12NC NI DUNG BI HC NI DUNG BI HC 1. Phản xạ sóng B A h15.a B A h15.b a. Đưa đầu A của dây lên xuống theo phương vuông góc với dây để tạo một biến dạng truyền trên dây h.15a. b. Cho đầu A dao động điều hoà theo phương vuông góc với dây để tạo ra sóng tới và sóng phản xạ cùng truyền trên dây h.15b. Khi sóng tới truyền trên một sợi dây tới gặp một vật cản cố định thì bị phản xạ và truyền ngược lại. Sóng phản xạ: + có cùng bước sóng với sóng tới, + ngược pha nhưng cùng tần số với sóng tới. 1. Phản xạ sóng B A h15.a B A h15.b Quan sát hiện tượng sóng chạy 1. Phản xạ sóng B A h15.a B A h15.b Quan sát hiện tượng sóng chạy 2. Sóng dừng B A h15.a B A h15.b A B 2. SONG DệỉNG 2. SONG DệỉNG Quan saựt hieọn tửụùng 2. SONG DệỉNG 2. SONG DệỉNG Quan saựt hieọn tửụùng B A Sóng tới Sóng phản xạ 2. SÓNG DỪNG 2. SÓNG DỪNG Quan sát hiện tượng A B 2. SONG DệỉNG 2. SONG DệỉNG Quan saựt hieọn tửụùng [...]...2 SÓNG DỪNG Quan sát hiện tượng 2 SÓNG DỪNG Quan sát hiện tượng Sóng tới B A Sóng phản xạ 2 SÓNG DỪNG Quan sát hiện tượng 2 SÓNG DỪNG Quan sát hiện tượng Sóng tới A B Sóng phản xạ B A 2 SÓNG DỪNG Quan sát hiện tượng Sóng tới A B Sóng phản xạ A B 2 SÓNG DỪNG A B h15.a A B h15.b Tăng tần số dao động ở đầu A thì sóng tới và sóng phản xạ cũng thay đổi Khi tần số tăng tới... gọi là nút của sóng dừng Những điểm dao động vơi biên độ cực đại gọi là bụng của sóng dừng Sóng dừng là sóng có nút và bụng cố định trong khơng gian, đó là kết quả giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ 2 SÓNG DỪNG A B Giải thích: d Xét dao động của điểm M trên A dây cách đầu cố định B là d M B Giả sử vào thời điểm t sóng tới tại B có biểu thức: uB=Acos(ωt) = Acos(2πft) P.T sóng phản xạ tại B: u/B=... tạo ra sóng dừng có 4 bụng và tại A và B là hai nút Xác đònh vận tốc truyền sóng trên dây Đáp án V = 400m/s B A 3 CỦNG CỐ CÂU 1 : sóng dừng là A sóng không lan truyền nữa do bò môt vật cản chặn lại B sóng được tạo thành giữa hai điễm cố đònh trong một môi trường C sóng được tạo thành do sự giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ D trên một sợi dây mà hai đầu cố đònh ĐÁP ÁN : CÂU C 3 CỦNG CỐ Bài Tập... B A 2 SÓNG DỪNG Nhận xét: Đối với dây có một đầu tự do 1 λ l = (k + ) 2 2  Khi có sóng dừng thì đầu tự do sẽ là một bụng sóng  Đầu gắn với I SỰ PHẢN XẠ CỦA SÓNG Phản xạ sóng vật cản cố định: a Thí nghiệm: b Kết luận: Khi phản xạ vật cản cố định sóng phản xạ ngược pha với sóng tới điểm phản xạ Nếu sóng tới Q có dạng : u = Acosώt sóng phản xạ Q là: u’= - Acosώt Phản xạ sóng vật cản tự do: a Thí nghiệm: b Kết luận: Khi phản xạ vật cản tự do, sóng phản xạ luôn pha với sóng tới điểm phản xạ II SÓNG DỪNG: *Thí nghiệm: Định nghĩa: Sóng truyền sợi dây trường hợp xuất nút bụng sóng gọi sóng dừng Sóng dừng sợi dây có hai đầu cố định a Quan sát tượng sóng dừng sợi dây hai đầu cố định Sóng tới Sóng phản xạ P Q P Q b Vị trí nút: Các điểm đứng yên không dao động gọi nút λ Q P Nút sóng Hai nút liên tiếp cách khoảng λ c Vị trí bụng: * Xen kẻ nút bụng sóng Q λ P Bụng sóng •Hai bụng liên tiếp cách khoảng λ * Giải thích hình thành sóng dừng: - Do giao thoa hai sóng tới sóng phản xạ hai sóng thỏa mãn điều kiện hai nguồn kết hợp d Điều kiện để có sóng dừng