phương pháp giải bài tập về sóng dừng lớp 12 thpt

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM LỜI GIỚI THIỆU Nghị hội nghị lần thứ II Ban chấp hành Trung ương khóa VIII nhấn mạnh Thực coi giáo dục quốc sách hàng đầu, đầu tư cho giáo dục đầu tư cho phát triển Chính “Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” Đó mục tiêu to lớn, chiến lược lâu dài nghiệp Giáo Dục Đào Tạo Trước yêu cầu đó, mục đích dạy học trường trung học phổ thơng nói chung, mơn Vật Lý nói riêng, đặc biệt dạy vật lý cho học sinh học để thi THPT Quốc Gia xét tuyển theo khối A, A1( dạy Vật Lý nâng cao) Trong thực tiễn dạy vật lý trường THPT, việc giải tập vật lý công việc diễn thường xun khơng thể thiếu Nó tác động tích cực trực tiếp đến q trình giáo dục phát triển tư học sinh, đồng thời tạo cho học sinh tính ham học, ham tìm tịi tạo động lực cố gắng học tập Vì số lượng tập sách tập Vật Lý sách giáo khoa, sách tập sách tham khảo nhiều Vậy mà lớp số lượng tập lớp khơng thể chữa hết tất tập tất sách ấy, việc tự học em cần thiết Thực tế số học sinh gặp phải nhiều khó khăn việc giải tập chương, phần, mà điều cần người thầy giáo hướng dẫn học sinh, giúp học sinh không hiểu sai chất vấn đề, không sai lầm giải tập Mà đặc biệt phần, chương khối lớp lại đòi hỏi cách khác kiến thức phương pháp giải Nhất dạng tập có liên quan đến thi THPT Quốc gia Qua nhiều năm dạy Vật Lý trường THPT Lê Xoay, thấy đa số thầy cô quan tâm tới dạng tập dạng tập có liên quan đến thi THPT Quốc gia, mà có phần dao động sóng, phần dao động sóng tập “ sóng dừng” phần hay khó để tránh nhầm lẫn cho học sinh học phần Tôi đưa phương pháp giải phân loại dạng tập phần này, sai lầm học sinh thường mắc giải tập phần Để từ học sinh định hướng giải tập cách xác khơng nhầm lẫn Điểm đề tài là: Vừa hướng dẫn học sinh phương pháp giải tập, vừa đưa sai lầm mà học sinh thường mắc phải giải tập phần này, từ giúp học sinh giải tập tốt hơn, không bị nhầm lẫn Cụ thể dạng bài, tượng vật lý tập phần này, dạng nâng cao có cập đến thi THPT Quốc gia.Trước tình hình học phần “ sóng dừng” phần mà địi hỏi học sinh phải có tư đầu tư, mệt mài giải tập nắm vững kiến thức hiểu kiến thức cách sâu sắc thấu đáo vấn đề Nhưng muốn làm điều tự học sinh khơng thể làm mà phải nhờ vào định hướng, rèn luyện thầy cô Là giáo viên dạy Vật lý, theo nên phân định rõ ràng loại tập, dạng tập, sai lầm học sinh thường mắc để học sinh gặp phải tự học sinh giải vấn đề cách nhanh chóng, tránh nhầm lẫn dạng với dạng khác, phần với phần khác Từ nâng cao hiệu giải tập Vật lý TÊN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ " SÓNG DỪNG " LỚP 12- THPT TÁC GIẢ SÁNG KIẾN: - Họ tên: Vũ Thị Thái - Địa tác giả sáng kiến: Trường THPT Lê Xoay- Vĩnh Tường- Vĩnh Phúc - Số điện thoại: 0985013918 Email: Vuthai.lexoay@gmail.com CHỦ ĐẦU TƯ TẠO RA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM - Vũ Thị Thái: Trường THPT Lê Xoay- Vĩnh Tường- Vĩnh Phúc LĨNH VỰC ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM - Dùng để dạy cho học sinh khối 12, ôn thi THPT Quốc gia hàng năm trường THPT Lê Xoay, trường THPT khác - Dùng để dạy cho học sinh đội tuyển HSG khối 12 hàng năm trường, trường khác NGÀY SÁNG KIẾN ĐƯỢC ÁP DỤNG THỬ - Sáng kiến kinh nghiệm áp dụng thử cho học sinh lớp 12, năm học 2017- 2018, năm học 2019-2020 Cụ thể đề tài áp dụng vào lớp giảng dạy học chuyên đề lớp 12( 12A1, 12A2, 12A3) Đồng thời bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi cấp tỉnh môn vật lý lớp 12 MÔ TẢ BẢN CHẤT CỦA SÁNG KIẾN *) VỀ NỘI DUNG SÁNG KIẾN: 7.