Phần I: Sơ đồ logic tiến trình xây dựng kiến thức.
Giả thuyết: Trong vùng 2 sóng gặp nhau thì có sự tổng hợp 2 dao động => Xuất hiện những điểm dao động mạnh và những điểm đứng yên.
GV: PP nêu vấn đề. HS: Trên cơ sở kiến thức cũ sẽ XD giả thuyết.
PT: SGK Hiện tượng
giao thoa của hai sóng trên
mặt nước
Trong vùng 2 sóng gặp nhau xuất hiện những đường hypebol lồi chứa các điểm dao động mạnh xen kẽ những đường hypebol chứa các điểm không dao động. Các đường hypebol đó nhận 2 nguồn làm 2 tiêu điểm.
GV: Biểu diễn thí nghiệm kiểm tra.
HS: Theo dõi thí nghiệm.
PT: Bộ thí nghiệm tạo giao thoa sóng nước Thí nghiệm
kiểm tra hiện tượng
- Giải thích định tính hiện tượng giao thoa. - Kết luận về hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước.
GV: Biểu diễn thí nghiệm kiểm tra.
HS: Theo dõi thí nghiệm.
PT: Bộ thí nghiệm tạo giao thoa sóng nước. Giải thích hiện
tượng giao thoa trong TN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ GV: PP phát vấn, đàm thoại. PT: SGK - PT dao động: 2 1 cos ( ) M M u A t d d - Biên độ dao động: 2 1 2 cos ( ) M A A d d Dao động của 1 điểm trong vùng giao thoa sóng - Vị trí cực đại: d2-d1 = k - Vị trí cự tiểu: d2 - d1 = (k+1/2) - Tất cả những điểm mà có hiệu đường đi
d2 - d1 = const đều nằm trên cùng đường hypebol có tiêu điểm là 2 nguồn sóng.
GV: PP phát vấn, đàm thoại.
PT: SGK Vị trí cực đại và
cực tiểu giao thoa
- Hai sóng giao thoa được phải là 2 sóng kết hợp do hai nguồn kết hợp phát ra. - Hai nguồn kết hợp là 2 nguồn có cùng phương dđ, cùng tần số và hiệu số pha không đổi.
GV: PP đàm thoại. PT: SGK.
ĐK để có hiện hiện tượng giao thoa
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Phần II: Bài soạn. I. Mục tiêu bài học:
1. Kiến thức:
- Nêu được hiện tượng giao thoa của hai sóng trên mặt nước.
- Áp dụng phương trình sóng và kết quả của việc tìm sóng tổng hợp của hai sóng cùng tần số để dự đoán sự tạo thành vân giao thoa, hình dạng vân giao thoa trên mặt nước.
- Viết được công thức xác định vị trí các điểm có biên độ dao động cực đại và các điểm có biên độ dao động cực tiểu trong miền giao thoa của hai sóng.
- Nêu được điều kiện để có giao thoa. Nêu được định nghĩa hai nguồn sóng kết hợp.
2. Kĩ năng:
- Quan sát thí nghiệm về giao thoa sóng nước.
- Phân tích hiện tượng để rút ra những nhận xét hợp lí. - Vận dụng kiến thức để giải các bài tập có liên quan.
3. Thái độ:
- Có hứng thú học tập Vật lí, yêu thích tìm tòi khoa học.
- Có thái độ khách quan, trung thực, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và có tinh thần hợp tác trong việc học tập.
- Hình thành thế giới quan, nhân sinh quan, tư duy khoa học.
II. Phƣơng tiện:
1. Phương tiện:
- 01 bộ thí nghiệm giao thoa sóng của GV.
III. Tiến trình dạy học
1. Ổn định lớp: - Kiểm tra sĩ số: 2. Kiểm tra bài cũ:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1 -1 -3 -2 0 2 3 S1 S2 Hình 8.3.
- Viết công thức xác định biên độ dao động tổng hợp của hai dao động cùng phương, cùng tần số, có độ lệch pha không đổi?
- Nêu điều kiện để biên độ dao động tổng hợp đạt giá trị cực đại, cực tiểu và các giá trị đó?
3. Bài mới
- Đặt vấn đề: Trong bài trước chúng ta đã tìm hiểu sóng cơ và sự truyền sóng cơ. Tuy nhiên trong thực tế, tại một điểm M bất kì có thể có nhiều sóng cơ truyền tới. Vậy tại đó sẽ xảy ra hiện tượng gì? Sóng tổng hợp tại M có đặc điểm như thế nào?
Hoạt động 1: Thí nghiệm về hiện tƣợng giao thoa của hai sóng trên mặt nƣớc.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Giới thiệu về bộ thí nghiệm giao thoa sóng nước dùng cho GV (hình vẽ 8.1SGK) và tiến hành thí nghiệm để HS quan sát và nhận xét.
GV làm thí nghiệm biểu diễn trong trường hợp này cho HS theo dõi.
Nhận xét hình ảnh thu được trên mặt nước?
Lưu ý: Các đường hypebol này có 2 tiêu điểm nằm tại hai đầu nhọn S1, S2.
Yêu cầu HS chỉ ra hai tiêu điểm
+ Quan sát thí nghiệm và thu thập thông tin
+ Trên mặt nước xuất hiện các gợn sóng ổn định có hình hypebol
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
S1, S2
Giải thích kết quả thí nghiệm? Gợi ý: Tại một điểm tren mặt nước trong vùng 2 sóng gặp nhau có sự tổng hợp dao động.