dây có hai đầu cố định Quan sát hình ảnh sóng dừng sợi dây để rút điều kiện có sóng dừng? Sóng phản xạ Sóng tới Q P Sóng tới Q P Sóng phản xạ * Trên dây có hai đầu cố định (2 nút) Sóng tới Sóng phản xạ Q P l Chiều dài sợi dây phải số bán nguyên lần bước sóng l =k λ K = 1, 2, … Sóng dừng sợi dây có đầu cố định đầu tự - Đầu Q tự bụng sóng đầu P cố định nút sóng - Khoảng cách giửa hai nút liên tiếp hai bụng liên tiếp λ λ P P λ l Q Q * Điều kiện để có sóng dừng sơi dây đầu cố định đầu tự Trên sợi dây tồn nút sóng bụng sóng P λ λ Vậy: Điều kiện để có sóng dừng sợi dây có đầu cố định, đầu tự chiều dài sợi dây phải số lẻ lần λ Ta có: λ l = (2k + 1) K = 1, 2, … P λ Củng cố - tập Chọn câu trả lời Tại điểm phản xạ sóng phản xạ A Luôn ngược pha với sóng tới B B Ngược pha với sóng tới vật cản cố định C Ngược pha với sóng tới vật cản tự D Cùng pha với sóng tới vật cản cố định Chọn câu Trong tượng giao thoa sóng dừng, khoảng cách hai nút hai bụng liên tiếp là: A Một bước sóng B Hai bước sóng C C Một nửa bước sóng D Một phần tư bước sóng 3.Một dây đàn dài 0,6m hai đầu cố định dao động với bụng độc (ở dây) a Tính bước sóng dây b Nếu dây dao động với bụng bước sóng Bài giải a Hai đầu cố định chiều dài dây λ 2l l = k → λ = = 2.0,6 = 1, 2m k l = 0,6m k=1 a Tính λ b k/ = Tính λ′ b λ′ 2l l = k ′ → λ ′ = = 0,4m k′ Trên sợi dây dài 1,2 m có hệ sóng dừng Kể hai đầu dây , dây có tất bốn nút Biết tốc độ truyền sóng dây v = 80 m/s tính tần số chu kỳ dao động sóng Bài giải Vì dây có hai đầu cố định nên : l = 1,2 m K=3 V = 80 m/s f=? T=? λ 2l l =k →λ = = 0, 8m k v v λ= → f = f λ T = f Câu 1: - Nêu định nghĩa sóng cơ - Nêu định nghĩa sóng dọc, sóng ngang - Nêu định nghĩa pha dao động Câu 2: Viết phương trình tổng quát tại điểm M cách nguồn O một điểm là x biết sóng ở nguồn O có phương trình là ( ) cos M u t A t = Giáo viên : Gọi học sinh nhận xét nhanh câu trả lời của Bạn và đặt câu hỏi: Nếu ta gẩy dây dàn thì ta sẽ quan sát thấy điều gì và tại sao lại có điều đấy? Tiết 28 : BÀI 23 : SỰ PHẢN XẠ SÓNG  SÓNG DỪNG I / MỤC TIÊU :  Bố trí được TN để tạo ra sóng dừng trên dây.  Nhận biết được hiện tượng sóng dừng. Giải thích được sự tạo thành sóng dừng.  Nêu được điều kiện để có sóng dừng trên dây đàn hồi.  Áp dụng hiện tượng sóng dừng để tính vận tốc truyền sóng trên dây đàn hồi. II / CHUẨN BỊ :  Một dây lò xo mềm đường kính vòng lò xo khoảng 5cm, có thể kéo dãn dài 2m.  Một cần rung có tần số ổn định.  Một sợi dây chun tiết diện đều, đường kính khoảng 1mm, dài 1m, một đầu buộc một quả nặng 20g vắt qua một ròng rọc. III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY  HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 : HS : Quan sát thí nghiệm. HS : Ngược với lúc đầu. HS : Ngược với lúc đầu. HS : Nêu định nghĩa. HS : Nêu định nghĩa. HS : Sóng phản xạ có cùng tần số và bước sóng với sóng tới. Nếu đầu phản xạ cố định thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới. Hoạt động 2 : GV : Ta cầm đầu A của dây đưa lên đưa xuống gây ra một biến dạng trên dây. GV : So sánh chiều biến dạng của dây Nêu nhận xét ? GV : So sánh chiều chuyển động của sóng trước và sau khi gặp đầu cố định ? Nêu nhận xét ? GV : Sóng tới là gì ? GV : Sóng phản xạ là gì ? GV : Nêu nhận xét tổng quát ? HS : Quan sát thí nghiệm. HS : Những điểm đứng yên. HS : Những điểm dao động với biên độ cực đại. HS : Cách đều nhau. Hoạt động 3 : HS : Phương trình sóng tại nguồn ? HS : Phương trình sóng tới tại M ? HS : Phương trình sóng phản xạ tại M ? HS : d = k . 