Giáo viên giảng dạy: Ngày soạn: Lớp dạy: Ngày dạy: Tiết 11, 12, 13, 14: CHỦ ĐỀ 2: SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ I MỤC TIÊU Kiến thức - Phát biểu định nghĩa sóng - Phân biệt khái niệm sóng ngang sóng dọc, nêu ví dụ - Nêu được đặc điểm truyền sóng hình sin phương trình sóng hình sin truyền theo trục x - Nắm đặc trưng sóng - Định nghĩa tượng giao thoa - Giải thích cách định tính tạo thành vân giao thoa Xác định vị trí vân giao thoa cực đại, cực tiểu - Xác định điều kiện để có vân giao thoa, điều kiện xẩy tượng giao thoa - Mơ tả tượng sóng dừng sợi dây - Giải thích định tính tượng sóng dừng - Nêu điều kiện để có sóng dừng hai trường hợp: hai đầu cố định dây có đầu cố định, đầu tự Năng lực a Năng lực chung - Năng lực tự học nghiên cứu tài liệu - Năng lực trình bày trao đổi thơng tin - Năng lực nêu giải vấn đề - Năng lực hoạt động nhóm b Năng lực đặc thù mơn học - Quan sát thí nghiệm, phân tích tượng rút nhận xét - Giải tập đơn giản sóng - Áp dụng tổng hợp dao động giải thích sơ lược tượng giao thoa - Xác định vị trí cực đại, cực tiểu giải số tập liên quan - Giải tập đơn giản sóng dừng Phẩm chất - Có thái độ hứng thú học tập - Có ý thức tìm hiểu liên hệ tượng thực tế liên quan - Có tác phong làm việc nhà khoa học II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Giáo viên - Bài giảng power point có thí nghiệm ảo truyền sóng cơ, sóng ngang sóng dọc, có hình ảnh sóng nước tạo vân giao thoa, có TN phản xạ sóng sóng dừng - Phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1: Câu 1: Quan sát thí nghiệm ném viên đá xuống mặt nước Quan sát nêu nhận xét? Câu 2:Quan sát hình ảnh tạo sóng nước cần rung Các hình ảnh thí nghiệm quan sát là hình ảnh sóng Hãy định nghĩa sóng học? - Ta thấy gợn sóng phát từ nguồn O đường trịn đồng tâm O Vậy, sóng nước truyền theo phương khác mặt nước với tốc độ v Câu 3: Quan sát TN sóng dây lị xo Nhận xét phương dao động phần tử phương truyền sóng hai TN trên? - Sóng xuất dây sóng ngang, sóng xuất lị xo sóng dọc Hãy định nghĩa sóng ngang sóng dọc - Sóng ngang truyền mơi trường ? Và sóng dọc truyền mơi trường nào? Nêu thêm vài ví dụ sóng ngang sóng dọc tương ứng với môi trường truyền ? PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2: Câu 1: Quan sát TN vànhận xét hình dạng sóng dây? Câu 2: Quan sát mơ hình biểu diễn vị trí phần tử sóng ngang thời điểm liên tiếp Các phần tử dây dao động nào? Khi sóng truyền phần tử vật chất có truyền theo khơng? Câu 3: Dựa vào SGK mục trang 38, cho biết sóng có đặc trưng nào? Và định nghĩa đặc trưng đó? Câu 4: Một người quan sát mặt nước biển thấy 11 sóng nhơ lên vòng 40s, khoảng cách hai điểm gần dao động pha 10m Tính vận tốc truyền sóng mặt nước biển PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3: Câu Viết phương trình sóng giải thích đại lượng? Câu 2.Xác đinh cơng thức tính độ lệch pha nguồn O điểm M? Suy cơng thức tính khoảng cách x từ M đến nguồn trường hợp: Cùng pha, ngược pha, vuông pha Câu Một sóng ngang truyền sợi dây dài có phương trình: (cm) Xác định độ u x = 1cm t = 1s PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4: Câu 1: Định nghĩa sóng viết phương trình sóng hình sin truyền theo trục Ox? Câu 2: Ở phần tổng hợp dao động, trường hợp biên độ tổng hợp cực đại, trường hợp biên độ tổng hợp cực tiểu? Câu 3:Xem video thí nghiệm hình vẽ mơ tả thí nghiệm tượng giao thoa sóng mặt nước Rút nhận xét kết thí nghiệm? Câu 4: Hiện tượng gọi tượng giao thoa sóng nước Hiện tượng giao