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI Theo X.E Camenetxki V.P Ơrêkhơv: Trong thực tiễn dạy học tập vật lý vấn đề không lớn trường hợp tổng quát giải nhờ suy luận logíc, phép tốn thí nghiệm sở lý luận dạng tập vật lý ( X.E Camenetxki V.P Ôrêkhôv- phương pháp giải tập vật lý Tập NXBGD 1976) Hiểu theo nghĩa rộng, tư định hướng tích cực vấn đề luôn việc giải tập Về thực chất vấn đề xuất nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa tiết học vật lý tập học sinh Trên sở nghiên cứu định nghĩa tập Vật lý, tập Vật lý có hai chức chủ yếu là: Tập vận dụng kiến thức cũ tìm kiếm kiến thức 7.2 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU - Với thực trạng dạy Vật lý trường phổ thông nhiều thầm quên vấn đề quan trọng, tượng Vật lí cho dạng, có phục vụ cho phần kiến thức ôn thi THPT Quốc gia - Để làm tốt tập ôn thi THPT Quốc gia hàng năm cần phải nắm chất Vật lý, nhiều giải tập cần sai chất vật lý tốn trở nên sai ngay, nên để dạy mảng kiến thức ôn thi THPT Quốc gia khâu hướng dẫn cho học sinh quan trọng Nhưng điều mà thấy cần thiết cho học sinh phương pháp, cách phân loại, dạng tập Nên chọn đề tài: Phương pháp giải tập “ sóng dừng” lớp 12- THPT - Thậm chí kiến thức phần “ sóng dừng” khơng dùng để thi THPT Quốc gia mà dùng để thi HSG lớp 12 hàng năm 7.3 CÁC GIẢI PHÁP CHUNG ĐỂ TỔ CHỨC THỰC HIỆN - Khi giải tập vật lý tiến hành theo bước sau: Bước 1: Đọc kỹ đề, nghiên cứu, tìm hiểu đề, phân tích tượng Vật lý tốn để tìm xem đại lượng biết, đại lượng cần tìm Ghi tóm tắt tốn kí hiệu Vật lý Đổi đơn vị đo cho phù hợp, vẽ hình cần thiết( theo tơi bước quan trọng, tượng vật lý học sinh phải phân tích phần này, để suy nghĩ tìm hướng giải quyết) Bước 2: Lập kế hoạch giải Theo dự kiện đề cho, đại lượng cần tìm có liên quan đến nội dung kiến thức nào? Liên quan nào? Tìm cách giải ( bước thể tư học sinh) Bước 3: Tiến hành giải Trên sở phân tích tốn bước Hãy viết cơng thức có liên quan tính tốn Bước 4: Kiểm tra kết quả: - Kiểm tra việc tính tốn - Kiểm tra đơn vị đo đại lượng - Kiểm tra ý nghĩa thực tiễn *) Với việc xác định cách giải tập, sau lại cách giải nhanh xác, sai lầm mà học sinh giải thường hiểu sai, hiểu lầm để từ giúp em giải tập tốt 7.4 CÁC DẠNG BÀI TOÁN CỤ THỂ 7.4.1.DẠNG 1: BÀI TẬP XÁC ĐỊNH CHU KÌ, TẦN SỐ, BƯỚC SĨNG, SỐ BỤNG, SỐ NÚT CỦA SÓNG DỪNG 7.4.1.1 Kiến thức cần nhớ - Cơng thức xác định tần số, chu kỳ, bước sóng sóng dừng: v v +) Cơng thức xác định tần số sóng: f =    f      v.T v - Nếu dây có sóng dừng mà hai đầu cố định, chiều dài dây AB, ta  v.k AB 2AB có: AB  k  f    Trong k= 1,2,3 số T  2 AB v.k k bụng sóng (trường hợp số nút = số bụng +1) - Nếu dây có đầu cố định đầu tự do, chiều dài dây AB, ta (2k  1).v AB  AB T  có: AB  (2k  1)   Trong  f  AB (2k  1)v 2k  k= 1,2,3 bụng sóng ( trường hợp số nút sóng = số bụng sóng) 7.4.1.2.Ví dụ: Ví dụ 1: Trên sợi dây đàn hồi dài 