8. Các chữ viết tắt trong luận văn
4.1. Đại cương chương 3 Sóng Cơ, Vật lý 12 nâng cao
4.1.1. Mục tiêu của chương
a/ Kiến thức
Phát biểu được các định nghĩa về sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang, các đại lượng đặc trưng của sóng. Nêu được cái ví dụ cụ thể.
Định nghĩa được tốc độ về sóng, bước sóng, tần số sóng, biên độ sóng, năng lượng sóng.
Nêu được sóng âm, âm thanh, hạ âm là gì?
Trình bày sơ lược về các âm cơ bản. Cho ví dụ.
Nêu được các đặc trưng sinh lý và vật lý của âm.
Nhận biết được đặc điểm và điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa.
Mô tả được hiện tượng sóng dừng trên dây và điều kiện để có sóng dừng.
Hiểu được nguyên nhân của hiện tượng cộng hưởng âm và hiệu ứng Đốp-le, viết được công thức về sự biến đổi tần số của sóng âm trong hiệu ứng này.
b/ Kỹ năng
Viết được phương trình sóng.
Giải được các bài toán đơn giản về sóng, hiệu ứng Đốp-le
Vận dụng kiến thức giải thích được các hiện tượng trong cuộc sống.
Dùng phương pháp sóng dừng đề xác định bước sóng và tốc độ truyền âm.
Bố trí được thí nghiệm tạo ra hiện tượng giao thoa trên mặt nước và sóng dừng trên dây đàn hồi.
4.1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung của chương
Nhận xét chung về chương: Ở chương này HS sẽ được đi nghiên cứu các hiện tượng sóng xảy ra ở xung quanh chúng ta. Ví dụ như sóng mặt nước, sóng âm, sóng vô tuyến, sóng điện từ….Vậy sóng là gì? Quy luật chuyển động và những hiện tượng đặc trưng của sóng là gì? Chuyển động của sóng có ứng dụng như thế nào trong đời sống? Chúng ta sẽ được giải đáp trong chương này thông qua các tình huống HT được tổ chức trong quá trình dạỵ học, GV sẽ dẫn dắt hướng dẫn HS GQVĐ nhằm phát huy tối đa TTC, tự lực cho HS.
- Sóng cơ
- Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng. Phương trình sóng.
- Tính chất sóng - Phản xạ sóng
- Sóng dừng. Giải thích sự tạo thành sóng dừng. Điều kiện có sóng dừng.
- Sự giao thoa sóng của hai mặt nước. - Điều kiện để có hiện tượng giao thoa. - Sự nhiễu xạ sóng.
- Sự giao thoa sóng của hai mặt nước. - Điều kiện để có hiện tượng giao thoa. - Sự nhiễu xạ sóng.
- Sóng âm. - Nhạc âm.
- Đặc trưng của âm.
- Nguồn nhạc âm và hộp cộng hưởng.
Bài tập vận dụng - Khái niệm.
- Công thức liên hệ giữa tần số âm thu và nguồn phát.
4.2. Thiết kế giáo án một số bài học 4.2.1. Sóng cơ. Phương trình sóng 4.2.1. Sóng cơ. Phương trình sóng
BÀI 14. SÓNG CƠ. PHƯƠNG TRÌNH SÓNG A. Mục tiêu
1. Kiến thức
Hiểu được hiện tượng sóng cơ, nắm được định nghĩa sóng cơ.
Phân biệt được sóng dọc, sóng ngang.
Giải thích được nguyên nhân tạo thành sóng cơ.
Nêu được ý nghĩa các đại lượng đặc trưng cho sóng cơ.
2.Kỹ năng
Lập được phương trình sóng.
Từ phương trình nêu được tính chất tuần hoàn theo thời gian và theo không gian.
Sử dụng được bộ thí nghiệm để tạo sóng mặt nước.
Giải thích được hiện tượng VL về sóng, bước sóng,…
B. Chuẩn bị
1. Giáo viên
a/ Kiến thức và dụng cụ:
Chậu nước có đường kính 50cm.
