Thiết kế bài giảng Vật lí 12 - Nâng cao

hông đổi. D. tần số chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ và không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài. C©u 12. Phát biểu nào sau đây sai khi nói về dao động tắt dần ? A. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. B. Nguyên nhân của dao động tắt dần là do ma sát. C. Trong dầu thời gian dao động của vật kéo dài hơn trong không khí. D. A và B. C©u 13. H×nh chiÕu cña mét vect¬ quay JJJJG OM nh− h×nh vÏ lªn mét trôc Ox n»m trong mÆt ph¼ng chøa vect¬ JJJJG OM biÓu diÔn A. mét dao ®éng. B. mét dao ®éng tuÇn hoµn. C. mét dao ®éng ®iÒu hoµ. D. c¶ ba ph−¬ng ¸n trªn ®Òu ®óng. C©u 14. Trong các dao động tắt dần sau đây, trường hợp nào sự tắt dần nhanh có lợi ? A. Quả lắc đồng hồ. B. Khung xe ôtô sau khi đi qua chỗ đường xóc. C. Con lắc lò xo trong phòng thí nghiệm. D. Sự rung của cái cầu khi xe ôtô chạy qua. + P x O M C©u 15. Chän c©u sai. A. TÇn sè cña dao ®éng c−ìng bøc b»ng tÇn sè cña lùc ngoµi tuÇn hoµn t¸c dông lªn hÖ. B. Biªn ®é cña dao ®éng c−ìng bøc kh«ng phô thuéc vµo ma s¸t. C. Biªn ®é dao ®éng c−ìng bøc phô thuéc tÇn sè cña ngo¹i lùc. D. HiÖn t−îng céng h−ëng x¶y ra khi tÇn sè ngo¹i lùc tuÇn hoµn b»ng tÇn sè riªng cña hÖ. C©u 16. Kết quả khi xảy ra cộng hưởng là A. tần số tăng nhanh. B. chu kì tăng nhanh. C. biên độ tăng nhanh. D. li độ tăng nhanh. ii – Bμi tËp tù luËn Bµi 1. Mét vËt nÆng nhá cã khèi l−îng m = 200g g¾n vµo ®Çu mét lß xo cã khèi l−îng kh«ng ®¸ng kÓ. §Çu kia cña lß xo treo vµo mét ®iÓm cè ®Þnh O. VËt dao ®éng ®iÒu hoµ theo ph−¬ng th¼ng ®øng víi tÇn sè f = 2,5Hz. Trong qu¸ tr×nh dao ®éng ®é dµi cña lß xo biÕn thiªn tõ l1 = 20cm ®Õn l2 = 24cm. a) ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña vËt. b) TÝnh vËn tèc vµ gia tèc cña vËt khi vËt ®i qua vÞ trÝ c©n b»ng vµ khi vËt c¸ch vÞ trÝ c©n b»ng mét kho¶ng a = 1cm. Bµi 2. Mét vËt thùc hiÖn dao ®éng tæng hîp cña 2 dao ®éng ®iÒu hoµ cïng tÇn sè, cïng ph−¬ng cã c¸c ph−¬ng tr×nh dao ®éng : 1 3sin 2=x tπ (cm) vµ 2 3sin 2 2 ⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠x t ππ (cm). ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña vËt ®ã. ®¸p ¸n ®Ò 2 i – Bμi tËp tr¾c nghiÖm 1. C©u hái nhiÒu lùa chän 1 2 3 4 5 6 7 8 C©u b d c c d a b b 9 10 11 12 13 14 15 16 C©u c a d c a b b c ii – Bμi tËp tù luËn Bµi 1. a) TÇn sè gãc 2 2.2,5 5= = =fω π π rad/s. Ph−¬ng tr×nh dao ®éng tæng qu¸t cã d¹ng ( )= +x Acos tω ϕ (*) Chän gèc to¹ ®é lµ vÞ trÝ c©n b»ng cña vËt, chiÒu d−¬ng h−íng xuèng. Chän gèc thêi gian lµ lóc vËt ë vÞ trÝ thÊp nhÊt, ta cã 1 2 02 (*) 2 sin 0sin 0 (**) −⎧ >= = ⎧⎪ ⇒⎨ ⎨ =⎩⎪− =⎩ l l cosAcos A ϕϕ ϕω ϕ chän 0.=ϕ Thay 0=ϕ vµo (*), ta cã A = 2cm. VËy ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña vËt lµ 2 5=x cos tπ (cm). b) T¹i vÞ trÝ c©n b»ng, ta cã + VËn tèc cña vËt : 2 2 5 .2 10= − = = =v A x Aω ω π π cm/s. + Gia tèc cña vËt : 2 0.= − =a xω – T¹i vÞ trÝ c¸ch vÞ trÝ c©n b»ng mét ®o¹n a =1cm + VËn tèc cña vËt : 2 2 5 3= − =v A aω π cm/s. + Gia tèc cña vËt : 2 22,5 / .= =a a mω Bµi 2. ¸p dông c«ng thøc ( )2 2 2 2 21 2 1 2 2 1 2 2 2 cos 3 3 2.3.3.cos 2 3 2. = + + − = + + ⇒ = A A A A A A ϕ ϕ π ¸p dông c«ng thøc : 1 1 2 2 1 1 2 2 sin sintan 1 cos cos 4 += = ⇒ = ⋅+ A A A A ϕ ϕ πϕ ϕϕ ϕ VËy ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña vËt lµ : = + ππ3 2 sin(2 )( ). 