1,2 m, hai đầu cố định, có sóng dừng Biết sóng dừng dây có tần số 100Hz tốc độ 80 m/ Số bụng songs dây A B C D Hướng dẫn giải Chiều dài sợi dây thỏa mãn:  v 2lf 2.1,2.100 l k k k   3 2f v 80  Có bó sóng  Có bụng sóng Chọn đáp án A +) Cơng thức xác định chu kì sóng : T= +) Nhận xét: Với ví dụ học sinh cần vận dụng tốt công thức xác định chiều dài dây có hai đầu cố định Ví dụ 2: Dây AB= 40cm căng ngang, đầu cố định, có sóng dừng M bụng sóng thứ ( kể từ B) Biết BM= 14cm Tổng số bụng dây AB A B 10 C 14 D 12 Hướng dẫn giải M bụng thứ ( kể từ B)  M xác định 3  7    14cm    8cm BM= 4 Chiều dài sợi dây hai đầu cố định thỏa mãn: Vậy có 10 bó sóng  có 10 bụng sóng Chọn đáp án B +) Nhận xét: Với ví dụ học sinh cần vận dụng tốt công thức xác định chiều dài dây có hai đầu cố định, khoảng cách hai nút liên tiếp hai bụng liên tiếp nửa bước sóng Ví dụ 3: Một sợi dây AB dài 21cm, vận tốc truyền sóng dây m/s đầu A dao động với tần số 100 Hz Trên dây có sóng dừng hay khơng, số bụng sóng A.Có, 10 bụng sóng B Có, 11 bụng sóng C.khơng D Có, 25 bụng sóng Hướng dẫn giải Bài tốn chưa cho biết sóng dừng tạo trường hợp nên ta xét hai trường hợp: *) Trường hợp 1: Hai đầu dây cố định Chiều dài dây thỏa mãn:  v 2lf 2.0,21.100 lk k k    10,5 2f v Loại k  Z , suy hai đầu dây cố định khơng xảy sóng dừng *) Trường hợp 2: Một đầu tự do, đầu cố định Chiều dài sợi dây thỏa mãn:    1  1 v l  k   k    k    2  22f 2lf 2.0,21.100 thỏa mãn k  Z     10 v 42 Vậy sóng dừng tạo trường hợp đầu tự do, đầu cố định Số bụng sóng = số bó sóng +1= 10+1= 11 Chọn đáp án B k +) Nhận xét: Với ví dụ học sinh cần vận dụng tốt công thức xác định chiều dài dây có đầu cố định đầu tự do, khoảng cách bụng sóng nút sóng gần phần tư bước sóng Ví dụ 4: Khi có sóng dừng dây AB hai đầu cố định với tần số f1 thấy dây có 11 nút sóng Muốn dây có 13 nút sóng tần số f phải có giá trị f1 5f f 6f A f  B f2 =6f1 C f2= D f2  5 Hướng dẫn giải Khi dây có 11 nút sóng (hay 10 bó), ta có: AB  10 1  10 v 5v  (1) f1 f1 Khi dây có 13 nút sóng (hay 12 bó sóng), ta có: AB  12 Chọn đáp án A 2  6v (2) f2 Từ (1) (2) ta có: f  f1 +) Nhận xét: - Đối với tập học sinh biết số bó sóng, thường nhầm lẫn học sinh nhầm bó sóng bước sóng, phải hiểu rõ bó sóng tương ứng với nửa bước sóng, số nút nhiều số bó sóng +1 Ví dụ 5: Một sợi dây mảnh nhẹ đàn hồi, đầu treo vào cần rung, đầu tự Cần rung dao động nhỏ theo phương ngang dây có sóng dừng Khi tần số dao động cần rung 45Hz, dây có sóng dừng với nút sóng Giảm tần số sóng dừng lượng tối thiểu dây có sóng dừng: A 10Hz B 35Hz C 7Hz D 11,25 Hz Hướng dẫn giải Theo đề ra, coi dây đầu cố định, đầu tự nên ta áp dụng công thức: l  (2k  1)  , k số nút sóng Vậy f 1= 45 Hz dây có nút sóng, tương ứng với k=5: Nghĩa  v (1) l 9 l 9 4 f1 Khi giảm f sóng dừng lượng tối thiểu để dây có sóng dừng, nghĩa ứng với k=4, ta có:  v (2) l 7 l 7 4 f2 Từ (1) (2) Ta có: f2 = 35Hz Vậy giảm tần số lượng tối thiểu lượng là: f  f1  f = 45- 35= 10 ( Hz) Chọn đáp án A +) Nhận xét : Với ví dụ học sinh nhầm lẫn cơng thức l  (2k  1)  với tính chiều dài dây l  (2k  1)  mà coi k số bụng 4 sóng số nút sóng bị sai số bụng sóng dễ nhầm lẫn tính tốn, cịn sử dụng công thức phải hiểu số bụng số nút (k+1) để