báo cáo kết quả nghiên cứu

+) Nhận xét: Học sinh nếu không dùng cách đường tròn lượng giác thì rất dễ nhầm lẫn, vì khi xác định định pha của chúng.. Nếu cứ chiếu lên trục thẳng đứng thì lại chọn đáp án 2 cm/s [r]

1

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU,

ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

1 LỜI GIỚI THIỆU

Nghị quyết hội nghị lần thứ II Ban chấp hành Trung ương khóa VIII đã nhấn mạnh Thực sự coi giáo dục là quốc sách hàng đầu, đầu tư cho giáo dục là đầu tư cho sự phát triển Chính vì vậy “Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” Đó là mục tiêu to lớn, chiến lược lâu dài của sự nghiệp Giáo Dục và Đào Tạo

Trước yêu cầu đó, mục đích dạy và học ở các trường trung học phổ thông nói chung, bộ môn Vật Lý nói riêng, đặc biệt dạy vật lý cho học sinh học để thi THPT Quốc Gia và xét tuyển theo khối A, A1( nhất là dạy Vật Lý nâng cao) Trong thực tiễn dạy vật lý ở trường THPT, việc giải bài tập vật lý là một công việc diễn ra thường xuyên không thể thiếu được Nó tác động tích cực trực tiếp đến quá trình giáo dục và phát triển tư duy của học sinh, đồng thời tạo cho học sinh tính ham học, ham tìm tòi tạo động lực cố gắng trong học tập Vì hiện nay số lượng bài tập trong sách bài tập Vật Lý sách giáo khoa, sách bài tập và sách tham khảo rất nhiều Vậy mà ở trên lớp số lượng giờ bài tập ở trên lớp thì không thể chữa hết được tất cả các bài tập ở tất cả các sách ấy, cho nên việc tự học của các em là rất cần thiết Thực tế một số học sinh đã gặp phải rất nhiều khó khăn trong việc giải bài tập của từng chương, từng phần, mà điều này rất cần ở người thầy giáo hướng dẫn học sinh, giúp học sinh không hiểu sai bản chất vấn đề, không sai lầm khi giải bài tập Mà đặc biệt ở mỗi phần, mỗi chương

ở mỗi khối lớp lại đòi hỏi một cách khác nhau về kiến thức cũng như phương pháp giải Nhất là các dạng bài tập có liên quan đến thi THPT Quốc gia Qua nhiều năm dạy Vật Lý tại trường THPT Lê Xoay, tôi thấy đa số thầy cô cũng đã quan tâm tới các dạng bài tập nhất là các dạng bài tập có liên quan đến thi THPT Quốc gia, mà trong đó có phần dao động sóng, trong phần dao động sóng

thì bài tập về “ sóng dừng” cũng là một phần khá hay và khó để tránh sự nhầm

lẫn cho học sinh khi học phần này Tôi đã đưa ra phương pháp giải và phân loại các dạng bài tập của phần này, chỉ ra những sai lầm học sinh thường mắc khi giải bài tập phần này Để từ đó học sinh định hướng giải bài tập một cách chính xác không nhầm lẫn

Điểm mới của đề tài này là: Vừa hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập, vừa đưa ra các sai lầm mà học sinh thường mắc phải khi giải bài tập phần này, từ đó giúp học sinh giải bài tập tốt hơn, không bị nhầm lẫn Cụ thể hơn ở từng dạng và từng bài, từng hiện tượng vật lý của các bài tập phần này, nhất là các dạng bài nâng cao có cập đến thi THPT Quốc gia.Trước tình hình

học phần “ sóng dừng” là một phần mà đòi hỏi học sinh phải có sự tư duy đầu

tư, mệt mài giải bài tập thì mới nắm vững kiến thức và hiểu kiến thức một cách

sâu sắc thấu đáo vấn đề

Nhưng muốn làm được điều đó thì tự học sinh không thể làm được mà phải nhờ vào sự định hướng, rèn luyện của thầy cô Là một giáo viên dạy Vật lý, theo tôi nên phân định rõ ràng từng loại bài tập, từng dạng bài tập, những sai lầm học sinh thường mắc để khi học sinh gặp phải tự học sinh giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng, tránh được sự nhầm lẫn giữa dạng này với dạng khác, giữa phần này với phần khác Từ đó nâng cao được hiệu quả giải bài tập Vật lý hơn

