Phân loại bài tập xác định số điểm dao động cực đại, cực tiểu trên một đoạn thẳng trong hiện tượng giao thoa sóng cơ

MỤC LỤC Tiêu đề Trang Mục lục ………………………… …………………………………………… 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài…………………………………………………………2 1.2 Mục đích nghiên cứu………………………………………………… 1.3 Đối tượng nghiên cứu………………………………………………… 1.4 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………… NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận………………………………………………………… 2.2 Thực trạng vấn đề………………………… ……………………… 2.3 Các biện pháp thực hiện…………… ……………………………… 2.3.1 Dạng 1: Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại, cực tiểu đoạn thẳng nối hai nguồn ……………………… 2.3.2 Dạng 2: Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại, cực tiểu đoạn thẳng bất kì……… ……… … 11 2.4 Kết áp dụng…………………………………………………….… 16 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận……………………….… …………………… ………… 17 3.2 Kiến nghị………………… …………………………………… … 17 Tài liệu tham khảo……………………………………………… … …….… 18 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Vật lí mơn khoa học tự nhiên nghiên cứu vật, tượng xảy sống Vì mơn Vật lí có ứng dụng thực tiễn cao có vai trò quan trọng việc phát triển tư học sinh vận dụng vào thực tiễn sống Thế thực tế giảng dạy nhận thấy học sinh thường “sợ” mơn Vật lí học sinh cho mơn Vật lí mơn học khó, học sinh khơng có phương pháp học phù hợp có lẽ học mơn Vật lí khó khăn Mặt khác năm gần đây, Bộ Giáo dục Đào tạo chọn hình thức kiểm tra thi theo phương pháp trắc nghiệm khách quan Với hình thức thi này, thời gian dành cho câu hỏi tập ngắn (khoảng 1,5 phút) Học sinh nắm vững kiến thức vật lí mà phải có phương pháp kĩ làm có kết cao kì thi Trong q trình giảng dạy, tơi nhận thấy giao thoa chủ đề thường gặp đề kiểm tra định kì đề thi THPT quốc gia Trong phần sóng giao thoa phần quan trọng, dạng tập thường gặp xác định số điểm dao động cực đại (cực tiểu) đoạn thẳng Trong phần giao thoa sóng lớp 12 tượng giao thoa sóng tượng trừu tượng khó học sinh, tập giao thoa vơ phong phú Trong q trình dạy học, nhận thấy học sinh thường lúng túng gặp tốn giao thoa Trong đó, chương trình sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao đưa kiến thức giao thoa hai nguồn kết hợp pha, học sinh có nhiều đối tượng, chủ yếu học sinh trung bình, khơng có khả tự khai thác tài liệu hệ thống hố kiến thức Vì lý trên, để giúp em học sinh có nhận thức đầy đủ lĩnh vực giao thoa sóng giúp em giải toán việc xác định số điểm dao động cực đại, cực tiểu cách nhanh nhất, nghiên cứu tài liệu và thông tin mạng để “phân loại tập xác định số điểm dao động cực đại, cực tiểu đoạn thẳng tượng giao thoa sóng cơ” 1.2 Mục đích nghiên cứu Tơi đưa đề tài với mục đích chia sẻ kinh nghiệm giảng dạy dạng tốn tìm số điểm dao động cực đại cực tiểu tượng giao thoa sóng cơ, đưa cách giải tập cách đơn giản nhất, cho hầu hết học sinh sau học tập làm tập nội dung 2 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đề tài nghiên cứu cách xác định số điểm dao động với biên độ cực