thay vào biểu thức kết Điều thứ hai mà dễ nhầm đọc không kĩ đề lại coi tìm f2 dễ khoanh vào đáp án B Ví dụ 6: Một sợi dây AB dài 1,25m căng ngang, đầu B cố định, đầu A dao động với tần số f Người ta đếm dây có ba nút sóng, kể hai nút hai đầu A, B Biết tốc độ truyền sóng dây 20m/s Tần số sóng A 8Hz B 16Hz C 12Hz D 25Hz Hướng dẫn giải Theo đề hai đầu có hai nút, đầu A dao động với tần số f, v 20  16( Hz ) dây có bước sóng, tức là:   1,25(m)  f    1,25 Chọn đáp án B +) Nhận xét: Với ví dụ đọc lướt nghĩ đầu cố định, đầu tự sai Cịn đọc kĩ hiểu rõ mà tính sai viết cơng thức nhầm lại tính: f= 20.1,25 =25 (Hz) có đáp án D, chọn sai Với dạng tập dễ phải cẩn thận Ví dụ 7: Một sợi dây đàn hồi dài ℓ = 60 cm treo lơ lửng cần rung Cần rung dao động theo phương ngang với tần số thay đổi từ 60 Hz đến 180 Hz Biết tốc độ truyền sóng dây v = m/s Trong trình thay đổi tần số có giá trị tần số tạo sóng dừng dây? A 19 B 16 C 17 D 18 Hướng dẫn giải  2k  1 800  180 v  60  f  4f 4.60  9,5  k  27,5  có 18 giá trị k thỏa mãn Chọn đáp án D +) Nhận xét: Ví dụ học sinh đọc không kĩ đề, không hiểu rõ đầu lơ lửng tự dễ nhầm hai đầu cố định, lại tính  k  27 , có 19 giá trị, chọn đáp án A sai Chính với dạng tập ta phải cho học sinh hiểu rõ sợi dây có đầu lơ lửng nghĩa đầu tự Ví dụ 8: Một sợi dây thép dài 1,2 m căng ngang Một nam châm điện đặt phía hai đầu dây Cho dịng điện xoay chiều có tần số f chạy qua nam châm điện dây thép xuất sóng dừng với bụng sóng Tốc độ truyền sóng dây v= 40m/s Tần số f có giá trị bao nhiêu? A.120 Hz B 100Hz C.60 Hz D 50Hz l   2k  1    2k  1 Hướng dẫn giải Dịng điện xoay chiều có tần số f có 2f lần đạt giá trị cực đại, nam châm điện hút dây thép 2f lần Vậy đầu dây thép dao động với tần số 2f  1,2 Ta có:   0,2    0,4m v Ta có f   f  50 Hz Chọn đáp án D  +) Nhận xét: Ví dụ nhiều học sinh sai lầm tần số dịng điện xoay chiều có tần số f chạy qua nam châm điện dây thép xuất sóng dừng với tần số f, tính f= 100Hz hồn tồn sai, đề lại có đáp án B 100Hz, chọn ta điểm cho câu Vì Đáp án phải f= 50Hz, đáp án D Ví dụ 9: Vận tốc truyền dao động dây đàn F  ; F lực căng sợi dây,  mật độ khối lượng dài (khối lượng đơn vị chiều dài) Cho dây đàn dài 100cm, nặng 10g, có F = 100N Tần số dao động nhỏ dây đàn bằng: A 100Hz B 50Hz C 25Hz D 20Hz Hướng dẫn giải Áp dụng cơng thức tính vận tốc truyền dao động dây là: 100.1 F Fl v= (1) Thay số vào ta có: v = = 100(m/s) v  m 102 Mặt khác để xác định tần số nhỏ dây phải có bó sóng, với chiều dài v 100 bó sóng 1m, suy   (m) Ta lại có: f    50 (Hz) (2)  Chọn đáp án B +) Nhận xét: Ví dụ học sinh dễ sai lầm chỗ tần số nhỏ ứng với dây có bước sóng, tính   1(m) Thay vào cơng thức (2) có f = 100(Hz) lại có đáp án A, chọn đáp án bị sai dạy giáo viên cần nhấn mạnh trường hợp tránh học sinh nhầm lẫn Ví dụ10: Sóng dừng xuất sợi dây với tần số f=5Hz Gọi thứ tự điểm thuộc dây O,M,N,P cho O điểm nút, P điểm bụng sóng gần O (M,N thuộc đoạn OP) Khoảng thời gian lần liên tiếp để giá trị li độ điểm P biên độ dao động điểm M,N 1/20 1/15s Biết khoảng cách điểm M,N 0,2cm Bước sóng sợi dây là: A 5,6cm B 4,8 cm C 1,2cm D 2,4cm Hướng dẫn giải Chu kì dao động: T = = 0,2(s) f Theo ta có : 1 (s) = T P’ 20 1 tN’N = (s) = T 15 1 1 T=  