2 TÊN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ " SÓNG DỪNG " LỚP 12- THPT

3 TÁC GIẢ SÁNG KIẾN:

- Họ và tên: Vũ Thị Thái

- Địa chỉ tác giả sáng kiến: Trường THPT Lê Xoay- Vĩnh Tường- Vĩnh Phúc

- Số điện thoại: 0985013918 Email: Vuthai.lexoay@gmail.com

4 CHỦ ĐẦU TƯ TẠO RA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

- Vũ Thị Thái: Trường THPT Lê Xoay- Vĩnh Tường- Vĩnh Phúc

5 LĨNH VỰC ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

- Dùng để dạy cho học sinh khối 12, ôn thi THPT Quốc gia hàng năm trong trường THPT Lê Xoay, và các trường THPT khác

- Dùng để dạy cho các học sinh đội tuyển HSG khối 12 hàng năm của trường, cũng như các trường khác

6 NGÀY SÁNG KIẾN ĐƯỢC ÁP DỤNG THỬ

- Sáng kiến kinh nghiệm đã được áp dụng thử cho học sinh lớp 12, năm học 2017- 2018, năm học 2019-2020 Cụ thể đề tài đã được áp dụng vào các lớp tôi giảng dạy học chuyên đề của lớp 12( 12A1, 12A2, 12A3) Đồng thời bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi cấp tỉnh môn vật lý lớp 12

3

7 MÔ TẢ BẢN CHẤT CỦA SÁNG KIẾN

*) VỀ NỘI DUNG SÁNG KIẾN:

7.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

Theo X.E Camenetxki và V.P Ôrêkhôv: Trong thực tiễn dạy học bài tập vật

lý là một vấn đề không lớn trong trường hợp tổng quát được giải quyết nhờ những suy luận logíc, những phép toán và những thí nghiệm trên cơ sở lý luận

và những dạng bài tập vật lý ( X.E Camenetxki và V.P Ôrêkhôv- phương pháp giải bài tập vật lý Tập 2 NXBGD 1976) Hiểu theo nghĩa rộng, thì sự tư duy định hướng tích cực về một vấn đề nào đó luôn luôn là việc giải bài tập Về thực chất mỗi một vấn đề mới xuất hiện do nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa trong các tiết học vật lý chính là một bài tập đối với học sinh

Trên cơ sở nghiên cứu các định nghĩa về bài tập Vật lý, thì bài tập Vật lý có hai chức năng chủ yếu là: Tập vận dụng kiến thức cũ và tìm kiếm kiến thức mới

7.2 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

- Với thực trạng hiện nay khi dạy Vật lý ở trong trường phổ thông nhiều khi chúng ta đã thầm quên đi những vấn đề rất quan trọng, đó là các hiện tượng Vật

lí cho từng dạng, có phục vụ cho phần kiến thức ôn thi THPT Quốc gia

- Để làm tốt được các bài tập ôn thi THPT Quốc gia hàng năm thì cần phải nắm chắc bản chất Vật lý, nhiều khi giải bài tập chỉ cần sai bản chất vật lý là bài toán trở nên sai ngay, chính vì vậy nên để dạy các mảng kiến thức ôn thi THPT Quốc gia thì các khâu hướng dẫn cho học sinh là rất quan trọng Nhưng điều mà tôi thấy cần thiết nhất là chỉ ra cho học sinh phương pháp, cách phân loại, các

dạng bài tập Nên tôi đã chọn đề tài: Phương pháp giải bài tập về “ sóng dừng” lớp 12- THPT

- Thậm chí kiến thức phần “ sóng dừng” không chỉ dùng để thi THPT Quốc

gia mà còn dùng để thi HSG lớp 12 hàng năm

7.3 CÁC GIẢI PHÁP CHUNG ĐỂ TỔ CHỨC THỰC HIỆN

- Khi giải một bài tập vật lý nào chúng ta cũng tiến hành theo 4 bước sau:

Bước 1: Đọc kỹ đề, nghiên cứu, tìm hiểu đề, phân tích hiện tượng Vật lý

trong bài toán để tìm xem đại lượng nào đã biết, đại lượng nào cần tìm

Ghi tóm tắt bài toán bằng các kí hiệu Vật lý Đổi đơn vị đo cho phù hợp, vẽ hình khi cần thiết( theo tôi bước này rất quan trọng, vì mọi hiện tượng vật lý học sinh đều phải phân tích ở phần này, để suy nghĩ tìm hướng giải quyết)

