SKKN số kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 12 THPT giải nhanh bài tập trắc nghiệm phần SÓNG DỪNG

30 82 0
SKKN số kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 12 THPT giải nhanh bài tập trắc nghiệm phần SÓNG DỪNG

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Lời giới thiệu Trong năm học gần đây, Sở Giáo dục Đào tạo Vĩnh Phúc áp dụng hình thức thi trắc nghiệm khách quan để kiểm tra đánh giá định kỳ chất lượng học tập mơn Vật lí lớp 12 trường THPT Tỉnh Bộ Giáo dục Đào tạo áp dụng hình thức thi trắc nghiệm khách quan để kiểm tra đánh giá kỳ thi trung học phổ thông quốc gia mơn Vật lí cho học sinh lớp 12 Với hình thức thi trắc nghiệm khách quan nội dung kiến thức kiểm tra tương đối rộng, đòi hỏi học sinh phải học kỹ, nắm vững tồn kiến thức chương chương trình Vật lý 12 Để đạt kết tốt việc kiểm tra đánh giá định kỳ chất lượng học tập, thi THPT quốc gia, học sinh khơng phải nắm vững kiến thức, mà phải có phương pháp phản ứng nhanh nhạy, xử lý tốt dạng tập chương, phần Là giáo viên giảng dạy mơn Vật lí trường THPT … , để giúp học sinh hệ thống kiến thức giải nhanh dạng tập phần sóng dừng, nội dung thuộc chương sách giáo khoa Vật lý 12, góp phần nâng cao hiệu dạy học mơn Vật lí Nhà trường, lựa chọn đề tài: “Một số kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 12 THPT giải nhanh tập trắc nghiệm phần SÓNG DỪNG” làm SKKN năm học 2018 – 2019 Tên sáng kiến: MỘT SỐ KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 12 THPT GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM PHẦN “SÓNG DỪNG” Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: - Lĩnh vực: Vật lý lớp 12 - Vấn đề giải quyết: Mục đích: Giúp học sinh lớp 12 THPT giải nhanh tập trắc nghiệm phần SÓNG DỪNG chương trình Vật lý lớp 12 Giải pháp: Hệ thống kiến thức, phân loại số dạng tập trắc nghiệm phần SĨNG DỪNG chương trình Vật lý lớp 12 phương pháp giải nhanh dạng tập Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử: tháng 10/2018 Mô tả chất sáng kiến: 5.1 Về nội dung sáng kiến: Sáng kiến gồm phần: PHẦN 1: MỘT SỐ KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 12 THPT GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM PHẦN “SÓNG DỪNG” PHẦN 2: THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ PHẦN 1: MỘT SỐ KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 12 THPT GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM PHẦN “SÓNG DỪNG” I HỆ THỐNG KIẾN THỨC VỀ SĨNG DỪNG Sóng dừng sóng truyền sợi dây trường hợp xuất nút (điểm đứng yên) bụng (biên độ dao động cực đại) cố định không gian Nguyên nhân: Sóng dừng kết giao thoa sóng tới sóng phản xạ phát từ nguồn truyền theo phương Phân loại điều kiện để có sóng dừng sợi dây dài l: 3.1 Sóng dừng cố định sóng dây với đầu cố định (hoặc đầu nút) * Điều kiện để có sóng dừng cố định: Để có sóng dừng đầu cố định chiều dài sợi dây phải số nguyên lần nửa bước sóng l = k P Q λ , (k∈ N ) k Gọi k số bó sóng