thoa gì? PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5: Câu 1: Phát biểu thành lời vị trí xảy cực đại, cực tiểu giao thoa? Có thể kết luận quỹ tích điểm cực đại cực tiểu? Câu 2: Đọc SGK mục III trang 44 trả lời câu hỏi: Điều kiện để xảy giao thoa gì? Hai nguồn kết hợp gì? Hai sóng kết hợp gì? Câu 3:Hai nguồn phát sóng A, B mặt nước dao động điều hoà với tần số f = 15Hz, pha Tại điểm M mặt nước cách nguồn đoạn d = 14,5cm d2 = 17,5cm sóng có biên độ cực đại Giữa M trung trực AB có hai dãy cực đại khác Tính vận tốc truyền sóng mặt nước A v = 15cm/s B v = 22,5cm/s C v = 0,2m/s D v = cm/s PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu 1: Quan sát TN phản xạ sóng trường hợp vật cản cố định vật cản tự Hãy rút đặc điểm phản xạ sóng vật cản cố định vật cản tự Câu 2: Nếu sóng tới sóng phản xạ gặp có tượng xảy ra? Ta gọi tượng sóng dừng, định nghĩa sóng dừng? Câu 3: Quan sát hình ảnh sóng dừng với đầu phản xạ cố định Các điểm đứng yêu không dao động gọi điểm nút, điểm dao động mạch điểm bụng Hãy xác định khoảng cách hai bụng, hai nút liên tiếp? - Từ xác định điều kiện để có sóng dừng dây có hai đầu cố định? Số bụng số nút sóng tương ứng? - Tương tự, xác định điều kiện để có sóng dừng dây có đầu cố định đầu tự do? Số bụng số nút sóng tương ứng? PHIẾU HỌC TẬP SỐ Bài tập áp dụng 1: Một sợi dây có đầu bị kẹp chặt, đầu buộc vào nhánh âm thoa có tần số 600Hz Âm thoa dao động tạo sóng có bụng Có tốc độ sóng dây 400 m/s Chiều dài dây là: A 4/3 m B m C 1,5 m D giá trị khác Bài tập áp dụng 2: Trên sợi dây OA dài 1,5m, đầu A cố định, đầu O dao động điều hịa có phương trình uO = 5sin4πt (cm) Người ta đếm từ O đến A có nút Vận tốc truyềnt (cm) Người ta đếm từ O đến A có nút Vận tốc truyền sóng dây là: A 1,2m/s B 2/3 m/s C 1m/s D 1/3 m/s PHIẾU HỌC TẬP SỐ 7: Câu 1: Khi nói sóngcơ học, phát biểu sau sai? A Sóng học lantruyền daođộng học mơi trường vật chất B Sóng học truyền tất cảcác mơi trường rắn,lỏng, khí chân khơng C Sóng học có phương dao động vng góc với phươngtruyền sóng sóng ngang D Sóng âmtruyền khơng khí sóng dọc Câu 2: Phát biểu sau nói sóngcơ học? A Sóng dọc sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng B Sóng âmtruyền chân khơng C Sóng ngang sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng D Sóng dọc sóng có phương dao động vng góc với phương truyền sóng Câu 3: Khi nói sóng cơ, phát biểu sai? A Sóng dọc sóng mà phương dao động phần tử vật chất nơi sóng truyền qua trùng với phương truyền sóng B Sóng khơng truyền chân khơng C Sóng ngang sóng mà phương dao động phần tử vật chất nơi sóng truyền qua vng góc với phương truyền sóng D Khi sóng truyền đi, phần tử vật chất nơi sóng truyền qua truyền theo sóng Câu 4: MộtsóngcơhọccóbướcsóngλtruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.BiếttruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.Biết khoảng cáchMN = d Độ lệch phaΔϕcủa dao động hai điểmM N A Δϕ = B Δϕ = C Δϕ = D Δϕ = Câu 5: MộtnguồndaođộngđặttạiđiểmAtrênmặtchấtlỏngnằmngangphátradaođộngđiềuhịa theo phương thẳng đứngvới phương trình uA=acosωt.Sóngdonguồn dao động tạo rat.Sóngdonguồn dao động tạo truyềntrên mặtchấtlỏngcóbướcsóngλtruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.BiếttớiđiểmMcáchAmộtkhoảngx.Coibiênđộsóngvàvậntốcsóng khơngđổikhitruyềnđithìphươngtrìnhdaođộngtạiđiểmMlà A uM = acos ωt.Sóngdonguồn dao động tạo rat B uM = acos(ωt −πx/λ)ωt −πx/λ)t −πx/λ)πx/λ)x/λ)λ)) C uM = acos(ωt.Sóngdonguồn dao động tạo rat + πt (cm) Người ta đếm