4 x t cm biÓu ®iÓm ®Ò 2 i – bμi tËp tr¾c nghiÖm 0,25 ®iÓm/c©u × 16 c©u = 4 ®iÓm. ii – Bμi tËp tù luËn Bµi 1. (4 ®iÓm) X¸c ®Þnh gi¸ trÞ ω : 0,5 ®iÓm. X¸c ®Þnh gi¸ trÞ A : 1 ®iÓm. ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng : 0,5 ®iÓm. X¸c ®Þnh gi¸ trÞ v t¹i VTCB : 0,5 ®iÓm. X¸c ®Þnh gi¸ trÞ a t¹i VTCB : 0,5 ®iÓm. X¸c ®Þnh gi¸ trÞ v c¸ch VTCB 1 ®o¹n a : 0,5 ®iÓm. X¸c ®Þnh gi¸ trÞ a c¸ch VTCB 1 ®o¹n a : 0,5 ®iÓm. Bµi 2. (2 ®iÓm) X¸c ®Þnh gi¸ trÞ A : 0,5 ®iÓm. X¸c ®Þnh gi¸ trÞ ϕ : 1 ®iÓm. ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng : 0,5 ®iÓm. Ch−¬ng IIi. Í sãng c¬ Bμi 14 Sãng c¬ – ph−¬ng tr×nh sãng I − Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – HiÓu ®−îc hiÖn t−îng sãng c¬, n¾m ®−îc ®Þnh nghÜa sãng c¬. – Quan s¸t GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm vÒ sãng däc sãng ngang, tõ ®ã, ph©n biÖt ®−îc sãng däc vµ sãng ngang. – Gi¶i thÝch ®−îc nguyªn nh©n t¹o thµnh sãng c¬. – Nªu ®−îc ý nghÜa c¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho sãng c¬ : biªn ®é, chu k×, tÇn sè, b−íc sãng, tèc ®é truyÒn sãng. – X¸c ®Þnh ®−îc biªn ®é sãng vµ b−íc sãng cña sãng trong kªnh sãng n−íc. – LËp ®−îc ph−¬ng tr×nh sãng vµ dùa vµo ph−¬ng tr×nh nµy, nªu ®−îc tÝnh tuÇn hoµn theo kh«ng gian vµ theo thêi gian cña sãng. 2. VÒ kÜ n¨ng – Quan s¸t GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm, tõ ®ã, rót ra kÕt luËn vÒ chuyÓn ®éng cña mçi phÇn tö cña m«i tr−êng vµ chuyÓn ®éng lan truyÒn cña sãng. – Gi¶i thÝch hiÖn t−îng vËt lÝ. – Gi¶i to¸n vËt lÝ vÒ ph−¬ng tr×nh sãng c¬, tèc ®é truyÒn sãng vµ b−íc sãng. II − ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – Lß xo ®Ó lµm sãng ngang vµ sãng däc. – Kªnh sãng n−íc (nÕu cã). – VÏ h×nh 14.3 vµ 14.4 SGK trªn giÊy khæ A0. – ChuÈn bÞ phÇn mÒm Sãng c¬ häc cña t¸c gi¶ Ph¹m Xu©n QuÕ vµ m¸y chiÕu projector (nÕu cã). – PhiÕu häc tËp cho HS. Häc sinh – ¤n l¹i c¸c kiÕn thøc vÒ ph−¬ng tr×nh dao ®éng ®iÒu hoµ cña con l¾c lß xo, c¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cña dao ®éng. III − ThiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y − häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1 KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Æt vÊn ®Ò. HS suy nghÜ c¸ nh©n t×m c©u tr¶ lêi. HS ý thøc ®−îc vÊn ®Ò cña bµi häc. GV nªu c©u hái kiÓm tra kiÕn thøc cò: – ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña con l¾c lß xo vµ nªu ý nghÜa c¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cña dao ®éng ®iÒu hoµ? §Æt vÊn ®Ò : H»ng ngµy, ta th−êng nghe nãi ®Õn sãng n−íc, sãng ©m, lµn sãng ®iÖn do ®µi ph¸t thanh truyÒn ®i. VËy sãng lµ g× ? Nã cã nh÷ng tÝnh chÊt g× ? Bµi häc ngµy h«m nay gióp chóng ta nghiªn cøu ®iÒu ®ã. Ho¹t ®éng 2 T×m hiÓu hiÖn t−îng sãng c¬ häc. HS quan s¸t vµ m« t¶ hiÖn t−îng – Khi nÐm viªn ®¸ xuèng n−íc, trªn mÆt n−íc xuÊt hiÖn nh÷ng vßng trßn ®ång t©m låi, lâm xen kÏ lan réng dÇn t¹o thµnh sãng n−íc. GV cho HS xem h×nh ¶nh mÆt n−íc khi cã mét viªn ®¸ ®−îc nÐm xuèng qua m¸y chiÕu projector vµ yªu cÇu HS m« t¶ hiÖn t−îng. GV