8. Những từ viết tắc trong đề tài
4.2.1. Bài14 Sóng cơ Phƣơng trình sóng
BÀI 14. SÓNG CƠ. PHƢƠNG TRÌNH SÓNG
I. Mục tiêu
1. Kiến thức:
- Hiểu đƣợc hiện tƣợng sóng cơ, nắm đƣợc định nghĩa sóng cơ.
- Quan sát thí nghiệm về sóng dọc, sóng ngang, từ đó phân biệt đƣợc sóng dọc, sóng ngang. - Giải thích đƣợc nguyên nhân tạo thành sóng cơ.
- Nêu đƣợc ý nghĩa các đại lƣợng đặc trƣng cho sóng cơ: biên độ, chu kì, tốc độ truyền sóng, bƣớc sóng.
- Lập đƣợc phƣơng trình sóng. Từ PT nêu đƣợc tính tuần hoàn theo thời gian và theo không gian.
2. Kỹ năng:
- Từ TN, rút ra kết luận về chuyển động của mỗi phần tử môi trƣờng và chuyển động lan truyền của sóng.
- Giải thích hiện tƣợng vật lí về sóng, tốc độ truyền sóng và bƣớc sóng.
II. Công việc chuẩn bị của giáo viên và học sinh
1. Giáo viên a. Kiến thức và dụng cụ - Lò xo để làm sóng ngang, sóng dọc. - Chậu nƣớc có đƣờng kính 50cm - Hình vẽ 14.3 và 14.4 trên giấy khổ lớn. b. Phiếu học tập. Câu 1: Sóng cơ là:
A. sự truyền chuyển động cơ trong không khí.
B. những dao động cơ lan truyền trong môi trƣờng
C. chuyển động tƣơng đối của vật này so với vật khác.
D. sự co giãn tuần hoàn giữa các phần tử của môi trƣờng.
Câu 2: Bƣớc sóng là:
A. quãng đƣờng mà mỗi phần tử của môi trƣờng đi đƣợc trong 1 giây
B. khoảng cách giữa hai phần tử của sóng dao động ngƣợc pha.
C. khoảng cách giữa hai phần tử sóng gần nhất trên phƣơng truyền sóng dao động cùng pha.
62
Câu 3: Một sóng cơ học có biên độ A, bƣớc sóng . Vận tốc dao động cực đại của
phần tử môi trƣờng bằng 3 lần tốc độ truyền sóng khi:
A. B. C. D.
Câu 4: Một sóng cơ truyền dọc theo trục Ox có phƣơng trình là u = 5 cos(6 -
(cm), với t đo bằng s, đo bằng m.Tốc độ truyền sóng này là:
A. 3m/s B. 60m/s C. 6m/s D. 30m/s
Câu 5: Một sóng lan truyền với vận tốc 200m/s có bƣớc sóng 4m. Tần số và chu
kì của sóng là:
A. f= 50Hz, T= 0,02s B. f= 0,05Hz, T=200s C. f= 800Hz, T=1,25s D. f=5HZ, T=0,2s c. Đáp án phiếu học tập: 1(B); 2(C); 3(D); 4(C); 5(A)
d. Dự kiến ghi bảng:
Bài 14: SÓNG CƠ. PHƢƠNG TRÌNH SÓNG
1. Hiện tƣợng sóng
Khái niệm sóng cơ: sóng dọc và sóng ngang.
2. Những đại lƣợng đặc trƣng
của chuyển động sóng: Chu kì, tần
số, biên độ sóng, bƣớc sóng, tốc độ truyền sóng, năng lƣợng sóng 3. Phƣơng trình sóng a. Phƣơng trình: o. M. uM (t)= Acos b. Tính chất của sóng: Tuần
63
2. Học sinh
- Ôn tập kiến thức về dao động điều hòa của con lắc lò xo: các đại lƣợng đặc trƣng và phƣơng trình dao động.
- Các cơ hội HS có thể nhận đƣợc trong quá trình tiếp thu bài học.
- Từ sự kiện ném một viên đá xuống nƣớc và thí nghiệm H 18.1, HS suy ra đƣợc khái niệm sóng cơ.
- Thiết kế PATN để giải thích hiện tƣợng sóng cơ.
- Xác định đƣợc những đại lƣợng đặc trƣng của chuyển động sóng. Từ đó thiết
lập đƣợc phƣơng trình sóng.
