I. Mục tiêu 1. Kiến thức Mô tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng trên mặt nước. Hiểu và viết được công thức xác định vị trí cực đại, cực tiểu giao thoa. Nêu được điều kiện để có sự giao thoa của sóng. Hiểu thế nào là hai nguồn kết hợp và hai sóng kết hợp. 2. Kỹ năng Quan sát thí nghiệm và rút ra những nhận xét hợp ý. Vận dụng các kiến thức đã học để gải bài tập. 3. Thái độ Nghiêm túc, tích cực trong xây dựng bài. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên Thiết kế thí nghiệm mô phỏng hiện tượng giao thoa sóng trên mặt nước bằng thí nghiệm crocodile physic. 2. Học sinh Ôn lại kiến thức về tổng hợp dao động điều hòa.
Trang 1GIÁO ÁN
Bài dạy: GIAO THOA SÓNG Ngày dạy: Sinh viên: Ngô Thị Kim Nga Lớp: sư phạm vật lý K35
I Mục tiêu
1.Kiến thức
- Mô tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng trên mặt nước
- Hiểu và viết được công thức xác định vị trí cực đại, cực tiểu giao thoa
- Nêu được điều kiện để có sự giao thoa của sóng Hiểu thế nào là hai nguồn kết hợp
và hai sóng kết hợp
2.Kỹ năng
- Quan sát thí nghiệm và rút ra những nhận xét hợp ý
- Vận dụng các kiến thức đã học để gải bài tập
3.Thái độ
Nghiêm túc, tích cực trong xây dựng bài
II Chuẩn bị
1 Giáo viên
Thiết kế thí nghiệm mô phỏng hiện tượng giao thoa sóng trên mặt nước bằng thí nghiệm crocodile physic
2 Học sinh
Ôn lại kiến thức về tổng hợp dao động điều hòa
III Tiến trình dạy học
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Hoạt động 1 (phút) : ổn định tổ chức, kiểm tra bài cũ
- Câu hỏi:
1. Một nguồn sóng dao động với phương
trình u = Acos Viết phương trình dao
động của điểm M trên phương trình
sóng cách nguồn sóng một đoạn bằng d?
2. Sóng dọc truyền trong môi trường nào?
Sóng ngang chỉ truyền trong môi trường
nào?
- Trả lời câu hỏi
+ Phương trình sóng dao động tại M: u=Acosω(t - )=Acos2π( - )
+ Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng Sóng dọc truyền trong môi trường chất khí chất lỏng và chất rắn
Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử
Trang 2- Trong bài trước, chúng ta tìm hiểu về
sóng cơ và sự lan truyền của sóng cơ
qua thí nghiệm về sóng nước và sợi dây
thừng căng ngang Tuy nhiên trong thực
tế, tại điểm M bất kỳ trong không gian
có thể có rất nhiều sóng lan truyền đến
vậy khi đó tại M có đặc điểm gì? Để đơn
giản tong bài này chúng ta sẽ xét sự
chồng chập của hai sóng trên mặt nước
của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng Sóng ngang chỉ truyền trong chất rắn
- Nhận thức vấn đề bài học sẽ nghiên cứu
Hoạt động 2(10 phút): làm thí nghiệm về sự giao thoa sóng trên mặt nước
- Sử dụng thí nghiệm mô phỏng làm thí
nghiệm về hiện tượng giao thoa của hai
sóng trên mặt nước
- Yêu cầu học sinh quan sát và nêu hiện
tượng xảy ra trên mặt nước
Lưu ý cho học sinh: các đường hypebol
này có hai tiêu điểm nằm tại hai đầu
nhọn S1, S2
- Giải thích kết quả thí nghiệm: khi hai gợn
sóng từ hai nguồn khác nhau gặp nhau
thì bị chồng chập lên nhau, kết quả là có
những điểm dao động mạnh do hai sóng
gặp nhau tại đó tăng cường lẫn nhau và
có những điểm đứng yên do hai sóng ở
đó triệt tiêu nhau
- Đưa ra hình vẽ 8.3 và chú thích: những
đường hypebol nét liền miêu tả những
điểm dao động mạnh nhất, những
đường hypebol nét đứt miêu tả những
điểm đứng yên
- Đưa ra kết luận:
Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên
các gợn sóng ổn định gọi là hiện tương
giao thoa của hai sóng
Các gợn sóng có các đường hypebol
gọi là các vân giao thoa
- Quan sát thí nghiệm mô phỏng mà giáo viên đã chuẩn bị trên màn hình Và nêu hiện tượng quan sát được qua thí nghiệm
+ Hiện tượng: trên mặt nước xuất hiện các gợn sóng ổn định có hình đường hypebol
- Đọc sách, ghi chép bài vào vở
Hoạt động 3(10 phút): xét dao động của một điểm trong vùng giao thoa
- Vẽ hình 8.4 và gọi học sinh lên bảng - Lên bảng thực hiện yêu cần của giáo viên
Trang 3d1
d2
S1S2
Gọi M là một điểm trong vùng giao thoa
M lần lượt cách S1, S2 những khoảng d1 = S1M, d2 = S2M d1, d2 gọi là đường đi của mỗi sóng tới tại M
- Yêu cầu học sinh viết phương trình dao động tại M do hai sóng S1,S2 truyền tới
Gợi ý: coi biên độ của sóng truyền tới M
là bằng nhau và bằng biên độ của nguồn
- Viết phương trình tổng hợp tại M
Gợi ý: dùng biến đổi lượng giác cosa +cosb = 2 coscos
