GIÁO ÁN VẬT LI

- Nắm được các đặc trưng của sóng: bước sóng, chu kì, tần số, vận tốc, biên độ.. Sóng cơ học trong thiên nhiên: Sóng cơ học là những dao động cơ học lan truyền theo thời gian trong một

Tiết CT: 11 Bài 8: HIỆN TƯỢNG SÓNG TRONG CƠ HỌC

Ngày soạn :

Ngày dạy:

-***** -I Mục đích yêu cầu:

- Hiểu được khái niệm sóng, sóng dọc, sóng ngang

- Nắm được các đặc trưng của sóng: bước sóng, chu kì, tần số, vận tốc, biên độ

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên : Sách giáo khoa, sách giáo viên và bài tập vật lí 12.

Một khay nước rộng

Một con lắc lò xo

2 Học sinh : Quan sát ở nhà hiện tượng sóng trong tự nhiên.

III Hoạt động trên lớp:

1 Ổn định lớp :

2 Kiểm tra bài cũ :

Hiện tượng cộng hưởng là gì ? Điều kiện để xảy ra cộng hưởng ?

3 Giảng bài mới:

T

1 Sóng cơ học trong thiên nhiên:

Sóng cơ học là những dao động cơ học lan

truyền theo thời gian trong một môi trường vật

chất

Có hai loại sóng:

- Sóng ngang: là sóng có phương dao

động vuông góc với phương truyền sóng

- Sóng dọc: là sóng có phương dao động

trùng với phương truyền sóng

Tính chất của sự truyền sóng:

- Chỉ có trạng thái dao động, tức là pha

của dao động truyền theo sóng, còn bản thân

các phần tử vật chất chỉ dao động tại chỗ

quanh vị trí cân bằng chứ không truyền theo

sóng

- Quá trình truyền sóng cũng là quá trình

truyền năng lượng

2

Sự truyền pha dao động Bước sóng :

Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất

trên phương truyền sóng dao động cùng pha

với nhau gọi là bước sóng Kí hiệu : λ

- Những điểm cách nhau một số nguyên

bước sóng thì dao động cùng pha với nhau

- Những điểm cách nhau một số lẻ nửa

bước sóng thì dao động ngược pha với nhau

Cho h/s quan sát sóng nước

- Sóng ngang: sóng nước, sóng trên dây,

- Sóng ngang: sóng âm

- Cho h/s quan sát mẫu giấy trên mặt nước và nhận xét

- Tại sao khi có sóng truyền qua các phân tử lại dao động?

- Những điểm cách nhau 1,2,3, … bước sóng

sẽ dao động như thế nào?

- Nếu cách nhau

- Các phần tử vật chất không truyền theo sóng

- Do các phần tử nhận được năng lượng do sóng truyền đến

- Dao động cùng pha

λ

λ/2

3 Chu kì, tần số và vận tốc của sóng:

Tại mọi điểm mà sóng cơ học truyền qua,

các phần tử vật chất dao động với cùng một

chu kì, bằng chu kì dao động của nguồn sóng,

gọi chung là chu kì dao động của sóng

T = 1f

f : tần số dao động của sóng.

Vận tốc truyền pha dao động gọi là vận

tốc sóng

λ =vT=v f

Bước sóng là quãng đường mà sóng

truyền đi được trong một chu kì dao động của

sóng

4 Biên độ và năng lượng của sóng:

- Biên độ sóng tại một điểm là biên độ

dao động của phần tử tại điểm đó

- Năng lượng của sóng khi truyền ra xa:

+ Nếu sóng truyền đi theo hình tròn thì

năng lượng sóng giảm tỉ lệ với quãng đường

truyền sóng

+ Nếu sóng truyền đi theo mặt cầu

(trong không gian) thì năng lượng sóng giảm tỉ

lệ với bình phương quãng đường truyền sóng

Trong trường hợp lí tưởng: sóng chỉ

truyền theo một phương, trên một đường

thẳng thì năng lượng sóng không bị giảm và

biên độ sóng ở mọi điểm sóng truyền qua là

như nhau

1/2,3/2, … thì sao?

