Giáo án vật lý chương sóng cơ và sóng âm lớp 12 ôn thi thpt

Gửi bởi: administrator vào ngày 2016-02-23 23:50:28 || Kiểu file: DOC

Nội dung tài liệu Tải xuống

Các tài liệu liên quan

Loading...

Thông tin tài liệu

Chương II: SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM Tiết 12 – BÀI 7: SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ I.

MỤC TIÊU 1.

Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa của sóng cơ.

- Phát biểu được định nghĩa sóng dọc, sóng ngang, phân biệt được sóng dọc, sóng ngang - Biết được tốc độ truyền sóng, tần số, chu kì, bước sóng, pha: định nghĩa, công thức - Nêu được các đặc trưng của sóng là biên độ, chu kì hay tần số, bước sóng và năng lượng sóng.

2.

Kỹ năng: - Quan sát và giải thích được hiện tượng sóng cơ - Cho ví dụ về sóng cơ 3.

Thái độ : Nghiêm túc trong học tập, tích cực xây dựng bài để tìm ra kiến thức mới II.

CHUẨN BỊ 1.

Giáo viên: Các thí nghiệm mô tả về sóng ngang, sóng dọc và sự truyền của sóng 2.

Học sinh: Ôn lại các bài về dao động điều hoà.

III.

HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu về sóng cơ Hệ thống câu hỏi Tiến trình lên lớp Kiến thức cơ bản Rút kinh nghiệm 1/ Mô tả thí nghiệm và giải thích hiện tượng.

2/ Các gợn sóng hình tròn chứng tỏ sóng truyền đi như thế nào? 3/ Từ hình ảnh hãy nhận xét phương dao động của các phần tử vật chất và phương truyền dao động của chúng? 4/ Có mấy loại sóng cơ? Nêu định nghĩa mỗi loại? 5/ Sóng cơ có truyền được trong chân không không? Vì sao? .

*GV: giới thiệu chương mới, bài mới Cho HS xem hình ảnh động về hiện tượng sóng mặt nước và yêu cầu HS giải thích câu 1 *HS: xem thí nghiệm và mô tả hiện tượng *GV: gút lại kiến thức từ thí nghiệm trên (dao động từ O đã truyền qua nước tới M, O gọi là nguồn sóng, nước là môi trường truyền sóng) *HS: tiếp thu kiến thức *GV: câu 2 *HS: Sóng truyền theo các phương khác nhau với cùng một tốc độ v.

*GV: cho HS xem hình ảnh sóng ngang, sóng dọc và yêu cầu HS nhận xét phương dao động và phương truyền sóng *HS: xem hình ảnh và nhận xét *GV: gút lại kiến thức về sóng ngang và sóng dọc.

Giới thiệu môi trường truyền sóng ngang và sóng dọc (Sóng truyền trong nước không phải là sóng ngang.

Lí thuyết cho thấy rằng các môi trường lỏng và khí chỉ có thể truyền được sóng dọc, chỉ môi trường rắn mới truyền được cả sóng dọc và sóng ngang.

Sóng nước là một trường hợp đặc biệt, do có sức căng mặt ngoài lớn, nên mặt nước tác dụng như một màng cao su, và do đó cũng truyền được sóng ngang).

Lưu ý cho HS: sóng cơ truyền được nhờ vào phân tử vật chất.

câu 5 I.

Sóng cơ 1.

Thí nghiệm a.

Mũi S cao hơn mặt nước, cho cần rung dao động M vẫn bất động.

b.

S vừa chạm vào mặt nước tại O, cho cần rung dao động M dao động.

Vậy, dao động từ O đã truyền qua nước tới M.

2.

Định nghĩa - Sóng cơ là sự lan truyền của dao động trong một môi trường.

- Sóng cơ truyền trong môi trường với tốc độ không đổi.

3.

Sóng ngang - Là sóng cơ trong đó phương dao động (của chất điểm ta đang xét) với phương truyền sóng.

- Sóng ngang truyền được trong môi trường chất rắn và trên mặt thoáng chất lỏng 4.

Sóng dọc - Là sóng cơ trong đó phương dao động // (hoặc trùng) với phương truyền sóng.

- Sóng dọc truyền được trong môi trường rắn, lỏng, khí * Sóng cơ không truyền trong chân không Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu các đại lượng đặc trưng cho sóng hình sin.