- Nhận xét: dao động của phần tử tại M là một dao động điêu hòa cùng chu kì với hai nguồn và có biên độ: AM=2A|cos|
Phương trình tại M do hai sóng truyền tới:
u1M = Acos[
= Acos[
= Acos u2M = Acos[
= Acos[
= Acos Phương trình tổng hợp tai M:
uM = u1M+u2M
uM = Acos + Acos = A[cos + cos]
= 2Acoscos2-)
- Ghi chép bài vào vở
Hoạt động 4( 10 phút): xác định vị trí cực đại, cực tiểu giao thoa
- Từ biêu thức của biện độ dao động, nhận thấy biên độ dao động của phần tử tại
M phụ thuộc vào hiệu đường đi (d2 – d1)
Hãy xác định điều kiện để biên độ dao động của phần tử tại M đạt cự tiểu, cực đại
Gợi ý: xét giá trị cos
- Nhận xét và kết luận + Những điểm tại đó dao động có biên độ cực đại là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng: d2-d1 = k�
+ Những điểm tại đó dao động triệt tiêu nhau
là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng
từ nguồn truyền tới bằng một số nửa nguyên lần bước sóng: d2-d1 = (k+
- Làm việc cá nhân
Từ biểu thức: AM=2A|cos|
Điểm M dao động với biên độ cực đại khi: |cos| = 1
↔ cos =1 Hay
→ d2-d1=k�
Điểm M dao động với biên độ cực tiểu khi: |cos| =0
↔ cos =0 Hay
→ d2-d1=(k�
Hoạt động 5( 7 phút): tìm hiểu điều kiện giao thoa của sóng
Trang 4- Làm lại thí nghiệm mô phỏng nhưng bỏ
nguồn S2 ra khỏi thí nghiệm mà thay vào
đó một nguồn S3 khác tần số với S1
- Yêu cầu học sinh quan sát, nhận xét kết
quả
Chúng ta vừa xét sự giao thoa của hai
sóng mặt nước, tuy nhiên không phải hai
sóng gặp nhau cũng tạo ra những đường
cong ổn định
- Vậy điền kiện để hai sóng gặp nhau giao
thoa:
Dao động cùng phương, cùng tần số
Có hiệu số pha không đổi theo thời gian
- Chú ý cho học sinh: các công thức xác định
cực đại, cực tiểu vừa xây dựng ở trên chỉ
đúng trong trường hợp hai nguồn phát
sóng là hai nguồn đồng bộ(cùng biên độ,
cùng tần số, dao động cùng phương,
hiệu số pha ban đầu không đổi và bằng
0)
- Quan sát thí nghiệm mà giáo viên chuẩn bị trên màn hình và rút ra nhận xét: không tạo ra các đường hypebol ổn định như thí nghiệm ban đầu
- Nhận thức vấn đề mà giáo viên muốn truyền tải: hai sóng không cùng tần số thì không giao thoa
- Suy nghĩ và đọc sách giáo khoa rút ra điều kiện để hai sóng giao thoa:
+ Dao động cùng phương, cùng tần số + Có hiệu số pha không đổi theo thời gian
Hoạt động 6( 3 phút): củng cố, giao nhiệm vụ về nhà
- Yêu cầu học sinh nhắc lại các kiến thức
cũ trong bài bằng cách trả lời nhanh các
câu hỏi cuối bài trang 45
- Hoàn thành bài tập 7,8 SGK
- Xem trước bài học mới
- Làm nhanh các bài tập giáo viên đưa ra
- Về nhà làm bài tập và xem trước bài mới
IV Rút kinh nghiệm:
V Nội dung ghi bảng
a) Thí nghiệm
- Hiện tượng: trên mặt nước xuất hiện những gợn sóng hình tròn đồng tâm lan rộng
ra xa
Trang 5S1 S2
M
d1
d2
S1S2
- Trong vùng gioa thoa của hai sóng xuất hiện:
+ Một nhóm đường cong tai đó các phân tử nước luôn doa động mạnh nhất
+ Một nhóm các đường cong tại đó các phân tử nước không dao động
b) Giải thích Khi hai gợn sóng từ hai nguồn khác nhau gặp nhau thì chồng chập lên nhau và có những điểm dao động mạnh nhất do hai sóng tại đó tăng cường lẫn nhau, những điểm đứng yên do hai sóng ở đó triệt tiêu nhau
c) Định nghĩa Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn đinh gọi là hiện tượng giao thoa của hai sóng
Các gợn sóng có hình các đường hypebol gọi là các vân giao thoa
2 Cực đại, cực tiểu
a)Dao động của một điểm trong vùng giao thoa
Xét điểm M nằm trong vùng giao thoa của hai sóng, cách nguồn lần lượt là d1, d2 Giả sử phương trình tại hai nguồn: u1=u2= Acosωt = Acos
Phương trình do hai nguồn S1, S2 lần lượt gây ra tại M:
u1M = Acos[= Acos[ = Acos
Trang 6u2M = Acos[= Acos[ = Acos
Phương trình tổng hợp tại M: uM = u1M+u2M
uM = Acos + Acos
= A[cos + cos]
= 2Acoscos2-)
Biên độ sóng tại M: AM = 2A|cos|
b) Vị trí cực đại, cực tiểu
Vị trí cực đại: d2-d1 = k�
Những điểm tại đó dao động có biên độ cực đại là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng �.
Vị trí cực tiểu: d2-d1 = (k+�
Những điểm tại đó dao động triệt tiêu nhau là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nửa nguyên lần bước sóng �
3 Điều kiện giao thoa Sóng kết hợp
Điều kiện để hai sóng giao thoa là hai sóng phải là hai sóng kết hợp
Sóng kết hợp:
Dao động cùng phương, cùng tần số
Có hiệu số pha không đổi theo thời gian