- Chu kì là gì?

- Tần số là gì?

- Liên hệ giữa f và T?

- Từ λ và T, có thể tính được vận tốc sóng không?

- Dựa vào biểu thức định nghĩa bước sóng?

- Khi sóng truyền đến các phần tử dao động tại chỗ

- Khi truyền đi xa năng lượng sóng thay đổi thế nào?

- Sóng trên các dây đàn hồi

- Dao động ngược pha

- Khoảng thời gian để thực hiện một dao động

- Số dao động thực hiện được trong một đơn vị thời gian

T = 1f

T

v=λ

- Năng lượng sóng giảm tỉ lệ với quãng đường truyền sóng

4 Củng cố:

- Thế nào là sóng dọc, sóng ngang ? Tính chất của sóng ?

- Bước sóng là gì ? (Định nghĩa theo cả hai cách)

5 Dặn dò:

- Nghiên cứu thêm về quá trình truyền sóng ở hình 2.2 SGK

- Xem trước bài Sóng âm (Phân loại như thế nào ? Tác dụng ? Các đặc tính ?)

Tiết CT : 12-13 Bài 9-10: SÓNG ÂM

Ngày soạn :

Ngày dạy:

-***** -I Mục đích yêu cầu:

- Phân biệt được sóng âm, hạ âm, siêu âm, quá âm

- Nắm được khái niệm ‘ đặc tính sinh lí của âm’ và các khái niệm độ cao, âm sắc, độ to của âm

- Phân biệt được cường độ âm và mức cường độ âm Hiểu cách đo mức cường độ âm bằng đêxiben

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên : Thí nghiệm tạo ra sóng âm.

2 Học sinh : Đọc trước sách giáo khoa, giải thích hiện tượng phát ra âm thanh khi các thanh

mảnh dao động

III Hoạt động trên lớp:

1 Ổn định lớp :

2 Kiểm tra bài cũ :

- Sóng là gì ? Thế nào là sóng dọc và sóng ngang ?

- Phát biểu hai cách định nghĩa bước sóng ?

3 Giảng bài mới:

T

1 Sóng âm và cảm giác âm:

Sóng cơ học được chia thành các loại sau:

- Hạ âm : có tần số từ 1 -> 16 Hz

- Âm nghe được : có tần số từ 16 -> 20.000

Hz, con người có thể cảm thụ được Những

sóng có tần số trong miền đó gọi là sóng âm

- Siêu âm : có tần số từ 20.000 -> 109 Hz

- Quá âm : có tần số từ 109 -> 1013 Hz

Sự cảm thụ âm: sóng trong không khí truyền

đến tai ta, nén vào tai ta làm cho màng nhĩ dao

động cưỡng bức với cùng tần số tạo ra cảm giác

âm trong tai ta khi tần số sóng đạt một giá trị

nhất định

2 Sự truyền âm Vận tốc âm :

Sóng âm là sóng dọc nên truyền được trong

tất cả các môi trường rắn, lỏng, khí Không

truyền được trong chân không

Vận tốc âm phụ thuộc vào nhiệt độ và bản

chất của môi trường Vận tốc truyền âm trong

chất rắn lớn hơn trong chất lỏng và lớn hơn

- Phát sinh khi có bão, động đất, các vụ nổ dưới đất hoặc dưới nước

- Một số loài vật có thể phát và cảm thụ được siêu âm Ví dụ?

- Phát sinh do dao động nhiệt của các nguyên tử

- Sóng âm truyền tốt trong các môi trường đàn hồi

- Sóng âm truyền được trong các môi trường nào? Tại sao?

- Dơi, dế, cá heo,

- Truyền được trong hầu hết các môi trường vì sóng âm là sóng dọc

trong chất khí.