Số bó sóng = số bụng sóng = k Số nút sóng = k + 3.2 Sóng dừng tự sóng dây với đầu cố định, đầu lại tự (hoặc P Q đầu dây nút, đầu dây bụng) * Điều kiện để có sóng dừng tự do: k Để có sóng dừng tự chiều dài sợi dây phải số lẻ lần phần tư bước sóng l = (2k + 1) λ , (k∈ N ) Gọi k số bó sóng Số bụng = số nút = k + * Đặc điểm sóng dừng - Biên độ dao động phần tử vật chất điểm không đổi theo thời gian - Khoảng cách nút bụng liền kề - Khoảng cách nút bụng liền kề λ λ - Khoảng cách nút ( bụng ) k λ 3.3 Xác định bước sóng, tốc độ truyền sóng nhờ sóng dừng: + Tốc độ truyền sóng: v = λf = λ T + Phương trình sóng dừng sợi dây PQ (đầu P cố định dao động nhỏ xem nút sóng) P Q M * Đầu Q cố định (nút sóng): Phương trình sóng tới sóng phản xạ Q uQ = Acos( π ft) u’Q = - Acos( π ft ) = Acos( π ft - π ) Phương trình sóng tới sóng phản xạ M cách Q khoảng d là: uQM = Acos( π ft + 2π d d ) u’QM = Acos( π ft - 2π - π ) λ λ Phương trình sóng dừng M: uM = uQM + u’QM uM = 2Acos( 2π d π π d π + )cos(2 π ft - ) = 2Asin( 2π )cos(2 π ft - ) λ 2 λ Biên độ dao động phần tử M: AM = 2Acos( 2π * Đầu Q tự (bụng sóng): d d π + ) = 2A sin(2π ) λ λ P M Q Phương trình sóng tới sóng phản xạ Q uQ = u’Q = Acos( π ft) Phương trình sóng tới sóng phản xạ M cách Q khoảng d là: uQM = Acos( π ft + 2π d d ) u’QM = Acos( π ft - 2π ) λ λ Phương trình sóng dừng M: uM = uQM + u’QM uM = 2Acos( 2π d )cos(2 π ft ) λ Biên độ dao động phần tử M: AM = 2A cos(2π d ) λ Lưu ý: * Với d khoảng cách từ M đến đầu nút sóng biên độ: AM = 2A sin(2π d ) λ * Với d khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng biên độ: AM = 2A cos(2π d ) λ II MỘT SỐ DẠNG CƠ BẢN VỀ SÓNG DỪNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH Dạng 1: Li độ, biên độ điểm sợi dây Phương pháp: * Nếu chọn điểm M cách nút A đoạn MA biên độ M AM = Ab sin 2π AM λ * Nếu chọn điểm M cách bụng A đoạn MA biên độ M AM = Ab cos 2π AM λ  Các trường hợp đề thi hay khai thác B M(t2) -Ab O Ab 2A M M’ b Ab M(t1) Minh họa hai lần liên tiếp AM = ub Lưu ý: Điểm M bó sóng dao động lên xuống chỗ Điểm M’ điểm đối xứng M (xét trục qua bụng bó sóng) + Khoảng thời gian hai lần liên tiếp li độ điểm bụng uB = + Khoảng thời gian hai lần liên tiếp li độ điểm bụng u B = + Khoảng thời gian hai lần liên tiếp để u B = Ab 2T Ab T T Ab  Các hệ dễ dàng suy từ VTLG 1.1 Li độ điểm bụng biên độ điểm trung gian Ví dụ Một sợi dây đàn hồi dài 100cm căng ngang, có sóng dừng ổn định với hai đầu cố định Trên dây, A điểm nút, B điểm bụng gần A nhất, C trung điểm AB, với AC = cm Biết biên độ dao động phần tử C 2 cm Xác định biên độ dao động điểm bụng số nút có dây (khơng tính hai đầu dây) A cm; nút B cm; nút C cm; nút D cm; nút Hướng dẫn AB = 2AC = 10cm= λ ⇒ λ = 40cm Chọn nút A làm gốc AC = Ab sin l=k A 2π AC 2π = Ab sin = b = 2cm ⇒ Ab = 4cm λ 40 λ 40 ⇔ 100 = k ⇒ k = 5⇒ 2 Có bó, suy có nút, khơng tính hai đầu dây có nút Chọn D Ví dụ 2: (Đề thi thức Bộ GD ĐH-2011) Một sợi dây đàn hồi căng