Lò xo để tạo sóng ngang, sóng dọc.
Hình vẽ phóng to các phần tử của sóng ngang, sóng dọc ở các thời điểm khác nhau.
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 trường. C. chuyển động tương đối của vật nay so với vật khác. D. sự co dãn tuần hoàn giữa các phần tử của môi trường.
Câu 2: Bước sóng là:
A. quãng đường mà mỗi phần tử của môi trường đi được trong 1 giây. B. khoảng cách giữa 2 phần tử của sóng dao động ngược pha.
D. khoảng cách giữa 2 vị trí xa nhau nhất của mỗi phần tử của sóng.
Câu 3: Một sóng cơ học có biên độ A, bước sóng . Vận tốc dao động cực đại của phần tử môi trường bằng 3 lần tốc độ truyền sóng khi:
A. 3 2A B. 2A C. 4 3A D. 2 3A
Câu 4: Một sóng có tần số 1000 Hz truyền đi với tốc độ 330 m/s thì bước sóng của nó có
giá trị nào sau đây?
A. 300 000 m B. 3 m-1 C. 0,33 m/s D. 0,33 m
Câu 5: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox theo phương trình x5cos4t. Tại thời điểm t = 5 s, vận tốc của chất điểm là:
A. 5 cm/s B. 20 cm/s C. -20cm/s D. 0 cm/s c/ Đáp án phiếu học tập: 1B, 2C, 3D, 4D, 5B. d/ Dự kiến ghi bảng: Bài 14: SÓNG CƠ. PHƯƠNG TRÌNH SÓNG 1. Hiện tượng sóng
Khái niệm sóng cơ: sóng dọc và sóng ngang.
2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng: Chu kì, tần số, biên độ
sóng, bước sóng, tốc độ truyền sóng, năng lượng sóng. 3. Phương trình sóng a/. Phương trình: x T t A t uM cos 2
b/. Tính chất của sóng: Tuần hoàn theo thời gian và không gian.
C. Tiến trình xây dựng kiến thức:
Hiện tượng trong cuộc sống: Ném một viên đá xuống mặt nước.
Trên mặt nước xuất hiện những vòng tròn đồng tâm lồi, lõm xen kẽ nhau, lan rộng dần tạo thành sóng mặt nước.
TNKT (H14.1): Tạo sóng mặt nước.
Miếng xốp nh trên mặt nước dao động lên, xuống tại chỗ, các đỉnh sóng dao động theo phương nằm ngang ngày càng ra xa tâm dao động
- KN sóng cơ: + Sóng dọc + Sóng ngang - Giải thích sự tạo thành sóng cơ
- Thành lập phương trình sóng: x T t A uM(t) cos 2 - Tính chất của sóng:
+ Tính tuần hoàn theo thời gian + Tính tuần hoàn theo không gian
- Củng cố - vận dụng - Bài tập về nhà
Các cơ hội tổ chức tình huống HT và hướng dẫn HS tích cực, tự lực GQVĐ:
Cơ hội 1: Từ sự kiện ném một viên đá xuống nước và thí nghiệm H14.1, HS quan
sát và mô tả hiện tượng. Sau đó, suy ra được khái niệm sóng cơ.
Cơ hội 2: Sóng cơ dao động lan truyền trong một môi trường, vậy nó được hình
thanh như thế nào? Thiết kế được PATN để giải thích sự tạo thành sóng cơ.
Cơ hội 3: Từ nguyên nhân hình thành sóng cơ xác định được những đại lượng
đặc trưng của chuyển động sóng. Từ đó thành lập được phương trình sóng.
D. Hoạt động dạy học:
Hoạt động 1: Tìm hiểu sóng cơ
Hoạt động của học sinh Hoạt đông của giáo viên
Quan sát và mô tả hiện tượng: trên mặt nước xuất hiện những vòng tròn đồng tâm lồi, lõm xen kẽ nhau, lan rộng dần.
