2.1.3.1. Chuẩn kiến thức, kĩ năng của chƣơng trình
Nội dung Mức độ cần đạt a) Khái niệm sóng cơ. Sóng ngang. Sóng dọc b) Các đặc trƣng của sóng: Tốc độ truyền sóng, bƣớc sóng, tần số sóng, biên độ sóng, năng lƣợng sóng c) Phƣơng trình sóng d) Sóng âm. Độ cao của âm. Âm sắc. Cƣờng độ âm. Mức cƣờng độ âm. Độ to của âm
e) Giao thoa của hai sóng cơ. Sóng
dừng. Cộng
hƣởng âm
Kiến thức
- Phát biểu đƣợc các định nghĩa về sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang và nêu đƣợc ví dụ về sóng dọc, sóng ngang. - Phát biểu đƣợc các định nghĩa về tốc độ truyền sóng, bƣớc sóng, tần số sóng, biên độ sóng và năng lƣợng sóng.
- Nêu đƣợc sóng âm, âm thanh, hạ âm, siêu âm là gì. - Nêu đƣợc cƣờng độ âm và mức cƣờng độ âm là gì và đơn vị đo mức cƣờng độ âm.
- Nêu đƣợc ví dụ để minh hoạ cho khái niệm âm sắc. Trình bày đƣợc sơ lƣợc về âm cơ bản, các hoạ âm.
- Nêu đƣợc các đặc trƣng sinh lí (độ cao, độ to và âm sắc) và các đặc trƣng Vật lí (tần số, mức cƣờng độ âm và các hoạ âm) của âm.
- Mô tả đƣợc hiện tƣợng giao thoa của hai sóng mặt nƣớc và nêu đƣợc các điều kiện để có sự giao thoa của hai sóng.
- Mô tả đƣợc hiện tƣợng sóng dừng trên một sợi dây và nêu đƣợc điều kiện để khi đó có sóng dừng khi đó.
- Nêu đƣợc tác dụng của hộp cộng hƣởng âm.
Kĩ năng
- Viết đƣợc phƣơng trình sóng.
- Giải đƣợc các bài toán đơn giản về giao thoa và sóng dừng.
- Giải thích đƣợc sơ lƣợc hiện tƣợng sóng dừng trên một sợi dây.
phƣơng pháp sóng dừng.
2.1.3.2. Mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn kiến thức, kĩ năng.
a. Mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn kiến thức, kĩ năng của bài “Sóng cơ và sự truyền sóng cơ”.
Chuẩn kiến thức,
kĩ năng Mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn kiến thức, kĩ năng
Phát biểu đƣợc các định nghĩa về sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang và nêu đƣợc ví dụ về sóng dọc, sóng ngang.
- Sóng cơ là quá trình lan truyền dao động cơ trong một môi trƣờng.
- Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử môi trƣờng dao động theo phƣơng trùng với phƣơng truyền sóng. Sóng dọc truyền đƣợc cả trong chất khí, chất lỏng và chất rắn.
- Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của môi trƣờng dao động theo phƣơng vuông góc với phƣơng truyền sóng. Sóng ngang truyền đƣợc ở mặt chất lỏng và trong chất rắn.
Phát biểu đƣợc các định nghĩa về tốc độ truyền sóng, bƣớc sóng, tần số sóng, biên độ sóng và năng lƣợng sóng.
- Biên độ sóng là biên độ dao động của một phần tử môi trƣờng có sóng truyền qua.
- Chu kì T (hoặc tần số f) là chu kì (hoặc tần số f) dao động của một phần tử môi trƣờng có sóng truyền qua.
- Tốc độ truyền sóng v là tốc độ truyền dao động trong môi trƣờng.
- Bƣớc sóng l là quãng đƣờng mà sóng truyền đƣợc trong một chu kì. Hai phần tử nằm trên cùng một phƣơng truyền sóng, cách nhau một bƣớc sóng thì dao động đồng pha với nhau. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Tần số sóng f là số lần dao động mà phần tử môi trƣờng thực hiện trong 1 giây khi sóng truyền qua. Tần số có đơn vị là hec (Hz).
- Năng lƣợng sóng có đƣợc do năng lƣợng dao động của các phần tử của môi trƣờng có sóng truyền qua. Quá trình
truyền sóng là quá trình truyền năng lƣợng.
Viết đƣợc phƣơng trình sóng.
- Phƣơng trình dao động tại điểm 0 là u0 ACos t. Sau khoảng thời gian t, dao động từ 0 truyền đến M cách 0 một khoảng x = v. t
- Phƣơng trình dao động của phần tử môi trƣờng tại điểm M bất kì có tọa độ x là ( ) cos 2 M x t x u t Acos t A v T
Phƣơng trình này cho biết li độ u của phần tử có toạ độ x vào thời điểm t. Đó là một hàm vừa tuần hoàn theo thời gian, vừa tuần hoàn theo không gian.
b. Mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn kiến thức, kĩ năng bài “Giao thoa sóng”.