Hệ thống câu hỏi Tiến trình lên lớp Kiến thức cơ bản Rút kinh nghiệm 6/ Có nhận xét gì thông qua thí nghiệm và hình vẽ? 7/ Hãy nhận xét biên độ dao động của các điểm trên dây? 8/ Xét hai điểm cách nhau một khoảng , ta có nhận xét gì về hai điểm này? 9/ Định nghĩa lại bước sóng ? *GV : Cho HS xem hình ảnh động về sự truyền sóng, sau đó cho HS xem lại hình ảnh mô phỏng sự truyền sóng tại từng thời điểm câu 6 *HS : trả lời câu 6 : Biến dạng truyền nguyên vẹn theo sợi dây.

*GV : câu 7 *HS suy nghĩ và trả lời câu 7 : trên dây có các điểm dao động với biên độ khác nhau, có điểm dao động với biên độ nhỏ, có điểm dao động với biên độ lớn.

*GV : Gút lại kiến thức : các điểm dao động lớn sẽ tạo thành đỉnh sóng và hõm sóng.

Các điểm có cùng biên độ dao động sẽ cách nhau những khoảng bằng nhau.

*HS : ghi nhận kiến thức sự truyền sóng hình sin *GV : Giới thiệu các đặc trưng của sóng hình sin Giới thiệu chu kỳ và tần số sóng Giới thiệu tốc độ truyền sóng Lưu ý: Đối với mỗi môi trường, tốc độ sóng v có một giá trị không đổi, chỉ phụ thuộc môi trường.

*HS : tiếp nhận kiến thức Giới thiệu bước sóng là quãng đường sóng truyền trong 1 chu kỳ câu 8 *HS : TLCH (dao động cùng pha) *GV: câu 9 *HS: TLCH *GV: gút lại kiến thức Đưa ra khái niệm biên độ sóng và năng lượng sóng - Cũng như năng lượng dao động W ~ A2 và f2.

II.

Các đại lượng đặc trưng cho sóng hình sin 1.

Sự truyền sóng hình sin Đỉnh sóng, hõm sóng : những điểm dao động với biên độ cực đại Những điểm có biên độ dđ bằng nhau thì cách đều nhau.

quá trình truyền sóng là quá trình truyền pha dao động.

2.

Các đặc trưng của sóng hình sin : a.

Chu kỳ và tần số: Chu kỳ và tấn số của sóng là chu kỳ và tần số dao động của phân tử vật chất nơi có sóng truyền qua b.

Tốc độ truyền sóng: Tốc độ truyền sóng là tốc độ truyền pha dao động Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào môi trường truyền sóng vrắn > vlỏng > vkhí c.

Bước sóng - Bước sóng là khoảng cách giữa 2 điểm gần nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha - Bước sóng là quãng đường sóng truyền trong 1 chu kỳ .

d.

Biên độ sóng: Biên độ sóng là biên độ dao động của phần tử vật chất nơi có sóng truyền qua e.

Năng lượng sóng: - Năng lượng sóng: là năng lượng dao động của phần tử vật chất nơi sóng truyền qua.

- Năng lượng sóng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng - Càng xa nguồn năng lượng càng giảm biên độ càng giảm Hoạt động 3 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà.

Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà.

- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau.

- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà.

- Ghi những chuẩn bị cho bài sau.

Tiết 14 – BÀI 7: SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ (tt) I.

MỤC TIÊU 1.

Kiến thức: - Hiểu được quá trình truyền sóng - Viết được phương trình sóng.

- Giải được các bài tập đơn giản về sóng cơ.

- Tự làm được thí nghiệm về sự truyền sóng trên một sợi dây.

2.

Kỹ năng: - Quan sát và giải thích được hiện tượng sóng cơ - Cho ví dụ về sóng cơ 3.

Thái độ : Nghiêm túc trong học tập, tích cực xây dựng bài để tìm ra kiến thức mới II.

CHUẨN BỊ 1.

Giáo viên: Các thí nghiệm mô tả về sóng ngang, sóng dọc và sự truyền của sóng 2.

Học sinh: Ôn lại các bài về dao động điều hoà.

III.

HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ 1/ Nêu định nghĩa sóng cơ? Phân biệt sóng dọc và sóng ngang 2/ Kể tên các đại lượng đặc trưng của sóng hình sin? 3/ Trình bày bước sóng, tốc độ truyền sóng? Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về phương trình sóng Hệ thống câu hỏi Tiến trình lên lớp Kiến thức cơ bản Rút kinh nghiệm 1/ Nhận xét tần số dao động tại O và tại M ? 2/ Tính thời gian sóng truyền từ O đến M 3/ Vậy thời gian dao động của M so với O sẽ như thế nào ? 4/ Giả sử trong quá trình truyền sóng biên độ không thay đổi.

Hãy viết phương trình dao động của M ? 5/ Với và ta sẽ có pt như thế nào? 6/ Nhận xét về độ lệch pha giữa M và O *GV: giới thiệu PTDĐ tại nguồn sóng O Ta xét một điểm M trên phương truyền sóng từ O đến.

Điểm M muốn dao động phải chờ dao động từ O truyền tới câu 1, 2, 3, 4, 5 *HS: TLCH, cùng với GV tìm phương trình sóng tại M *GV: gút lại kiến thức, yêu cầu chép bài câu 15 *HS: TLCH : Dao động tại M chậm pha hơn dao động tại O *GV: Giới thiệu độ lệch pha giữa 2 điểm trên phương truyền sóng *HS: Tiếp thu kiến thức về độ lệch pha *GV: Đưa ra các trường hợp đặc biệt về độ lệch pha *HS: ghi nhận kiến thức *GV: Đưa ra phương trình truyền sóng trong trường hợp tổng quát.

Ta thấy PTDĐ tại một điểm của môi trường là một hàm cosin hai biến độc lập t và x.

Mà hàm cosin là một hàm tuần tuần phương trình sóng là một hàm tuần hoàn.

+ Với một điểm xác định (x = const) uM là một hàm cosin của thời gian t.

TTDĐ ở các thời điểm t + T, t + 2T … hoàn toàn giống như TTDĐ của nó ở thời điểm t.

+ Với một thời điểm (t = conts) là một hàm cosin của x với chu kì .

TTDĐ tại các điểm có x + , x + 2 hoàn toàn giống TTDĐ tại điểm x.

*HS: ghi nhận tính tuần hoàn của sóng.

III.

Phương trình sóng 1.

Giả sử PTDĐ tại nguồn O có dạng: u0 = A.cos t Thì PTDĐ tại điểm M cách O một đoạn xM là: uM = Acos( t - ) (1) (1) được gọi là phương trình truyền sóng NX: dao động tại M do sóng từ O truyền tới chậm pha hơn dao động tại O là 2.

thì độ lệch pha giữa chúng là: TH1: M, N dao động cùng pha: dMN = k TH2: M, N dao động ngược pha: TH3: M, N dao động vuông pha: 3.

Giả sử phương trình dao động tại M: uM = Acos( t+ ) PTDĐ tại N là uN = Acos( t + ) Nếu N nằm sau M: pt uN lấy dấu “-“ Nếu N nằm trước M: pt uN lấy dấu “+” 4.

Tính tuần hoàn của sóng - Phương trình sóng là một hàm tuần hoàn trong không gian theo thời gian Hoạt động 5 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà.

Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà.

- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau.

- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà.

- Ghi những chuẩn bị cho bài sau.

Tiết 14 – BÀI 8: GIAO THOA SÓNG I.

MỤC TIÊU 1.

Kiến thức: - Mô tả được hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước.

- Giải thích được hiện tượng giao thoa sóng.

- Nêu được các điều kiện để có sự giao thoa, ý nghĩa của hiện tượng giao thoa sóng 2.

Kỹ năng: - Biết cách tổng hợp hai dao động cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ để tìm được phương trình của dao động tổng hợp tại 1 điểm trong vùng giao thoa.

- Viết được công thức xác định vị trí của cực đại và cực tiểu giao thoa.

- Vận dụng được các công thức (8-2); (8-3) SGK để giải các bài toán đơn giản về hiện tượng giao thoa.

3.

Thái độ: Tích cực nghiên cứu, tìm tòi, sáng tạo để giải thích rõ hiện tượng II.

CHUẨN BỊ 1.

Giáo viên: Thí nghiệm hình 8.1 Sgk.

2.

Học sinh: Ôn lại phần tổng hợp dao động.

III.

HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ.

Hoạt động của GV Hoạt động của HS 1.

Viết phương trình dao động tại một điểm do sóng từ nguồn O truyền tới? 2.

Viết công thức xác định độ lệch pha giữa 2 điểm trên phương truyền sóng Lên bảng thực hiện yêu cầu của GV Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về sự giao thoa của hai sóng mặt nước Hệ thống câu hỏi Tiến trình lên lớp Kiến thức cơ bản Rút kinh nghiệm 1.

Mô tả thí nghiệm và nêu kết quả thí nghiệm *GV: Cho HS xem thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước qua giáo án trình chiếu.

câu 1 *HS quan sát thí nghiệm và nêu các kết quả quan sát được từ thí nghiệm.

*GV: gút lại kết quả TN.

Giới thiệu đây là HT giao thoa, giới thiệu cực đại và cực tiểu giao thoa Lưu ý: Họ các đường hypebol này đứng yên tại chỗ.

I.

Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 1.

Thí nghiệm: SGK 2.

Kết quả: Khi hình ảnh sóng đã ổn đinh, nhìn vào vùng gặp nhau của 2 sóng ta thấy có 2 nhóm đường cong xen kẽ nhau: nhóm gồm những đường dao động mạnh kể cả đường trung trực của S1S2 và nhóm gồm những đường đứng yên Hiện tượng trên gọi là hiện tượng giao thoa sóng Các đường cong trên gọi là vân giao thoa của sóng mặt nước.

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về lý thuyết giao thoa.

Hệ thống câu hỏi Tiến trình lên lớp Kiến thức cơ bản Rút kinh nghiệm 2.

Ta có nhận xét gì về A, f và của hai sóng do hai nguồn S1, S2 phát ra? 3.

Nếu 2 DĐ thành phần cùng pha thì biên độ dao động tổng hợp được xác định như thế nào? Nếu 2 DĐ thành phần ngược pha thì biên độ dao động tổng hợp được xác định như thế nào? .

4.

Nếu phương trình sóng tại S1 và S2 là: u = Acos t thì phương trình mỗi sóng tại M do S1 và S2 truyền đến có biểu thức như thế nào? 5.

Dựa vào biểu thức, có nhận xét gì về dao động tổng hợp tại M? 6.

Dựa vào PT hãy xác định biên độ dao động tổng hợp tại M.

7.

Biên độ dao động tổng hợp a phụ thuộc yếu tố nào? 8.

Hãy xác định biên độ cực đại và cực tiểu GT? 9/ Hãy xác định vị trí các CĐ và CT GT dựa cao CT biên độ trên.

*GV: câu 2 *HS: TLCH: Vì S1, S2 cùng được gắn vào cần rung cùng A, f và .

*GV: Hai nguồn phát sóng có cùng A, f và gọi là hai nguồn đồng bộ.

* HS ghi nhận các khái niệm 2 nguồn kết hợp, 2 nguồn đồng bộ và sóng kết hợp.

*GV: Tại một điểm trong miền GT sẽ nhận được 2 sóng thành phần truyền tới nên dao động tại đó sẽ là dao động tổng hợp của 2 DĐĐH câu 3 *HS: TLCH số 3: Nếu 2 DĐ thành phần cùng pha thì biên độ dao động tổng hợp là Amax = A1 + A2.

*GV: gút lại kiến thức về sự hình thành cực đại, cực tiểu GT *HS: ghi nhận kiến thức, ghi bài vào tập *GV: giới thiệu mục 2: PT dao động tại một điểm M trong vùng giao thoa câu 4 *HS: viết phương trình 2 dao động thành phần tại M *GV: Giới thiệu PT dao động tổng hợp tại M (mục CM chỉ cần giới thiệu, yêu cầu HS về nhà CMCT) *HS: ghi nhận phương trình DĐ tổng hợp tại M *GV: câu 5, 6 *HS: TLCH để rút ra được kiến thức mới *GV: yêu cầu và hướng dẫn HS tìm vị trí CĐ và CT GT câu 8, 9 *HS: TLCH số 8 Amax = 2a; Amin = 0 *GV: Hướng dẫn HS giải PT lượng giác để tìm vị trí CĐ và CT GT, trường hợp HS không làm được hoặc hết tgian thì GV nêu kết quả *HS: tích cực hoạt động để tìm kiến thức mới.

*GV: nêu các kết luận về khoảng cách giữa các CĐ và các CT.

