Mục tiêu: Kiến thức: Áp dụng phương trình sóng và kết quả của việc tìm sóng tổng hợp của hai sóng ngang cùng tần số để dự đoán sự tạo thành vân giao thoa - Bố trí được thí nghiệm kiểm [r]
Trang 1Trường THPT Bán Công Eakar
Giáo án giảng dạy vật lý 12 chương trình nâng cao
Giáo viên thiết kế : Phạm Quang Cảnh
Bài 16: GIAO THOA SÓNG.
I Mục tiêu:
Kiến thức: Áp dụng phương trình sĩng và kết quả của việc tìm sĩng tổng hợp của hai sĩng ngang
cùng tần số để dự đốn sự tạo thành vân giao thoa - Bố trí được thí nghiệm kiểm tra với sĩng nước - Xác định điều kiện để cĩ vân giao thoa
Kĩ năng: Thiết lập cơng thức, sử dụng đồ thị.
Liên hệ thực tế:
II.CHUẨN BỊ CỦA THẦY VÀ TRỊ:
1 Giáo viên:
Thiết bị tạo vân giao thoa đơn giản cho các nhĩm Hs
Thiết bị tạo vân giao thoa sĩng nước với nguồn dao động cĩ f thay đổi dùng
cho Gv
Phương pháp dạy học : Thí nghiệm + phát
vấn
2 Học sinh:
Xem lại: Tổng hợp dao động, phương trình sĩng
III TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY -Ổn định tổ chức:
-Kiểm tra bài cũ:
HĐ1:
Gv:+Khảo sát hiện tượng khi cĩ sự giao nhau của
hai sĩng trên mặt nước xuất phát từ hai nguồn dao
động cố cùng tần số, biên độ và cùng pha
+ Để đơn giản ta giả thiết hai nguồn giống hệt nhau và cĩ pha ban đầu bằng khơng
Gv: Vẽ hình và yêu cầu H viết phương trình dao
động của nguồn S1, S2 và từ đĩ viết được phương
trình dao động tại M cách S1 là d1 do s1 gây ra và S2
là d2 do s1 gây ra
Hs: + Viết được phương trình dao động tại M cách
S1 là d1 do s1 gây ra và S2 là d2 do s1 gây ra
+Suy ra biểu thức độ lệch pha của hai dao động tại M
+ Viết cơng thức xác định biên độ dao động tổng hợp tại M
Gv: Dựa vào cơng thức (1) và (2) suy ra các cơng
thức xác định vị trí các điểm M để tại đĩ biên độ
1 Giao thoa của hai sĩng:
a Dự đốn hiện tượng:
Giả sử: u1=u2=Acost
Suy ra: u1M=Acos(t-2d1 )
và u2M=Acos(t-2d2)
Độ lệch pha của hai dao động:
= (t-2d2 ) - (t- )
d 2
= 1 2 (1)
2
Biên độ dao động tổng hợp tại M:
M
Lop12.net
Trang 2dao động tổng hợp tại M cực đại hay cực tiểu.
2 = A12A222A A cos1 1
= 2A2 (1+ cos) (2)
Kết hợp (1) và (2) ta suy ra:
+ M dao động với biên độ cực đại khi:
cos = 1 hay d1-d2 = k (3) + M dao động với biên độ cực tiểu khi:
cos = -1 hay d1-d2 = (k+ ½) (4) Trong đó k = 0, 1, 2 ,
HĐ1:
Gv:+Khảo sát hiện tượng khi có sự giao nhau của
hai sóng trên mặt nước xuất phát từ hai nguồn dao
động cố cùng tần số, biên độ và cùng pha
+ Để đơn giản ta giả thiết hai nguồn giống hệt nhau và có pha ban đầu bằng không
Gv: Vẽ hình và yêu cầu H viết phương trình dao
động của nguồn S1, S2 và từ đó viết được phương
trình dao động tại M cách S1 là d1 do s1 gây ra và S2
là d2 do s1 gây ra
Hs: + Viết được phương trình dao động tại M cách
S1 là d1 do s1 gây ra và S2 là d2 do s1 gây ra
+Suy ra biểu thức độ lệch pha của hai dao động tại M
+ Viết công thức xác định biên độ dao động tổng hợp tại M
Gv: Dựa vào công thức (1) và (2) suy ra các công
thức xác định vị trí các điểm M để tại đó biên độ
dao động tổng hợp tại M cực đại hay cực tiểu
Hs: Thiết lập theo yêu cầu của Gv.
