giáo án vật lí 12- tuần 9

Bài 9. SÓNG DỪNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Mô tả được hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây và nêu được điều kiện để có sóng dừng khi đó. - Giải thích được hiện tượng sóng dừng. - Viết được công thức xác định vị trí các nút và các bụng trên một sợi dây trong trường hợp dây có hai đầu cố định và dây có một đầu cố định, một đầu tự do. - Nêu được điều kiện để có sóng dừng trong 2 trường hợp trên. 2. Kĩ năng: Giải được một số bài tập đơn giản về sóng dừng. 3. Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,… II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị các thí nghiệm hình 9.1, 9.2Sgk. 2. Học sinh: Đọc kĩ bài 9 Sgk, nhất là phần mô tả các thí nghiệm trước khi đến lớp. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số, vệ sinh, đồng phục, sgk,… 2. Kiểm tra bài cũ: 3. Bài mới Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về sự phản xạ của sóng Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Mô tả thí nghiệm, làm thí nghiệm với dây nhỏ, mềm, dài một đầu cố định kết hợp với hình vẽ 9.1 - C1: vật cản ở đây là gì? - Nếu cho S dao động điều hoà thì sẽ có sóng hình sin lan truyền từ A → P đó là sóng tới. Sóng bị phản xạ từ P đó là sóng phản xạ. Ta có nhận xét gì về pha của sóng tới và sóng phản xạ? - Mô tả thí nghiệm, làm thí nghiệm với dây nhỏ, mềm, dài buông thỏng xuống một cách tự nhiên, kết hợp với hình vẽ 9.2 - C2: Vật cản ở đây là gì? - Tương tự nếu cho S dao động điều hoà thì có sóng hình sin lan truyền từ trên dây → Ta có nhận xét gì về pha của sóng tới và sóng phản xạ lúc này? - HS ghi nhận, quan sát và nêu nhận xét: + Sóng truyền đi trên dây sau khi gặp vật cản (bức tường) thì bị phản xạ. + Sau khi phản xạ ở P biến dạng bị đổi chiều. - Là đầu dây gắn vào tường. - Luôn luôn ngược pha với sóng tới tại điểm đó. - HS ghi nhận, quan sát và nêu nhận xét: + Khi gặp vật cản tự do sóng cũng bị phản xạ. + Sau khi phản xạ ở P biến dạng không bị đổi chiều. - Là đầu dây tự do. - Luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ. I. Sự phản xạ của sóng 1. Phản xạ của sóng trên vật cản cố định - Sóng truyền trong một môi trường, mà gặp một vật cản thì bị phản xạ. - Khi phản xạ trên vật cản cố định, biến dạng bị đổi chiều. - Vậy, khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ. 2. Phản xạ của sóng trên vật cản tự do - Khi phản xạ trên vật cản tự do, biến dạng không bị đổi chiều. - Vậy, khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ. Ngày soạn: 27/09/2010 Tiết số: 16 Tuần: 09 A P A P A P A P Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về sóng dừng Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Ta biết sóng tới và sóng phản xạ thoả mãn điều kiện sóng kết hợp → Nếu cho đầu A của dây dao động liên tục → giao thoa. → Khi này hiện tượng sẽ như thế nào? - Trình bày các khái niệm nút dao động, bụng dao động và sóng dừng. - Trong trường hợp này, hai đầu A và P sẽ là nút hay bụng dao động? - Dựa trên hình vẽ, vị trí các nút liên hệ như thế nào với λ? - Khoảng cách hai nút liên tiếp cách nhau khoảng bao nhiêu? - Khoảng cách giữa một nút và bụng kết tiếp cách nhau khoảng bao nhiêu? - Vị trí các bụng cách A và P những khoảng bằng bao nhiêu? - Hai bụng liên tiếp cách nhau khoảng bao nhiêu? - Số nút và số bụng liên hệ với nhau như thế nào? → Điều kiện để có sóng dừng là gì? - Đầu cố định sẽ là một nút và đầu tự do là một bụng sóng. - Trên dây xuất hiện những điểm luôn luôn dao đứng yên và những điểm luôn luôn dao động với biên độ lớn nhất. - HS ghi nhận các khái niệm và định nghĩa sóng dừng. - Vì A và P là hai điểm cố định → là hai nút dao động. - HS dựa trên hình vẽ để xác định Số nút = số bụng + 1 - Vì hai đầu cố định là nút nên chiều dài dây phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng. - HS dựa vào hình vẽ minh hoạ để trả lời các câu hỏi của GV. II. Sóng dừng - Sóng tới và sóng phản xạ, nếu truyền theo cùng một phương, thì có thể giao thoa với nhau, và tạo thành một hệ sóng dừng. + Những điểm luôn luôn đứng yên là những nút dao động. + Những điểm luôn luôn dao động với biên độ lớn nhất là những bụng dao động. - Sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút và bụng dao động goi là sóng dừng. 1. Sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định a. Hai đầu A và P là hai nút dao động. b. Vị trí các nút: - Các nút nằm cách đầu A và đầu P những khoảng bằng số nguyên lần nửa bước sóng: 2 d k λ = - Hai nút liên tiếp cách nhau khoảng 2 λ . c. Vị trí các bụng - Các bụng nằm cách hai đầu cố định những khoảng bằng một số lẻ lần 4 λ . 