2  HS : d = 22 1        k Hoạt động 4 : HS : Hai nút. GV : GV trình bày thí nghiệm tạo ra sóng dừng. Hình 23.2 hoặc Hình 23.5. GV : Yêu cầu HS mô tả hiện tượng : chỉ ra những điểm nút, điểm bụng và so sánh khoảng cách giữa hai nút, hai bụng liên tiếp. GV :Hướng dẫn HS lập phương trình cho sóng tới và sóng phản xạ ? GV : Hướng dẫn học sinh lập phương trình sóng tổng hợp tại M ? GV : Phân tích phương trình của sóng tổng hợp để xác định những điểm nút ? GV : Phân tích phương trình của sóng tổng hợp để xác định những điểm bụng ? GV : Đối với sợi dây có hai đầu cố định hay một đầu dây cố định và một đầu dây dao động với biên độ nhỏ thì HS : Một nửa bước sóng. HS : Một số nguyên lần nửa bước sóng. HS :  = n . 2  Hoạt động 5 : HS : Bụng sóng. HS : Một số bán nguyên nửa bước sóng. HS :  =        2 1 n 2  Hoạt động 6 : HS : Giải bài tập ví dụ. khi có sóng dừng hai đầu dây là nút hay bụng ? GV : Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp bằng bao nhiêu ? GV : Chiều dài của dây bằng bao nhiêu ? GV : Viết biểu thức ? GV : Đối với sợi dây có một đầu tự do thì khi có sóng dừng đầu tự do của dây là nút hay bụng ? GV : Chiều dài của dây bằng bao nhiêu ? GV : Viết biểu thức ? GV : Hướng dẫn HS vận dụng kiến thức về hiện tượng sóng dừng để đo vận tốc truyền sóng trên dây. HS : Nêu ứng dụng. IV / NỘI DUNG : 1. Sự phản xạ sóng.  Sóng đang truyền trong một môi trường mà gặp vật cản thì bị phản xạ.  Sóng phản xạ có cùng tần số và bước sóng với sóng tới.  Nếu vật cản cố định (đầu phản xạ cố định) thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới (đổi chiều). 2. Sóng dừng  Sóng tới và sóng phản xạ, nếu truyền theo cùng một phương có thể giao thoa với nhau và tạo thành một hệ sóng dừng.  Sóng dừng là sóng có các nút và bụng cố định trong không gian. + Những điểm đứng yên gọi là nút. + Những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là bụng. + Những nút và bụng xen kẽ, cách đều nhau. 3. Điều kiện để có sóng dừng : a. Đối với dây có 2 đầu cố định hay một đầu cố định, một đầu dao động.  Hai http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com CH  3: SÓNG PHN X - SÓNG DNG 1  λ A P N N N N N B B B B  λ  I. KIN THC - Sóng dng là hin tng giao thoa gia sóng ti và sóng phn x, to thành nhng im dao ng cc i (bng), và nhng im không dao ng (nút) c nh trong không gian. 1. Phng trình sóng dng trên si dây AB * u B c nh (nút sóng): Phng trình sóng ti và sóng phn x ngc pha ti B: os2 B u Ac ft π = và ' os2 os(2 ) B u Ac ft Ac ft π π π = − = − Phng trình sóng ti và sóng phn x ti M cách B mt khong d là: os(2 2 ) M d u Ac ft π π λ = + và ' os(2 2 ) M d u Ac ft π π π λ = − − Phng trình sóng dng ti M: ' M M M u u u = + 2 os(2 ) os(2 ) 2 sin(2 ) os(2 ) 2 2 2 M d d u Ac c ft A c ft π π π π π π π λ λ = + − = − Biên  dao ng ca phn t ti M: 2 os(2 ) 2 sin(2 ) 2 M d d A A c A π π π λ λ = + = * u B t do (bng sóng): Phng trình sóng