Thảo luận nhóm, đưa ra PATN.
Thực hiện theo hướng dẫn của GV.
HS đưa ra nhận xét:
+ Các phần tử môi trường lan truyền đi khi sóng lan truyền.
+ Các phần tử môi trường chuyển động tại chỗ khi sóng lan truyền.
Sóng cơ là những dao động lan truyền trong môi trường.
Nhận xét:
+ Các phần tử dao động theo phương
GV cho HS xem hình ảnh mặt nước khi có một viên đá ném xuống nước (qua hệ thống máy chiếu nếu có). Yêu cầu HS mô tả hiện tượng xảy ra.
Yêu cầu HS đưa ra PATN để kiểm tra dự đoán trên.
GV hướng dẫn HS thiết kế PATN (H14.1)
Cho HS xem hình ảnh sóng nước trên kênh tạo sóng.
Nêu câu h i gợi ý để HS tìm hiểu hiện tượng sóng cơ:
Nhận xét gì về chuyển động của mỗi phần tử môi trường truyền sóng khi có chuyển động lan truyền sóng trong môi trường.
GV b miếng xốp vào mặt nước và tiến hành thí nghiệm cho HS quan sát.
vuông góc với phương truyền sóng.
+ Các phần tử dao động theo phương trùng với phương truyền sóng.
Môi trường nào có lực đàn hồi xuất hiện khi bị biến dạng lệch thì truyền sóng ngang. Môi trường có lực đàn hồi xuất hiện khi có biến dạng nén,dãn thì truyền sóng dọc.
Quan sát hình vẽ và trả lời câu h i:
- Có lực đàn hồi liên kết các phần tử của dây.
- Khi phần tử 0 dao động, lực liên kết kéo phẩn tử 1 dao động theo nhưng chuyển động sau một chút. Chuyển động được truyền đến phần tử 2, sau phần tử 1…
- Phần tử ở xa tâm dao động, dao động trễ pha hơn.
Nhận xét gì về phương dao động của phần tử môi trường và phương truyền sóng?
Đưa ra khái niệm về sóng ngang và sóng dọc.
Môi trường nào tuyền được sóng ngang? Môi trường nào truyền được sóng dọc?
Cho HS quan sát hình 14.3. Nêu câu h i gợi ý để HS giải thích sự tạo thành sóng cơ:
- Giữa các phần tử của sợi đây có lực liên kết không? Nếu có thì lực đó là lực gì?
- Phần tử 0 được truyền dao động theo phương th ng 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 lượng đặc trưng của chuyển động sóng
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
HS đọc SGK, thảo luận nhóm và nêu lên các định nghĩa của: chu kì, tần số và bước sóng.
Càng ra xa tâm dao động thì biên độ sóng càng nh .
GV yêu cầu HS đọc mục 2 (SGK), nêu câu h i để HS tìm hiểu các đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng.
cùng pha với nhau. Trên hình 14.3, có nhận xét gì về pha dao động của phần tử số 0 và phần tử số 12?
GV bổ sung kiến thức
Hoạt động 3: Lập phương trình truyền sóng. Suy ra tính chất của sóng
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
HS đọc SGK, tìm hiểu điều kiện để lập phương trình sóng.
- 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
x t Một HS lên bảng lập phương trình: Li độ dao động tại O: t T A t uO 2 cos Li độ dao động tại M: x t u t uM O Hay x T t A t uM cos 2 GV nêu vấn đề để lập phương trình sóng:
Một phần tử O dao động điều hòa, li độ biến thiên theo thời gian u Acost thì điểm M cách O một khoảng x có phương trình dao động thế nào?
Nêu câu h i 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 phương trình. GV nhấn mạnh phương trình: x T t A t uM cos 2 cho phép xác định li độ u của phần tử sóng tại M bất kì trên đường truyền sóng, gọi là phương trình sóng.
GV nêu câu h i gợi ý để HS tìm hiểu một số tính chất của sóng:
HS đọc SGK, thảo luận nhóm. - Xét một phần tử tại P với x = d xác định. Khi đó: ft d A uP cos 2 2
- Vào thời điểm to, vị trí tất cả các phần tử sóng: ft x A u cos 2 o 2
Sóng có tính tuần hoàn theo thời gian và tuần hoàn theo không gian.
- Một điểm P trên đường truyền sóng có tọa độ x = d, sau khoảng thời gian bằng bao nhiêu thì điểm P thực hiện thêm được một dao động toàn phần?
- Xét một thời điểm to bất kì, sau quãng đường bằng bao nhiêu thì hình dạng sóng lặp lại như cũ?
Kết luận được điều gì về tính chất sóng?
GV nhấn mạnh: từ phương trình sóng, có thể dự đoán một số hiện tượng 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.
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 hướng dẫn HS chuẩn bị nội dung cho tiết học sau
E. Rút kinh nghiệm
... ...
4.2.2. Sóng phản xạ. Sóng dừng
BÀI 15: PHẢN XẠ SÓNG. SÓNG DỪNG A. Mục tiêu
1. Kiến thức
Mô tả được hiện tượng về phản xạ sóng và hiện tượng sóng dừng trên lò xo và dây đàn hồi.
Nhận biết được đặc điểm của sóng dừng. Giải thích được sự tạo thành sóng dừng.
Nêu được điều kiện để có sóng dừng trên dây đàn hồi.
Phân biệt được những điểm nút và những điểm bụng.
2. Kỹ năng
Sử dụng được dụng cụ thí nghiệm để tại ra sóng dừng.
Vận dụng điều kiện có sóng dừng để giải thích một số hiện tượng VL và một số bài tập đơn giản.
B. Chuẩn bị
1. Giáo viên
a/ Kiến thức và dụng cụ
Dụng cụ thí nghiệm để tạo sóng ngang và sóng dọc.
Bộ thí nghiệm về sóng dừng trên dây đàn hồi.
b/ Phiếu học tập:
Câu 1: Tại điểm phản xạ thì sóng phản xạ:
A. luôn ngược pha với sóng tới
B. ngược pha với sóng tới nếu vật cản là cố định C. ngược pha với sóng tới nếu vật cản là tự do D. cùng pha với sóng tới nếu vật cản là cố định
Câu 2: Trong hệ sóng dừng tên một sợi dây, khoảng cách giữa hai nút thắt hoặc hai bụng
liên tiếp bằng:
A. một bước sóng B. hai bước sóng
C. một phần tư bước sóng D. một nửa bước sóng
Câu 3: Quan sát một sợi dây ta thấy có sóng dừng với biên độ của bụng sóng là a. Tại
điểm trên sợi dây cách bụng sóng một phần tư bước sóng có biên độ dao động bằng: A. 2 a B. 0 C. 4 a D. a
Câu 4: Ta quan sát thấy hiện tượng gì khi trên một dây có sóng dừng?
A. Tất cả các phần tử của dây đều đứng yên.
B. Trên dây có những bụng sóng xen kẽ với nút sóng.
C. Tất cả các phần tử trên đều giao động với biên độ cực đại. D. Tất cả các phần tử trên đều chuyển động với cùng vận tốc.
Câu 5: Sóng dừng xảy ra trên dây AB=11cm với đầu B tự do, bước sóng bằng 4cm. Trên
dây có
A. 5 bụng, 5 nút B. 6 bụng, 5 nút C. 6 bụng, 6 nút D. 5 bụng, 6 nút
Câu 6: Một sợi dây đàn hồi dài L, hai đầu cố định được tạo sóng dừng với 2 bụng sóng, bước sóng là
A. 2L B. 3L/2 C. L D. L/2
Câu 7: Quan sát sóng dừng trên dây dài L=1,2m ta thấy có 5 điểm đứng yên kể cả hai