Bước 2: Lập kế hoạch giải

Theo dự kiện đề bài đã cho, các đại lượng cần tìm có liên quan đến nội dung kiến thức cơ bản nào? Liên quan như thế nào? Tìm cách giải ( bước này thể hiện trong sự tư duy của học sinh)

Bước 3: Tiến hành giải

Trên cơ sở phân tích bài toán như ở bước 2 Hãy viết các công thức có liên quan

và tính toán

Bước 4: Kiểm tra kết quả:

- Kiểm tra việc tính toán

- Kiểm tra đơn vị đo của các đại lượng

- Kiểm tra ý nghĩa thực tiễn

*) Với việc xác định cách giải bài tập, sau đó trên mỗi bài lại chỉ ra cách giải nhanh chính xác, những sai lầm mà học sinh khi giải thường hiểu sai, hiểu lầm

để từ đó giúp các em giải bài tập đó tốt hơn

- Nếu trên dây có một đầu cố định một đầu tự do, chiều dài của dây là AB, thì ta

 

 Trong đó

k= 1,2,3 là bụng sóng ( trường hợp này số nút sóng = số bụng sóng)

7.4.1.2.Ví dụ:

Ví dụ 1: Trên một sợi dây đàn hồi dài 1,2 m, hai đầu cố định, đang có sóng

dừng Biết sóng dừng trên dây có tần số 100Hz và tốc độ 80 m/ Số bụng songs trên dây là

5

+) Nhận xét: Với ví dụ này học sinh chỉ cần vận dụng tốt công thức xác định chiều dài của dây khi có hai đầu cố định

Ví dụ 2: Dây AB= 40cm căng ngang, 2 đầu cố định, khi có sóng dừng thì tại M

là bụng sóng thứ 4 ( kể từ B) Biết BM= 14cm Tổng số bụng trên dây AB là

+) Nhận xét: Với ví dụ này học sinh chỉ cần vận dụng tốt công thức xác định

chiều dài của dây khi có hai đầu cố định, khoảng cách giữa hai nút liên tiếp hoặc

hai bụng liên tiếp bằng một nửa bước sóng

Ví dụ 3: Một sợi dây AB dài 21cm, vận tốc truyền sóng trên dây là 4 m/s đầu A

dao động với tần số 100 Hz Trên dây có sóng dừng hay không, số bụng sóng khi đó là

*) Trường hợp 1: Hai đầu dây cố định

Chiều dài dây thỏa mãn:

Loại vì k Z , suy ra nếu hai đầu dây cố định thì không xảy ra sóng dừng

*) Trường hợp 2: Một đầu tự do, một đầu cố định

Chiều dài sợi dây thỏa mãn:

+) Nhận xét: Với ví dụ này học sinh chỉ cần vận dụng tốt công thức xác định

chiều dài của dây khi có một đầu cố định một đầu tự do, khoảng cách giữa bụng sóng và nút sóng gần nhau nhất là một phần tư bước sóng

Ví dụ 4: Khi có sóng dừng trên dây AB hai đầu cố định với tần số f1 thì thấy trên dây có 11 nút sóng Muốn trên dây có 13 nút sóng thì tần số f2 phải có giá trị bằng bao nhiêu f1

612

2

v AB

f

f 

+) Nhận xét: - Đối với bài tập này học sinh biết được số bó sóng, thường nhầm

lẫn bài này học sinh chỉ nhầm là mỗi bó sóng là một bước sóng, nhưng phải hiểu

rõ là mỗi bó sóng tương ứng với một nửa bước sóng, và số nút bao giờ cũng nhiều hơn số bó sóng +1

Ví dụ 5: Một sợi dây mảnh nhẹ đàn hồi, đầu trên treo vào một cần rung, đầu

dưới tự do Cần rung có thể dao động nhỏ theo phương ngang thì trên dây có sóng dừng Khi tần số dao động của cần rung là 45Hz, thì trên dây có sóng dừng với 5 nút sóng Giảm tần số của sóng dừng một lượng tối thiểu là bao nhiêu thì trên dây vẫn có sóng dừng:

Ví dụ 6: Một sợi dây AB dài 1,25m căng ngang, đầu B cố định, đầu A dao động

với tần số f Người ta đếm được trên dây có ba nút sóng, kể cả hai nút ở hai đầu

A, B Biết tốc độ truyền sóng trên dây là 20m/s Tần số sóng bằng

+) Nhận xét: Với ví dụ này đọc lướt chỉ nghĩ một đầu cố định, một đầu tự do thì

mới sai Còn nếu đọc kĩ hiểu rõ mà tính sai thì viết công thức nhầm lại tính: f= 20.1,25 =25 (Hz) vẫn có đáp án D, nếu chọn là sai Với dạng bài tập dễ này phải cẩn thận là chính

Ví dụ 7: Một sợi dây đàn hồi dài ℓ = 60 cm được treo lơ lửng trên một cần rung

Cần rung có thể dao động theo phương ngang với tần số thay đổi từ 60 Hz đến

180 Hz Biết tốc độ truyền sóng trên dây là v = 8 m/s Trong quá trình thay đổi tần số thì có bao nhiêu giá trị của tần số có thể tạo ra sóng dừng trên dây?

    có 18 giá trị của k thỏa mãn Chọn đáp án D

+) Nhận xét: Ví dụ này học sinh đọc không kĩ đề, không hiểu rõ đầu lơ lửng là

tự do dễ nhầm là hai đầu cố định, thì lại tính ra được là 9 k 27, sẽ có 19 giá

trị, khi ấy chọn đáp án A sẽ sai ngay Chính vì vậy với dạng bài tập này ta phải

cho học sinh hiểu rõ sợi dây có đầu lơ lửng nghĩa là đầu đó tự do

Ví dụ 8: Một sợi dây thép dài 1,2 m được căng ngang Một nam châm điện đặt

phía trên giữa hai đầu dây Cho dòng điện xoay chiều có tần số f chạy qua nam châm điện thì dây thép xuất hiện sóng dừng với 6 bụng sóng Tốc độ truyền sóng trên dây là v= 40m/s Tần số f có giá trị bao nhiêu?

A.120 Hz B 100Hz C.60 Hz D 50Hz

+) Nhận xét: Ví dụ này rất nhiều học sinh sẽ sai lầm là tần số của dòng điện

xoay chiều có tần số f chạy qua nam châm điện thì trên dây thép xuất hiện sóng dừng với tần số là f, thì sẽ tính ra là f= 100Hz thì sẽ hoàn toàn sai, và trong đề

bài lại có đáp án B là 100Hz, khi ấy chọn ta sẽ mất điểm cho câu này Vì Đáp



   (Hz) (2)

Chọn đáp án B

+) Nhận xét: Ví dụ này học sinh dễ sai lầm ở chỗ là tần số nhỏ nhất ứng với

trên dây có 1 bước sóng, thì sẽ tính  1(m) Thay vào công thức (2) sẽ có f =

100(Hz) lại có ngay đáp án A, nếu chọn đáp án này sẽ bị sai ngay và khi dạy

giáo viên cần nhấn mạnh trường hợp này tránh học sinh nhầm lẫn

Ví dụ10: Sóng dừng xuất hiện trên sợi dây với tần số f=5Hz Gọi thứ tự các

điểm thuộc dây lần lượt là O,M,N,P sao cho O là điểm nút, P là điểm bụng sóng gần O nhất (M,N thuộc đoạn OP) Khoảng thời gian giữa 2 lần liên tiếp để giá trị li độ của điểm P bằng biên độ dao động của điểm M,N lần lượt là 1/20 và 1/15s Biết khoảng cách giữa 2 điểm M,N là 0,2cm Bước sóng trên sợi dây là:

A 5,6cm B 4,8 cm C 1,2cm D 2,4cm

Hướng dẫn giải

Chu kì của dao động: T = 1

f = 0,2(s)

v = MN/tMN = 24cm/s

Do đó  = v.T = 4,8 cm Chọn đáp án B

+) Nhận xét : Ví dụ này học sinh dễ sai lầm: là tMN = tM’M - tN’N = 1 1 ( )

12T 60 s , khi đó thay vào biểu thức tính vận tốc ta có v=12(cm/s), thay vào công thức tính bước sóng sẽ có =12.0,2=2,4(cm) Trong đáp án có kết quả đáp án D Nếu

chọn đáp án này sẽ bị sai, nên khi dạy phần này giáo viên phải nhấn mạnh cho học sinh ngay từ khi tính khoảng thời gian tMN

7.4.1.3 Bài tập tự luyện

Câu 1: Một dây cao su dài 1m căng ngang, một đầu gắn cố định, đầu kia gắn

vào âm thoa cho dao động, trên dây hình thành hệ sóng dừng có 7 nút không tính hai đầu Tốc độ truyền sóng trên dây là 36km/h Tần số dao động trên dây là:

Câu 2: Dây AB dài 21cm treo lơ lửng, đầu trên A gắn vào âm thoa dao động

Tốc độ truyền sóng trên dây là 4m/s, ta thấy trên dây có sóng dừng với 8 bụng sóng Tần số dao động của âm thoa bằng:

A 74,1Hz B 71,4Hz C 47,1Hz D 17,4Hz

Câu 3: Trên sợi dây dài ℓ (m) có hai đầu cố định, khi tần số tạo sóng trên dây là

1 = 120 Hz thì trên dây xuất hiện 16 nút sóng, khi tần số là 2 thì trên dây xuất hiện 10 nút sóng Tần số nhỏ nhất mà dây có thể tạo thành hiện tượng sóng dừng

là bao nhiêu:

A 8Hz B 12Hz C 9Hz D 6Hz

Câu 4: Người ta tạo sóng dừng trên một sợi dây căng ngang giữa hai điểm cố

định Sóng dừng được tạo ra trên dây lần lượt với hai tần số gần nhau nhất là

200 Hz và 300 Hz Tần số kích thích nhỏ nhất mà vẫn tạo ra sóng dừng trên dây là:

Câu 6: Một sợi dây có đầu trên nối với nguồn dao động, đầu dưới thả lỏng

Sóng dừng được tạo ra trên dây lần lượt với hai tần số gần nhau nhất 200 Hz và 280Hz Tần số kích thích nhỏ nhất mà vẫn tạo ra sóng dừng trên dây là:

A 80 Hz B 40 Hz C 240 Hz D 20 Hz Câu 7: Một sợi dây đàn dài 40cm, căng ở hai đầu cố định, khi dây dao động với

tần số 600Hz ta quan sát trên dây có sóng dừng với hai bụng sóng Bước sóng trên dây là:

A = 13,3 m B = 20cm C  = 40cm D = 80cm

Câu 8: Một ống sáo dài 80 cm, hở hai đầu, tạo ra một sóng đứng trong ống sáo

với âm là cực đại ở hai đầu ống, trong khoảng giữa ống sáo có hai nút sóng Bước sóng của âm là:

A = 20 cm B = 40 cm C = 80 cm D = 160cm

Câu 9: Một sợi dây đàn hồi dài 130 cm, có đầu A cố định, đầu B tự do dao động

với tần số 100 Hz, vận tốc truyền sóng ytreen dây là 40 m/ Trên dây có bao nhiêu nút và bụng sóng

độ a 3 là:

3

 + Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm M, N dao động cùng pha, cùng biên

độ a 2 là:

4

 + Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm M, N dao động ngược pha, cùng biên

11

- Vẽ vòng tròn có vị trí nút sóng là tại tâm đường tròn, vị trí bụng tại biên

- Tính độ lệch pha (biên độ):  2 d



  giữa hai điểm trên dây

- Dựa vào độ lệch pha  xác định vị trí điểm bài toán cho trên đường tròn

- Sử dụng các tính chất lượng giác, mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa đã biết để tìm biên độ sóng dừng

+) Có thể dùng phương pháp đại số để giải bài tập phần này cụ thể như sau:

*)7.4.2.2 Ví dụ

Ví dụ 1: Trên một sợi dây đàn hồi đang có sóng dừng ổn định, B là một bụng

sóng, biên độ dao động tại bụng là A Điểm M cách B một đoạn bằng một phần

ba bước sóng Biên độ sóng tại M là:

+) Nhận xét: Ví dụ này học sinh nếu biết cách giải dùng đường tròn lượng giác,

thì dễ sai làm cách xác định bụng sóng thành nút sóng, khi ấy lại chiếu lên trục thẳng đứng thì vẫn có đáp án 3

2

M

A

A  thì sẽ bị sai lầm

Ví dụ 2: Trên một sợi dây đàn hồi đang có sóng dừng ổn định, N là một nút

sóng, biên độ dao động tại bụng là A Điểm M cách N một đoạn bằng

3

 Biên

thì phải hiểu rõ và biểu diễn thật chuẩn trên đường tròn lượng giác

và phải chiếu đúng lên trục nằm ngang Xong cũng có khi học sinh nhầm lẫn lại chiếu lên trục thẳng đứng thì lại có