tMN = ( - )T = (s) 24 120 tM’M = N’ M’ O M N P Vận tốc truyền sóng là: v = MN/tMN = 24cm/s Do  = v.T = 4,8 cm Chọn đáp án B 1 T  ( s) , 12 60 thay vào biểu thức tính vận tốc ta có v=12(cm/s), thay vào cơng thức tính bước sóng có =12.0,2=2,4(cm) Trong đáp án có kết đáp án D Nếu chọn đáp án bị sai, nên dạy phần giáo viên phải nhấn mạnh cho học sinh từ tính khoảng thời gian tMN 7.4.1.3 Bài tập tự luyện Câu 1: Một dây cao su dài 1m căng ngang, đầu gắn cố định, đầu gắn vào âm thoa cho dao động, dây hình thành hệ sóng dừng có nút khơng tính hai đầu Tốc độ truyền sóng dây 36km/h Tần số dao động dây là: A 20Hz B 50Hz C 30Hz D 40Hz Câu 2: Dây AB dài 21cm treo lơ lửng, đầu A gắn vào âm thoa dao động Tốc độ truyền sóng dây 4m/s, ta thấy dây có sóng dừng với bụng sóng Tần số dao động âm thoa bằng: A 74,1Hz B 71,4Hz C 47,1Hz D 17,4Hz Câu 3: Trên sợi dây dài ℓ (m) có hai đầu cố định, tần số tạo sóng dây 1 = 120 Hz dây xuất 16 nút sóng, tần số 2 dây xuất 10 nút sóng Tần số nhỏ mà dây tạo thành tượng sóng dừng bao nhiêu: A 8Hz B 12Hz C 9Hz D 6Hz Câu 4: Người ta tạo sóng dừng sợi dây căng ngang hai điểm cố định Sóng dừng tạo dây với hai tần số gần 200 Hz 300 Hz Tần số kích thích nhỏ mà tạo sóng dừng dây là: A 50 Hz B 100 Hz C 150 Hz D 200Hz Câu 5: Sóng dừng tạo dây hai điểm cố định với hai tần số gần 45 Hz 54 Hz Tần số kích thích nhỏ mà tạo sóng dừng dây là: A Hz B 18 Hz C 12Hz D 15 Hz +) Nhận xét : Ví dụ học sinh dễ sai lầm: tMN = tM’M - tN’N = Câu 6: Một sợi dây có đầu nối với nguồn dao động, đầu thả lỏng Sóng dừng tạo dây với hai tần số gần 200 Hz 280Hz Tần số kích thích nhỏ mà tạo sóng dừng dây là: A 80 Hz B 40 Hz C 240 Hz D 20 Hz Câu 7: Một sợi dây đàn dài 40cm, căng hai đầu cố định, dây dao động với tần số 600Hz ta quan sát dây có sóng dừng với hai bụng sóng Bước sóng dây là: A  = 13,3 m B  = 20cm C  = 40cm D  = 80cm Câu 8: Một ống sáo dài 80 cm, hở hai đầu, tạo sóng đứng ống sáo với âm cực đại hai đầu ống, khoảng ống sáo có hai nút sóng Bước sóng âm là: A  = 20 cm B  = 40 cm C  = 80 cm D  = 160cm Câu 9: Một sợi dây đàn hồi dài 130 cm, có đầu A cố định, đầu B tự dao động với tần số 100 Hz, vận tốc truyền sóng ytreen dây 40 m/ Trên dây có nút bụng sóng A nút bụng B 7nút bụng C nút bụng D nút bụng 7.4.2 DẠNG 2: BÀI TẬP XÁC ĐỊNH BIÊN ĐỘ, LI ĐỘ TRONG SÓNG DỪNG 7.4.2.1 Kiến thức cần nhớ: *) Nếu sóng dừng có biên độ Bụng 2a thì: + Khoảng cách ngắn hai điểm M, N dao động pha, biên độ  a là: + Khoảng cách ngắn hai điểm M, N dao động ngược pha, biên  độ a là: + Khoảng cách ngắn hai điểm M, N dao động pha, biên  độ a là: + Khoảng cách ngắn hai điểm M, N dao động ngược pha, biên  độ a là: + Khoảng cách ngắn hai điểm M, N dao động pha, biên độ a là:  + Khoảng cách ngắn hai điểm M, N dao động ngược pha, biên độ a là:  *) Cách giải: +) Có thể dùng đường trịn lượng giác để giải tập phần này, cụ thể sau: 10 C a; v = 300m/s D A ; v =100m/s Hướng dẫn giải - Các điểm dao động với biên độ b  b  2a (tức là điểm nút điểm bụng) cách nhauthì khoảng cách hai điểm /4 = 1m    4m - Vận tốc truyền sóng dây là: v = f = 4.50 = 200 (m/s) - Từ hình vẽ, ta thấy b = P Q 2a =a 2 a Bụng Chọn đáp án A +) Nhận xét: Ví dụ học sinh dễ mắc sai lầm M N xác định bước