cho HS xem h×nh ¶nh sãng n−íc trong kªnh t¹o sãng n−íc. HS ®−a ra c¸c nhËn xÐt kh¸c nhau: NhËn xÐt 1 : – C¸c phÇn tö cña m«i tr−êng ®−îc truyÒn ®i khi sãng lan truyÒn. GV nªu c©u hái ®Ó HS t×m hiÓu hiÖn t−îng sãng c¬: – NhËn xÐt g× vÒ chuyÓn ®éng cña mçi phÇn tö cña m«i tr−êng truyÒn sãng khi Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn NhËn xÐt 2 : – C¸c phÇn tö cña m«i tr−êng dao ®éng t¹i chç khi sãng lan truyÒn. cã chuyÓn ®éng lan truyÒn sãng trong m«i tr−êng ? KÕt luËn : MiÕng xèp nhá næi trªn mÆt n−íc dao ®éng lªn xuèng t¹i chç, cßn c¸c ®Ønh sãng chuyÓn ®éng theo ph−¬ng n»m ngang ngµy cµng ra xa t©m dao ®éng. VËy c¸c phÇn tö cña m«i tr−êng dao ®éng t¹i chç khi cã chuyÓn ®éng lan truyÒn sãng trong m«i tr−êng. GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm víi kªnh sãng n−íc khi bá mét miÕng xèp nhá næi trªn mÆt n−íc dao ®éng vµ yªu cÇu HS rót ra kÕt luËn. HS tiÕp thu, ghi nhí kh¸i niÖm. GV th«ng b¸o: – Sãng c¬ lµ dao ®éng c¬ lan truyÒn trong m«i tr−êng. GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm víi lß xo trong hai tr−êng hîp a) vµ b), yªu cÇu HS nhËn xÐt vÒ ph−¬ng dao ®éng cña c¸c phÇn tö cña m«i tr−êng víi ph−¬ng truyÒn sãng. Tr−êng hîp a) – C¸c phÇn tö dao ®éng vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn sãng. Tr−êng hîp b) – C¸c phÇn tö dao ®éng theo ph−¬ng truyÒn sãng. HS tiÕp thu, ghi nhí kh¸i niÖm. GV th«ng b¸o: – Khi c¸c phÇn tö cña m«i tr−êng dao ®éng theo ph−¬ng vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn sãng, ta cã sãng ngang. – Khi c¸c phÇn tö cña m«i tr−êng dao ®éng theo ph−¬ng truyÒn sãng, ta cã A A a) b) Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn sãng däc. Ho¹t ®éng 3 Gi¶i thÝch sù t¹o thµnh sãng c¬ HS quan s¸t, suy nghÜ c¸ nh©n, sau ®ã th¶o luËn chung toµn líp. GV cho HS quan s¸t h×nh vÏ biÓu diÔn m« h×nh cña c¸c phÇn tö sãng ngang(h×nh 14.3 SGK) ë nh÷ng thêi ®iÓm liªn tiÕp vµ nªu c©u hái ®Ó HS gi¶i thÝch sù t¹o thµnh sãng c¬. – Gi÷a c¸c phÇn tö cña sîi d©y ®µn håi cã lùc ®µn håi liªn kÕt chóng. – ë thêi ®iÓm ban ®Çu t = 0, tÊt c¶ c¸c phÇn tö cña d©y ®Òu ®øng yªn ë vÞ trÝ I. – Trong kho¶ng thêi gian , 4 = Tt phÇn tö 0 chuyÓn ®éng tõ vÞ trÝ c©n b»ng lªn vÞ trÝ cao nhÊt. Trong khi ®ã, lùc liªn kÕt ®µn håi kÐo phÇn tö 1 chuyÓn ®éng theo, nh−ng chuyÓn ®éng sau mét chót. Còng nh− thÕ, chuyÓn ®éng ®−îc truyÒn ®Õn phÇn tö 2, sau phÇn tö 1 mét chót. D©y cã vÞ trÝ II. – PhÇn tö 0 tiÕp tôc thùc hiÖn dao ®éng vµ dao ®éng nµy lÇn l−ît ®−îc truyÒn cho c¸c phÇn tö tiÕp theo cña d©y. C¸c phÇn tö nµy thùc hiÖn dao ®éng cïng tÇn sè, cïng biªn ®é víi phÇn tö 0 nh−ng trÔ pha h¬n. – C¸c phÇn tö cµng xa t©m dao ®éng th× cµng trÔ pha h¬n c¸c phÇn tö gÇn t©m dao ®éng. – Gi÷a c¸c phÇn tö cña sîi d©y ®µn håi cã lùc liªn kÕt kh«ng ? Lùc ®ã lµ lùc g× ? – HiÖn t−îng g× x¶y ra nÕu gi÷a chóng kh«ng cã lùc liªn kÕt ? – TruyÒn cho phÇn tö 0 mét dao ®éng theo ph−¬ng th¼ng ®øng cã chu k× dao ®éng T. NhËn xÐt sù chuyÓn ®éng cña c¸c phÇn tö kÕ tiÕp ë c¸c thêi ®iÓm tiÕp theo. – H·y chØ ra vÞ trÝ vµ h−íng chuyÓn ®éng cña c¸c phÇn tö sè 6 vµ sè 12 cña lß xo ë c¸c thêi ®iÓm 3 5; ; ; ;... 