2.3.1.1. Sơ đồ logic tiến trình xây dựng kiến thức.
Sóng cơ
học là gì? Định nghĩa sóng cơ
+ PTDH: Giáo án, thí nghiệm, máy vi tính, máy chiếu.
+ PP: Đàm thoại, phát vấn. + HS: Quan sát, trả lời câu hỏi.
Phân loại sóng cơ học + Sóng ngang. + Sóng dọc. + PTDH: Giáo án, thí nghiệm sóng trên sợi dây và trên lò xo, máy vi tính, máy chiếu.
+ PP: Nêu vấn đề; Đàm thoại; phát vấn.
+ HS: Quan sát, tổng hợp và trả lời câu hỏi.
Sự truyền của sóng
hình sin
Đầu sợi dây dđđh làm cho sợi dây có dạng một đường hình sin
+ PTDH: Thí nghiệm sóng trên sợi dây, mô phỏng thí nghiệm trên máy tính.
+ PP: Đàm thoại, phát vấn. + HS: Quan sát, trả lời câu hỏi.
Các đại lượng đặc trưng Biên độ; Tần số (chu kỳ); Tốc độ; Năng lượng; Bước sóng + PTDH: Máy vi tính và máy chiếu. + PP: Phát vấn.
+ HS: Quan sát, trả lời câu hỏi.
Phương trình sóng
+ PTDH: Máy VT và máy chiếu. + PP: Phát vấn.
+ HS: Quan sát, xây dựng phương trình sóng. 0 x M 0 u ACos t 2 . M x u ACos t
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
2.3.1.2. Tiến trình dạy học kiến thức.
Bài 7 : SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ I. Mục tiêu
1. Kiến thức:
- Phát biểu được định nghĩa về sóng cơ.
- Phát biểu được định nghĩa các khái niệm liên quan đến sóng: Sóng ngang, sóng dọc, tốc độ truyền sóng, tần số, chu kì, bước sóng.
- Nêu được các đặc trưng của một sóng hình sin như biên độ, năng lượng, tần số, chu kì, bước sóng.
- Viết được phương trình sóng tại một điểm trên trục.
2. Kĩ năng:
- Vận dụng phương trình sóng, biểu thức liên hệ giữa v,T và để giải các bài tập đơn giản về sóng.
- Vận dụng mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa để xác định chiều chuyển động của các phần tử môi trường khi có sóng hình sin truyền qua, xác định chiều truyền sóng.
- Tự làm được các thí nghiệm về sự truyền sóng trên sợi dây.
3. Thái độ:
- Rèn luyện ý thức tự giác, chủ động trong các hoạt động nhóm, cùng hợp tác với bạn và GV trong các hoạt động học tập.
- Hình thành lòng đam mê với khoa học, yêu thích môn Vật lí, có ý thức tìm hiểu và giải thích các hiện tượng Vật lí có liên quan.
II. Phƣơng pháp:
Nêu và giải quyết vấn đề, thuyết trình, vấn đáp,...
III. Chuẩn bị của GV và HS
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Bộ thí nghiệm tạo sóng nước, máy chiếu, MVT. - Thiết kế bài giảng điện tử.
2. Học sinh:
- Ôn lại kiến thức về dao động điều hòa.
- Tìm hiểu trước bài sóng cơ và sự truyền sóng cơ.
IV. Tiến trình dạy học
1. Kiểm tra bài cũ:
- Định nghĩa chu kỳ, biên độ và pha của vật dao động điều hoà,
- Khi hai dao động cùng pha hay ngược pha thì độ lệch pha giữa chúng thoả mãn điều kiện gì?
2. Đặt vấn đề:
Trong lịch sử để lại, những năm gần đây nhất động đất, sóng thần đã gây ra thảm họa ở một số nước (Thái Lan, Nhật Bản,…). Tại sao động đất mạnh lại có thể gây ra sóng thần? Để hiểu được điều đó, hôm nay chúng ta sẽ đi tìm hiểu bài học “Sóng cơ và sự truyền sóng cơ”.
3. Bài mới:
Hoạt động 1 : Tìm hiểu về sóng cơ
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Nội dung bài
- Giới thiệu bộ thí nghiệm
- Khi mũi nhọn dao động chưa tác động lên mặt nước tại điểm 0, các em có nhận xét gì về bề mặt nước và mẩu giấy ?
- Khi mũi nhọn dao động
- Quan sát
- Mặt nước phẳng lặng và mẩu giáy đứng yên trên bề mặt.