sóng sóng dừng, xác Nút định sai tốn bị sai lầm Ví dụ 7: Trên sợi dây đàn hồi, hai đầu A B cố định có sóng dừng ổn định với bước sóng  = 24 cm Hai điểm M N cách đầu A khoảng dM = 14cm dN = 27 cm Khi vận tốc dao động phần tử vật chất M vM = cm/s vận tốc dao động phần tử vật chất N là: A -2 cm/s B 2 cm/s C -2 cm/s D cm/s Hướng dẫn giải - Độ lệch pha biên độ M A là: MA  2 MA  2 MA  MA   2  2 M 14 7  24 14 7     24 6 - Độ lệch pha biên độ N A là: b O Bụng a a  O N A Nút 27 9    2   24 4 Vậy vị trí M , N xác định hình vẽ  M, N hai bó sóng liền kề nên hai dao động ngược pha v A v A 2.a Ta có: M   M  vN   M N    2 2cm / s Chọn đáp án A vN AN AM a +) Nhận xét: Học sinh không dùng cách đường trịn lượng giác dễ nhầm lẫn, xác định định pha chúng Còn dùng đường trịn lượng giác dễ nhầm , khơng biết cách xác định mối liên hệ biên độ sóng  NA  2 NA  2 24 vận tốc điểm M,N Nếu chiếu lên trục thẳng đứng lại chọn đáp án cm/s sai, mà đáp án có đáp án Học sinh mắc sai lầm Ví dụ (ĐH 2014): Trên sợi dây đàn hồi có sóng dừng ổn định với khoảng cách hai nút sóng liên tiếp cm Trên dây có phần tử sóng dao động với tần số Hz biên độ lớn cm Gọi N vị trí nút sóng; C D hai phần tử dây hai bên N có vị trí cân cách N 10,5 cm cm Tại thời điểm t 1, phần tử C có li độ 1,5 cm hướng vị trí cân Vào thời điểm t  t  A -0,75 cm B 1,50 cm 79 s , phần tử D có li độ 40 C -1,50 cm D 0,75 cm Hướng dẫn giải C N 10,5 cm - Theo đề ta có: cm D      12cm , biên độ điểm bụng Ab = cm - Biên độ điểm C D: uD 1,5 2.CN 2.10,5  sin  cm  12 2.ND 2.7 A D  A b sin  sin  1,5cm  12 AC  A b sin - Nhận thấy hai phần tử C D ngược pha - Ở thời điểm t1: u1D A 1,5  D   u1D   cm u1C AC - Xét phần tử D: Góc quét 79 7   .t  2f (t  t1 )  10  19, 75  18  40 u1D 1,5 - Vẽ đường tròn: Ở thời điểm t2, ta tìm u2D = -1,5 cm Chọn đáp án C +) Nhận xét: Ví dụ ví dụ dễ nhầm lẫn hai cung đoạn, cung đoạn thứ nhầm biên độ điểm C, điểm D Cung đoạn thứ hai nhầm pha C D so với Chỉ cần hai cung đoạn sai ngay, đáp án đáp án tính sai Giả sử xác định nhầm C D pha chọn đáp án B sai Ví dụ 9:( THPT QG – 2015) Trên sợi dây OB căng ngang, hai đầu cố định có sóng dừng với tần số f xác định Gọi M, N P ba điểm dây có vị trí cân cách B cm, cm 38 cm Hình vẽ mơ tả hình dạng sợi dây thời điểm t1 (đường 1) t  t1  11 (đường 2) Tại thời điểm t1, li 12f độ phần tử dây N biên độ phần tử dây M tốc độ phần tử dây M 60 cm/s Tại thời điểm t2, vận tốc phần tử dây P 25 A 20 cm/s C – 20 cm/s B.60 cm/s D – 60 cm/s Hướng dẫn giải - Từ đồ thị ta có λ = 24cm - B nút sóng, Vì M, N P điểm dây có vị trí cân cách B 4cm, 6cm, 38cm nên gọi A biên độ dao động bụng A biên độ dao động N Ta có: AN  A; AM  A A ; AP  2 - Mặt khác M, N pha (cùng thuộc bó sóng), P ngược pha với M nên ta có: uM A  M  ; uN AN v vP A   max P   P   vM vmax M AM - Để tính vP thời điểm t2 ta tính vM thời điểm t2 Ta sử dụng đường tròn để tính vận tốc vM thời điểm t2, muốn tính ta phải biết thời điểm t1 vM có giá trị ( âm hay dương), tăng hay giảm - Từ đồ thị ta thấy, thời điểm t1 hình dạng sợi dây (1), phần tử M 11 11T xuống sau t  t  t  , tức sau gần chu kì hình  12f 12 dạng sóng khơng thể (2) Vậy M phải lên, tức thời điểm t M lên với vận tốc vM = + 60cm/s giảm 3 - Tại