Trên hình vẽ, những đường hypebol nét liền miêu tả những điểm dao động rất mạnh, những đường hypebol nét đứt miêu tả những điểm không dao động.
Nêu định nghĩa hiện tượng giao thoa sóng ?
+ Giải thích: Khi cần rung dao động, tại mỗi đầu mũi nhọn phát ra một gợn sóng. Khi hai gợn sóng từ hai nguồn khác nhau này gặp nhau thì bị chồng chập lên nhau và kết quả là có những điểm dao động rất mạnh, do hai sóng gặp nhau ở đó tăng cường lẫn nhau, và có những điểm đứng yên, do hai sóng gặp nhau ở đó triệt tiêu nhau
+ Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định gọi là hiện tượng giao thoa của hai sóng. Các gợn sóng có hình các đường hypebol gọi là các vân giao thoa.
Hoạt động 2: Xét dao động của một điểm trong vùng giao thoa. Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Xét trường hợp hai nguồn sóng S1, S2 dao động cùng biên độ, cùng pha trên mặt nước với phương trình:
u1 = u2 = Acos( t)
Xét điểm M trên mặt nước cách S1 một khoảng d1 và cách S2 một khoảng d2.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
GV vẽ hình 8.4 SGK lên bảng.
Viết phương trình sóng tại M do sóng từ S1 và S2 truyền tới?
+ Gợi ý: Dùng biến đổi lượng giác hoặc giản đồ Fre-nen.
Nhận xét dao động của M khi có hai sóng truyền tới?
Biên độ dao động tại M phụ thuộc vào yếu tố nào?
Biên độ dao động của phần tử tại điểm M phụ thuộc vào hiệu đường đi (d1- d2), nên có trường hợp hai sóng gặp nhau ở đó tăng cường lẫn nhau dao động mạnh lên, có trường hợp hai sóng gặp nhau ở đó triệt tiêu nhau làm cho phần tử M đứng yên.
Hãy xác định điều kiện để biên độ
+ Ta có: u1M = Acos (t - v d1 ) u2M = Acos (t - v d2 ) Phương trình dao động tổng hợp: 1 2 1 2 2 1 1 2 cos 2 cos 2 2 cos .cos 2 M M M u u u d d t t A T T d d t d d A T
+ Dao dộng của phần tử tại M là dao động điều hòa cùng chu kì với hai nguồn và có biên độ dao động là:
AM= 2 1
2Acos d d
+ Biên độ dao động của phần tử tại điểm M phụ thuộc vào hiệu đường đi (d1- d2).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
dao động của phần tử tại điểm M đạt cực đại, cực tiểu?
+ Thảo luận để đưa ra câu trả lời
Hoạt động 3: Xác định vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Nhận xét về điều kiện để biên độ dao động tại M cực đại?
Trong toán học tập hợp các điểm có hiệu khoảng cách tới hai điểm cố định cho trước tạo thành đường gì ?
Tập hợp các điểm dao động với biên độ cực đại có đặc điểm gì?
+ Từ biểu thức: AM=2Acos d2 d1 - Điểm M dao động với biên độ cực đại khi 2 1 2 1 cos d d 1 cos d d 1 hay d2 d1 k d2 d1 k Với k = 0, 1, 2, …) + Tạo thành đường hypebol
+ Tập hợp những điểm dao động với biên độ cực đại là những đường hypebol nhận S1 và S2 làm tiêu điểm.
k =1 k =-1
k =-3 k =-2 k = 0 k =2 k =3
S1 S2
Vị trí các điểm dao động với biên độ cực đại
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hãy đưa ra nhận xét tương tự với các điểm có biên độ dao động cực tiểu?
+ Điểm M dao động với biên độ cực
tiểu khi 2 1 2 1 cos d d 0 cos d d 0 hay 2 1 2 1 2 1 2 d d k d d k
Hoạt động 4: Tìm hiểu điều kiện giao thoa của hai sóng. Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Chúng ta vừa xét sự giao thoa của hai sóng mặt nước. Tuy nhiên, không phải khi nào hai sóng gặp nhau cũng tạo ra được những đường cong ổn định.
Vậy khi nào hai sóng gặp nhau thì có hiện tượng giao thoa ?
Nhận xét đặc điểm của hai nguồn sóng trong thí nghiệm hình 8.1 ?
+ Cá nhân quan sát thí nghiệm, suy nghĩ trả lời câu hỏi:
Hai nguồn S1, S2 được tạo ra bởi một k = 0 k =1 k =2
k =-3 k =-2 k =-1
S1 S2
Vị trí các điểm dao động với biên độ cực tiểu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Sóng phát ra từ hai nguồn này có đặc điểm gì?
Điều kiện để có hiện tượng giao thoa là gì?
cần rung nên coi là hai nguồn đồng bộ + Hai sóng này có đặc điểm:
- Dao động cùng phương, cùng chu kì (hay tần số).
- Có hiệu số pha không đổi theo thời gian.
+ Điều kiện: Hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương dao động và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.
Hoạt động 5: Củng cố, dặn dò. Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hiện tượng giao thoa sóng là gì? Hình ảnh giao thoa của hai sóng trên mặt nước có đặc điểm gì?
Điều kiện để một phần tử vật chất dao động với biên độ cực đại, cực tiểu trong miền giao thoa của hai sóng?
Điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa?
Làm các bài tập 5, 6 (SGK)
Bài tập về nhà:
Bài 7, 8 (SGK - trang 45) (Các bài tập trong SBT)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/