Mục tiêu: Kiến thức: Áp dụng phương trình sóng và kết quả của việc tìm sóng tổng hợp của hai sóng ngang cùng tần số để dự đoán sự tạo thành vân giao thoa - Bố trí được thí nghiệm kiểm [r]
(1)Trường THPT Bán Công Eakar Giaùo aùn giaûng daïy vaät lyù 12 chöông trình naâng cao Giaùo vieân thieát keá : Phaïm Quang Caûnh Baøi 16: GIAO THOA SOÙNG I Mục tiêu: Kiến thức: Áp dụng phương trình sóng và kết việc tìm sóng tổng hợp hai sóng ngang cùng tần số để dự đoán tạo thành vân giao thoa - Bố trí thí nghiệm kiểm tra với sóng nước Xác định điều kiện để có vân giao thoa Kĩ năng: Thiết lập công thức, sử dụng đồ thị Liên hệ thực tế: II.CHUẨN BỊ CỦA THẦY VÀ TRÒ: Giáo viên: Học sinh: Thiết bị tạo vân giao thoa đơn Xem lại: Tổng hợp dao động, phương trình sóng giản cho các nhóm Hs Thiết bị tạo vân giao thoa sóng nước với nguồn dao động có f thay đổi dùng cho Gv Phương phaùp daïy hoïc : Thí nghiệm + phát vấn III TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY -Ổn định tổ chức: -Kiểm tra bài cũ: HOẠT ĐỘNG THẦY – TRÒ NOÄI DUNG BAØI HOÏC M HĐ1: Gv:+Khảo sát tượng có giao hai sóng trên mặt nước xuất phát từ hai nguồn dao động cố cùng tần số, biên độ và cùng pha + Để đơn giản ta giả thiết hai nguồn giống hệt và có pha ban đầu không Gv: Vẽ hình và yêu cầu H viết phương trình dao động nguồn S1, S2 và từ đó viết phương trình dao động M cách S1 là d1 s1 gây và S2 là d2 s1 gây Giao thoa hai sóng: a Dự đoán tượng: Hs: + Viết phương trình dao động M cách S1 là d1 s1 gây và S2 là d2 s1 gây +Suy biểu thức độ lệch pha hai dao động M + Viết công thức xác định biên độ dao động tổng hợp M Gv: Dựa vào công thức (1) và (2) suy các công thức xác định vị trí các điểm M để đó biên độ Độ lệch pha hai dao động: Giả sử: u1=u2=Acost d1 S1 Suy ra: u1M=Acos(t- 2 và u2M=Acos(t- 2 = (t- 2 = d1 ) d2 ) d2 d ) - (t- 2 ) 2 d1 d (1) Biên độ dao động tổng hợp M: Lop12.net d2 S2 (2) dao động tổng hợp M cực đại hay cực tiểu Hs: Thiết lập theo yêu cầu Gv A2 = A12 A 22 2A1A1cos = 2A2 (1+ cos) (2) Kết hợp (1) và (2) ta suy ra: + M dao động với biên độ cực đại khi: cos = hay d1-d2 = k (3) + M dao động với biên độ cực tiểu khi: cos = -1 hay d1-d2 = (k+ ½) (4) Trong đó k = 0, 1, 2 , HĐ1: Giao thoa hai M Gv:+Khảo sát tượng có giao sóng: d1 d2 hai sóng trên mặt nước xuất phát từ hai nguồn dao a Dự đoán tượng: động cố cùng tần số, biên độ và cùng pha S2 + Để đơn giản ta giả thiết hai nguồn S1 giống hệt và có pha ban đầu không Giả sử: u1=u2=Acost Gv: Vẽ hình và yêu cầu H viết phương trình dao d1 động nguồn S1, S2 và từ đó viết phương Suy ra: u1M=Acos(t- 2 ) trình dao động M cách S1 là d1 s1 gây và S2 d là d2 s1 gây và u2M=Acos(t- 2 ) Hs: + Viết phương trình dao động M cách S1 là d1 s1 gây và S2 là d2 s1 gây +Suy biểu thức độ lệch pha hai dao động M + Viết công thức xác định biên độ dao động tổng hợp M Gv: Dựa vào công thức (1) và (2) suy các công thức xác định vị trí các điểm M để đó biên độ dao động tổng hợp M cực đại hay cực tiểu Hs: Thiết lập theo yêu cầu Gv Độ lệch pha hai dao động: = (t- 2 = d2 d ) - (t- 2 ) 2 d1 d (1) Biên độ dao động tổng hợp M: A2 = A12 A 22 2A1A1cos = 2A2 (1+ cos) (2) Kết hợp (1) và (2) ta suy ra: + M dao động với biên độ cực đại khi: cos = hay d1-d2 = k (3) + M dao động với biên độ cực tiểu khi: cos = -1 hay d1-d2 = (k+ ½) (4) Trong đó k = 0, 1, 2 , Gv: Dựa vào công thức (3) và (4) để nhắc lại cho H thấy quỹ tích các điểm nằm mặt phẳng mà hiệu khoảng cách từ điểm đó đến hai điểm cố định là số thì quỹ tích đó là đường hypebol Hs: Dựa vào định nghĩa đường hypebol để tiếp thu Gv: Vậy tập hợp các điểm dao động với biên độ cực đại hay cực tiểu với giá trị xác định k có hình dạng gì? Hs: Đường hypebol Gv: Dùng hình vẽ ( hình vẽ động càng tốt) cho H thấy các đường hypebol cực đại và cực (Các gợn cực đại) -2 -1 S1 -2 S2 -1 1… (Các gợn cực tiểu) Hình minh hoạ cho các hypebol cực đại và cực tiểu Lop12.net (3) tiểu ứng với các giá trị k và lưu ý cho H các Kết luận : Hiện tượng hai sóng kết hợp, đường hypebol cực đại và cực tiểu gọi là các gặp điểm xác định, luôn luôn vân giao thoa tăng cường nhau, hoạc làm yếu gọi là giao thoa sóng HĐ 2: Gv: Làm thí nghiệm minh hoạ hình vẽ bên Hs: Quan sát và so sánh kết từ thí nghiệm với kết thu từ dự đoán S2 b Thí nghiệm kiểm tra: Từ kết quan sát thực nghệm và dự đoán từ lý thuyết ta thấy chúng hoàn toàn phù hợp P S1 HĐ3: Gv: Phân tích cho H thấy: +Muốn có tượng giao thoa thì độ lệch pha phải là số, đó vị trí các vân giao thoa cố định trên mặt nước + Nếu độ lệch pha thay đổi thì vị trí các vân cực đại và cực tiểu thay đổi, đó ta không quan sát giao thoa Gv: Tổng quát lên để có điều kiện giao thoa Điều kiện để có tượng giao thoa: Điều kiện để có tượng giao thoa là: Hai sóng xuất phát từ hai nguồn dao động phải cùng phương, cùng tần số và đoä lệch pha không đổi theo thời gian Hai nguồn trên là hai nguồn kết hợp, sóng hai nguồn kết hợp tạo gọi là sóng kết hợp HĐ4: Hs: Nghiên cứu sgk Ứng dụng: Sgk Củng cố dặn dò Bài tập nhà: Bài 1trang , , SGK Bài tập thêm: Mũi nhọn S1 dao động điều hòa với tần số f = 40Hz, biên độ a = 2cm, chạm thẳng đứng vào mặt nước yên lặng tạo sóng trên mặt nước Khoảng cách hai gợn sóng (hai gợn lồi) liên tiếp là 20cm Xem biên độ sóng không đổi trên mặt nước 1.Tìm bước sóng, vận tốc truyền sóng, viết phương trình dao động S1 Chọn t = S1 qua vị trí cân theo chiều dương Viết phương trình dao động M nằm trên mặt thoáng cách S1 đoạn d = 25cm Dao động M lệch pha nào so với nguồn S1 Muõi nhọn S2 dao động điều hòa giống hệt S1 và chạm vào mặt nước S2 cách S1 đoạn 12cm Lop12.net (4) a Mô tả hình ảnh quan sát trên mặt nước b Tính số gợn cực đại (gợn lồi) và số gợn cực tiểu ( gợn lõm) có khoảng S1 và S2 Rút kinh nghiệm: Lop12.net (5)