Chuẩn kiến thức,
kĩ năng Mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn kiến thức, kĩ năng
Mô tả đƣợc hiện tƣợng giao thoa của hai sóng mặt nƣớc và nêu đƣợc các điều kiện để có sự giao thoa của hai sóng. - Mô tả thí nghiệm :
Cho cần rung có hai mũi S1 và S2 chạm nhẹ vào mặt nƣớc. Gõ nhẹ cần rung. Ta quan sát thấy trên mặt nƣớc xuất hiện một loạt gợn sóng ổn định có hình các đƣờng hypebol với tiêu điểm là S1 và S2.
- Hiện tƣợng giao thoa là hiện tƣợng hai sóng khi gặp nhau thì có những điểm chúng luôn tăng cƣờng lẫn nhau, có những điểm chúng luôn luôn triệt tiêu lẫn nhau.
- Hai nguồn dao động cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian gọi là hai nguồn kết hợp. Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra gọi là hai sóng kết hợp.
trƣờng truyền sóng có hai sóng kết hợp và các phần tử sóng có cùng phƣơng dao động.
- Hiện tƣợng giao thoa là một hiện tƣợng đặc trƣng của sóng. Quá trình Vật lí nào gây ra đƣợc hiện tƣợng giao thoa cũng là một quá trình sóng.
Giải đƣợc các bài toán đơn giản về giao thoa.
- Biết cách tổng hợp hai dao động cùng phƣơng, cùng tần số, cùng biên độ để tính vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa. + Những điểm tại đó dao động có biên độ cực đại (cực đại giao thoa) là những điểm mà hiệu đƣờng đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bƣớc sóng. Công thức ứng với cực đại giao thoa là d2 d1 k ,
với k = 0, ± 1, ± 2...
+ Những điểm tại đó dao động triệt tiêu (cực tiểu giao thoa) là những điểm mà hiệu đƣờng đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nửa nguyên lần bƣớc sóng. Công thức ứng với cực tiểu giao thoa là
2 1 1
2
d d k , với k = 0, ± 1, ± 2...
- Biết cách dựa vào công thức để tính đƣợc bƣớc sóng, số lƣợng các cực đại giao thoa, cực tiểu giao thoa.
2.2. Xây dựng hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu và nội dung dạy học chƣơng “Sóng cơ và sóng âm” chƣơng “Sóng cơ và sóng âm”
Dựa trên căn cứ, yêu cầu và các nguyên tắc lựa chọn bài tập, đối với chƣơng “Sóng cơ và sóng âm”(vật lí 12 – cơ bản) nhằm nâng cao chất lƣợng nắm vững kiến thức cho học sinh chúng tôi phân chia thành các dạng bài tập nhƣ sau:
Câu 1: Chứng tỏ dao động của sóng là một dao động điều hòa ?
Câu 2: khi quan sát một nguồn O dao động, mặt nƣớc có hình dạng thế nào ? nếu để mẩu nút chai ngay cạnh đó thì nút chai có bị đẩy ra xa nguồn không?
Câu 3: Tại sao có thể nói sóng vừa có tính tuần hoàn theo thời gian, vừa có tính tuần hoàn theo không gian ?
Câu 4: Trong quá trình khi sóng truyền qua, các phần tử của môi trƣờng dao ðộng nhý thế nào ? và thực chất của quá trình truyền sóng là gì ? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Câu 5: Giải thích vì sao sóng cơ không thể truyền qua chân không?
Câu 6: Quan sát các hình ảnh về sóng đã gặp trong cuộc sống: sóng trên mặt nƣớc, sóng trên lò xo, sóng trên dây… giải thích về sự tạo sóng ?
Câu 7: Giải thích hiện tƣợng sóng thần ?
Câu 8: Vì sao vật nổi trên mặt nƣớc không theo sóng trôi ra ngoài ?
Câu 9: Vì sao khi áp tai vào miệng phích nƣớc nóng rỗng có thể nghe những âm thanh vù vù?
Câu 10: Vì sao trong không khí sinh ra sóng xung động lớn ?
Câu 11: Tại sao khi ném đá xuống nƣớc mặt nƣớc lại xuất hiện những gợn sóng tròn ?
Câu 11: Hiện tƣợng giao thoa sóng? Lấy ví dụ thực tế về hiện tƣợng giao thoa sóng ?