Ví dụ 3: Một sóng dừng trên một đoạn dây có bước sóng bằng 30cm và biên độ

dao động của một phần tử cách một nút sóng một đoạn 5cm có giá trị là 9mm Biên độ A của bụng sóng là:

+) Nhận xét: Ví dụ này học sinh sẽ dễ bị nhầm lẫn là điểm M cách nút N là 5cm

mà lại chia đoạn OB là 15 cm thì góc NOM sẽ là 300 thì lúc ấy sẽ có

Vậy lúc ấy trong đề bài cũng có đáp án 18mm, nếu chọn đáp án B, sẽ bị sai.

Ví dụ 4: Một sợi dây đàn hồi căng ngang, có sóng dừng ổn định Trên dây A là

một nút, B là điểm bụng gần A nhất, AB = 14 cm Biên độ tại bụng là 2A C là một điểm trên dây trong khoảng AB, AC = 14/3 cm Biên độ dao động tại điểm

Trong đề bài cũng có đáp án với kết quả của đáp án sai, đáp án A, và chọn đáp

án này kết quả sẽ sai

Ví dụ 5: Một sóng dừng trên một đoạn dây có dạng u = Asin(bx).cos(t)(mm), trong đó x đo bằng cm , t đo bằng giây Cho biết bước sóng bằng 0,4 m và biên

độ dao động của một phần tử cách một nút sóng một đoạn 5 cm có giá trị là 5mm Biên độ A của bụng sóng là:



O

+) Nhận xét: Ví dụ này học sinh dễ sai lầm ở chỗ xác định vị trí của M, nếu

hiểu rằng chiếu M xuống OB và bằng nửa OB thì A= 10 mm là sai, nhưng trong

đề có đáp án sai này Làm học sinh cũng dễ sai lầm

Ví dụ 6: (Đề thi thử đại học chuyên ĐH Vinh - lần 2 năm 2013): M, N, P, là

3 điểm liên tiếp nhau trên một sợi dây mang sóng dừng có cùng biên độ dao động 2 2cm, dao động tại P ngược pha với dao động tại M và MN = NP Biên

độ dao động tại điểm bụng sóng là:

+Nhận xét: Ví dụ này nếu sai lầm bụng sóng thành nút sóng và chiếu nên các

trục khác nhau thì trong đáp án của đề bài cũng có đáp án, nếu chọn đáp án đó

là sai

Ví dụ 7: Trên dây AB có sóng dừng với đầu B là nút sóng Sóng trên dây có

bước sóng  Hai điểm gần B nhất có biên độ dao động bằng một nửa biên độ

dao động cực đại của sóng dừng cách nhau một khoảng là:

- Gọi C là bụng gần nút B nhất và M, N là hai điểm

có biên độ dao động bằng một nửa biên độ dao động

cực đại 9 (biên độ dao động của điểm C)

+) Nhận xét : Nếu không cẩn thận với dạng bài tập này dễ mắc sai sai lầm nhất

là khi hai điểm gần B nhất có biên độ bằng một nửa biên độ của sóng dừng mà đều chia đôi hai cung 900 thì lại xác định góc đó 900 tính ra

Ví dụ 8 (Đề thi thử đại học Triệu Sơn 2- lần 3 năm 2014): Một sợi dây đàn

hồi dài 2,4 m, căng ngang, hai đầu cố định Trên dây đang có sóng dừng với 8 bụng sóng Biên độ bụng sóng là 4 mm Gọi A và B là hai điểm trên dây cách nhau 20 cm Biên độ của hai điểm A và B hơn kém nhau một lượng lớn nhất bằng?

- Từ hình vẽ, ta thấy biên độ của hai điểm A, B

hơn kém nhau một lượng lớn nhất khi A là nút,

tức biên độ sóng tại A bằng 0 Khi đó biên độ của B là: 4 os 2 3

6

B

Vậy chúng hơn kém nhau một lượng lớn nhất là 2 3mm Chọn đáp án A

+) Nhận xét: Ví dụ này dễ sai lầm là lấy khoảng cách đó cách nhau trên đường

tròn lượng giác là cách nhau 1200, dễ nhầm lấy nhầm như trong dao động điều hòa, mà không lấy giống như trên thì cũng bị sai ngay

Câu 1: Một sóng dừng trên dây có bước sóng λ và N là một nút sóng Hai điểm

P và Q nằm về hai phía của N có vị trí cân bằng cách N những đoạn lần lượt là λ

Câu 2: Sóng dừng trên dây có tần số f = 20 Hz và truyền đi với tốc độ 1,6 m/s

Gọi N là vị trí của một nút sóng; C và D là hai vị trí cân bằng của hai phần tử trên dây cách N lần lượt là 9 cm và 32

3 cm và ở hai bên của N Tại thời điểm t1 li

độ của phần tử tại điểm D là - 3 cm Xác định li độ của phần tử tại điểm C vào thời điểm t0 = t1 + 9

40 s:

A - 2 cm B - 3 cm C 2 cm D 3 cm Câu 3: Sóng dừng trên dây nằm ngang Trong cùng bó sóng, A là nút, B là

bụng, C là trung điểm AB Biết CB = 4 cm Thời gian ngắn nhất giữa hai lần C

và B có cùng li độ là 0,13 s Tính vận tốc truyền sóng trên dây

A 1,23 m/s B 2,46 m/s C 3,24 m/s D 0,98 m/s

Câu 4: Sóng dừng xuất hiện trên sợi dây với tần số ƒ = 5 Hz Gọi thứ tự các

điểm thuộc dây lần lượt là O,M,N,P sao cho O là điểm nút, P là điểm bụng sóng gần O nhất (M, N thuộc đoạn OP) Khoảng thời gian giữa 2 lần liên tiếp để giá trị li độ của điểm P bằng biên độ dao động của điểm M, N lần lượt là 1/20 và 1/15s Biết khoảng cách giữa 2 điểm M,N là 0,2 cm Bước sóng của sợi dây là:

Câu 6: M, N, P là 3 điểm liên tiếp nhau trên một sợi dây mang sóng dừng có

cùng biên độ 4 cm, và không phải là điểm bụng Biết MN = NP = 10 cm Tính biên độ tại bụng sóng và bước sóng

A 4 2 cm, 60 cm B 8 2cm, 40 cm C 8 cm, 60 cm D 4 2 cm, 40 cm Câu 7: Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đang có sóng dừng ổn định Khoảng

thời gian giữa hai lần liên tiếp sợi dây duỗi thẳng là 0,1 s tốc độ truyền sóng trên dây là 3 m/s Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên sợi dây dao động cùng pha và có biên độ dao động bằng một nửa biên độ của bụng sóng là

Câu 8: Sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi căng ngang với bước sóng λ, biên

độ tại bụng sóng là Ab Trên dây, hai điểm M, N cách nhau 1,125λ, tại M là một nút sóng Số điểm trên MN dao động với biên độ bằng 0,7Ab là

A 4 B 6 C 3 D 5

Câu 9: M, N, P là 3 điểm liên tiếp nhau trên một sợi dây mang sóng dừng có

17

cùng biên độ 4 cm, dao động tại P ngược pha với dao động tại M Biết MN = 2NP = 20 cm Cứ sau khoảng thời gian ngắn nhất là 0,04 s sợi dây có dạ ng một đoạn thẳng Tính biên độ tại bụng sóng, tốc độ truyền sóng

A 4 cm, 40 m/s B 8 cm, 60 m/s C 8 cm, 6,4 m/s D 8 cm, 7,5 m/s Câu 10: Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đầu A cố định Trên dây đang có sóng

dừng ổn định Gọi B là điểm bụng thứ hai tính từ A, C là điểm nằm giữa A và B Biết AB = 30 cm, AC = 20

3 cm, tốc độ truyền sóng trên dây là v = 50cm/s Khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần mà li độ của phần tử tại B bằng biên độ dao động của phần tử tại C là:

Câu 11: Sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi căng ngang với chu kỳ T, bước

sóng λ Trên dây, A là nút sóng, B là bụng sóng gần A nhất, C là một điểm trên dây Trong khoảng AB thỏa mãn AB = 4BC Khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần mà li độ dao động của phần tử tại B bằng biên độ dao động của phần tử

tại C là

Câu 12: Sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi căng ngang với chu kỳ T, bước

sóng λ Trên dây, A là nút sóng, B là bụng sóng gần A nhất, C là một điểm trên dây Trong khoảng AB thỏa mãn AB = 4AC Khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần mà li độ dao động của phần tử tại B bằng biên độ dao động của phần tử tại C là

7.4.3.2.Ví dụ

*) Ví dụ 1: Một sợi dây đàn hồi hai đầu cố định được kích thích dao động với

tần số không đổi Khi lực căng sợi dây là 2,5 N thì trên dây có sóng dừng, tăng dần lực căng đến giá trị 3,6 N thì thấy xuất hiện sóng dừng lần tiếp theo Biết tốc

độ truyền sóng trên dây tỉ lệ căn bậc hai giá trị lực căng của sợi dây Lực căng

lớn nhất để trên dây xuất hiện sóng dừng là:

n

n

F1  F = Fmax khi n =1

 Fmax = n1 F1 = 36.2,5 = 90N Chọn đáp án A

+) Nhận xét: Bài này nhiều khi học sinh sẽ sai lầm khi giải bài này là nếu học

sinh không hiểu rõ bản chất của việc tốc độ truyền sóng trên dây tỉ lệ căn bậc hai giá trị lực căng của sợi dây, cộng với việc trên sợi dây có sóng dừng, mà hai đầu cố định thì sợi dây phải có chiều dài bằng số nguyên lần nửa bước sóng Khi dạy dạng bài tập này giáo viên phải làm rõ hai vấn đề trên, nếu không học sinh

sẽ vi phạm phải sai lầm này

*)Ví dụ 2:Một dây sắt có chiều dài l= 60,0 cm và khối lượng m=8,0 gam treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới tự do Một nam châmđiện có dòng điện xoay chiều tần số 50Hz chạy qua Nam châm điện được đặt theo phương vuông góc và đối diện với trung điểm của sợi dây Cho biết tốc độ truyền dao động trên dây sắt được tính theo công thức: v = Fl

m

( F là độ lớn lực căng) Tính F

khi trên dây có sóng dừng với một bụng sóng

A 768 N B 192 N C 384N D 384N Hướng dẫn giải

- Tần số dao động của dây sắt bằng tần số của ngoại lực và bằng hai lần tần

  (2)

- Từ (1) và (2) ta có: F= 16mf2l  F= 16.8.10-3.1002.0,6 = 768 (N)

Chọn đáp án A

19

+) Nhận xét: Ví dụ này học sinh sẽ sai lầm là sợi dây vẫn dao động với tần số là

f như dòng điện xoay chiều, khi ấy tính toán thay vào công thức thì F= 192(N),

mà trong đề bài có đáp án này nên học sinh khoanh vào là mắc sai lầm

*) Ví dụ 3: Sợi dây có chiều dài 2m căng nằm ngang, một đầu dây cố định, đầu

còn lại người ta cho dao động với tần số 10Hz Lực căng của dây là 10 N thì dây rung thành hai múi Khối lượng của dây là

A m= 50g B m = 100g C m=25 g D m = 200g Hướng dẫn giải

+) Nhận xét: Ví dụ này học sinh dễ mắc sai lầm là không hiểu rõ mật độ khối

lượng trên dây thì sẽ tính sai ngay khối lượng

7.4.3.3 Bài tập tự giải

Câu 1: Trong thí nghiệm của Men- Đơ, đoạn dây AP = 60 cm có khối lượng 6 g

được căng bằng một lực 2,25 N Vận tốc truyền sóng trên dây là:

A.v= 15m/s B v= 1,5 m/s C v = 51 m/s D v = 5,1m/s

Câu 2 : Một sợi dây cao su dài 3m, một đầu cố định, đầu kia cho dao động với

tần số 2Hz Khi đó trên dây có sóng dừng với 5 nút sóng, kể cả hai nút ở hai đầu dây Biết lực căng dây là 0,36N và tốc độ truyền sóng trên dây liên hệ với lực căng dây bởi công thức v  F / ; với : khối lượng dây trên một đơn vị chiều dài Khối lượng của dây là

A 40g B 18,75g C 120g D 6,25g

Câu 3: Để tạo ra sóng dừng trên dây người ta bố trí thí

nghiệm như hình vẽ Cho dây có chiều dài AB = l = 1m,

khối lượng dây m0 = 50g, quả cân có khối lượng m =

125g Lấy g = 10m/s2 Cho biết tần số dao động trên dây

là 10Hz Vận tốc truyền dao động trên một dây đàn là

F

 ; F là lực căng sợi dây,  là mật độ khối lượng dài

(khối lượng trên một đơn vị chiều dài) Số bó sóng quan

sát được trên dây khi có sóng dừng bằng