Tên mục lục TrangSỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT CẨM THỦY 2 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM KINH NGHIỆM CHỌN ĐIỂM MỐC TRÊN ĐỒ THỊ SÓNG HÌNH SIN TÌM MỐI LIÊN HỆ GIỮA CHIỀU TRUYỀN SÓNG
Trang 1Tên mục lục Trang
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT CẨM THỦY 2
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
KINH NGHIỆM CHỌN ĐIỂM MỐC TRÊN ĐỒ THỊ SÓNG HÌNH SIN TÌM MỐI LIÊN HỆ GIỮA CHIỀU TRUYỀN SÓNG
VÀ CHIỀU DAO ĐỘNG CỦA PHẦN TỬ MÔI TRƯỜNG GIÚP HỌC SINH LỚP 12 GIẢI NHANH CÁC BÀI TẬP SÓNG NGANG TRONG CHƯƠNG SÓNG CƠ
Người thực hiện: Bùi Xuân Quang Chức vụ: Giáo viên
Đơn vị công tác: Trường THPT Cẩm Thuỷ 2 SKKN thuộc môn: Vật Lí
Trang 22.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 3
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến
Trang 3KINH NGHIỆM CHỌN ĐIỂM MỐC TRÊN ĐỒ THỊ SÓNG HÌNH SIN TÌM MỐI LIÊN HỆ GIỮA CHIỀU TRUYỀN SÓNG VÀ CHIỀU DAO ĐỘNG CỦA PHẦN TỬ MÔI TRƯỜNG GIÚP HỌC SINH LỚP 12 GIẢI NHANH CÁC
BÀI TẬP SÓNG NGANG TRONG CHƯƠNG SÓNG CƠ
1 MỞ ĐẦU.
1.1 Lí do chọn đề tài.
Ở trường trung học phổ thông, môn Vật lí là môn khoa học tự nhiên đòi hỏi
học sinh không chỉ nắm vững lí thuyết mà còn phải vận dụng lí thuyết vào giải các
bài tập cụ thể Bài tập vật lí là một phương tiện rất cần thiết giúp học sinh nắm
vững, khắc sâu các kiến thức cơ bản, mở rộng và đào sâu những nội dung đã đượchọc Nhờ đó, học sinh hiểu được bản chất các hiện tượng vật lí, đồng thời phát triểntrí thông minh, sáng tạo, rèn luyện được những kĩ năng, kĩ xảo, năng lực nhận thức
và tư duy phát triển Thông qua bài tập vật lí giúp giáo viên đánh giá kết quả họctập của học sinh Từ đó phân loại học sinh và có kế hoạch ôn tập, củng cố kiến thứcsát với đối tượng
Trong chương trình vật lí lớp 12, bài tập chương sóng cơ chiếm phần quantrọng trong các đề thi THPT quốc gia Bài tập về sóng cơ học có nhiều dạng, trong
đó có dạng bài toán sóng ngang liên quan đến xác định mối liên hệ giữa chiều daođộng của phần tử môi trường khi sóng truyền qua và chiều truyền sóng Hiện tại,chưa có tài liệu nghiên cứu nào bàn sâu vào vấn đề này nên giáo viên cũng chưachú ý đổi mới phương pháp dạy học, hướng dẫn học sinh giải đúng, giải nhanh cácbài tập vì vậy học sinh thường bị lúng túng, dễ nhầm lẫn giữa chiều dao động củaphần tử khi có sóng truyền qua và chiều truyền sóng, dẫn đến không giải quyếtđược yêu cầu của bài toán nên kết quả thi THPT quốc gia không cao
Với mỗi dạng bài tập vật lí thông thường có nhiều cách giải khác nhau Đối vớihình thức thi trắc nghiệm như hiện nay để đạt điểm cao trong kì thi THPT quốc giađòi hỏi học sinh phải ra quyết định nhanh và chính xác, vì vậy phải lựa chọn đượccách nào nhanh nhất, hiệu quả nhất Nhận thức được những vấn đề trên tôi đã chọn
đề tài: “Kinh nghiệm chọn điểm mốc trên đồ thị sóng hình sin tìm mối liên hệ
giữa chiều truyền sóng và chiều dao động của phần tử môi trường giúp học sinh lớp 12 giải nhanh các bài tập sóng ngang trong chương sóng cơ ”.