III. Thiết kế tiến trình xây dựng kiến thức
Hiện tƣợng trong cuộc sống. Ném một viên đá xuống mặt nƣớc.
Trên mặt nƣớc xuất hiện những vòng tròn đồng tâm lồi, lõm xen kẽ nhau, lan rộng dần tạo thành sóng mặt nƣớc
TNKT (H 14.1): Tạo sóng mặt nƣớc
Miếng xốp nhỏ trên mặt nƣớc DĐ lên, xuống tại chỗ, các đỉnh sóng DĐ theo phƣơng nằm ngang ngày càng ra xa tâm DĐ
Khái niệm sóng cơ: Sóng dọc, Sóng ngang Giải thích sự tạo thành sóng cơ.
Thành lập phƣơng trình sóng:
UM = Acos
Tính chất của sóng:
Tính tuần hoàn theo thời gian và không gian Củng cố- vận dụng
64
IV. Tiến trình dạy và học
GV trình bày: Hằng ngày ta thƣờng nghe nói đến sóng nƣớc, sóng âm, sóng vô tuyến điện.Vậy sóng là gì? Sóng có những tính chất gì?
Hoạt động 1: Tìm hiểu sóng cơ
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Quan sát mô tả hiện tƣợng:
Mặt nƣớc xuất hiện những vòng tròn đồng tâm, lồi lõm xen kẽ nhau, lan rộng dần.
-Thảo luận nhóm, đƣa ra PATN.
-Thực hiện theo HD của GV.
-HS đƣa ra nhận xét:
+ Các phần tử môi trƣờng lan truyền đi khi sóng lan truyền.
+ Các phần tử môi trƣờng chuyển động tại chỗ khi sóng lan truyền.
+ Sóng cơ là những dao động lan truyền trong môi trƣờng.
-Nhận xét:
+ Các phần tử dao động theo phƣơng vuông góc với phƣơng truyền sóng. + Các phần tử dao động theo phƣơng trùng với phƣơng truyền sóng.
-HS trả lời
+ Môi trƣờng nào có lực đàn hồi xuất hiện khi biến dạng lệch thì truyền sóng ngang.
? GV cho HS xem hình ảnh mặt nƣớc khi có một viên đá ném xuống nƣớc (mô phỏng bằng phần mềm nếu có). Hãy mô tả hiện tƣợng xảy ra?.
? Hãy đƣa ra PATN để kiểm tra dự đoán trên?
? GV hƣớng dẫn HS thiết kế PATN (H 14.1) -Cho HS xem hình ảnh sóng nƣớc trên kênh tạo sóng. Nêu câu hỏi gợi ý để HS tìm hiểu hiện tƣợng sóng cơ.
? Nhận xét gì về chuyển động của mỗi phần tử môi trƣờng truyền sóng khi có chuyển động lan truyền sóng trong môi trƣờng?
-GV bỏ miếng xốp vào mặt nƣớc và tiến hành thí nghiệm cho HS quan sát.
? Sóng cơ là gì?
? Nhận xét gì về phƣơng dao động của phần tử môi trƣờng và phƣơng truyền sóng?
?Đƣa ra khái niệm về sóng ngang và sóng dọc? ? Môi trƣờng nào truyền đƣợc sóng ngang? Môi trƣờng nào truyền đƣợc sóng dọc?
65 + Môi trƣờng nào có lực đàn hồi xuất hiện khi có biến dạng nén, dãn thì truyền sóng dọc.
-Quan sát H 14.3. Trả lời câu hỏi:
+ Có lực đàn hồi liên kết các phần tử của dây
+ Khi phần tử 0 dao động, lực liên kết kéo phần tử 1 dao động theo nhƣng chuyển động sau một chút. Chuyển động đƣợc truyền đến phần tử 2, sau phần tử 1…. + Phần tử ở xa tâm dao động dao động trễ pha hơn.
- Cho HS quan sát hình 14.3. Nêu câu hỏi gợi ý để HS giải thích sự tạo thành sóng cơ. ? Giữa các phần tử của sợi dây có lực liên kết không? Nếu có thì lực đó là lực gì? ? Phần tử 0 đƣợc truyền dao động theo phƣơng thẳng đứng có chu kì dao động T. Hãy nhận xét chuyển động của các phần tử kế tiếp ở những thời điểm sau?