2 2 2 T T TT ? (GV dïng c¸c mòi tªn ®Ó chØ h−íng chuyÓn ®éng cña c¸c phÇn tö khi HS tr¶ lêi). – NhËn xÐt g× vÒ pha dao ®éng cña c¸c phÇn tö cµng ë xa t©m dao ®éng ? HS tiÕp thu, ghi nhí. GV th«ng b¸o: Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn – Sãng c¬ ®−îc t¹o thµnh nhê lùc liªn kÕt ®µn håi gi÷a c¸c phÇn tö cña m«i tr−êng truyÒn dao ®éng. M«i tr−êng nµo cã lùc ®µn håi xuÊt hiÖn khi bÞ biÕn d¹ng lÖch th× truyÒn sãng ngang. NÕu lùc ®µn håi xuÊt hiÖn khi cã biÕn d¹ng nÐn, d·n th× m«i tr−êng truyÒn sãng däc. Ho¹t ®éng 4 T×m hiÓu nh÷ng ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cña chuyÓn ®éng sãng HS ®äc SGK, sau ®ã th¶o luËn chung toµn líp. GV yªu cÇu HS ®äc SGK môc 2, sau ®ã nªu c¸c c©u hái ®Ó HS t×m hiÓu c¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cña chuyÓn ®éng sãng: – TÊt c¶ c¸c phÇn tö cña m«i tr−êng ®Òu dao ®éng víi cïng chu k× vµ tÇn sè b»ng chu k×, tÇn sè cña nguån dao ®éng gäi lµ chu k× vµ tÇn sè cña sãng. – Biªn ®é sãng t¹i mçi ®iÓm trong kh«ng gian chÝnh lµ biªn ®é dao ®éng cña phÇn tö m«i tr−êng t¹i ®iÓm ®ã. Trong thùc tÕ, cµng ra xa t©m dao ®éng th× biªn ®é sãng cµng nhá. – B−íc sãng lµ qu·ng ®−êng sãng truyÒn ®i ®−îc trong mét chu k× dao ®éng. Hai ®iÓm c¸ch nhau mét b−íc sãng dao ®éng cïng pha víi nhau. – Tèc ®é truyÒn sãng ®−îc x¸c ®Þnh : = =v f T λ λ – So s¸nh chu k× vµ tÇn sè cña c¸c phÇn tö cña m«i tr−êng víi chu k× vµ tÇn sè cña nguån dao ®éng. – Biªn ®é sãng ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nµo? NhËn xÐt g× vÒ biªn ®é sãng t¹i nh÷ng ®iÓm ë xa t©m dao ®éng ? – B−íc sãng lµ g× ? Hai ®iÓm c¸ch nhau mét b−íc sãng cã ®Æc ®iÓm g× ? – Tèc ®é truyÒn sãng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc nµo ? – B¶n chÊt cña qu¸ tr×nh truyÒn sãng lµ g× ? Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn – Sãng truyÒn dao ®éng cho c¸c phÇn tö cña m«i tr−êng, nghÜa lµ truyÒn cho chóng n¨ng l−îng. Qu¸ tr×nh truyÒn sãng lµ qu¸ tr×nh truyÒn n¨ng l−îng. – Mét HS dïng th−íc vµ bót d¹ lªn x¸c ®Þnh b−íc sãng vµ biªn ®é sãng cña sãng trong kªnh sãng n−íc. GV yªu cÇu HS x¸c ®Þnh b−íc sãng vµ biªn ®é sãng cña sãng trong kªnh sãng n−íc. Ho¹t ®éng 5 LËp ph−¬ng tr×nh sãng, tõ ®ã suy ra mét sè tÝnh chÊt cña sãng HS suy nghÜ c¸ nh©n, sau ®ã th¶o luËn chung toµn líp. GV nªu c©u hái ®Ó HS lËp ph−¬ng tr×nh sãng: – Gi¶ sö dao ®éng cña phÇn tö O cña sãng lµ ®iÒu hoµ, li ®é u biÕn thiªn theo thêi gian : cos=u A tω th× ®iÓm M c¸ch O mét kho¶ng x cã ph−¬ng tr×nh dao ®éng nh− thÕ nµo ? GV nªu c¸c c©u hái gîi ý: Ta cã ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña ®iÓm O lµ : 2cos cos= =u A t A t T πω Sau kho¶ng thêi gian = xt v sãng ®−îc truyÒn tíi ®iÓm M nªn ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña M cã d¹ng : 2( ) cos ⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠M xu t A t T v π ( ) cos 2 ⎛ ⎞⇒ = −⎜ ⎟⎝ ⎠M t xu t A T π λ (1) – XÐt sãng truyÒn däc theo trôc Ox, bá qua lùc c¶n ®Ó biªn ®é dao ®éng t¹i mäi ®iÓm lµ nh− nhau. Dao ®éng cña ®iÓm M sím pha h¬n hay trÔ pha h¬n dao ®éng cña ®iÓm O ? – Sau kho¶ng thêi gian b»ng bao nhiªu th× dao ®éng ®−îc truyÒn ®Õn ®iÓm M ? GV th«ng b¸o: Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn HS tiÕp thu, ghi nhí. – Ph−¬ng tr×nh (1) lµ ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña ®iÓm M cã to¹ ®é x trªn ph−¬ng truyÒn sãng t¹i thêi ®iÓm t gäi lµ ph−¬ng tr×nh sãng. XÐt ®iÓm trªn ®−êng truyÒn sãng cã to¹ ®é x = d. Thay x = d vµo ph−¬ng tr×nh (1) ta ®−îc: 2 2cos⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠P du A t T π π λ ChuyÓn ®éng cña P lµ mét dao ®éng tuÇn hoµn theo thêi gian víi chu k× T. XÐt vÞ trÝ c¸c ®iÓm cña sãng t¹i mét thêi ®iÓm x¸c ®Þnh t0. Ta cã: 0 0 2 2( , ) cos⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠u x t A t xT π π λ Tõ ph−¬ng tr×nh ta thÊy li ®é u biÕn thiªn tuÇn hoµn theo to¹ ®é x, nghÜa lµ cø sau mçi kho¶ng cã ®é dµi b»ng mét b−íc sãng, sãng l¹i cã h×nh d¹ng lÆp l¹i nh− cò. GV nªu c©u hái ®Ó HS t×m hiÓu mét sè tÝnh chÊt cña sãng: – Tõ ph−¬ng tr×nh sãng, suy ra tÝnh tuÇn hoµn cña sãng theo thêi gian vµ kh«ng gian. – XÐt ®iÓm P trªn ®−êng truyÒn sãng cã to¹ ®é x = d, sau kho¶ng thêi gian b»ng bao nhiªu th× ®iÓm P thùc hiÖn ®−îc thªm mét dao ®éng toµn phÇn ? – XÐt t¹i mét thêi ®iÓm t0 bÊt k×, sau qu·ng ®−êng b»ng bao nhiªu th× h×nh d¹ng sãng ®−îc lÆp l¹i nh− cò ? Ho¹t ®éng 6 Lµm bµi tËp ¸p dông HS suy nghÜ c¸ nh©n, sau ®ã th¶o luËn chung toµn líp. GV yªu cÇu HS lµm bµi tËp 1 trong phiÕu häc tËp. a) Ta cã 1,2 4 / 0,3 Δ= = =lv m s t B−íc sãng : . 4.1,6 6,4= = =v T mλ b) Ph−¬ng tr×nh sãng cña P cã d¹ng: GV nªu c¸c c©u hái gîi ý: – Tèc ®é truyÒn sãng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc nµo ? – B−íc sãng vµ tèc ®é truyÒn sãng liªn hÖ víi nhau nh− thÕ nµo ? – Ph−¬ng tr×nh truyÒn sãng t¹i ®iÓm P cã d¹ng nh− thÕ nµo ? Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn ( ) cos 2P t xu t A T π λ ⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠ ( ) 0,02cos ( ) 0,8 2P tu t mπ π⎛ ⎞⇒ = −⎜ ⎟⎝ ⎠ c) T¹i thêi ®iÓm t = 3,2s, ®iÓm P cã li ®é lµ : .3, 2( ) 0,02cos 0,8 2 0,02cos 0( ) 2 ⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠ = = Pu t m π π π Ho¹t ®éng 7 Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo HS lµm viÖc c¸ nh©n, sau ®ã th¶o luËn chung toµn líp. GV yªu cÇu HS tiÕp tôc lµm viÖc víi phiÕu häc tËp ®Ó rÌn luyÖn c¸ch lµm bµi tËp tr¾c nghiÖm kh¸ch quan phÇn sãng c¬ häc. – HS vÒ nhµ lµm c¸c bµi tËp 1, 2, 3, 4 SGK. – ¤n tËp c¸c kiÕn thøc vÒ ph−¬ng tr×nh sãng. PhiÕu häc tËp C©u 1. Cho mét sîi d©y cao su n»m ngang. Lµm cho ®Çu C cña d©y dao ®éng theo ph−¬ng th¼ng ®øng víi biªn ®é 2cm vµ chu k× 1,6s. T¹i thêi ®iÓm t = 0, C cã li ®é cùc ®¹i. Sau 0,3s th× dao ®éng ®−îc truyÒn ®i ®−îc 1,2m däc theo d©y. a) T×m b−íc sãng. b) ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña mét ®iÓm P ë c¸ch ®Çu d©y mét ®o¹n lµ 1,6m. Chän mèc thêi gian lµ lóc b¾t ®Çu truyÒn dao ®éng cho C tõ vÞ trÝ cã li ®é cùc ®¹i. c) X¸c ®Þnh li ®é P ë thêi ®iÓm t = 3,2s. C©u 2. KÕt luËn nµo sau ®©y ®óng khi nãi vÒ chu k× vµ tÇn sè cña c¸c phÇn tö dao ®éng cña m«i tr−êng truyÒn sãng ? A. C¸c phÇn tö ë gÇn t©m dao ®éng cã chu k× vµ tÇn sè lín nhÊt. B. TÊt c¶ c¸c phÇn tö dao ®éng víi cïng chu k× , cïng tÇn sè. C. Cµng xa t©m dao ®éng, c¸c phÇn tö cã chu k× vµ tÇn sè cµng lín. D. TÊt c¶ c¸c phÇn tö dao ®éng víi chu k× vµ tÇn sè bÊt k×. C©u 3. B−íc sãng lµ A. kho¶ng c¸ch gi÷a hai phÇn tö dao ®éng trªn