1 (2 1) ( ) 4 2 2 d k k λ λ = + = + - Hai bụng liên tiếp cách nhau khoảng 2 λ . d. Điều kiện có sóng dừng 2 l k λ = 2. Sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do a. Đầu A cố định là nút, đầu P tự do là bụng dao động. b. Hai nút liên tiếp hoặc hai bụng liên tiếp cách nhau khoảng 2 λ . c. Điều kiện để có sóng dừng: A Bụng Nút P 2 λ A P N N N N N B B B B 4 λ 2 λ A P N N N N B B B B - Tự hình vẽ, số nút và số bụng trong trường hợp này liên hệ với nhau như thế nào? - Số nút = số bụng (2 1) 4 l k λ = + IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được - Hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây và nêu được điều kiện để có sóng dừng khi đó. - Giải thích được hiện tượng sóng dừng. - Viết được công thức xác định vị trí các nút và các bụng trên một sợi dây trong trường hợp dây có hai đầu cố định và dây có một đầu cố định, một đầu tự do. - Nêu được điều kiện để có sóng dừng trong 2 trường hợp trên. V.DẶN DÒ: - Về nhà học bài và xem trứơc bài mới - Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập IV. RÚT KINH NGHIỆM Bài 10. ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA ÂM I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Trả lời được các câu hỏi: Sóng âm là gì? Âm nghe được (âm thanh), hạ âm, siêu âm là gì? - Nêu được ví dụ về các môi trường truyền âm khác nhau. - Nêu được 3 đặc trưng vật lí của âm là tần số âm, cường độ và mức cường độ âm, đồ thị dao động âm, các khái niệm âm cơ bản và hoạ âm. 2. Kĩ năng: 3. Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,… II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Làm các thí nghiệm trong bài 10 Sgk. 2. Học sinh: Ôn lại định nghĩa các đơn vị: N/m 2 , W, W/m 2 … III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ổn định tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: - Mô tả được hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây và nêu được điều kiện để có sóng dừng khi đó. - Viết được công thức xác định vị trí các nút và các bụng trên một sợi dây trong trường hợp dây có hai đầu cố định và dây có một đầu cố định, một đầu tự do. 3. Bài mới Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về âm, nguồn âm Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Âm là gì? + Theo nghĩa hẹp: sóng truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn → tai → màng nhĩ dao động → cảm giác âm. + Nghĩa rộng: tất cả các sóng cơ, bất - HS nghiên cứu Sgk và thảo luận để trả lời. I. Âm, nguồn âm 1. Âm là gì - Sóng âm là các sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn. Ngày soạn: 27/09/2010 Tiết số: 17 Tuần: 09 kể chúng có gây cảm giác âm hay không. - Nguồn âm là gì? - Cho ví dụ về một số nguồn âm? - Những âm có tác dụng làm cho màng nhĩ dao động, gây ra cảm giác âm → gọi là âm nghe được hay âm thanh. - Tai người không nghe được hạ âm và siêu âm. Nhưng một số loài vật có thể nghe được hạ âm (voi, chim bồ câu…) và siêu âm (dơi, chó, cá heo…) - Đọc thêm phần “Một số ứng dụng của siêu âm. Sona” - Mô tả thí nghiệm kiểm chứng. - Âm truyền được trong các môi trường nào? - Tốc độ âm truyền trong môi trường nào là lớn nhất? Nó phụ thuộc vào những yếu tố nào? - Những chất nào là chất cách âm? - Dựa vào bảng 10.1 về tốc độ âm trong một số chất → cho ta biết điều gì? - Những vật phát ra được âm. - Dây đàn, ống sáo, cái âm thoa, loa phóng thanh, còi ôtô, xe máy… - HS ghi nhận các khái niệm âm nghe được, hạ âm và siêu âm. - HS ghi các yêu cầu về nhà. - Rắn, lỏng, khí. Không truyền được trong chân không. - Rắn > lỏng > khí. Phụ thuộc vào mật độ, tính đàn hồi, nhiệt độ của môi trường. - Các chất xốp như bông, len… - Trong mỗi môi trường, sóng âm truyền với một tốc độ hoàn toàn xác định. - Tần số của sóng âm cũng là tần số của âm. 2. Nguồn âm - Một vật dao động phát ra âm là một nguồn âm. - Tần số âm phát ra bằng tần số dao động của nguồn. 