Giáo án vật lý 12 - Phản xạ sóng – sóng dừng

PHẢN XẠ SÓNG – SÓNG DỪNG I.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. - Giải thích được sự tạo thành sóng dừng. - Phân Biết được những điểm nút và những điểm bụng. - Vận dụng để giải bài toán xác định bước sóng, tốc độ truyền sóng khi có sóng dừng trên dây. 2) Kĩ năng: Giải thích được hiện tượng vật lí. II. Chuẩn bị: 1) Giáo viên: - Lò xo để làm sóng ngang và sóng dọc. - Kênh sóng nước (nếu có) - Bộ thí nghiệm về sóng dừng trên dây đàn hồi. 2) Học sinh: Ôn tập về phương trình sóng. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra: GV đặt câu hỏi: 1) Một nguồn sóng phát sóng theo phương Ox (hình vẽ) từ A đến B. Lấy O làm gốc, O dao động với phương trình: 0 ( ) cos 2u t a ft . Viết phương trình sóng tại A và B. HS thực hiện trên bảng, GV nhận xét. 2) Nêu qui luật về tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương. Hoạt động 2. (15’) Tìm hiểu sự phản xạ sóng và sóng dừng: Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung GV tiến hành TÁN với lò xo theo hình 15.1. Nêu câu hỏi gợi ý để HS nhận ra kiến thức: H1. Gây một Bàiến dạng trên lò xo. Hiện tượng gì xảy ra khi Bàiến dạng truyền đến đầu cố định của lò xo? H2. Nhận xét gì về chiều Bàiến dạng khi Bàiến dạng truyền ngược lại? GV giới thiệu Bàiến dạng bị phản xạ. H3. Nếu đầu A dđđh, hiện tượng Quan sát TÁN, mô tả hiện tượng -Bàiến dạng truyền đến đầu cố định của lò xo bị truyền ngược lại. -Bàiến dạng truyền ngược lại ngược chiều Bàiến dạng truyền tới. I. Sự phản xạ sóng: -Mục a, b của SGK. gì xảy ra trên lò xo? H4. Sóng tới và sóng phản xạ có đặc điểm gì? Thay đổi tần số dao động của đầu A, gọi HS quan sát hình ảnh lò xo yêu cầu HS mô tả hiện tượng quan sát được. GV thông báo về hiện tượng sóng dừng. -Có sóng tới và sóng phản xạ trên lò xo. Quan sát và mô tả hình ảnh lò xo: có điểm luôn đứng yên, có điểm luôn dao động với Bàiên độ lha1 lớn xen kẽ nhau. -Sóng tới và sóng phản xạ cùng tần số và cùng bước sóng. -Đầu phản xạ cố định: sóng phản xạ ngược pha với sóng tới. II. Sóng dừng: SGK Hoạt động 3. (15’) Giải thích sự tạo thành sóng dừng trên dây. GV nêu câu hỏi gợi ý: H1. (vẽ hình 15.3) Khi một đầu dây dao động điều hòa thì phần tử tại M thực hiện những doa động từ đâu truyền tới? GV giới thiệu pt sóng tới tại B. Nghe GV gợi ý, thảo luận nhóm, phân tích nội dung như SGK. -Tại M có hai dao động truyền tới: sóng tới và sóng phản xạ. -Điểm M dao động sớm pha hơn cos2Bu A ft H2. Phần tử tại M dao động sớm hay trễ pha hơn so với sóng tới? H3. Sóng phản xạ tại B có đặc điểm gì? H4. Đầu B cố định, pha dao động của sóng phản xạ tại như thế nào? (so với sóng tới) -Gọi HS lên bảng viết pt sóng tới tại M, sóng phản xạ tại B và M. H5. Xác định pt dao động tổng hợp tại M? H6. Hãy xác định vị trí những điểm dao động cực đại, những điểm không dao động trên dây? Nhận xét: -Hướng dẫn HS vận dụng toán học, chú ý cách chọn nghiệm thích hợp. -Lưu ý về vị trí điểm nút, bụng và khoảng cách giữa chúng. B. cos2Bu a ft cos 2 2M du A ft         -Ptrình sóng phản xạ tại B:   ' ' cos 2 B B B u u u A ft      -Ptrình sóng phản xạ tại M: ' cos 2 2M du a ft           -Ptrình sóng tổng hợp:  cos 2 cos 2 2 du A ft           -Theo hướng dẫn, thảo luận nhóm xác định vị trí những điểm nút, bụng. Ghi nhận theo SGK. Lưu ý các Biểu thức có tên gọi. 1) Pt sóng dừng. 2) Bàiên độ sóng dừng tại một điểm. 3) Vị trí điểm nút, điểm bụng. Hoạt động 4. (10’) Tìm hiểu điều kiện để có sóng dừng. Nêu câu hỏi gợi ý. H1. Nếu dây có hai đầu cố định thì ở hai đầu là nút hay bụng sóng? H2. Hai nút hoặc hai bụng sóng liên tiếp cách nhau bao nhiêu? (tính theo bước sóng) H3. Nếu trên dây có hai đầu cố định ta đếm được n bụng sóng thì chiều dài dây bao nhiêu? H4. Nếu dây có một đầu cố định, một đầu tự do thì mỗi đầu dây là nút hay bụng sóng? H5. Chiều dài dây liên hệ thế nào với số bụng sóng và bước sóng? Thảo luận và trả lời câu hỏi gợi ý. -Hai đầu dây cố định là nút. -Hai nút liên tiếp cách nhau 2  -chiều dài dây là n 2  . -Đầu dây tự do là bụng sóng. n: số bụng sóng quan sát trên dây. l: chiều dài dây. 1) Dây có hai đầu cố định hoặc một đầu cố định, một đầu dao động. 2 l n  với n = 1, 2, 3… 2) Dây có một đầu cố định, một đầu tự do: 1 2 2 l n       với n = 1, 2, 3… Hoạt động 5. (5’) vận dụng – Củng cố: 1) GV hướng dẫn HS tìm hiểu mục ứng dụng và giải bài tập ứng dụng trong SGK. 2) Yêu cầu HS giải bài tập 1, 2, 3, 4 SGK trang 83. 3) Nêu những nội dung chuẩn bị cho tiết sau. IV. Rút kinh nghiệm.