ph−¬ng truyÒn sãng. B. qu·ng ®−êng sãng truyÒn ®i ®−îc trong 1 phót. C. kho¶ng c¸ch gi÷a hai phÇn tö dao ®éng cïng pha gÇn nhau nhÊt trªn ph−¬ng truyÒn sãng. D. qu·ng ®−êng sãng truyÒn ®i ®−îc trong 1 gi©y. C©u 4. Ph¸t biÓu nµo sau ®©y ®óng khi nãi vÒ pha dao ®éng cña c¸c phÇn tö dao ®éng trong m«i tr−êng truyÒn sãng ? A. C¸c phÇn tö xa t©m dao ®éng sím pha h¬n c¸c phÇn tö gÇn t©m dao ®éng. B. TÊt c¶ c¸c phÇn tö dao ®éng trong m«i tr−êng cã cïng pha dao ®éng. C. C¸c phÇn tö gÇn t©m dao ®éng sím pha h¬n c¸c phÇn tö xa t©m dao ®éng. D. C¸c phÇn tö n»m trong kho¶ng c¸ch b»ng mét b−íc sãng cã cïng pha dao ®éng. C©u 5. Ph¸t biÓu nµo sau ®©y sai khi nãi vÒ tèc ®é truyÒn sãng ? A. Tèc ®é truyÒn sãng chÝnh lµ tèc ®é truyÒn c¸c phÇn tö dao ®éng. B. Tèc ®é truyÒn sãng chÝnh lµ tèc ®é truyÒn pha dao ®éng. C. Tèc ®é truyÒn sãng b»ng th−¬ng sè gi÷a b−íc sãng vµ chu k× dao ®éng. D. Tèc ®é truyÒn sãng b»ng tÝch sè gi÷a tÇn sè sãng víi b−íc sãng. C©u 6. Mét sãng c¬ häc cã chu k× b»ng 0,001s truyÒn ®i víi tèc ®é 340m/s th× b−íc sãng cña nã lµ A. 340m. B. 34m. C. 3,4m. D. 0,34m. C©u 7. B¹n Anh lµm mét thÝ nghiÖm víi kªnh sãng n−íc, khi nh×n thÊy mÆt c¾t cña n−íc trong kªnh sãng n−íc cã d¹ng h×nh sin th× b¹n Êy bá mét miÕng xèp næi trªn mÆt n−íc. Sau mét chu k× dao ®éng cña sãng n−íc trong kªnh sãng th× miÕng xèp sÏ A. dÞch chuyÓn ®−îc mét b−íc sãng. B. dÞch chuyÓn vÒ phÝa cuèi cña kªnh sãng n−íc. C. dÞch chuyÓn lªn phÝa ®Çu cña kªnh sãng n−íc. D. dao ®éng lªn xuèng t¹i vÞ trÝ th¶. Bμi 15 ph¶n x¹ sãng – sãng dõng I − Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – M« t¶ ®−îc hiÖn t−îng thu ®−îc khi quan s¸t gi¸o viªn lµm thÝ nghiÖm vÒ sù ph¶n x¹ sãng vµ hiÖn t−îng sãng dõng trªn lß xo vµ trªn sîi d©y. – Gi¶i thÝch ®−îc sù t¹o thµnh sãng dõng. – HiÓu ®−îc hiÖn t−îng sãng dõng, ph©n biÖt ®−îc nh÷ng ®iÓm nót vµ nh÷ng ®iÓm bông. – VËn dông c¸c kiÕn thøc vÒ sãng dõng ®Ó lµm mét sè bµi tËp ®¬n gi¶n nh− x¸c ®Þnh b−íc sãng trªn sîi d©y cã sãng dõng, x¸c ®Þnh tèc ®é truyÒn sãng... 2. VÒ kÜ n¨ng – Quan s¸t GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm, tõ ®ã, rót ra kÕt luËn vÒ sù ph¶n x¹ sãng. – Gi¶i thÝch hiÖn t−îng vËt lÝ. – Gi¶i to¸n vËt lÝ vÒ hiÖn t−îng sãng dõng. II − ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – Lß xo ®Ó lµm sãng ngang vµ sãng däc. – Kªnh sãng n−íc (nÕu cã). – Bé thÝ nghiÖm vÒ sãng dõng trªn mét sîi d©y ®µn håi. – PhiÕu häc tËp cho HS. Häc sinh – ¤n tËp c¸c kiÕn thøc vÒ ph−¬ng tr×nh sãng. III − ThiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y − häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1 KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. HS suy nghÜ c¸ nh©n t×m c©u tr¶ lêi. GV nªu c©u hái kiÓm tra kiÕn thøc cò: – Mét nguån sãng dao ®éng víi ph−¬ng tr×nh cos .