Trang 41.2 Mục đích nghiên cứu
Việc nghiên cứu đề tài này, tôi hướng đến một số mục đích sau:
Thứ nhất: Giúp học sinh tìm được mối liên hệ giữa chiều truyền sóng và
chiều dao động của phần tử môi trường từ đó học sinh vận dụng giải nhanh các bàitập về sóng ngang
Thứ hai: Vận dụng vào giảng dạy giúp bài học sinh động, phong phú, tạo
hứng thú cho học sinh, giúp học sinh tích cực, tự giác trong các tiết học vật lí từ đónâng cao chất lượng bộ môn nói riêng, chất lượng giáo dục nói chung
Thứ ba: Góp thêm một kinh nghiệm giải bài tập vật lí vào hệ thống các kinh
nghiệm và kĩ năng giải bài tập vật lí nói chung góp phần đổi mới phương pháp dạyhọc, giúp truyền tải hiệu quả kiến thức vật lí để học sinh hiểu bản chất hiện tượngnhanh hơn, sâu sắc hơn
Thứ tư: Qua nghiên cứu đề tài bản thân sẽ tự bồi dưỡng thêm về kiến thức
chuyên môn, nâng cao kĩ năng giải các bài tập vật lí, nâng cao trình độ nghiên cứukhoa học
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Các bài tập về sóng ngang liên quan đến chiều truyền sóng và chiều daođộng của phần tử môi trường Các kiến thức về sóng cơ và sự truyền sóng cơ trongsách giáo khoa vật lí lớp 12 cơ bản
Để nghiên cứu đề tài, tôi tiến hành khảo sát thực nghiệm trên đối tượng làlớp 12C1 năm học 2019-2020 trường THPT Cẩm Thuỷ 2 Đối chứng là lớp 12C2năm học 2019-2020 trường THPT Cẩm Thuỷ 2
Cả hai đối tượng khảo sát lớp 12C1 và 12C2 có chung đặc điểm xuất phát:
Là lớp học chương trình cơ bản, điểm đầu vào thấp, đa số học sinh có học lực trungbình, ít học sinh có học lực khá và giỏi, khả năng tư duy, phân tích các hiện tượngvật lí hạn chế, nhiều học sinh không có động lực và thiếu hứng thú trong học tậpđặc biệt là môn vật lí Do đó các em thiếu kĩ năng, kinh nghiệm, phương pháp khigiải các bài tập vật lí dẫn đến kết quả các bài kiểm tra và các kì thi không cao
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu
Trang 5quan, tổng hợp và phân loại bài tập theo một trình tự logic, phù hợp với quá trìnhnghiên cứu.
Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin: Nghiên cứu thựctiễn dạy và học của giáo viên và học sinh trường THPT Cẩm Thủy 2 Thu thậpthông tin về các kết quả kiểm tra đánh giá học sinh nhằm tìm ra những nhu cầukiến thức và kĩ năng cần thiết trong bài toán sóng ngang
Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Tôi tham khảo ý kiến của các thầy, côgiáo trong bộ môn, những người có kinh nghiệm trong lĩnh vực này
Phương pháp toán học: Sử dụng các phương pháp thống kê toán học để xử lýkết quả thu được
2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm
2.1.1 Các định nghĩa và khái niệm.
Định nghĩa: Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường
Các phần tử vật chất của môi trường mà sóng truyền qua chỉ dao động xungquanh vị trí cân bằng
Định nghĩa sóng ngang: Sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động
theo phương vuông góc với phương truyền sóng gọi là sóng ngang
Sóng cơ trên mặt nước là sóng ngang Khi sóng cơ lan truyền trên mặt nướcthì các phần tử môi trường không bị truyền đi mà dao động xung quanh các vị trí
cân bằng Chiều truyền sóng trên mặt nước theo một trục có phương ngang, chiều sang trái hoặc sang phải Chiều dao động của một phần tử trên mặt nước khi sóng
truyền qua là thẳng đứng đi lên hoặc đi xuống
2.1.2 Các đặc trưng của một sóng hình sin
Sóng hình sin tại một thời điểm t
u U
M
U. V Sóng
Trang 6a) Biên độ sóng: Biên độ A của sóng là biên độ dao động của một phần tử môitrường có sóng truyền qua.
