Giáo án vật lý 12 - Bài tập về sóng cơ

BÀI TẬP VỀ SÓNG CƠ I. Mục tiêu: - Ôn tập và vận dụng kiến thức và những công thức chính đã thiết lập trong chương. - Giải bài tập về giao thoa sóng. - Luyện tập kĩ năng phân tích, tổng hợp và tính toán cho HS. II. Chuẩn bị: GV: Chuẩn bị phiếu học tập với bài tập có nội dung cần luyện tập. HS: Ôn tập kiến thức về giao thoa sóng, sóng dừng và hiệu ứng Đôp-le. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (5’) Tìm hiểu SƠ LƯỢC NỘI DUNG BÀI TOÁN LUYỆN TẬP. GV: phát phiếu học tập cho HS HS: đọc và suy nghĩ nội dung kiến thức cần vận dụng. PHIẾU HỌC TẬP Học sinh giải các bài toán sau: Bài 1. Hai sóng lan truyền theo cùng một chiều trên một sợi dây kéo căng, có cùng tần số, cùng Bàiên độ 10mm và hiệu số pha là 2  . Sóng không bị phản xạ ở đầu dây. a) Lập pt của sóng tổng hợp. b) Xác định Bàiên độ của sóng tổng hợp. c) Độ lệch pha của hai sóng phải bằng bao nhiêu để Bàiên độ của sóng tổng hợp bằng Bàiên độ của hai sóng thành phần? Bài 2. Hai nguồn điểm phát sóng trên mặt nước có cùng bước sóng , cùng pha, cùng Bàiên độ, đặt cách nhau một khoảng D = 2,5. a) Có bao nhiêu vân giao thoa có Bàiên độ cực đại. b) Vẽ một vòng tròn lớn bao cả hai nguồn sáng vào bên trong. Trên vòng tròn đó có bao nhiêu điểm có Bàiên độ dao động cực đại, bao nhiêu điểm có Bàiên độ dao động cực tiểu? Bài 3. Một dây đàn chiều dài l = 80cm, khi gảy phát ra âm cơ bản có tần số tương ứng f. a) Cần phải bấm phím cho dây ngắn lại còn chiều dài l’ bằng bao nhiêu để âm cơ bản phát ra bằng 6 5 f ? b) Sau khi bấm phím, âm mới do đàn phát ra có bước sóng gấp bao nhiêu lần bước sóng của âm phát ra khi chưa bấm phím? Bài 4. Một người cảnh sát giao thông dùng còi điện phát ra một âm có tần số 1000Hz hướng về chiếc ô tô đang chuyển động về phía mình với vận tốc 36 km/h. Sóng âm truyền trong không khí với vận tốc 340 m/s a) Hỏi tần số của âm phản xạ từ ô tô mà người đó nghe được? b) Ô tô phát ra một âm có tần số 800Hz, hỏi tín hiệu này đến tai người cảnh sát với tần số bao nhiêu? Hoạt động 2. (10’) Giải bài toán số 1. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nêu câu hỏi hướng dẫn: H1. Viết Biểu thức sóng tại một điểm bất kì trên dây như thế nào? Biểu thức hai sóng thế nào để thể hiện hai dao động lệch pha 2  ? H2. Hãy viết pt sóng tổng hợp hai dao động tại vị trí trên? Nhận ra đâu là Bàiên độ của dao động tổng hợp? H3. Viết Biểu thức tổng quát Bàiên độ dao động tổng hợp. Suy ra kết quả theo yêu cầu câu hỏi. HS thảo luận, tìm cách giải. -Viết Biểu thức sóng thứ 1 tại vị trí x. 1 cos xu A t v        -Biểu thức sóng thứ 2 tại cị trí x: 2 cos 2 xu A t v          -Viết pt sóng tổng hợp: 1 2 1 2 cos cos4 4 u u u xu A t v              -Bàiên độ dao động tổng hợp: At = 2Acos 4  = 14,1mm -Viết Biểu thức 2 cos 2 a A  Áp dụng cho bài toán a = A 1cos 2 2 2 4à = 3 3 v                H4. Kết quả  có 4 giá trị nói lên điều gì? Hoạt động 3. (10’) Giải bài tập số 2. Nêu câu hỏi hướng dẫn. H1. Viết Biểu thức xác định vị trí điểm dao động cực đại. H2. Vị trí điểm dao động cực đại và khoảng cách giữa hai nguồn phát sóng liên hệ thế nào? Hướng dẫn HS giải tìm số đểm dao động cực đại ứng với số giá trị của số k. HS thảo luận nhóm, cá nhân thực hiện. 1)Viết Biểu thức xác định vị trí 1 điểm M bất kì dao động cực đại. 2 1 2 1 2,5 d d k d d        Thảo luận và giải bài toán 2 2 2 2,5 2,5 (1) 2 2 d k kd           Mặt khác: d2 0 (2) Giải (1) và (2)  k -2,5 H3. Viết Biểu thức xác định vị trí những điểm dao động cực tiểu? Hướng dẫn HS thực hiện tương tự. H4. Nếu vẽ một đường tròn bao cả hai nguồn sáng, trên đường tròn xác định được bao nhiêu điểm dao động cực đại, Do đó: k = 0; 1; 2. Có 5 điểm dao động cực đại. 2)Vị trí điểm dao động cực tiểu 2 1 2 2 1 1 à 0< d 2,52 2,5 3 2 0; 1; 2 d d k v d d k k                       Có 4 cực tiểu giao thoa. -HS thảo luận nhóm, phân tích: +Vẽ đường tròn có tâm tại trung điểm của đường thẳng nối 2 nguồn. +Đếm số điểm ứng với nửa vòng: 5 cực đại, 4 cực tiểu. +Đếm số điểm trên cả vòng: 10 cực đại, 8 cực tiểu. cực tiểu, vì sao? Hoạt động 4. (10’) Giải bài tập số 4. -Nêu câu hỏi hướng dẫn: H1. Nêu công thức xác định tần số âm thu được trong trường hợp máy thu và nguồn âm chuyển động? H2. Máy thu lại gần nguồn âm, tần số f’ máy thu ghi nhận xác định thế nào? H3. Máy thu (ô tô) nhận âm f’ và phản xạ lại (máy phát). Âm người nghe được có tần số f” xác định thế nào? -Hướng dẫn HS thực hiện tính toán f’ và f” H4. Máy thu (ô tô) phát âm f và chuyển động về phía máy thu (người). Âm người thu được có Biểu thức xác định? Ghi nhớ kiến thức đã học từ hiệu ứng Đôp-le ' M S v vf f v v    Thảo luận nhóm, giải bải toán theo gợi ý của GV. -Máy thu lại gần nguồn âm, tần số máy ghi nhận. ' Mv vf f v   (1) -Máy thu nhận âm, phản xạ lại. Vì máy thu chuyển động về gần nguồn âm nên tần số f” nguồn âm (người) nghe: " ' S vf f v v   (2) Từ (1) và (2): " . M M S S v v v vvf f f v v v v v       = 1060Hz -Máy thu chuyển động về phía người: ' 824 S vf f Hz v v    Hoạt động 5. (10’) Vận dụng – Củng cố: GV: - Nhận xét chung vế cách giải các bài toán, việc ôn tập và vận dụng kiến thức của HS. - Hướng dẫn HS phân tích và xem cách giải bài toán 3 (SGK trang 105) - Yêu cầu HS ôn tập cả chương chuẩn bị cho bài kiểm tra 1 tiết. HS: Ghi nhận kiến thức chuẩn bị ở nhà. IV. Rút kinh nghiệm.