II.

Lý thuyết giao thoa 1.

Giải thích HT giao thoa: Hai nguồn S1, S2 dao động với cùng tần số và luôn cùng pha nên gọi là 2 nguồn sóng kết hợp.

Sóng do 2 nguồn kết hợp phát ra khi gặp nhau sẽ gioa thoa với nhau - Trong vùng GT, tại những điểm có hai 2 sóng thành phần tới cùng pha thì biên độ được tăng cường nên dao động mạnh, tạo thành cực đại GT, tại những điểm có 2 sóng thành phần tới ngược pha thì biên độ bị giảm bớt tạo thành cực tiểu giao thoa.

2.

PT dao động tại một điểm M trong vùng giao thoa - PTDĐ tại 2 nguồn: u1 = u2 = acos t - Dao động từ S1 gởi đến M - Dao động từ S2 gởi đến M - Dao động tổng hợp tại M u = u1M + u2M Hay: Vậy: - Dao động tại M vẫn là một dao động điều hoà với chu kì T.

- Biên độ của dao động tại M: 3.

Vị trí các cực đại và cực tiểu giao thoa a.

Vị trí cực đại GT.

Amax = 2a d2 – d1 = k Với k = 0, 1, 2… Tại những điểm có hiệu đường đi đến 2 nguồn bằng 1 số nguyên lần bước sóng là CĐ GT k: Bậc (thứ) GT b.

Vị trí cực tiểu GT Amin = 0 Với (k = 0, 1, 2…) CT thứ nhất: k = 0; -1 CT thứ 2: k = 1; -2 … Tại những điểm có hiệu đường đi đến 2 nguồn bằng 1 số bán nguyên lần bước sóng là CT GT c.

Quỹ tích các cực đại và cực tiểu GT là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S1 và S2.

Khoảng cách giữa 2 CĐ hoặc 2 CT cạnh nhau trên đoạn S1S2 là /2 Khoảng cách giữa 1 CĐ và 1 CT cạnh nhau trên đoạn S1S2 là /4 Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về định nghĩa và ý nghĩa của hiện tượng giao thoa Hệ thống câu hỏi Tiến trình lên lớp Kiến thức cơ bản Rút kinh nghiệm 10.

Giao thoa sóng là gì? 11.

Điều kiện để 2 sóng có thể giao thoa là gì? *GV: câu 10 *HS: TLCH *GV: gút lại kiến thức câu 11 *HS: TLCH *GV: gút lại kiến thức.

Nêu ý nghĩa GT Lưu ý: HT đặc trưng nghĩa là mọi quá trình sóng đều có thể gây là hiện tượng giao thoa và ngược lại quá trình vật lí nào gây được sự giao thoa cũng tất yếu là một quá trình sóng.

III.

Hiện tượng giao thoa 1.

Định nghĩa HTGT - Hiện tượng giao thoa: là hiện tượng khi hai sóng kết hợp gặp nhau, có những điểm chúng luôn luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng luôn luôn triệt tiêu nhau.

2.

Điều kiện: Hai sóng thành phần là 2 sóng kết hợp tức là có cùng tần số và có độ lệch pha không thay đổi theo thời gian.

3.

Ý nghĩa HTGT - Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng.

Hoạt động 55 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà.

Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà: câu 6, 7, bài 7, 8/SGK tr45 - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà.

Tiết 15: BÀI TẬP VỀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ VÀ GIAO THOA SÓNG I.

MỤC TIÊU: 1.

Kiến thức: - Củng cố lại các kiến thức về sóng cơ và sự truyền sóng cơ, các khái niệm về bước sóng, chu kì sóng và - vận tốc sóng; Phương trình sóng tại một điểm trên phương truyền sóng.

- Củng cố lại khái niệm hai sóng kết hợp, hiện tượng giao thoa, điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa, các công thức xác định vị trí có biên độ dao động cực đại và cực tiểu; 2.

Kĩ năng: - Vận dụng những kiến thức cơ bản về sóng cơ để xác định bước sóng, vận tốc truyền sóng và viết phương trình truyền sóng.

- Vận dụng các công thức về hiện tượng giao thoa để giải một số bài tập cơ bản liên quan 3.

Thái độ: Nghiêm túc, tích cực giải BT, nâng cao niềm yêu thích môn học II.