=u A tω ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña ®iÓm M trªn ph−¬ng truyÒn sãng c¸ch nguån sãng mét ®o¹n b»ng d ? Ho¹t ®éng 2 T×m hiÓu sù ph¶n x¹ sãng vµ hiÖn t−îng sãng dõng HS chó ý quan s¸t vµ m« t¶ hiÖn t−îng. GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm víi lß xo vµ víi kªnh sãng n−íc vÒ hiÖn t−îng sãng ph¶n x¹, yªu cÇu HS quan s¸t vµ m« t¶ hiÖn t−îng. – KÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho thÊy : sau khi ®Ëp vµo thµnh cña kªnh sãng, biÕn d¹ng sÏ truyÒn ng−îc trë l¹i. – Bá tÊm khö ph¶n x¹ ra khái kªnh sãng. Cho ®éng c¬ ho¹t ®éng trong thêi gian rÊt ng¾n (hai vËt t¹o sãng thùc hiÖn ®−îc 1-2 chu k× chuyÓn ®éng lªn xuèng). Khi ®ã, xuÊt hiÖn mét biÕn d¹ng lan truyÒn trªn mÆt n−íc. HiÖn t−îng g× x¶y ra khi biÕn d¹ng truyÒn tíi thµnh cña kªnh sãng n−íc ? – BiÕn d¹ng ®−îc truyÒn ®Õn ®Çu cè ®Þnh cña lß xo th× bÞ truyÒn ng−îc trë l¹i. – Khi biÕn d¹ng ®−îc truyÒn ng−îc trë l¹i ë thµnh kªnh sãng n−íc hoÆc ë ®Çu cè ®Þnh cña lß xo th× ng−îc chiÒu víi chiÒu cña biÕn d¹ng truyÒn tíi. – CÇm mét ®Çu A cña lß xo ®−a lªn ®−a xuèng g©y ra mét biÕn d¹ng trªn lß xo. HiÖn t−îng g× x¶y ra khi biÕn d¹ng nµy truyÒn däc theo lß xo ®Õn ®Çu cè ®Þnh cña lß xo ? – H·y so s¸nh chiÒu biÕn d¹ng khi truyÒn ng−îc trë l¹i víi chiÒu cña biÕn d¹ng khi ®−îc truyÒn tíi thµnh cña kªnh sãng n−íc hoÆc ®Õn ®Çu cè ®Þnh cña lß xo ? GV th«ng b¸o vÒ sù ph¶n x¹ sãng: – NÕu cho ®Çu cña lß xo thùc hiÖn mét dao ®éng ®iÒu hoµ theo ph−¬ng vu«ng gãc víi lß xo th× xuÊt hiÖn mét sãng Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn HS tiÕp thu, ghi nhí. truyÒn ®Õn B gäi lµ sãng tíi. Sau ®ã, dao ®éng ®−îc truyÒn ng−îc l¹i t¹o thµnh sãng ph¶n x¹. – Thùc nghiÖm chøng tá, sãng ph¶n x¹ cã cïng tÇn sè vµ cïng b−íc sãng víi sãng tíi. NÕu ®Çu ph¶n x¹ cè ®Þnh th× sãng ph¶n x¹ ng−îc pha víi sãng tíi. HS chó ý quan s¸t GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm vµ m« t¶ hiÖn t−îng. GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm t¨ng tÇn sè dao ®éng ®iÒu hoµ cña mét ®Çu lß xo hoÆc mét ®Çu sîi d©y ®Ó HS quan s¸t vµ yªu cÇu HS m« t¶ hiÖn t−îng quan s¸t ®−îc – Khi t¨ng dÇn tÇn sè dao ®éng cña lß xo, ®Õn mét lóc ta kh«ng cßn ph©n biÖt ®−îc sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ n÷a. Lóc ®ã trªn lß xo xuÊt hiÖn nh÷ng ®iÓm ®øng yªn xen kÏ víi nh÷ng ®iÓm dao ®éng víi biªn ®é kh¸ lín. – Khi t¨ng dÇn tÇn sè dao ®éng cña sîi d©y b»ng viÖc thay ®æi tèc ®é cña ®éng c¬ g¾n trªn l¸ thÐp ®µn håi. HiÖn t−îng thu ®−îc gièng nh− hiÖn t−îng ë trªn. GV th«ng b¸o vÒ hiÖn t−îng sãng dõng: – HiÖn t−îng thu ®−îc ë thÝ nghiÖm trªn lµ hiÖn t−îng sãng dõng. Nh÷ng ®iÓm ®øng yªn trªn lß xo hoÆc trªn sîi d©y lµ nh÷ng ®iÓm nót, nh÷ng ®iÓm dao ®éng víi biªn ®é cùc ®¹i gäi lµ nh÷ng ®iÓm bông. Nh÷ng nót vµ bông xen kÏ, c¸ch ®Òu nhau. A Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 3 Gi¶i thÝch sù t¹o thµnh sãng dõng trªn sîi d©y HS th¶o luËn chung toµn líp. GV nªu c©u hái ®Ó HS gi¶i thÝch hiÖn t−îng: – H·y gi¶i thÝch hiÖn t−îng thu ®−îc ë trªn ? XÐt ®iÓm M trªn sîi d©y, dao ®éng cña ®iÓm M lµ tæng hîp 2 dao ®éng do sãng tíi truyÒn tíi M vµ sãng ph¶n x¹ tõ B truyÒn tíi M. Ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña ®iÓm B cã d¹ng : cos 2=Bu A ftπ GV nªu c¸c c©u hái gîi ý: – XÐt mét ®iÓm M trªn sîi d©y cã mét dÇu cè ®Þnh, khi mét ®Çu sîi d©y dao ®éng ®iÓu hoµ th× ®iÓm M thùc hiÖn nh÷ng dao ®éng tõ ®©u truyÒn tíi ? – Gi¶ sö t¹i thêi ®iÓm t, sãng tíi truyÒn ®Õn B vµ ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña sãng tíi t¹i B lµ cos 2=Bu A ftπ th× ph−¬ng tr×nh dao ®éng do sãng tíi truyÒn ®Õn M c¸ch B mét ®o¹n d cã d¹ng nh− thÕ nµo ? – §iÓm M dao ®éng sím pha hay trÔ pha h¬n ®iÓm B ? Suy ra ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña ®iÓm M : 2cos 2⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠M du A ft ππ λ – §Æc ®iÓm cña sãng ph¶n x¹ t¹i ®iÓm B lµ g× ? – §iÓm B cè ®Þnh nªn pha dao ®éng cña sãng ph¶n x¹ t¹i B cã ®Æc ®iÓm nh− thÕ nµo ? Sãng ph¶n x¹ ë B cã li ®é ng−îc chiÒu víi li ®é cña sãng tíi. Do ®ã ph−¬ng tr×nh cña sãng ph¶n x¹ ë B lµ : ( )' cos 2 cos 2= − = −Bu A ft A ftπ π π Sãng tíi Sãng ph¶n x¹ d M A B Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Sãng ph¶n x¹ tõ B truyÒn ®Õn M, ph−¬ng tr×nh sãng ph¶n x¹ t¹i M lµ : ' 2cos 2⎛ ⎞= − −⎜ ⎟⎝ ⎠M du A ft ππ π λ – Sãng ph¶n x¹ truyÒn ®Õn M cã ph−¬ng tr×nh nh− thÕ nµo ? – Sãng ph¶n x¹ truyÒn ®Õn M sím pha hay trÔ pha h¬n sãng ph¶n x¹ t¹i B ? Ta cã ph−¬ng tr×nh dao ®éng tæng hîp cña ®iÓm M : '= +M Mu u u 22 cos 2 ⎛ ⎞⇒ = + ×⎜ ⎟⎝ ⎠ du A π πλ cos 2 2 ⎛ ⎞× −⎜ ⎟⎝ ⎠ft ππ Biªn ®é dao ®éng tæng hîp cña ®iÓm M lµ : 22 cos 2 ⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠ da A π πλ – H·y x¸c ®Þnh ph−¬ng tr×nh dao ®éng tæng hîp cña ®iÓm M ? NÕu M dao ®éng víi biªn ®é cùc ®¹i th×: 2cos 1 2 ⎛ ⎞+ = ±⎜ ⎟⎝ ⎠ dπ π λ 2 2 ⎛ ⎞⇒ + =⎜ ⎟⎝ ⎠ d kπ π πλ 1 2 2 ⎛ ⎞⇒ = +⎜ ⎟⎝ ⎠d k λ NÕu M kh«ng dao ®éng th× : 2cos 0 2 ⎛ ⎞+ =⎜ ⎟⎝ ⎠ dπ π λ ( )2 2 1 2 2 ⎛ ⎞⇒ + = +⎜ ⎟⎝ ⎠ d kπ π πλ – H·y x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña nh÷ng ®iÓm dao ®éng víi biªn ®é cùc ®¹i, nh÷ng ®iÓm kh«ng dao ®éng trªn sîi d©y khi xuÊt hiÖn sãng dõng ? Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn 2 ⇒ =d k λ VËy, nÕu kho¶ng c¸ch d b»ng sè nguyªn lÇn nöa b−íc sãng th× biªn ®é dao ®éng t¹i ®ã b»ng 0, ®iÓm M lµ mét nót sãng. NÕu kho¶ng c¸ch 1 2 2 ⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠d k λ th× biªn ®é dao ®éng t¹i ®ã cã gi¸ trÞ cùc ®¹i, ®iÓm M lµ mét ®iÓm bông sãng. HS th¶o luËn chung toµn líp. GV nªu c©u hái ®Ó HS t×m ®iÒu kiÖn ®Ó cã sãng dõng trªn sîi d©y: – T×m ®iÒu kiÖn ®Ó cã sãng dõng trªn sîi d©y cã hai ®Çu cè ®Þnh vµ sîi d©y cã mét ®Çu cè ®Þnh vµ mét ®Çu tù do? – §èi víi sîi d©y cã hai ®Çu cè ®Þnh hay mét ®Çu sîi d©y cè ®Þnh vµ mét ®Çu dao ®éng víi biªn ®é nhá, khi cã hiÖn t−îng sãng dõng trªn sîi d©y, chiÒu dµi sîi d©y ®−îc x¸c ®Þnh: 2 =l n λ víi n = 1, 2, ... n lµ sè bông sãng quan s¸t ®−îc trªn sîi d©y. – §èi víi sîi d©y cã mét ®Çu tù do th× ®Çu tù do ph¶i lµ mét bông sãng. ChiÒu dµi sîi d©y b»ng mét sè lÎ lÇn mét phÇn t− b−íc sãng: GV nªu c©u hái gîi ý: – §èi víi sîi d©y cã hai ®Çu cè ®Þnh th× hai ®Çu cè ®Þnh ®ã ®ãng vai trß lµ nót sãng hay lµ bông sãng ? – Kho¶ng c¸ch gi÷a hai nót liªn tiÕp hoÆc hai bông liªn tiÕp b»ng bao nhiªu ? – Gi¶ sö trªn sîi d©y cã hai ®Çu cè ®Þnh ®Õm ®−îc n bông sãng th× chiÒu dµi sîi d©y b»ng bao nhiªu ? ChiÒu dµi sîi d©y liªn hÖ nh− thÕ nµo víi b−íc sãng vµ sè bông sãng ? – §èi víi sîi d©y cã mét ®Çu cè ®Þnh vµ mét ®Çu tù do th× ®Çu d©y nµo ®ãng vai trß lµ nót sãng, ®Çu d©y nµo ®ãng vai trß lµ mét bông sãng ? Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn 4 =l m λ víi m = 1, 3, 5, ... – Kho¶ng c¸ch gi÷a mét nót sãng vµ mét bông sãng kÒ nhau b»ng bao nhiªu ? Ho¹t ®éng 4