đại, cực tiểu đoạn thẳng Xây dựng công thức tổng quát công thức áp dụng cho trường hợp cụ thể Tôi thực phương pháp để giảng dạy cho học sinh lớp 12C3 Trường THPT Triệu Sơn năm học 2016 – 2017 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa tài liệu có liên quan - Phương pháp thu thập thơng tin: thu thập thông tin thông qua việc quan sát trình lĩnh hội kiến thức học sinh vận dụng vào làm tập - Phương pháp thống kê xử lí số liệu: sau vận dụng phương pháp vào trình giảng dạy, thống kê lại kết (thơng qua kiểm tra) sau so sánh với không vận dụng phương pháp 3 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận 2.1.1 Tổng hợp dao động điều hoà phương, tần số Hai dao động thành phần: cos(ωt + ϕ1 ) cos(ωt + ϕ2 ) x1 = A1 ; x2 = A2 ∆ϕ = ϕ1 − ϕ Độ lệch pha: cos(ωt + ϕ ) Dao động tổng hợp: x = x1 + x2 = A ∆ϕ = k 2π • Amax = A1 + A2 dao động pha: A1 − A2 ∆ϕ = (2k + 1)π • Amin = dao động ngược pha: 2.1.2 Phương trình sóng Nguồn sóng dao động với phương trình: uO = a cos(ωt + ϕ ) ϕ = acos (2πft + ) Điểm M phương truyền sóng cách nguồn khoảng d dao động với phương trình: 2π ft + ϕ − 2π d λ uM = acos( ) ( Giả sử q trình truyền biên độ khơng đổi) 2.1.3 Giao thoa sóng hai nguồn kết hợp, pha • Vị trí cực đại giao thoa: d − d1 = k λ d − d1 = (2k + 1) • Vị trí cực tiểu giao thoa: • Các đặc điểm: λ - Các vân giao thoa cực đại cực tiểu có dạng đường Hypebol Hệ thống vân giao thoa đối xứng qua vân trung tâm - Số vân giao thoa cực đại số lẻ, số vân giao thoa cực tiểu số chẵn - Khoảng cách hai điểm dao động cực đại (hoặc cực tiểu) cạnh đoạn S1S2 λ 4 - Khoảng cách từ điểm dao động cực đại tới điểm dao động cực tiểu cạnh λ đoạn S1S2 2.2 Thực trạng vấn đề Trong trình giảng dạy tiết tập sóng cơ, tơi thấy sách giáo khoa đề cập đến giao thoa hai nguồn kết hợp pha với số lượng tập không nhiều, tập phần đa dạng thường xuất nhiều đề thi tốt nghiệp trung học phổ thông, đại học, cao đẳng, THPT Quốc gia Học sinh thường lúng túng cách giải nhiều thời gian cho gặp toán giao thoa hai nguồn kết hợp khác pha, thời gian dành cho câu đề thi lại ngắn Ngay giải toán thuộc loại giao thoa hai nguồn kết hợp pha, nhiều học sinh chưa giải chưa có cơng thức để giải nhanh 2.3 Các biện pháp thực Từ thực tế đề số biện pháp khắc phục sau: nghiên cứu, phân loại dạng tập xác định số điểm dao động cực đại (cực tiểu) đoạn thẳng tượng giao thoa sóng cơ, thiết lập cơng thức tổng qt cơng thức hệ cho dạng tốn, cung cấp cho học sinh công thức đơn giản để học sinh sử dụng 2.3.1 Dạng 1: Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại, cực tiểu đoạn thẳng nối hai nguồn ϕ Bài tốn 1: Cho nguồn sóng kết hợp S1, S2 lệch pha góc Xác định số điểm dao động cực đại số điểm dao động cực tiểu đoạn S1S2 Độ lệch pha sóng thành phần điểm M là: (d − d ) ∆ϕ = ϕ1 − ϕ2 = 2π + ϕ λ • M dao động cực đại : Δφ = k2π Hay: 2π (d − d1 ) + ϕ = k 2π λ ⇒ d − d1 = k λ − M đoạn S1S2 Từ (1.1) (1.2) λϕ 2π (1.1) ⇒ d1 + d2 = S1S2 S S k λ λϕ ⇒ d1 = − + 2 4π (1.2) ⇒0< Mà: < d1 < S1S2 ⇒− • S1S2 k λ λϕ − + < S1S2 2 4π S1S ϕ SS ϕ +