? Nhận xét gì về pha dao động của các phần tử ở xa tâm dao động?
Hoạt động 2: Những đại lƣợng đặc trƣng của chuyển động sóng.
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
+ HS đọc SGK, thảo luận nhóm và nêu lên các định nghĩa của: chu kì, tần số và bƣớc sóng.
+ Có cùng chu kì, tần số với chu kì, tần số của nguồn dao động.
+ Biên độ ở xa tâm có biên độ lớn hơn biên độ ở gần tâm.
+ Phần tử 0 và phần tử 12 dao động cùng pha với nhau.
-GV yêu cầu HS đọc mục 2 (SGK), nêu câu hỏi để HS tìm hiểu các đại lƣợng đặc trƣng của chuyển động sóng.
? So sánh chu kì và tần số của các phần tử môi trƣờng với chu kì, tần số của nguồn gây ra dao động?
? Những điểm ở xa tâm dao động thì biên độ sóng nhƣ thế nào?
Trên hình 14.3, có nhận xét gì về khoảng cách giữa hai phần tử số 0 và số 12?
66
Hoạt động 3: Lập phƣơng trình truyền sóng – suy ra tính chất sóng
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
-HS đọc SGK, tìm hiểu điều kiện để lập phƣơng trình sóng.
O M
. .
+Thảo luận nhóm, tìm hiểu sự lệch pha của dao động tại M so với dao động tại O. + Li độ uM tại thời điểm M vào thời điểm t bằng li độ uO tại O vào thời điểm
+ HS lên bảng lập phƣơng trình: Tại O: O Tại M: Hay HS đọc SGK, thảo luận nhóm. + Xét một phần tử tại P với x=d xác định. Khi đó: = -GV nêu vấn đề để lập phƣơng trình sóng. O M . . (gốc)
? Một phần tử O dao động điều hòa, li độ biến thiên theo thời gian u=Acos thì điểm M cách O một khoảng có phƣơng trình dao động thế nào?
-Nêu câu hỏi gợi ý:
? Dao động của điểm M sớm pha hay trễ pha so với dao động của điểm O?
? Nhận xét gì về li độ dao động tại M so với li độ dao động tại O?
+ Gọi một HS lên bảng thiết lập phƣơng trình.
+ GV nhấn mạnh phƣơng trình:
uM( cho phép
xác định li độ u của phần tử sóng tại một điểm M bất kì trên đƣờng truyền sóng -GV nêu câu hỏi gợi ý để HS tìm hiểu một số tính chất của sóng.
? Một điểm P trên đƣờng truyền sóng có tọa độ x=d, sau khoảng thời gian bằng bao nhiêu thì điểm P thực hiện thêm đƣợc một dao động toàn phần?
? Xét một thời điểm bất kì, sau quãng đƣờng bằng bao nhiêu thì hình dạng sóng
67
+ Vào thời điểm , vị trí tất cả các phần
tử sóng:
+Sóng có tính tuần hoàn theo thời gian và tuần hoàn theo không gian.
lặp lại nhƣ cũ?
? Kết luận đƣợc điều gì về tính chất của sóng?
-GVnhấn mạnh: từ phƣơng trình sóng, có thể dự đoán một số hiện tƣợng khác do sóng gây nên.
Hoạt động 4: Vận dụng, củng cố
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
+ Thảo luận nhóm, xem cách giải trong SGK.
+ Cử đại diện lên bảng giải bài toán. Nêu nhận xét.
+ HS ghi nhận những chuẩn bị ở nhà.
? GV nêu bài toán ví dụ: SGK trang 76. Cho HS thảo luận, nêu cách giải bài toán Gọi một HS lên bảng trình bài cách giải, nhận xét
-GV nêu nhận xét, kết luận về nội dung bài toán.
-GV hƣớng dẫn HS chuẩn bị nội dung cho tiết sau
Hoạt động 5: Hƣớng dẫn về nhà
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
+ Ghi nhận lời căn dặn của GV -Giao nhiệm vụ về nhà:
+ Làm BT 1,2,3 trong SGK và SBT có liên quan.
+ Đọc trƣớc bài Phản xạ sóng. Sóng dừng, và trả lời các câu hỏi 1,2 trong SGK tr82
V. Rút kinh nghiệm.
……… ……… ……… ………
68