thời điểm t1 ta có: u N  AM  uM  uN  A 2 M 2  v  x  Mà :  M    M    vMmax  vM  120(cm / s) t1 A  v   M   Mmax  - Tại thời điểm t2 véc tơ vM qt góc t2 t2 26 vM  = t = 2πf 11 11  = = 2π 6 12 f Sử dụng đường trịn ta có:  - Tại thời điểm t2 : vM  vMmax cos( )  60 3cm / s v Vận tốc phần tử dây P thời điểm t2 là:  vP   M  60cm / s Chọn đáp án D +) Nhận xét: Ở ví dụ học sinh dễ xảy sai lầm vận tốc M P khơng hiểu rõ nhìn hình vẽ, thay biến đổi sai dễ cho hai điểm pha chọn vp= 60cm/s, chọn đáp án B sai Ví dụ 10: Cho sóng ổn định, truyền sợi dây dài từ đầu dây Tốc độ truyền sóng dây 2,4 m/s, tần số sóng 20 Hz, biên độ sóng mm Hai điểm M N dây cách 37 cm Sóng truyền từ M tới N Tại thời điểm t, sóng M có li độ –2 mm vị trí cân Vận tốc sóng N thời điểm (t – 1,1125)s là: A - 8π cm/s B 80π mm/s C cm/s D 16π cm/s Hướng dẫn giải Bước sóng:  = v λ = 0,12m = 12cm MN = 37cm = 3 + f 12 Giả sử biểu thức sóng M: uM = 4cos40πt (mm) Khi biểu thức sóng N: uN = 4cos(40πt – 2π.37 37π ) = 4cos(40πt – ) (mm) 12 Tại thời điểm t : uM = 4cos40πt (mm) = – (mm) vM = u’M = - 160πsin40πt > Suy ra: cos40πt = – sin40πt = – a1) Số điểm bụng dây là: A.9 B.8 C.5 D.4 Câu 3: Một âm thoa đặt miệng ống khí hình trụ có chiều dài AB thay đổi (nhờ thay đổi vị trí mực nước B) Khi âm thoa dao động, phát âm bản, ống có sóng dừng ổn định với B ln ln nút sóng Để nghe thấy âm to AB nhỏ 13cm Cho vận tốc âm khơng khí v  340m / s Khi thay đổi chiều cao ống cho AB  l  65cm ta lại thấy âm to Khi số bụng sóng đoạn thẳng AB có sóng dừng là: A bụng B bụng C bụng D bụng 31 Câu :Một sợi dây dài m, hai đầu cố định Kích thích để có sóng dừng dây với múi sóng Khoảng cách ngắn hai điểm không dao động dây A 1m B 0,5m C 0,25m D 2m Câu 5: Một sợi dây dài m, hai đầu cố định Kích thích để có sóng dừng dây với múi sóng Khoảng cách ngắn điểm khơng dao động điểm dao động cực đại dây A 1m B 0,5m C 0,25m D 2m 7.4.6.DẠNG 6: BÀI TẬP XÁC ĐỊNH TẦN SỐ fmin ĐỂ CÓ SÓNG DỪNG 7.4.6.1 Kiến thức cần nhớ: - Điều kiện có sóng dừng dây có hai dầu cố định: L= k  k= số bụng sóng = số nút sóng - - Điều kiện có sóng dừng dây có dầu cố định đầu tự do: L= (k  0,5)  k= số bụng sóng -1 = số nút sóng - 7.4.6.2 Ví dụ Ví dụ 1: Một sợi dây đàn hồi có đầu cố định, đầu tự do, dây có sóng dừng với hai tần số liên tiếp 30Hz 50Hz Tần số nhỏ để có sóng dừng dây A.5 Hz B 30Hz C 10Hz D 24Hz Hướng dẫn giải Chiều dài sợi dây đầu tự do, đầu cố định có sóng dừng thỏa mãn:    1  1 v 1 v  l  k   k    k    f  k    2  22f  2l  1 v  Đặt: f k   k   (1)  2l  v  1 v v  (2)  f k 1   k   1   k     2l   2l 2l  Từ (1)và (2) ta có: v v v  f k 1  f k   50  30    20 2l 2l 2l  tần số nhỏ để có sóng dừng dây ứng với k= 1 v v 20  f   k    f    10 Hz  2l 4l  Chọn đáp án C +) Nhận xét: Ở ví dụ học sinh cần nắm rõ trường hợp sợi dây có đầu cố 32 định, đầu tự do, có tần số nhỏ ứng với trường hợp k=0 Ví dụ 2: Cho ống sáo có đầu bịt kín đầu để hở Biết ống sáo phát âm to ứng với hai giá trị tần số hai họa âm liên tiếp 150 Hz 250 Hz Tần số âm nhỏ ống sáo phát âm to A 50 Hz B 75Hz C.25 Hz D 100Hz Hướng dẫn giải Đây trường hợp tạo sóng dừng sóng âm Trường hợp giống trường hợp sóng dừng sợi dây đầu tự do, đầu cố định Vì thế: Chiều dài ống thỏa mãn:    1  1 v 1 v  l  k   k    k    f  k    2  22f  2l  1 v  Đặt: f k   k   (1)  2l  v  1 v v  (2)  f k 1   k   1   k     2l   2l 2l  Từ (1)và (2) ta có: v v v  f k 1  f k   250  150    100 2l 2l 2l  tần số nhỏ để có sóng dừng dây ứng với k= 1 v v 100  f   k    f    50 Hz  2l 4l  Chọn đáp án A +) Nhận xét: Ở ví dụ học sinh cần nắm rõ trường hợp sợi dây có đầu cố định, đầu tự do, có tần số nhỏ ứng với trường hợp k=0 Ví dụ 3: Một sợi dây đàn hồi treo thẳng đứng vào điểm Người ta cho điểm dao động tạo sóng dừng dây với tần số nhỏ f 1= 15 Hz Để lại có sóng dừng dây phải tăng tần số tối thiểu đến f A 20 Hz B 30 Hz C 45 Hz D 60 Hz Hướng dẫn giải Chiều dài sợi dây thỏa mãn:    1  1 v l  k   k    k    2  22f v  f1   k    f 1 v   4l  f  k        f  f1  3.15  45Hz  2l f1   f  3v  k  1  4l  Chọn đáp án B +) Nhận xét: Ở ví dụ học sinh cần nắm rõ trường hợp sợi dây có đầu cố định, đầu tự do, có tần số nhỏ ứng với trường hợp k=0, 33 tăng lên tối thiểu giá trị k tăng lên +1 7.4.6.3.Bài tập tự giải Câu1: Sợi dây AB, đầu A gắn với cần rung có tần số f, đầu B giữ cố định, f1 f2 hai tần số liên tiếp để tạo sóng dừng sợi dây Tìm số nhỏ để tạo sóng dừng sợi dây: A f  f  f1  v 2l C f  0,5( f  f1 )  B f  0,5( f1  f )  v 2l D f  f  f1  v 2l v 4l Câu 2:Một sợi dây đàn hồi treo thẳng đứng vào điểm cố định, đầu cịn thả tự Người ta tạo sóng dừng dây với tần số bé f1.Tần số f2  f1 phải có giá trị gần f1 để lại có sóng dừng dây A 2f1 B.6f1 C.3f1 D 4f1 Câu 3: Người ta tạo sóng dừng ống đầu kín đầu hở dài 0,825m chứa đầy khơng khí điều kiện thường, vận tôc âm 330m/s Hỏi tần số nhỏ để có sóng dừng ống ống A 50 Hz B 75Hz C 200Hz D 100Hz *) VỀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CỦA SÁNG KIẾN: Trong q trình dạy phần tập SĨNG DỪNG Vật lý 12- THPT này, để áp dụng đề tài sử dụng số giải pháp sau: - Giáo viên phải hiểu thấu đáo nội dung cần truyền đạt cho học sinh - Giáo viên phải chuẩn bị kỹ nội dung cho dạng tập mà định giảng dạy, phải biết cách đưa cho học sinh kiến thức cách dễ hiểu không trừu tượng - Sau dạng tập kiểm tra nhận thức học sinh, cho tìm thấy chỗ học sinh dễ mắc sai lầm nhất, dễ ngộ nhận nhất, sau cho học sinh thấy việc mắc sai lầm chưa hiểu kĩ chất, mắc khó phát - Nên dạy cho học sinh phương pháp giải trước, giải tập cách từ dễ đến khó, phải biết cách đưa kiến thức cho học sinh theo kiểu mưa dầm thấm lâu khơng nóng vội 34 - Phương pháp dạy phải phù hợp với đối tượng học sinh cụ thể: Nếu học sinh giỏi cho em tự khám phá tượng, cịn học sinh bình thường thầy gợi ý để em khám phá tượng tốt - Thầy cô phải hun đúc tư tưởng cho học sinh có tâm ôn thi THPT Quốc gia, tạo hứng thú ôn tập cho thi HSG lớp 12 không chuyên CÁC ĐIỀU KIỆN CẦN THIẾT ĐỂ ÁP DỤNG SÁNG KIẾN - Giáo viên: Phải trau dồi kiến thức cho thật chuẩn nội dung kiến thức đề tài, phải chuẩn bị phương pháp truyền thụ dễ hiểu không nhầm lẫn giảng dạy - Học sinh: Có tư tưởng ham học, có ý chí tâm cao, có mục tiêu rõ ràng, khơng ngại khó ngại khổ học - Học sinh cố gắng nắm bắt kiến thức mới, kiến thức khó biết cách tránh sai lầm thường xảy ĐÁNH GIÁ LỢI ÍCH THU ĐƯỢC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 9.1 Kết Kết kiểm tra tiết trước sau áp dụng đề tài Lớp Sĩ số Các 0-