ngang, có sóng dừng ổn định Trên dây, A điểm nút, B điểm bụng gần A nhất, C trung điểm AB, với AB = 10 cm Biết khoảng thời gian ngắn hai lần mà li độ dao động phần tử B biên độ dao động phần tử C 0,2 s Tốc độ truyền sóng dây A m/s B 0,5 m/s C m/s D 0,25 m/s Hướng dẫn AB = λ = 10cm ⇒ λ = 40cm *Chọn nút A làm gốc Điểm B bụng nên ta có AB = Ab AC = A A A AB 2π AC = 5cm ⇒ AC = Ab sin = b → u B = AC ⇔ u B = b = B λ 2 Hai lần liên tiếp để uB = v= AB T = 0, ⇒ T = 0,8s (Suy từ VTLG) λ 40 = = 50cm/s = 0,5m/s ⇒ Chọn B T 0,8 Ví dụ 3: Một sợi dây đàn hồi căng ngang, có sóng dừng ổn định chu kì T bước sóng λ Trên dây, A điểm nút, B điểm bụng gần A nhất, C điểm thuộc AB cho AB = 3BC Khoảng thời gian ngắn hai lần mà li độ dao động phần tử B biên độ dao động phần tử C A T/4 B T/6 C T/3 D T/8 Hướng dẫn Chọn nút A làm gốc Ab = AB AB = 3BC ⇒ AC = -Ab O AB λ λ = = 3 Ab A b λ 2π AC = AB → u = A = AB AC = Ab sin = AB sin B C λ λ 2 2π  Từ VTLG suy thời gian cần tìm ∆t = T T = ⇒ Chọn B 12 Ví dụ 4: Sóng dừng dây nằm ngang Trong bó sóng, A nút, B bụng, C trung điểm AB Biết CB = 4cm Thời gian ngắn hai lần C B có li độ 0,13s Tính vận tốc truyền sóng dây A 1,23m/s.B 2,46m/s C 3,24m/s D 0,62m/s Hướng dẫn AB = 2CB = 8cm = AC = Ab sin u B = AC = λ ⇒ λ = 32cm Chọn nút A làm gốc A A 2π AC 2π = Ab sin = b = B λ 32 2 AB → ∆t = T λ 0,32 = 0,13 → T = 0,52s → v = = ≈ 0,62m/s T 0,52 Chọn D Chú ý: Thời gian ngắn hai lần C B có li độ tức khoảng thời gian ngắn hai lần liên tiếp li độ B biên độ C Ví dụ 5: Một sợi dây đàn hồi căng ngang, có sóng dừng ổn định Trên dây A điểm nút, B điểm bụng gần A với AB=18 cm, M điểm dây cách B 12cm Biết chu kì sóng, khoảng thời gian mà tốc độ dao động phần tử B nhỏ tốc độ cực đại phần tử M 0,1s Tốc độ truyền sóng dây bao nhiêu? A 3,2 m/s B 5,6 m/s C 4,8 m/s D 2,4 m/s Hướng dẫn AM = 18 − 12 = 6cm -0,5vmax 0,5vmax v AB = λ = 18cm ⇒ λ = 72cm AM = Ab sin Aω 2π AM 2π AB = AB sin = → vMmax = B λ 72 2 vB ≤ vMmax = ABω VTLG T T → ∆t = = = 0,1 ⇒ T = 0,3s 12 v= λ 72 = = 240cm/s = 2,4m/s ⇒ Chọn D T 0,3 Ví dụ (Đào Duy Từ - Thái Nguyên – 2016) Trên sợi dây hai đàn hồi cố định có sóng dừng với bước sóng λ Trên dây, B điểm bụng, C điểm cách B λ / 12 Khoảng thời gian ngắn hai lần mà li độ phần tử sóng B biên độ C 0,15s Tốc độ truyền sóng dây 40cm/s Tại điểm D dây cách B 24cm có biên độ 4,5mm Tốc độ dao động cực đại phần tử sóng B A 20π (mm/s) B 40π (mm/s) C 10 3π (mm/s) D 20 3π (mm/s) Hướng dẫn Chọn bụng B làm gốc AB = Ab AC = AB cos 2π ( λ / 12 ) A A 2π BC = AB cos = B → u B = AC = B λ λ 2 Hai lần liên tiếp để uB = AC = AB cos T AB = 0,15 ⇒ T = 0,9 s → λ = vT = 36cm 2π BD 2π 24 ⇔ 4,5 = AB cos ⇒ AB = 9mm → vB = ABω = 20π λ 36 Chọn A Ví dụ 7: Thí nghiệm sóng dừng sợi dây có hai đầu cố định chiều dài 36cm , người ta thấy có điểm dây dao động với biên độ cực đại Khoảng thời gian ngắn hai lần dây duỗi thẳng 0,25s Khoảng cách từ bụng sóng đến điểm gần có biên độ nửa biên độ bụng sóng A 4cm B 2cm C 