Vật liệu cách âm có tính đàn hồi kém

3 Độ cao của âm:

Độ cao của âm là một đặc tính sinh lí của

âm, nó dựa vào đặc tính vật lí của âm là tần số

Nếu âm càng lớn thì tần số càng lớn

- Âm có tần số lớn gọi là âm cao hoặc

thanh

- Âm có tần số nhỏ gọi là âm thấp hoặc

trầm

- Âm có tần số xác định gọi là nhạc âm

- Âm có tần số không xác định gọi là tạp

âm

4 Âm sắc:

Âm sắc là một đặc tính sinh lí của âm, được

hình thành trên cơ sở các đặc tính vật lí của âm

là tần số và biên độ

Khi một nhạc cụ hay một người phát ra âm

có tần số f1 thì đồng thời cũng phát ra các âm

có tần số f2 = 2f1 , f3 = 3f1 … Âm có tần số f1 là

âm cơ bản, các âm có tần số f2, f3 … là các họa

âm thứ hai, thứ ba,… Tùy theo từng loại nhạc cụ

hay từng người mà các họa âm có cái có biên

độ lớn, có cái biên độ nhỏ Âm phát ra là sự

tổng hợp có tần số f1 của âm cơ bản

5.Năng lượng âm:

Sóng âm mang năng lượng tỉ lệ với bình

phương biên độ sóng

- Cường độ âm II là năng lượng âm, truyền

qua một đơn vị điện tích đặt vuông góc với

phương truyền trong một đơn vị thời gian Đơn

vị của cường độ âm là W/m2

- Mức cường độ âm L :

L (B) =

0

lg

I

I

I0 : cường độ âm chuẩn

- Mức cường độ âm, tính bằng đexiben

L (dB) = 10

0

lg

I I

I0 = 10–12 W/m2

6 Độ to của âm:

- Ngưỡng nghe : là âm có cường độ nhỏ nhất

mà tai người có cảm giác nghe được

Do đặc điểm sinh lí của tai người mà ngưỡng

nghe còn phụ thuộc vào tần số

- Ta có thể phân biệt được giọng nam hay nữ nhờ vào độ cao của âm

- Cho ví dụ về nhạc âm?

- Ta có thể phân biệt giọng nói của những người khác nhau nhờ vào âm sắc

- Sóng âm có mang năng lượng không vì sao?

- Nếu L=1,2,3, B thì I=?

- Trong thực tế người

ta thường dùng đơn vị là dB

- Tiếng đàn, tiếng hát,

- Học sinh theo dõi để hiểu về âm sắc

- Có, vì khi có sóng âm truyền tới các phần tử vật chất ở vị trí đó dao động

- I lớn gấp 10, 102,

103 lần Io

- Ngưỡng đau : là âm có cường độ lên tới 10

W/m2, tai người khi nghe có cảm giác đau đớn,

nhức nhối đối với mọi tần số

- Miền nghe được nằm giữa ngưỡng nghe và

ngưỡng đau

7 Nguồn âm Hộp cộng hưởng:

Có hai loại nguồn nhạc âm chính có nguyên

tắc phát âm khác nhau:

- Các loại dây đàn

- Các cột khí như : sáo, kèn

Mỗi nhạc cụ đều có hai bộ phận chính là

nguồn âm và hộp cộng hưởng Hộp cộng hưởng

là một hộp rỗng có khả năng cộng hưởng đối

với nhiều tần số khác nhau và tăng cường

những âm có tần số đó

Đối với đàn ghi ta thì dây đàn đóng vai trò là

nguồn âm còn bầu đàn đóng vai trò là hộp cộng

hưởng Khi dây đàn dao động và phát ra âm cơ

bản thì nó cũng đồng thời phát ra các họa âm

Tùy thao chất liệu và hình dạng của bầu đàn

mà mỗi loại đàn có khả năng tăng cường một

số hoạ âm nào đó và tạo ra âm sắc đặc trưng

của loại đàn đó

- Với cùng một cường độ âm 10–17 W/m2 thì âm có tần số 1.000 Hz nghe khá to, còn âm có tần số 50 Hz nghe khá nhỏ

- Làm việc với cường độ âm lớn sẽ gây hại cho sức khoẻ

- Miền nghe được của tai người nằm trong khoảng nào?