- Xuất hiện những vòng
I. Sóng cơ. 1. Thí nghiệm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
tác động lên mặt nước tại điểm 0, các em có nhận xét gì?
- Làm thế nào để sóng xuất hiện trong môi trường? - Sóng lan trên mặt nước theo những đường tròn đồng tâm. Nhận xét gì về tốc độ truyền sóng theo các phương khác nhau?
- Quan sát phương dao động với phương truyền sóng bằng video trên MVT các em có nhận xét gì? Có thể phân ra làm mấy loại sóng cơ khác nhau?
tròn đồng tâm lồi lõm xen kẽ lan rộng dần tạo thành sóng nước, mẩu giấy dao động tại chỗ theo phương thẳng đứng.
- Có nguồn dao động tác động vào môi trường đó. - Tốc độ như nhau.
- Phương dao động vuông góc phương truyền sóng, có loại phương dao động trùng phương truyền sóng.
- Hai loại khác nhau.
và tác dụng lên mặt nước tại một điểm 0 nào đó, dao động từ đó sẽ lan truyền theo mọi hướng trên bề mặt tạo thành sóng, điểm 0 được coi là nguồn sóng.
2. Định nghĩa.
- Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường.
- Sóng nước truyền theo các phương khác nhau trên mặt nước với cùng một tốc độ.
3. Sóng ngang.
- Sóng trong đó các phần tử môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng gọi là
sóng ngang.
- Sóng ngang chỉ truyền được trong chất rắn, trừ trường hợp sóng mặt nước.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Sóng cơ có truyền được trong chân không? Tại sao?
- Không. Vì chân không không phải là môi trường vật chất.
4. Sóng dọc.
- Sóng trong đó các phần tử môi trường dao động theo trùng với phương truyền sóng gọi là sóng dọc.
- Sóng dọc truyền được trong cả chất rắn, chất
lỏng và chất khí.
Chú ý: Sóng cơ không truyền được trong chân không.
Hoạt động 2 : Tìm hiểu các đặc trƣng của một sóng hình sin
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Nội dung bài
- Sử dụng MVT mô phỏng quá trình lan truyền dao động từ một đầu sợi dây mềm.
- Nhận xét về hình dạng sợi dây sau một thời gian? Các đỉnh sóng dịch chuyển như
- Quan sát.
- Sợi dây có dạng một đường sin. Các đỉnh dịch chuyển theo phương truyền
II.Các đặc trƣng của một sóng hình sin.
1. Sự truyền của một sóng hình sin.
- Cho một đầu sợi dây dao động điều hòa, chu kì T thì sau một thời gian sợi dây có dạng một đường hình sin
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ thế nào? - Dùng MVT biểu diễn hình dạng một sóng hình sin. - Biên độ sóng? Chu kì? Tốc độ truyền sóng? Bước sóng? - Hai phần tử dao động cùng pha trên phương truyền sóng thì cách nhau bao nhiêu(tính theo )?
- Hai phần tử dao động ngược pha trên phương truyền sóng thì cách nhau bao nhiêu(tính theo )?
sóng với tốc độ không đổi.
- Quan sát.
- A: Khoảng cách từ đỉnh sóng đến đường cân bằng. - T(f): Là chu kì (tần số) dao động của phần tử môi trường có sóng đi qua. - v: Tốc độ lan truyền của đỉnh sóng.
- : Khoảng cách giữa 2 đỉnh sóng liên tiếp.
- Cách nhau nguyên lần .
- Cách nhau nửa nguyên lần
.
với các đỉnh không cố định mà dịch chuyển theo phương truyền sóng với tốc độ v.
2. Các đặc trƣng của một sóng hình sin.
- A: Là biên độ dao động của phần tử môi trường có sóng đi qua.
- T(f): Là chu kì (tần số) dao động của phần tử môi trường có sóng đi qua. - v: Tốc độ truyền pha dao động (tốc độ lan truyền của
đỉnh sóng) .
- : Là quãng đường sóng truyền được trong 1 chu kì sóng (Khoảng cách giữa 2 đỉnh sóng liên tiếp). =vT=v/f + Hai phần tử cách nhau nguyên lần thì dao động cùng pha.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Quan sát hình vẽ hãy cho biết số đỉnh sóng được truyền đi so với số chu kì T của sóng có giá trị như thế nào với nhau?
- Hướng dẫn trả lời C2 (trang 38 sgk)
Chọn điểm N như hình vẽ? Theo chiều truyền sóng thì N dao động sớm pha hay chậm pha hơn M?
- Sử dụng đường tròn lượng giác.