Câu 12: Điều gì xảy ra khi có hai hay nhiều sóng có mặt đồng thời tại một điểm? giải thích hiện tƣợng xảy ra tại những điểm mà sóng gặp nhau.
Câu 13: Giải thích vì sao khi hai sóng xuất phát từ hai nguồn dao động cùng tần số và có độ lệch pha luôn biến đổi giao nhau thì không có hiện tƣợng giao thoa sóng ?
Câu 14: Giả sử có 2 nguồn A và B dao động cùng pha với phƣơng trình:
cos( )
A B
u u a t . Xét điểm M nằm trong vùng sóng do hai nguồn phát ra. Khi đó tại điểm M sẽ xảy ra hiện tƣợng gì khi hai sóng từ hai nguồn A và B phát ra cùng tới điểm M ?
2.2.2. Hệ thống bài tập sử dụng cho ôn tập, hệ thống hóa và luyện tập Bài 1: Một sóng cơ lan truyền trên mặt nƣớc trong 2s sóng truyền đi đƣợc 4m Bài 1: Một sóng cơ lan truyền trên mặt nƣớc trong 2s sóng truyền đi đƣợc 4m và cũng trong 2s đó một chiếc phao nằm trên mặt nƣớc nhấp nhô lên xuống đƣợc 80 lần. Xác định tần số và bƣớc sóng của sóng
Bài 2: Một sóng cơ lan truyền trên mặt nƣớc quan sát 7 gợn lồi liên tieeps3m và trong 5s một chiếc phao nằm trong vùng truyền sóng nhấp nhô len xuống đƣợc 100 lần. Xác định tốc độ truyền sóng.
Bài 3: Một ngƣời ngồi ở bờ biển quan sát thấy khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp bằng 10m. Ngoài ra ngƣời đó đếm đƣợc 20 ngọn sóng đi qua trƣớc mặt trong 76s. Xác định vận tốc truyền sóng.
Bài 4: Phƣơng trình dao động tại M các nguồn O một khoảng d = 12cm có dạng 5cos(5 17 ) ( ).
30
M
u t cm Biết rằng lúc t = 0 phần tử vật chất ở nguồn O đi qua vị trí cân bằng và theo chiều dƣơng. Tìm bƣớc sóng và tốc độ truyền sóng ?
Bài 5: Một sóng cơ học có vận tốc truyền sóng là v = 500cm/s và tần số trong khoảng từ 10Hz đến 20Hz. Biết hai điểm M và N trên phƣơng truyền sóng nằm cùng một phía so với nguồn cách nhau một khoảng 0,5m luôn dao động ngƣợc pha. Tìm bƣớc sóng.
Bài 6: Một nguồn phát sóng cơ dao động theo phƣơng trình
4 cos(4 ) ( ).
4
u t cm Biết dao động tại hai điểm gần nhau nhất trên phƣơng
truyền sóng cách nhau 0,5m có độ lêch pha là
3 .
a) Viết phƣơng trình sóng tại điểm M cách nguồn 30cm.
b) Điểm M trên phƣơng truyền cách nguồn phát sóng một khoảng d, tại thời điểm t1, đang đi qua vị trí có li độ u1 = 3cm theo chiều âm. Sau thời điểm trên 9s thì điểm M sẽ đi qua vị trí có li độ bằng bao nhiêu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bài 7: Tại điểm O có một nguồn phát sóng với tần số f = 20Hz, tốc độ truyền sóng là 1,6m/s. Ba điểm A,B,C nằm trên cùng phƣơng truyền sóng và cùng phía với O. Biết OA = 9cm, OB = 24,5cm, OC = 42,5cm. Tìm số điểm dao động cùng pha với A trên đoạn BC.
Bài 8: Một sóng cơ có tần số 80Hz lan truyền trong môi trƣờng với vận tốc 4m/s. Hãy xác định độ lệch pha của hai phần tử vật chất trên một phƣơng truyền sóng cách nguồn sóng những đoạn 31cm và 33,5cm .
Bài 9: Một mũi nhọn chạm vào mặt nƣớc dao động điều hòa với tần số f = 40Hz tạo sóng cơ. Ngƣời ta thấy hai điểm A,B nằm trên cùng phƣơng truyền sóng cách nhau một khoảng 20cm luôn dao động ngƣợc pha và tốc độ truyền sóng này nằm trong khoảng từ 3m/s đến 5m/s. hãy xác định tốc độ truyền sóng.
Bài 10: Một nguồn A dao động với tần số f theo phƣơng vuông góc tạo ra một sóng ngang trên một mặt chất lỏng, với tốc độ lan truyền là 20m/s. Hỏi f phải có giá trị nào để một điểm M thuộc mặt thoáng, cách A một đoạn 1m dao động cùng pha với A. Biết f nằm trong khoảng từ 20Hz đến 50Hz.