từ O đến A có nút Vận tốc truyềnx/λtruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.Biết) D uM = acos(ωt −πx/λ)ωt −πx/λ)t −πx/λ)2πx/λ)πx/λ)x/λ)λ)) Câu 6: Trong giao thoa sóng mặt nước hai nguồn kết hợp, pha, điểm dao động với biên độ cực đại có hiệu khoảng cách từ tới nguồn với k = 0, ± 1, ± 2, có giá trị A d2 – d1 = k B d2 – d1 = 2kλ C d2 – d1 = kλ D d2 – d1 = Câu 7: TạihaiđiểmA,Btrênmặtnướcnằmngangcóhainguồnsóngcơkếthợp,cùngbiênđộ, cùngpha,daođộngtheophươngthẳngđứng.Coibiênđộsónglantruyềntrênmặtnướckhơngđổi trongqtrìnhtruyền sóng Phần tử nước thuộc trung điểmcủa đoạn AB A không dao động B dao động với biên độnhỏ biên độ dao động mỗinguồn C dao động với biên độcực đại D dao động với biên độbằng biên độ dao động nguồn Câu 8: Hai sóng giao thoa với nhau? A Hai sóng biên độ, tần số, hiệu số pha khơng đổi theo thời gian B Hai sóng tần số, hiệu lộ trình khơng đổi theo thời gian C Hai sóng chu kì biên độ D Hai sóng bước sóng, biên độ Câu 9: Thực thí nghiệm giao thoa mặt nước: A B hai nguồn kết hợp có phương trình sóng A, B là: uA = uB = asinωt.Sóngdonguồn dao động tạo rat quỹ tích điểm dao động với biên độ cực đại 2a là: A họ đường hyperbol nhận A, B làm tiêu điểm bao gồm đường trung trực AB B họ đường hyperbol có tiêu điểm AB C đường trung trực AB D họ đường hyperbol nhận A, B làm tiêu điểm Câu 10: Trong trình giao thoa sóng Gọi Δϕ độ lệch pha hai sóng thành phần Biên độ dao động tổng hợp M miền giao thoa đạt giá trị nhỏ khi: A B C D Câu 11: Khi có sóng dừng đoạn dây đàn hồi, khoảng cách nút sóng liên tiếp A nửa bước sóng B bước sóng C hai lần bước sóng D phần tư bước sóng Câu 12: Trênmộtsợidâycóchiềudàil,haiđầucốđịnh,đangcósóngdừng.Trêndâycómộtbụng sóng Biết vận tốc truyền sóng dây v khơngđổi Tầnsố sónglà A B C D Câu 13: Khicósóngdừngtrênmộtsợidâyđànhồi,khoảngcáchtừmộtbụngđếnnútgầnnónhất A số nguyên lần bước sóng B nửabước sóng C bước sóng D phần tư bước sóng Câu 14: Khảo sát tương sóng dừng dây đàn hồi AB = l Đầu A nối với nguồn dao động, đầu B cố định sóng tới sóng phản xạ: A Cùng pha B Ngược pha C Vuông pha D Lệch pha πt (cm) Người ta đếm từ O đến A có nút Vận tốc truyền/4 Câu 15: Trên sợi dây đàn hồi dài 1m, hai đầu cố định, có sóng dừng với bụng sóng Bước sóng sóng truyền A 1m B 0,5m C 2m D 0,25m PHIẾU HỌC TẬP SỐ Bài tập vận dụng 1: Một sóng ngang truyền theo chiều dương trục Ox, có phương trình sóng u = 6cos(4πt (cm) Người ta đếm từ O đến A có nút Vận tốc truyềnt-0,02πt (cm) Người ta đếm từ O đến A có nút Vận tốc truyềnx); u x tính cm, t tính s a Sóng có bước sóng bao nhiêu? b Tính vận tốc truyền sóng mơi trường này? c Tính khoảng cách ngắn hai điểm pha, ngược pha, vuông pha lệch pha πt (cm) Người ta đếm từ O đến A có nút Vận tốc truyền/3 Bài tập vận dụng 2: Thực giao thoa mặt chất lỏng với hai nguồn S S2 giống cách 13cm Phương trình dao động S S2 u = 2cos40πt (cm) Người ta đếm từ O đến A có nút Vận tốc truyềnt Vận tốc truyền sóng mặt chất lỏng 0,8m/s Biên độ sóng khơng đổi a Bước sóng có giá trị giá trị sau? A 12(cm) B 4(cm) C 16(cm) D 8(cm) b Số điểm cực đại cực tiểu đoạn S 1S2 bao nhiêu? Hãy chọn kết kết đây? A B 12 11 C 10 D Bài tập vận dụng 3: Trên sợi dây đàn hồi có chiều dài 240 cm với hai đầu cố định có sóng dừng với tần số f = 50 Hz, người ta đếm có bụng sóng a Tính vận tốc truyền sóng dây b Nếu vận tốc truyền sóng v = 40 m/s dây có sóng dừng với 12 bụng sóng chu kỳ sóng bao nhiêu? 