Điểm M sẽ ứng với trí biểu diễn nào trên đường tròn? Vì sao?
- Tọa độ của M2 trên trục biểu diễn dao động của
- Số đỉnh sóng nhiều hơn số chu kì T là một.
- N dao động sớm pha hơn.
- M ứng với vị trí M2 vì dao động chậm pha hơn N. - Ra xa VTCB theo chiều
+ Hai phần tử cách nhau nửa nguyên lần thì dao động ngược pha.
- Năng lượng sóng là năng lượng dao động của các phần tử môi trường có sóng truyền qua.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
điểm Msẽ chuyển động như thế nào?
dương. Vậy tại thời điểm đó điểm M chuyển động đi lên.
Hoạt động 3 : Tìm hiểu phƣơng trình sóng.
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Nội dung bài
- Dùng MVT biểu diễn một sóng hình sin trên trục ox.
- Biết tốc độ truyền sóng là v, sau thời gian t sóng truyền từ 0 đến M cách nguồn 0 một đoạn x. Dao động tại M nhanh hay chậm pha hơn dao động tại 0 một khoảng thời gian?
- Giả sử chọn phương trình dao động tại nguồn sóng là
u0 = A Cos(t) thì dao động tại M có dạng như thế nào?
- Dao động tại M chậm pha hơn dao động tại 0 một khoảng thời gian t.
- Phương trình dao động tại phần tử M có dạng là
uM = A Cos(t- t )
III. Phƣơng trình sóng.
- Giả sử chọn phương trình dao động tại nguồn sóng là
u0 = A Cos(t) thì
Phương trình dao động tại phần tử M có dạng là
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Nhìn vào phương trình của u0và uM ta thấy 2 điểm bất kì trên phương truyền sóng cách nhau một đoạn x
sẽ lệch pha dao động nhau 1 lượng là?
- Nhận xét phương trình sóng vừa tuần hoàn về thời gian lại vừa tuần hoàn theo không gian được hiểu như thế nào?
- Hướng dẫn HS trả lới câu hỏi C3 (trang 39 sgk)
- Hai điểm bất kì trên phương truyền sóng cách nhau một đoạn x sẽ lệch pha dao động nhau 1 lượng
.x/
- Cứ sau mỗi T thì dao động tại một điểm trên trục 0x lại lặp lại giống như trước, cứ cách nhau một khảng trên trục 0x thì dao động của các điểm lại giống hệt nhau.
- Điểm M cùng pha với các điểm M1,M2 ; Điểm N cùng pha với N1
- Các điểm M, M1,M2 ngược pha với các điểm N và N1. uM = A Cos(t- t ) hay uM = ACost - 2.x/ (x, có cùng đơn vị đo) Chú ý: Độ lệch pha dao động giữa hai điểm trên phương truyền sóng cánh nhau một đoạn x là
.x/
V. Củng cố và dặn dò.
1. Củng cố:
- Giải thích hiện tượng sóng thần:Những trận động đất do nguyên nhân va chạm mảng đặc biệt hay tạo ra các cơn sóng thần. Khi một mảng đại dương va chạm với một mảng lục địa, đôi khi nó làm rìa mảng lục địa chuyển động xuống dưới. Cuối cùng, áp suất quá lớn tác dụng lên rìa mảng khiến nó nhẩy giật lùi lại (snaps back) tạo ra các đợt sóng chấn động vào vỏ Trái Đất, khiến xảy ra cơn địa chấn dưới lòng biển, được gọi là
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
động đất tại đáy biển.Các con sóng được hình thành khi khối lượng nước bị dịch chuyển vị trí chuyển động dưới ảnh hưởng của trọng lực để lấy lại thăng bằng và tỏa ra trên khắp đại dương như các gợn sóng trên mặt ao.
- Bài tập áp dụng:
Câu1: Một sóng cơ có bước sóng 0,2m lan truyền trong một môi trường với tốc độ
10m/s có tần số là:
A. 50HZ B. 2HZ C. 5HZ D. 20HZ
Câu2: Một người quan sát chiếc phao trên mặt biển thấy nó nhô cao 3 lần trong thời
gian 3 giây. Chu kỳ của sóng biển đó là:
A. 3s B. 2s C. 1,5s D. 1s
2. Dặn dò:Làm bài tập trong SGK (trang40) và SBT; Xem lại phần tổng hợp 2 dao động điều hòa; Đọc trước bài giao thoa sóng. Giải thích tại sao xuất hiện những điểm dao động biên độcực đại và cực tiểu trong vùng sóng gặp nhau?