b) Chu kì (tần số) của sóng : Là chu kì dao động của một phần tử của môi trườngkhi có sóng truyền qua Tần số sóng f = T1
c) Tốc độ truyền sóng : Tốc độ v là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường.Tốc độ v có giá trị không đổi
d) Bước sóng : Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi trong một chu kì
= v.T = v f
e) Năng lượng sóng : Năng lượng sóng là năng lượng dao động của các phần tử củamôi trường có sóng truyền qua
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
Với kinh nghiệm trong thực tế giảng dạy nhiều năm ở trường THPT CẩmThủy 2, trên nhiều lớp dạy, nhiều đối tượng học sinh, kết hợp với việc tham khảo ýkiến của đồng nghiệp giảng dạy cùng bộ môn, tôi nhận thấy hiện nay đa số học sinhđang còn dễ bị nhầm lẫn và thường bị lúng túng khi phân tích đề hoặc không cóhướng giải quyết được các bài tập về sóng ngang đặc biệt là mối liên hệ giữa chiềutruyền sóng và chiều dao động của phần tử môi trường Trong quá trình làm bài tậpcủa học sinh, các biểu hiện có thể dễ dàng nhận thấy như:
Thứ nhất: Học sinh chưa tự giác, chưa tích cực trong việc tìm hiểu, nghiên
cứu bản chất hiện tượng vật lí trong các bài tập Học sinh thường làm bài tập mangtính đối phó như chép trong sách giải, lấy kết quả trên mạng mà bỏ qua tìm hiểuphương pháp, kĩ năng giải bài tập cũng như bản chất của hiện tượng vật lí
Thứ hai: Học sinh không có hứng thú, động lực trong các giờ học vật lí dẫn
đến khi làm bài tập các em thấy khô khan, trừu tượng
Thứ ba: Chưa có nhiều tài liệu hướng dẫn học sinh cách phát hiện ra điểm
mấu chốt của các hiện tượng vật lí trong các bài tập Đặc biệt khi làm các bài tập vềsóng ngang học sinh chưa biết cách phân biệt chiều truyền sóng và chiều dao độngcủa phần tử môi trường
Trang 7Từ những hiện trạng trên dẫn tới kết quả là: Khi ôn thi học sinh giỏi, ôn thiTHPT Quốc gia, trong quá trình làm bài tập về sóng ngang, học sinh thường thụđộng, tính tích cực tự giác của học sinh không được phát huy, ít học sinh làm đúngkết quả, thậm trí có học sinh không làm bài.
Nguyên nhân: Thực trạng trên có thể được tạo nên từ nhiều nguyên nhân khácnhau như:
Từ phía học sinh: Có thể do ý thức tự giác của học sinh chưa cao, do trình độcủa học sinh còn hạn chế Đa số học sinh chưa hiểu được các hiện tượng vật lí,chưa được làm nhiều dạng bài tập nên kĩ năng giải đúng, giải nhanh bài tập còn hạnchế …
Từ phía giáo viên: Do cách hướng dẫn giải bài tập của giáo viên chưa phùhợp, đang còn rườm rà, khó hiểu, không logic nên chưa khơi gợi sự hứng thú, tíchcực cho học sinh Đôi khi có cách hướng dẫn giải bài tập của giáo viên quá khókhiến học sinh lúng túng, không tự tin khi làm các bài tập khác tương tự
Từ phía xã hội: Do xu thế xã hội hiện nay có nhiều vấn đề khiến học sinhbận tâm như: việc yêu sớm, sự quan tâm của gia đình, các trang mạng xã hội (đặcbiệt là facebook), các tệ nạn xã hội, Từ xu thế đó khiến học sinh giảm bớt hứngthú, động lực học tập
Ngoài ra, việc thi theo hình thức trắc nghiệm đối với môn Vật lí cũng là lí docủa phần đông học sinh ngại giải các bài tập khi chưa hiểu hiện tượng Hơn nữa, hệthống bài tập trong sách giáo khoa chỉ là định hướng chung cho việc khai thác kiếnthức cơ bản, trong khi đó trình độ của học sinh lại hết sức đa dạng, được phân chiathành nhiều đối tượng khác nhau, không phải nơi nào, lớp nào cũng như nhau
2.3 Giải pháp sử dụng để giải quyết vấn đề
Để giải quyết các thực trạng của vấn đề đã được phân tích ở trên trong dạyhọc chương sóng cơ - vật lí lớp 12, khi các em làm bài tập tôi đã hướng dẫn các em
kĩ năng chọn điểm mốc trên đồ thị sóng hình sin để tìm mối liên hệ giữa chiềutruyền sóng và chiều dao động của phần tử môi trường trong bài toán sóng ngang
Để các em có được kĩ năng này tôi trình bày theo thứ tự: Nêu yêu cầu của bài toánsóng ngang, trình bày cách chọn điểm mốc toạ độ trên sóng hình sin, hệ thống cácbài tập minh hoạ có hướng dẫn giải và bài tập tự luyện
Trang 8Thứ nhất: Yêu cầu của bài toán sóng ngang.