3.l = ⇨λtruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.Biết = = 80 cm = 0,4 m; v = λtruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.Biếtf = 40 m/s; l = 12 ⇨λtruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.Biết’ = = 40 cm = 0,4 m; T’ = = 0,01 s Học sinh - Ôn lại phương trình dao động, tổng hợp hai dao động điều hòa phương, tần số - Xem trước nội dung Sóng cơ, Giao thoa, Sóng dừng - SGK, ghi bài, giấy nháp III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1:Mở đầu: Tạo tình phát biểu vấn đề để tìm hiểu sóng a Mục tiêu: - Kích thích tính tị mị HS, HS có hứng thú tìm hiểu kiến thức thông qua tượng xảy đời sống b Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c Sản phẩm: Sự tò mò hứng thú tìm hiểu kiến thức d Tổ chức thực hiện: Bước thực Bước Nội dung bước Giáo viên nêu vấn đề: ▪Cho hs quan sát hình ảnh sóng biển Đặt câu hỏi: Sóng biển bắt nguồn từ đâu? (Có thể liên hệ thơ “Sóng” Xuân Quỳnh) - Trong Vật lý, sóng bắt nguồn từ đâu, ta tìm hiểu qua hơm Bước Học sinh tiếp nhận vấn đề Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu Sóng truyền sóng a Mục tiêu: - Phát biểu định nghĩa sóng - Phân biệt khái niệm sóng ngang sóng dọc, nêu ví dụ - Nêu được đặc điểm truyền sóng hình sin phương trình sóng hình sin truyền theo trục x - Nắm đặc trưng sóng - Rèn kĩ quan sát thí nghiệm, phân tích tượng rút nhận xét b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm hồn thành u cầu dựa gợi ý giáo viên c Sản phẩm: SĨNG CƠ a Định nghĩa: Sóng học dao động lan truyền môi trường vật chất b Phân loại sóng: - Sóng ngang:là sóng mà phần tử sóng dao động theo phương vng góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền chất rắn bề mặt chất lỏng - Sóng dọc:là sóng mà phần tử sóng dao động theo phương trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền chất khí, chất rắn chất lỏng * Chú ý: Sóng khơng truyền chân khơng c Sự truyền sóng hình sin: Trong sóng truyền đi, phần tử sóng dao động chỗ d Các đặc trưng sóng hình sin -Biên độ sóng: Là biên độ dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua - Chu kỳ (tần số) sóng:Là chu kỳ (tần số) phần tử mơi trường có sóng truyền qua - Tốc độ truyền sóng:Là tốc độ lan truyền dao động môi trường Đối với môi trường, tốc độ truyền sóng v có giá trị khơng đổi -Bước sóng (λ):):là quảng đường sóng truyền chu kỳ λtruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.Biết = v.T = - Năng lượng sóng: lượng dao động phần tử môi trường có sóng truyền qua e Phương trình sóng : + Gs phương trình sóng O: u0 = A cosωt.Sóngdonguồn dao động tạo rat + Phương trình sóng M nguồn truyền qua: uM = A cos uM = Acos2πt (cm) Người ta đếm từ O đến A có nút Vận tốc truyền = Acos (*) ⇒Nhận xét:Nhận xét: Phương trình (*) hàm vừa tuần hồn theo thời gian với chu kì T, vừa tuần hồn theo khơng gian với bước sóng λtruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.Biết d Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung bước Bước ▪Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Tìm hiểu định nghĩa sóng cơ, sóng ngang, sóng dọc - Từ thí nghiệm quan sát, yêu cầu HShoàn thành phiếu học tập số Bước Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm Bước Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sữa lỗi câu trả lời nhóm đại diện GV nhận xét chuyển giao nhiệm vụ: Tìm hiểu đặc trưng sóng hình sin - Từ thí nghiệm quan sát, yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số Bước Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm Bước Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày ▪Quan sát thí nghiệm ⬥Sóng dây có dạng hình sin.Sóng dây có dạng hình sin ⬥Sóng dây có dạng hình sin.Dao động lên xuống chổ, cịn đỉnh sóng chuyển động theo phương nằm ngang ngày xa tâm dao động ▪Nêu định nghĩa chu kỳ tần số, biên độ ⬥Sóng dây có dạng hình sin.Bước sóng quảng đường sóng truyền chu kỳ Bước λtruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.Biết = v.T = - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sữa lỗi câu trả lời nhóm đại diện GV nhận xét lưu ý thêm cho HS: Bước Bước - Cần nhấn mạnh phần tử mơi trường khơng chuyển động theo sóng, có dao động truyền - Hai phần tử cách bước sóng dao động pha ▪GV chuyển giao nhiệm vụ:Thiết lập phương trình sóng - Hoàn thành phiếu học tập số hướng dẫn gv Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày ⬥ u0 = Acosωt −πx/λ)t ⇒ u u0 = Acos t ⇒ uuM = Acos - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sữa lỗi câu trả lời nhóm đại diện Bước ▪GV lưu ý thêm cho HS rằng: phương trình có hai biến số x t, u hàm số cos x t, có nghĩa li độ u sóng vừa tuần hồn theo thời gian, vừa tuần hồn theo khơng gian ▪Giáo viên tổng kết hoạt động 2.2 đánh giá kết hoạt động học sinh + Ưu điểm: ……… + Nhược điểm cần khắc phục: ……… Hoạt động 2.2: Tìm hiểu Giao thoa sóng a Mục tiêu: - Định nghĩa tượng giao thoa - Giải thích cách định tính tạo thành vân giao thoa Xác định vị trí vân giao thoa cực đại, cực tiểu - Xác định điều kiện để có vân giao thoa, điều kiện xẩy tượng giao thoa - Áp dụng tổng hợp dao động giải thích sơ lược tượng giao thoa - Xác định vị trí cực đại, cực tiểu giải số tập liên quan b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm hồn thành u cầu dựa gợi ý giáo viên c Sản phẩm: HIỆN TƯỢNG GIAO THOA SĨNG MẶT NƯỚC a Thí nghiệm: b Giải thích: Kết luận: Là tượng hai sóng gặp có điểm chúng ln ln tăng cường lẫn nhau; có điểm chúng ln ln triệt tiêu nhau, tạo nên gợn sóng ổn định c Cực đại cực tiểu - Vị trí cực đại giao thoa: d2 – d1 = kλtruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.Biết (1) ⇒ u Quỹ tích điểm dao động với biên độ cực đại gồm đường trung trực đường hypebol có hai tiêu điểm S1 S2 - Vị trí cực tiểu giao thoa: d2 – d1 = λtruyềntheomộtđườngthẳngtừđiểmMđếnđiểmN.Biết (2) ⇒ u Quỹ tích điểm dao động với biên độ cực tiểu đường hypebol có hai tiêu điểm S1 S2 d Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung bước Bước ▪Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Tìm hiểu tượng giao thoa hai sóng mặt nước - Từ thí nghiệm quan sát, u cầu HS hồn thành phiếu học tập số Bước Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm Bước Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sữa lỗi câu trả lời nhóm đại diện Bước ⬥Sóng dây có dạng hình sin.Chúng ta xem hình ảnh tượng giao thoa sóng mặt nước Bây dùng lí thuyết để làm rõ vấn đề ▪Giáo viên giải thích tượng giao thoa (dựa vào lý thuyết sóng tổng hợp dao động học) ▪Thơng báo vị trí cực đại, cực tiểu Giải thích đại lượng ▪Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Tìm hiểu điều kiện giao thoa vị trí cực đại, cực tiểu giao thoa - Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số Bước Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày ▪Phát biểu thành lời vị trí xảy cực đại, cực tiểu giao thoa ▪Kết luận quỹ tích điểm cực đại cực tiểu ▪Nêu điều kiện giao thoa - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sữa lỗi câu trả lời nhóm đại diện Bước ▪Giáo viên tổng kết hoạt động 2.2 đánh giá kết hoạt động học sinh + Ưu điểm: ………