3cm D 1cm Hướng dẫn - Trên dây có điểm dao động với biên độ cực đại tức có bụng l=k λ λ ⇔ 36 = ⇒ λ = 12cm 2 - Khoảng thời gian hai lần liên tiếp sợi dây duỗi thẳng T = 0,25s → T = 0,5s AM = Ab cos A 2π xM 2π xM ⇔ b = Ab cos → xM = 2cm ⇒ Chọn B λ 12 Ví dụ 8: Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đầu A cố định Trên dây có sóng dừng ổn định Gọi B điểm bụng thứ hai tính từ A, C điểm nằm A B Biết AB = 30 cm; AC =20/3cm tốc độ truyền sóng dây v = 50 cm/s Khoảng thời gian ngắn hai lần mà li độ phần tử B biên độ dao động phần tử C A 4/15s B 1/5s C.2/15s D 2/5s Hướng dẫn Chọn nút A làm gốc C B -Ab A AC =15cm Lần O Ab AB = Ab Lần λ λ = 30cm → λ = 40cm → T = = 0,8s v 10   uQ = cos ( 10π ( t + ∆t ) − 0,5π ) = ⇔ cos 10 π t − 0,5 π + 10 π ∆ t ÷ = 0,5 1 4 ÷ −2π /3   π k  2π  − + 10 π ∆ t = + k π ∆ t = +   12 m=0 → ⇒  → ∆tmin = = 0,05s 20  − 2π + 10π∆t = − π + m 2π  ∆t = + m  20  Chọn A Dạng Đồ thị sóng dừng Phương pháp: * Phương trình sóng dừng điểm M cách nút O đoạn d có dạng  2π d uM = 2a cos   λ π π    ÷cos  ωt − ÷ = AM cos  ωt − ÷ 2 2    Chọn nút O làm gốc Để kiểm ta hai điểm M N sợi dây dao động pha  2πON  sin  ÷  λ  δ = hay ngược pha ta cần xét tỉ số  2πOM  sin  ÷  λ  Nếu δ>0 M N ln dao động pha Nếu δ → u P ( t1 ) < vM AM AP v Pmax t1 → =− ⇒ v P ( t1 ) = − v M = −20 3cm/s = − vP AP AM v max 11 11T T VTLG t = t1 + = t1 + = t1 + T − → v P ( t ) = − P = −60cm/s 12f 12 12 Chọn D u(cm) Ví dụ Trong thí nghiêm sóng dừng dây 2,5 M 2,5 đàn hồi tần số có giá trị 10Hz sóng dừng xuất ổn định sợi dây với biên độ lớn x(m) O 5cm, bước sóng 60cm Vào thời điểm t sợi dây có dạng hình vẽ Li độ dao động phần tử vật chất N cách M đoạn 15cm vào thời điểm t2 = t1 + 0,15s có giá trị A 2,5cm B -2,5cm C 2,5 cm D 2,5 cm Hướng dẫn Cách 1: Dùng VTLG 18 Nhận xét: Từ đồ thị thời điểm t ta có AM = −2,5 2cm uM (t1 ) = −2,5cm biên độ M vận tốc điểm M dương Như kiện đồ thị ta khai thác hết, giải bình thường tốn sóng dừng khác Chọn nút O làm gốc  2π ON  sin  Ab λ λ ÷   =1> AM = 2,5 2cm = → OM = = 7,5cm; δ =  2π OM  sin  ÷  λ  M N dao động pha biên độ M(t2) AM  uM = 2,5cm = t1 →  v >  M t = t1 + 0,15s { ⇒ ∆t = 0,15s = ∆t u O 3T T =T+ 2 Từ VTLG li độ M thời điểm t2 uM ( t2 ) = − uM ( t2 ) uN ( t2 ) = v AM =− M(t1) 2,5 = −2,5cm AM = ⇒ u N ( t ) = u M ( t ) = −2,5cm ⇒ Chọn B AN Cách 2: Giải PTLG Chọn nút O làm gốc AM = Ab → OM = λ = 7,5cm π π   2π OM π   uO = AO cos  20π t − ÷⇒ u M = Ab cos  + ÷cos  20π t − ÷ 2 λ 2   44 4  AM u = 2,5cm π  2π 7,5 π   t1 →  M ⇒ 2,5 = 5cos  + ÷cos  20π t1 − ÷ 2 2  60   vM > π π 3π  v >0 → cos  20π t1 − ÷ = −  → 20π t1 − = − + k 2π 2  19 u(cm) B x(cm) O -  2π ( OM + 15 ) π  π  t2 → u N = Ab cos  + ÷ cos 20 π t + 0,15 − ( )  ÷ = −2,5cm ÷  λ 2  44 44 4 4 43 AN Ví dụ (Thi thử chuyên Nguyễn Trãi Hải Dương năm học 2016-2017) Trên sợi dây đàn hồi có sóng dừng với chu kì sóng T thỏa mãn 0,5(s)

Ngày đăng: 31/05/2020, 07:18

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan