Làm rõ hơn tính chất tuần hoàn theo không gian, thời gian trong các phương trình sóng cơ học chương trình vật lý lớp 12

LÀM RÕ HƠN TÍNH CHẤT TUẦN HOÀN THEO KHÔNG GIAN, THỜI GIAN TRONG CÁC PHƯƠNG TRÌNH SÓNG CƠ HỌC CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ LỚP 12 I - MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Phần sóng học chương trình Vật lý 12 lý thuyết thực tế dễ hiểu với đa số học sinh Nếu chương I xét dao động học chất điểm ( vật ) dao động đường thẳng định, phần sóng học vừa phải xét dao động tập hợp liên tục phần tử môi trường vật chất, đồng thời dao động lại truyền không gian Đối với đa số học sinh làm tập sóng thường áp dụng số công thức chưa thực hiểu rõ trình dao động truyền sóng phần tử Từ thực tế giảng dạy đúc rút kinh nghiệm chọn đề tài “ Làm rõ tính chất tuần hoàn theo không gian, thời gian phương trình sóng học - Chương trình Vật lý 12” nhằm giúp học sinh học phần nắm vững lý thuyết vận dụng toán Mục đích nghiên cứu - Tổng hợp, đúc rút kinh nghiệm giảng dạy phần sóng - Xây dựng tài liệu áp dụng trình dạy học Đối tượng nghiên cứu - Lý thuyết phương trình sóng học chương trình Vật lý 12 - Kết sau áp dụng dạy học vơi học sinh khối 12 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứa lý thuyết - Khảo sát định tính kết dạy học II - NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lý thuyết : 1.1 Sóng truyền sóng : a Sóng cơ- Định nghĩa- phân loại + Sóng dao động lan truyền môi trường + Khi sóng truyền có pha dao động phần tử vật chất lan truyền phần tử vật chất dao động xung quanh vị trí cân cố định + Sóng ngang sóng phần tử môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng Ví dụ: sóng mặt nước, sóng sợi dây cao su + Sóng dọc sóng phần tử môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng Ví dụ: sóng âm, sóng lò xo b Các đặc trưng sóng hình sin + Biên độ sóng A: biên độ dao động phần tử môi trường có sóng truyền qua + Chu kỳ sóng T: chu kỳ dao động phần tử môi trường sóng truyền qua + Tần số f: đại lượng nghịch đảo chu kỳ sóng : f = T + Tốc độ truyền sóng v : tốc độ lan truyền dao động môi trường + Bước sóng λ: quảng đường mà sóng truyền chu kỳ λ = v.T = v f +Bước sóng λ khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha +Khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng mà dao động ngược pha λ 2λ λ +Khoảng cách hai điểm gần phương truyền A λ sóng mà dao động vuông pha E B +Khoảng cách hai điểm phương truyền sóng mà dao động pha là: kλ +Khoảng cách hai điểm phương I J λ C Phương truyền sóng H F D G λ λ truyền sóng mà dao động ngược pha là: (2k+1) +Lưu ý: Giữa n đỉnh (ngọn) sóng có (n - 1) bước sóng c Phương trình sóng: u Tại điểm O: uO = Acos(ωt + ϕ) Tại điểm M cách O đoạn x phương truyền sóng sóng x O M x * Sóng truyền theo chiều dương trục Ox thì: x x uM = AMcos(ωt + ϕ - ω ) = AMcos(ωt + ϕ - 2π ) v * Sóng truyền theo chiều âm trục Ox thì: λ x x uM = AMcos(ωt + ϕ + ω ) = AMcos(ωt + ϕ + 2π ) v Độ lệch pha hai điểm cách nguồn khoảng x1, x2 ∆ϕ = ω x1 − x2 v λ x1 − x2 = 2π λ -Nếu điểm nằm phương truyền sóng cách khoảng x d thì: x x ∆ ϕ = ω = 2π v λ ∆ϕ = - Vậy điểm M N phương truyền sóng sẽ: + dao động pha khi:d = kλ + dao động ngược pha khi: d = (2k + 1) + dao động vuông pha khi: d = (2k + 1) d1 với k = 0, ±1, ±2 Lưu ý: Đơn vị x, x1, x2,d, λ v phải tương ứng với0nhau d2 d M 1.2 Giao thoa sóng a Điều kiện để có giao thoa: Hai sóng hai sóng kết hợp tức hai sóng tần số có độ lệch pha không đổi theo thời gian (hoặc hai sóng pha) b Lý thuyết giao thoa: Giao thoa hai sóng phát từ hai nguồn sóng kết hợp S 1, S2 cách khoảng l: + Phương trình sóng nguồn :(Điểm M cách hai nguồn d1, d2) u1 = Acos(2π ft + ϕ1 ) u2 = Acos(2π ft + ϕ2 ) + Phương trình sóng M hai sóng từ hai nguồn truyền tới: u1M = Acos(2π ft − 2π d1 + ϕ1 ) λ u2 M = Acos(2π ft − 2π + Phương trình giao thoa sóng M: uM = u1M + u2M d2 + ϕ2 ) λ d1 M d2 S1 S2 d1 + d ϕ1 + ϕ2   d − d ∆ϕ   uM = Acos π + c os π ft − π +  λ  λ   d1 − d ∆ϕ  + ÷ với ∆ϕ = ϕ1 − ϕ2 λ    + Biên độ dao động M: AM = A cos  π + Chú ý:Tìm số điểm dao động cực đại, số điểm dao động cực tiểu đường thẳng nối hai nguồn số vân cực đại cực tiểu ∆ϕ l ∆ϕ