- Tác dụng của hộp cộng hưởng?

- Đối với đàn ghita thì bộ phận nào là nguồn âm, bộ phận nào là hộp cộng hưởng?

- Từ 0dB đến khoảng 130dB

- Tăng cường những âm có tần số xác định

- Dây đàn là nguồn âm, bầu đàn là hộp cộng hưởng

4 Củng cố:

- Sóng âm được chia thành mấy loại ? Kể ra ?

- Trình bày các đặc trưng sinh lí của sóng âm?

- Phân biệt cường độ âm và mức cường độ âm?

5 Dặn dò:

- Trả lời các câu hỏi trong SGK

- Xem trước bài Giao thoa sóng

Tiết CT: 14 Bài 11: GIAO THOA SÓNG

Ngày soạn:

Ngày dạy:

-* *** *

-I Mục đích yêu cầu:

- Hiểu các khái niệm nguồn kết hợp, sóng kết hợp, giao thoa, sóng dừng, nút, bụng

- Nắm được điều kiện để có giao thoa và sự phân bố các điểm dao động cực đại và cực tiểu

- Nắm được điều kiện để có sóng dừng và sự phân bố các nút và bụng

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên: - Sách giáo khoa, sách giáo viên và bài tập vật lí 12

- Một khay nước rộng

- Âm thoa hình chữ U, ở đầu có gắn 2 hòn bi

2 Học sinh: - Đọc sgk ở nhà và quan sát hiện tượng giao nhau của sóng nước

III Hoạt động trên lớp:

1 Ổn định lớp:

2 Kiểm tra bài cũ :

- Âm sắc là gì? Do đâu mà có âm sắc?

- Miền nghe được là gì và nằm trong những giới hạn nào?

3 Giảng bài mới:

T

I Hiện tượng giao thoa :

1 Thí nghiệm:

Một thanh nhẹ P ở hai đầu có gắn hai hòn bi nhỏ

A và B đặt chạm mặt nước Cho thanh dao động Khi

đó có hai hệ thống sóng tròn (sóng ngang) lan đi từ A

và B cắt nhau tao ra trên mặt nước hai họ đường

cong cố định một họ tại đó biên độ dao động cực đại,

họ còn lại nằm xen kẻ và đứng yên Đây là hiệu tượng

giao thoa của sóng trên mặt nước

2 Đ ịnh nghĩa giao thoa sóng:

Giao thoa là sự tổng hợp hai hay nhiều sóng kết

hợp trong không gian tạo ra những chỗ cố định mà biên

độ sóng được tăng lên (cực đại) hay giảm bớt (đứng

yên)

II Lý thuyết về giao thoa:

- Xét một điểm M trên mặt nước cách 2 nguồn

sóng A, B một khoảng là d1, d2 như hình vẽ

- Hai nguồn sóng A, B dao động cùng tần số cùng

pha và pt sóng có dạng :x = asinωt

- Pt dao động tại M do sóng A truyền đến là:

-Làm thí nghiệm cho h/s quan sát

- Thế nào là giao thoa sóng?

- Thế nào là sóng kết hợp?

- Học sinh quan sát thí nghiệm và trả lời các câu hỏi của giáo viên

(Trả lời như định nghĩa)

- Là hai sóng dao động cùng pha, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian

M

B

2

d1 A

x1 = asin(ωt -

v

d1 ) (1)

- Pt dao động tại M do sóng B truyền đến là :

x2 = asin(ωt -

v

d2 ) (2)

- Các phần tử tại M tham gia đồng thời 2 dao động

là

xM = x1 + x2

*Độ lệch pha :

∆ϕ = ω v (d2 – d1)

Với ω = 2πf v = λf

⇒ ∆ϕ = 2π λ d

Với d = d2 –d1

- Tại các điểm có d = nλ thì ∆ϕ = 2πf, 2 dao

động cùng pha biên độ lớn nhất A = 2a Quỹ tích các

đường đó là họ các đường hypebol có tiêu điểm tại A,

B

- Khi d=(2π + 1)2 l thì ∆ϕ = (2π + 1)π 2 dao động

ngược pha, biên độ dao động có giá trị nhỏ nhất A=0

Quỹ tích các đường đó là họ các đường hypebol có

tiêu điểm A, B

- Tại các điểm khác biên độ có giá trị trung gian

III Sóng dừng :

1 Định nghĩa: là sóng có các nút và bụng cố định

trong không gian

2 Đặc điểm :

- Biên độ của phần tử vật chất ở những điểm

không đổi theo trục

- Không truyền NL

- Khoảng cách giữa 2 nút và 2 bụng là 2 λ

3 Đo vận tốc sóng:

Quan sát sóng dừng, đếm số bụng k, ta sẽ biết

được Đo tần số sóng, ta sẽ xác định được vận tốc

sóng:

f

k

l f

v=λ ==2

- Tính thời gian sóng truyền từ A và B đến M?

- Tại M các phân tử dao động như thế nào?

- Độ lệch pha của hai dao động?

- Nếu hiệu đường đi d=nλ

thì tại M dao động thế nào?

- Nếu hiệu đường đi d=(2π+1)

2

l thì tại M dao động thế nào?

- Cho h/s quan sát sóng dừng trên dây Giải thích?

- Nút sóng là những điểm đứng yên Bụng sóng là những điểm dao động cực đại

- Khoảng cách giữa hai nút hay bụng liên tiếp nhau?

- Thời gian truyền từ A đến M là: d v1

- Thời gian truyền từ B đến M là: d v2

- Thực hiện đồng thời 2 dao động do A và B truyền đến

-∆ϕ = 2π λ d

- Hai sóng tới cùng pha, tại M dao động với biên độ lớn nhất

- Hai sóng tới ngược pha, tại M dao động với biên độ nhỏ nhất (bằng 0)

- Do có sự giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ

Là λ 2

4 Củng cố:

- Thế nào là nguồn kết hợp? Hiện tượng giao thoa? Điều kiện để có giao thoa?

- Thế nào là sóng dừng? Điều kiện để có sóng dừng? Sự phân bố các nút và bụng

5 Dặn dò:

Trả lời các câu hỏi và làm các bài tập trong SGK

-/// -Tiết CT: 15 BÀI TẬP

Ngày soạn:

Ngày dạy:

-* *** *

-I Mục đích yêu cầu:

- Ôn tập, củng cố những kiến thức đã học về sóng âm, giao thoa sóng và sóng dừng

- Rèn luyên cho học sinh kỉ năng vận dụng lí thuyết để giải các bài tập

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên: Chuẩn bị các bài tập và phương pháp giải bài tập.

Sách giáo khoa, sách giáo viên và bài tập vật lí 12

2 Học sinh: Làm trước các bài tập đã dặn trong các phần trước

III Hoạt động trên lớp:

1 Ổn định lớp:

2 Kiểm tra bài cũ :

- Định nghĩa hiện tượng giao thoa? Trình bày cách tạo ra hiện tượng giao thoa của sóng trên mặt nước

- Trình bày cách hình thành sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi? Nơi nào là nút, nơi nào là bụng sóng?

3 Giảng bài mới:

T

1 Bài 6 trang 38 SGK:

Gọi vận tốc và thời gian truyền âm trong không khí

là vK và tK

Vận tốc và thòi gian truyền âm trong đường ray là

vr và tr

Ta có : s = vK.tK

=> tK =

K v s

Theo đề bài: tK – tr = 3

=> tr = tK – 3

=

K v

s

– 3 Đồng thời : s = vr.tr

=> vr =

r t s

=

K v s

s

– 3

- Quãng đường truyền âm ?

- So sánh thời gian truyền âm trong hai môi trường ?

- Kết hợp tính vr

s = vK.tK= vr.tr

tK – tr = 3

≈ 5291 m/s

2

Bài 7 trang 38 (SGK) :

Ta có vận tốc âm : v =

T

λ= λf = 7,17 200

= 1434 m/s

3 Bài 5 trang 43 (SGK) :

Ta có : l = k

2

λ= 3

2

λ

=> λ = 2l3 = 0,4 m

Vận tốc truyền sóng :

v = λf

= 0,4 100

= 40 m/s

4 Bài toán :

AB = 8 m, f = 440 Hz

v = 352 m/s

Trên đoạn AB có bao nhiêu nút và bụng sóng?

- Bước sóng :

λ = v f =

440

352

≈ 0,8 m

- Số bước sóng trên đoạn AB :

n = ABλ = 10 bước sóng

Vậy trên đoạn AB có :

+ 10 bụng sóng

+ 11 nút sóng (tính cả A và B)

- Gọi h/s lên bảng giải

- Gọi h/s lên bảng giải

- Các nút hay bụng sóng liên tiếp cách nhau bao nhiêu?

- Làm thế nào tính đựơc số nút hay bụng?

- λ= ?

- Có bao nhiêu nút và bụng? Tại sao?

- H/s giải bài toán

- H/s giải bài toán

- 2 λ

- Tính bước sóng

- λ = v f

- 10 bụng sóng và 11 nút sóng Vì A và B là hai điểm cố định nên có thêm hai nút

4 Củng cố:

- Khoảng cách giữa hai nút hay hai bụng sóng liên tiếp nhau ?

- Cách đo bước sóng ?

5 Dặn dò:

- Giải các bài tập trong sách bài tập vật lí 12

- Xem lại các kiến thức đã học trong 2 chương chuẩn bị kiểm tra 1 tiết

Tiết CT: 16 KIỂM TRA

Ngày soạn :

Ngày dạy:

-* *** *

-I Mục đích yêu cầu:

- Giúp học sinh ôn tập, củng cố lại những kiến thức đã học

- Đánh giá mức độ lĩnh hội kiến thức của học sinh

- Rèn luyện khả năng tư duy và vận dụng các kiến thức đẫ học

II Chuẩn bị:

Sách giáo khoa, sách giáo viên và bài tập vật lí 12

III Hoạt động trên lớp:

1 Kiểm tra bài cũ :

2 Giảng bài mới:

T.lượ

1 Định nghĩa hiện tượng giao thoa sóng Thế

nào là sóng dừng?

2 Dùng phương pháp vectơ quay tổng hợp

hai dao động:

x1 = 3sin(ωt + π4 ) cm

x2 = 3sin (ωt – π4 ) cm

3 Một chất điểm dao động điều hòa dọc

theo trục x nằm ngang với biên độ 10cm, chu

kì 2s Tại thời điểm ban đầu chất điểm ở vị

trí cân bằng

a Viết phương trình dao động của chất

điểm

b Tính li độ, vận tốc và gia tốc tại thời

điểm t = 3s

1 Giao thoa là sự tổng hợp hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian tạo ra những chỗ cố định mà biên độ sóng được tăng lên (cực đại) hay giảm bớt (đứng yên) (2 điểm) Sóng dừng là sóng có các bụng và các nút cố định trong không gian (1 điểm)

2 Vẽ hình đúng: 1 điểm

- Biên độ :

2 2

2

1 A A

A= + = 3 2cm ( 1 điểm)

- Pha ban đầu:

ϕ= 0 (0,5 điểm) Phương trình dao động:

t

x= 3 2 sin ω cm (0,5 điểm)

3 a Phương trình dao động:

A=10cm T=2s ⇒ω= π =π

T

2

rad/s (0,5 điểm) Chọn t=0 khi x=0

=> ϕ= 0 (0,5 điểm)

A2

A1 A