Xét một sóng cơ ngang lan truyền trên mặt nước Tại một thời điểm nào đó mộtphần mặt nước có dạng như hình vẽ
Tìm mối liên hệ giữa chiều truyền sóng qua M và chiều dao động của phần tử M
Cụ thể: Nếu biết chiều truyền sóng (sang phải hoặc sang trái) hãy tìm chiều daođộng của phần tử M (đi lên hoặc đi xuống) và ngược lại
Thứ hai: Cách chọn điểm mốc trên đồ thị sóng hình sin tìm mối liên hệ giũa chiều truyền sóng và chiều dao động của phần tử môi trường để giải quyết yêu cầu của bài toán sóng ngang.
Bước 1: Chọn điểm M trên đồ thị làm mốc Điểm M chia đồ thị thành hai
chiều: Chiều phần đồ thị trên M và chiều phần đồ thị dưới M (như hình vẽ) Đồngthời từ điểm mốc M dựng chiều dao động của phần tử hoặc chiều truyền sóng (nếu
M
Chiều dao động của phần tử M: Đi lên hoặc đi xuống
Chiều truyền sóng qua M: Sang phải hoặc sang trái
Trang 9Bước 2: Tìm mối liên hệ giữa chiều truyền sóng qua M và chiều dao động
của phần tử M dựa vào chiều phần đồ thị trên M và chiều phần đồ thị dưới M Cụthể như sau:
Khi biết chiều truyền sóng qua M:
Nếu sóng truyến qua M có chiều sang phải thì chiều này giống chiều phần đồthị dưới điểm M Khi đó chiều dao động của M giống chiều phần đồ thị trên điểm
M, điểm M đi lên
Nếu sóng truyền qua M có chiều sang trái thì chiều này giống chiều phần đồthị trên điểm M Khi đó chiều dao động của M giống chiều phần đồ thị dưới điểm
M, điểm M đi xuống
Khi biết chiều dao động của phần tử M:
Nếu phần tử M đang dao động đi lên thì chiều này giống chiều phần đồ thịtrên điểm M Khi đó chiều truyền sóng qua M giống chiều phần đồ thị dưới điểm
M, sóng truyền sang phải
Nếu phần tử M đang dao động đi xuống thì chiều này giống chiều phần đồthị dưới điểm M Khi đó chiều truyền sóng qua M giống chiều phần đồ thị trênđiểm M, sóng truyền sang trái
Bước 3: Dựa vào kết quả các bước ở trên ta tìm được chiều truyền sóng khi
biết chiều dao động của phần tử và ngược lại Từ đó giải quyết được các yêu cầucủa bài toán một cách nhanh nhất
Thứ ba: Các bài tập minh họa có hướng dẫn giải.