Bài 11: Một sóng cơ lan truyền trong môi trƣờng với bƣớc sóng λ. Hãy xác định khoảng cách giữa hai điểm trên cùng phƣơng truyền sóng theo λ trong các trƣờng hợp sau.
a) Hai điểm đó luôn dao động cùng pha. b) Hai điểm đó luôn dao động ngƣợc pha. c) Hai điểm đó luôn dao động vuông pha
d) Hai điểm đó luôn dao động lêch pha nhau góc
4 .
Bài 12: Một sóng cơ học đƣợc tạo bởi nguồn O dao động theo phƣơng trình:
10 cos(20 )
o
u t cm, sóng lan truyền với tốc độ 4m/s. Hãy viết phƣơng trình dao động tại điểm M,N,P,Q đồng thời xác định li độ của chúng lúc t = 0. Biết: M nằm trên phƣơng truyền sóng, cách O 5cm và sóng truyền từ O tới M
N nằm trên phƣơng truyền sóng, cách O 10cm và sóng truyền từ N tới O P nằm trên phƣơng truyền sóng, cách M 15cm và sóng truyền từ M tới P Q nằm trên phƣơng truyền sóng, cách O một bƣớc sóng .
Bài 13: Sóng lan truyền từ nguồn O dọc theo một đƣờng thẳng với biên độ không đổi. ở thời điểm t = 0, Điểm O đi qua vị trí cân bằng theo chiều dƣơng, một điểm cách nguồn một khoảng ¼ bƣớc sóng có li độ 5cm ở thời điểm ½ chu kì có li độ 3cm. Hãy xác định biên độ của sóng.
Bài 14: Đầu O của một sợi dây đàn hồi nằm ngang dao động điều hòa với biên độ 3cm và với tần số 2Hz. Sau 2s sóng truyền đi đƣợc 2m. Chọn gốc thời gian lúc phần tử tại O đi qua vị trí cân bằng theo chiều dƣơng. Xác định li độ của M nằm trên dây cách O 0,25m tại thời điểm t = 2s.
Bài 15: Nguồn O dao động với tần số 10Hz , dao động truyền đi với vận tốc 0,4m/s trên phƣơng Oy, trên phƣơng này có hai điểm P và Q theo thứ tự đó PQ = 15cm. Biết biên độ của sóng là 1cm và không thay đổi khi truyền sóng. Nếu tại thời điểm P có li độ 1cm thì phần tử tại Q có li độ bao nhiêu.
Bài 16: Sóng cơ học đƣợc truyền theo phƣơng Ox với vận tốc 20cm/s. Giả sử sóng truyền đi biên độ không thay đổi. Tại O dao động có phƣơng trình:
4 cos(4 ) ( )
o
u t mm , tại thời điểm t1 li độ của điểm O là 3 mm và đang giảm, cùng lúc đó ở điểm M cách O 40cm sẽ có li độ bằng bao nhiêu.
Bài 17: Một sóng cơ học lan truyền theo phƣơng truyền sóng, phƣơng trình truyền sóng của một điểm M trên phƣơng truyền sóng là : uM 3cos( )t cm phƣơng trình truyền sóng của điểm N trên phƣơng truyền sóng đó là :
3cos( )
4
N
u t cm .Biết MN = 25cm, sóng truyền từ đâu đến đâu với vận tốc bằng bao nhiêu ?
Bài 18: Một nguồn phát sóng cơ học dao động với phƣơng trình:
10 cos( )
3
o
khoảng d, tại thời điểm t1 đang đi qua vị trí có li độ 6cm theo chiều âm. Hãy xác định trạng thái của M sau thời điểm đó 9s nữa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bài 19: Trên mặt thoáng của chất lỏng có hai nguồn kết hợp A và B có phƣơng
trình dao động là:uA uB 2 cos(10 )t cm , tốc độ truyền sóng là 3m/s.
a) Viết phƣơng trình sóng tại M cách A và B một khoảng lần lƣợt là
1 15 , 2 20
d cm d cm
b) Tính biên độ và pha ban đầu của sóng tại N cách A và B lần lƣợt là 45cm và 60cm
Bài 20: Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nƣớc có hai nguồn kết hợp A và B dao động với tần số 15Hz và cùng pha. Tại điểm M cách A,B những khoảng 16cm và 20cm sóng có biên độ cực tiểu. Giữa M và trung trực có hai dãy cực đại. tìm tốc độ truyền sóng trên mặt nƣớc.
Bài 21: Hai nguồn kết hợp A và B cách nhau 50mm dao động với phƣơng