ti và sóng phn x ti B: ' os2 B B u u Ac ft π = = Phng trình sóng ti và sóng phn x ti M cách B mt khong d là: os(2 2 ) M d u Ac ft π π λ = + và ' os(2 2 ) M d u Ac ft π π λ = − Phng trình sóng dng ti M: ' M M M u u u = + 2 os(2 ) os(2 ) M d u Ac c ft π π λ = Biên  dao ng ca phn t ti M: 2 cos(2 ) M d A A π λ = Lu ý: * Vi x là khong cách t M n u nút sóng thì biên : 2 sin(2 ) M x A A π λ = * Vi x là khong cách t M n u bng sóng thì biên : 2 cos(2 ) M d A A π λ = 2. iu kin  có sóng dng trên si dây dài l:  Hai u là nút sóng: * ( ) 2 l k k N λ = ∈ S bng sóng = s bó sóng = k S nút sóng = k + 1  Mt u là nút sóng còn mt u là bng sóng: (2 1) ( ) 4 l k k N λ = + ∈ S bó sóng nguyên = k CH  3: PHN X SÓNG - SÓNG DNG A B ng Nút B Bng Nút http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com CH  3: SÓNG PHN X - SÓNG DNG 2 S bng sóng = s nút sóng = k + 1 * Mt s chú ý. + u c nh hoc u dao ng nh là nút sóng. + u t do là bng sóng + Hai im i xng vi nhau qua nút sóng luôn dao ng ngc pha. + Hai im i xng vi nhau qua bng sóng luôn dao ng cùng pha. + Các im trên dây u dao ng vi biên  không i  n ng lng không truyn i + Khong th!i gian gia hai ln si dây c ng ngang (các phn t i qua VTCB) là na chu k∀. + Tn s sóng = 2 ln tn s dòng in xoay chiu. II: VÍ D MINH HA VD1: Nhng c im nào sau ây không thuc v sóng dng : 1/ Sóng có các nút và các bng c nh trong không gian. 2/ #ng dng ca sóng dng là xác nh v∃n tc truyn sóng trên dây. 3/ iu kin  có sóng dng khi hai u dây là nút là chiu dài dây phi b%ng n ln bc sóng vi n là s nút sóng. 4/ Khong cách gia hai bng sóng b%ng na ln bc sóng. A.1và 2 B. 2 và 3 C. 3 và 4 D. 2v à 4 HD: Theo nh ngh&a sóng dng là : Sóng có các nút và các bng c nh trong không gian. nên (1) úng #ng dng ca sóng dng là xác nh v∃n tc truyn sóng trên dây. (2) úng iu kin  có sóng dng khi hai u dây là nút là chiu dài dây phi b%ng n ln bc sóng vi n là s nút sóng.(3) sai vì iu kin xy ra sóng dng khi : Khong cách gia hai bng sóng b%ng na ln bc sóng. (4) sai vì phi là khong cách gia hai bng sóng liên tip nhau VD 2: Tính v∃n tc truyn sóng trên dây Trên si dây OA dài 1,5m, u A c nh và u O dao ng iu hoà có phng trình O u 5sin 4 t(cm) = π . Ng!i ta m c t O n A có 5 nút. HD: Vì O và A c nh nên OA k 2 λ = vì s nút = k+1=5 => k=4 v v k k 2f π ⇔ = ω .OA 4 .1,5 v 1,5m / s k 4 ω π  = = = π π http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com CH  3: SÓNG PHN X - SÓNG DNG 3 VD3: Mt dây dàn dài 60cm phát ra âm có tn s 100Hz. Quan sát trên dây àn ta th∋y có 3 bng sóng. Tính v∃n tc truyn sóng trên dây. A. 4000cm/s B.4m/s C. 4cm/s D.40cm/s HD. Vì hai u si ... SỰ PHẢN XẠ CỦA SÓNG Phản xạ sóng vật cản cố định: a Thí nghiệm: b Kết luận: Khi phản xạ vật cản cố định sóng phản xạ ngược pha với sóng tới điểm phản xạ Nếu sóng tới Q có dạng : u = Acosώt sóng. . . = Acosώt sóng phản xạ Q là: u’= - Acosώt Phản xạ sóng vật cản tự do: a Thí nghiệm: b Kết luận: Khi phản xạ vật cản tự do, sóng phản xạ luôn pha với sóng tới điểm phản xạ II SÓNG DỪNG: *Thí nghiệm:... sóng phản xạ hai sóng thỏa mãn điều kiện hai nguồn kết hợp d Điều kiện để có sóng dừng dây có hai đầu cố định Quan sát hình ảnh sóng dừng sợi dây để rút điều kiện có sóng dừng? Sóng phản xạ Sóng