3. Âm nghe được, hạ âm và siêu âm - Âm nghe được (âm thanh) có tần số từ 16 ÷ 20.000 Hz. - Âm có tần số dưới 16 Hz gọi là hạ âm. - Âm có tần số trên 20.000 Hz gọi là siêu âm. 4. Sự truyền âm a. Môi trường truyền âm - Âm truyền được qua các môi trường rắn, lỏng và khí nhưng không truyền được trong chân không. b. Tốc độ âm - Trong mỗi môi trường, âm truyền với một tốc độ xác định. Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về những đặc trưng vật lí của âm Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Trong các âm thanh ta nghe được, có những âm có một tần số xác định như âm do các nhạc cụ phát ra, nhưng cũng có những âm không có một tần số xác định như tiếng búa đập, tiếng sấm, tiếng ồn ở đường phố, ở chợ… - Ta chỉ xét những đặc trưng vật lí tiêu biểu của nhạc âm. - Tần số âm cũng là tần số của nguồn phát âm. - Sóng âm mang năng lượng không? - Dựa vào định nghĩa → I có đơn vị là gì? - Fechner và Weber phát hiện: + Âm có cường độ I = 100I 0 chỉ “nghe to gấp đôi” âm có cường độ I 0 . + Âm có cường độ I = 1000I 0 chỉ “nghe to gấp ba” âm có cường độ I 0 . - Ghi nhận các khái niệm nhạc âm và tạp âm. Có, vì sóng âm có thể làm cho các phần tử vật chất trong môi trường dao động? - I (W/m 2 ) - HS nghiên cứu và ghi nhận mức cường độ âm. II. Những đặc trưng vật lí của âm - Nhạc âm: những âm có tần số xác định. - Tạp âm: những âm có tần số không xác định. 1. Tần số âm - Tần số âm là một trong những đặc trưng vật lí quan trọng nhất của âm. 2. Cường độ âm và mức cường độ âm a. Cường độ âm (I) - Định nghĩa: (Sgk) - I (W/m 2 ) b. Mức cường độ âm (L) - Đại lượng 0 lg I L I = gọi là mức cường độ âm của âm I (so với âm I 0 ) - Ý nghĩa: Cho biết âm I nghe to - Ta thấy 0 0 100 lg 2 I I I I = → = 0 0 1000 lg 3 I I I I = → = - Chú ý: Lấy I 0 là âm chuẩn có tần số 1000Hz và có cường độ I 0 = 10 -12 W/m 2 chung cho mọi âm có tần số khác nhau. - Thông báo về các tần số âm của âm cho một nhạc cụ phát ra. - Quan sát phổ của một một âm do các nhạc cụ khác nhau phát ra, hình 10.6 ta có nhận xét gì? → Đồ thị dao động của cùng một nhạc âm do các nhạc cụ phát ra thì hoàn toàn khác nhau → Đặc trưng vật lí thứ ba của âm là gì? - HS ghi nhận các khái niệm âm cơ bản và hoạ âm từ đó xác định đặc trưng vật lí thứ ba của âm. - Phổ của cùng một âm nhưng hoàn toàn khác nhau. - Đồ thị dao động. gấp bao nhiêu lần âm I 0 . - Đơn vị: Ben (B) - Thực tế, người ta thường dùng đơn vị đêxiben (dB) 1 1 10 dB B= 0 ( ) 10 lg I L dB I = I 0 = 10 -12 W/m 2 3. Âm cơ bản và hoạ âm - Khi một nhạc cụ phát ra âm có tần số f 0 thì cũng đồng thời phát ra một loạt âm có tần số 2f 0 , 3f 0 , 4f 0 … có cường độ khác nhau. + Âm có tần số f 0 gọi là âm cơ bản hay hoạ âm thứ nhất. + Các âm có tần số 2f 0 , 3f 0 , 4f 0 … gọi là các hoạ âm thứ hai, thứ ba, thứ tư - Tổng hợp đồ thị của tất cả các hoạ âm ta được đồ thị dao động của nhạc âm đó. IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được - Sóng âm , Âm nghe được (âm thanh), hạ âm, siêu âm - Nêu được ví dụ về các môi trường truyền âm khác nhau. - Nêu được 3 đặc trưng vật lí của âm là tần số âm, cường độ và mức cường độ âm, đồ thị dao động âm, các khái niệm âm cơ bản và hoạ âm. V.DẶN DÒ: - Về nhà học bài và xem trứơc bài mới - Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập IV. RÚT KINH NGHIỆM Tổ trưởng kí duyệt 27/09/2010 HOANG ĐỨC DƯỠNG . học, tập trung học tập,… II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị các thí nghiệm hình 9. 1, 9. 2Sgk. 2. Học sinh: Đọc kĩ bài 9 Sgk, nhất là phần mô tả các thí nghiệm. khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ. Ngày soạn: 27/ 09/ 2010 Tiết số: 16 Tuần: 09 A P A P A P A P