1 Giao thoa của hai sóng:
a Dự đoán hiện tượng:
Giả sử: u1=u2=Acost
Suy ra: u1M=Acos(t-2d1 )
và u2M=Acos(t-2d2)
Độ lệch pha của hai dao động:
= (t-2d2 ) - (t- )
d 2
= 1 2 (1)
2
Biên độ dao động tổng hợp tại M:
A2 = A12A222A A cos1 1
= 2A2 (1+ cos) (2)
Kết hợp (1) và (2) ta suy ra:
+ M dao động với biên độ cực đại khi:
cos = 1 hay d1-d2 = k (3) + M dao động với biên độ cực tiểu khi:
cos = -1 hay d1-d2 = (k+ ½) (4) Trong đó k = 0, 1, 2 ,
Gv: Dựa vào công thức (3) và (4) để nhắc lại
cho H thấy quỹ tích các điểm nằm trong một
mặt phẳng mà hiệu khoảng cách từ điểm đó đến
hai điểm cố định là hằng số thì quỹ tích đó là
một đường hypebol
Hs: Dựa vào định nghĩa đường hypebol để tiếp
thu
Gv: Vậy tập hợp các điểm dao động với biên
độ cực đại hay cực tiểu với mỗi giá trị xác định
của k có hình dạng gì?
Hs: Đường hypebol.
Gv: Dùng hình vẽ ( hình vẽ động càng tốt) chỉ
cho H thấy các đường hypebol cực đại và cực
Hình minh hoạ cho các hypebol cực đại và cực tiểu
M
- 2 - 1 0 1 2
(Các gợn cực đại)
(Các gợn cực tiểu)
-2 -1 0 1…
Lop12.net
Trang 3tiểu ứng với các giá trị của k và lưu ý cho H các
đường hypebol cực đại và cực tiểu gọi là các
vân giao thoa
Kết luận : Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, luôn luôn hoặc tăng cường nhau, hoạc làm yếu nhau được gọi là sự giao thoa sóng
HĐ 2:
Gv: Làm thí nghiệm được minh hoạ ở hình vẽ
bên
Hs: Quan sát và so sánh kết quả từ thí nghiệm
với kết quả thu được từ dự đốn
b Thí nghiệm kiểm tra:
Từ kết quả quan sát thực nghệm và dự đốn từ lý thuyết ta thấy chúng hồn tồn phù hợp
HĐ3:
Gv: Phân tích cho H thấy:
+Muốn cĩ hiện tượng giao thoa thì độ
lệch pha phải là một hằng số, khi đĩ vị trí
các vân giao thoa cố định trên mặt nước
+ Nếu độ lệch pha thay đổi thì vị trí
các vân cực đại và cực tiểu thay đổi, khi đĩ ta
sẽ khơng quan sát được giao thoa
Gv: Tổng quát lên để cĩ điều kiện về giao thoa.
2 Điều kiện để cĩ hiện tượng giao thoa:
Điều kiện để cĩ hiện tượng giao thoa
là: Hai sĩng xuất phát từ hai nguồn dao động
phải cùng phương, cùng tần số và độ lệch pha khơng đổi theo thời gian.
Hai nguồn trên là hai nguồn kết hợp, sĩng do hai nguồn kết hợp tạo ra gọi là sĩng
kết hợp.
HĐ4:
Hs: Nghiên cứu sgk.
3 Ứng dụng: Sgk.
Củng cố dặn dị
Bài tập về nhà: Bài 1trang 1 , 2 , 3 SGK
Bài tập thêm: Mũi nhọn S1 dao động điều hịa với tần số f = 40Hz, biên độ a = 2cm, chạm thẳng đứng vào mặt nước yên lặng tạo ra sĩng trên mặt nước Khoảng cách giữa hai gợn sĩng (hai gợn lồi) liên tiếp là 20cm Xem biên độ sĩng khơng đổi trên mặt nước
1.Tìm bước sĩng, vận tốc truyền sĩng, viết phương trình dao động của S1 Chọn t = 0 khi S1 qua vị trí cân bằng theo chiều dương
2 Viết phương trình dao động tại M nằm trên mặt thống cách S1 một đoạn d = 25cm Dao động của
M lệch pha như thế nào so với nguồn S1
3 Mũi nhọn S2 dao động điều hịa giống hệt S1 và chạm vào mặt nước tại S2 cách S1 một đoạn 12cm
S 2 S1 P
Lop12.net
Trang 4a Mô tả hình ảnh quan sát được trên mặt nước.
b Tính số gợn cực đại (gợn lồi) và số gợn cực tiểu ( gợn lõm) có trong khoảng S1 và S2
Rút kinh nghiệm:
Lop12.net