Bài 1: (Trích Bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng cơ - SGK Vật lí 12) Vẽ một mũi
tên chỉ chuyển động của phần tử M khi sóng truyền từ trái sang phải (hình sau)
M VSóng
Trang 10HƯỚNG DẪN GIẢI
Bài toán này đã biết chiều truyền sóng sang phải nên chiều chuyển động của phần tử M chỉ có thể đi lên hoặc đi xuống Để tìm chiều chuyển động của phần tử
M ta dùng cách chọn điểm mốc trên đồ thị gồm các bước sau:
Bước 1: Chọn điểm M trên đồ thị làm mốc Điểm M chia đồ thị thành hai phần có
chiều như hình vẽ
Bước 2: Từ đồ thị ta thấy: Nếu lấy điểm M làm mốc thì chiều phần đồ thị dưới M
và chiều truyền sóng cùng hướng sang phải Nên chiều dao động của M giốngchiều phần đồ thị trên M Điểm M dao động đi lên
Bước 3: Kết luận: M đi lên Mũi tên như hình vẽ.
Bài 2: Trên mặt nước có một sóng hình sin lan truyền Biết phần tử M khi đó đang
dao động đi xuống như hình vẽ Chiều truyền sóng qua điểm M khi đó ?
A Đi lên B Đi xuống C Sang phải D Sang trái
Trang 11HƯỚNG DẪN GIẢI
Bài toán này đã biết chiều dao động của phần tử M đi xuống nên chiều
truyền sóng qua điểm M chỉ có thể sang phải hoặc sang trái Để tìm chiều truyền sóng ta dùng cách chọn điểm mốc trên đồ thị gồm các bước sau:
Bước 1: Chọn điểm M trên đồ thị làm mốc Điểm M chia đồ thị thành hai phần có
chiều như hình vẽ
Bước 2: Từ đồ thị ta thấy: Nếu lấy điểm M làm mốc thì chiều dao động của phần tử
M và chiều phần đồ thị dưới M cùng đi xuống Nên chiều truyền sóng qua M giốngchiều phần đồ thị trên M cùng hướng sang trái
Bước 3: Kết luận: Chiều truyền sóng qua M giống chiều của phần đồ thị trên:
=> Hướng sang trái Chọn đáp án D.
Bài 3: (Trích câu 34 - Thi thử lần 1- Trường THPT Lý Thái Tổ tỉnh Bắc Ninh năm
2018-2019) Cho một sóng trên mặt nước truyền theo phương OX Tại một thờiđiểm hình dạng sóng được biểu diễn như hình Biết rằng phần tử M trên mặt nướcđang đi lên vị trí cân bằng Hỏi khi đó điểm N trên mặt nước đang chuyển độngnhư thế nào?
Trang 12A đang đi lên B đang đi sang bên phải.
C đang đi xuống D đang đi sang bên trái
HƯỚNG DẪN GIẢI
Bài tập này đề cho chiều dao động của phần tử M, cần tìm chiều dao độngcủa N Áp dụng chọn điểm mốc đồ thị cho hai điểm M và N, dựng chiều phần đồthị trên và chiều phần đồ thị dưới của hai điểm như hình vẽ
Chọn điểm M làm mốc:
Phần đồ thị trên điểm M có chiều giống với chiều dao động của điểm M (chiều đi lên ) nên chiều truyền sóng qua M giống với chiều phần đồ thị dưới của điểm M (chiều sang trái ) Sóng truyền theo chiều từ phải qua trái
Trang 13Chọn điểm N làm mốc: Chiều truyền sóng qua N giống với chiều phần đồ thị dưới
( cùng sang trái ) nên chiều dao động của N giống với chiều phần đồ thị trên: đi lên
Vậy điểm N đang dao động đi lên Chọn đáp án A.
Bài 4: (Trích bài tập trong sách: Tuyển chọn 5000 bài tập dao động và sóng cơ học - Lại Đắc Hợp )
Hình trên biểu diễn sóng ngang truyền trên
một sợi dây, theo chiều từ trái qua phải
Tại thời điểm như biểu diển trên hình,
điểm P có li độ bằng không, còn điểm Q
có li độ cực đại Vào thời điểm đó chuyển
động của P và Q lần lượt là
A đi xuống; đứng yên B đứng yên; đi xuống
C đứng yên; đi lên D đi lên; đứng yên
HƯỚNG DẪN GIẢI
X
Chiều chuyển động của N
Chiều
chuyển động
của M
Chiều truyền sóng qua N
M
N O
Chiều truyền sóng qua M
P
Q