I / MỤC TIÊU : Nêu được định nghĩa sóng. Phân biệt được sóng dọc và sóng ngang. Giải thích được nguyên nhân tạo thành sóng. Nêu được ý nghĩa của các đại lượng đặc trưng cho sóng cơ (biên độ, chu kì, tần số, bước sóng, vận tốc truyền sóng) Lập được phương trình sóng và nêu được ý nghĩa của các đại lượng trong phương trình. II / CHUẨN BỊ : Chậu nước có đường kính 50cm. Lò xo để làm TN sóng ngang và sóng dọc. Hình vẽ phóng to các phần tử của...
Trang 1BÀI 21 + 22 : SÓNG CƠ HỌC
I / MỤC TIÊU :
Nêu được định nghĩa sóng Phân biệt được sóng dọc và sóng ngang
Giải thích được nguyên nhân tạo thành sóng
Nêu được ý nghĩa của các đại lượng đặc trưng cho sóng cơ (biên độ, chu kì, tần số, bước sóng, vận tốc truyền sóng)
Lập được phương trình sóng và nêu được ý nghĩa của các đại lượng trong phương trình
II / CHUẨN BỊ :
Chậu nước có đường kính 50cm
Lò xo để làm TN sóng ngang và sóng dọc
Hình vẽ phóng to các phần tử của sóng ngang ở các thời điểm khác nhau
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC :
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Trên mặt nước xuất hiện những
vòng tròn đồng tâm lồi Lõm xen kẽ lan
GV : Ném một viên đá xuống mặt nước
Trang 2rộng dần tạo thành sóng nước
HS : Khi cột A dao động lên, xuống,
dao động đó được truyền cho các phần
tử nước từ gần ra xa
HS : Hình sin
HS : Dao động lên xuống tại chổ, còn
các đỉnh sóng chuyển động theo phương
nằm ngang ngày càng ra xa tâm dao
động
Hoạt động 2 :
HS : Quan sát và nêu nhận xét
HS : Sóng ngang : là sóng mà các phần
tử của sóng dao động theo phương
vuông góc với phương truyền sóng
HS : Quan sát và nêu nhận xét
HS : Sóng dọc : là sóng mà các phần tử
của sóng dao động theo phương trùng
GV : Quan sát và nêu nhận xét
GV : Tạo sóng nước trong một thiết bị
bằng kính, hình hộp chữ nhật
GV : Mặt cắt của nước có dạng hình gì
?
GV : Các hạt mạt cưa nổi trên mặt nước
dao động như thế nào ?
GV : GV biểu diễn TN sóg trên mặt
nước
GV : Hãy nêu nhận xét chuyển động của mỗi phần tử của môi trường ?
GV : Hãy nêu nhận xét chuyển động lan
truyền của sóng
GV : GV biểu diễn TN sóng trên dây lò
xo
Trang 3với phương truyền sóng
Hoạt động 3 :
HS : Sóng cơ học được tạo thành nhờ
lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử của
môi trường truyền dao động đi, và các
phần tử càng ở xa tâm dao động cùng trễ
pha hơn
HS : Mặt nước, sợi dây đàn hồi, tấm
kim loại mỏng
HS : Không khí, chất lỏng, dây lò xo bị
nén dãn
Hoạt động 4 :
HS : Nêu định nghĩa chu kỳ và tần số
HS : Nêu định nghĩa biên độ
HS : Bước sóng là khoảng cách giữa hai
điểm gần nhau nhất trên phương truyền
GV : Hãy nêu nhận xét chuyển động của mỗi phần tử của môi trường ?
GV : Hãy nêu nhận xét chuyển động lan
truyền của sóng
GV : Cho học sinh quan sát mô hình
biểu diễn vị trí của các phần tử của sóng ngang ở những thời điểm liên tiếp
GV : Nêu nhận xét
GV : Khi nào một môi trường truyền
sóng ngang ? Cho ví dụ ?
GV : Khi nào một môi trường truyền
sóng dọc ? Cho ví dụ ?
GV : Chu kỳ sóng là gì ?
GV : Tần số sóng là gì ?
GV : Biên độ sóng là gì ?
GV : Phân tích hình vẽ 21.4 SGK có thể
Trang 4sóng có dao động cùng pha
HS : Hay bước sóng là quảng đường
sóng truyền được trong một chu kỳ
HS : v = f
T
l l
=
Vận tốc truyền sóng là vận tốc
truyền pha dao động
Trong khi sóng truyền đi, các
phần tử của sóng vẫn dao động tại
chỗ
Hoạt động 5 :
HS : u0 ( t ) = A sin
T
2
t
HS : uM ( t ) = A sin
T
t
nhận thấy sau một chu kì dao động, sóng truyền đi được một khoảng không đổi gọi là bước sóng Nêu định nghĩa
GV : Tất cả những điểm cách nhau một
bước sóng đều cách vị trí cân bằng một khoảng bằng nhau (Cùng li độ) và chuyển động về cùng một phía, nghĩa là dao động cùng pha Nêu định nghĩa
GV : Cần nhấn mạnh ( dựa trên phân
tích hình 21.3 ) rằng các phần tử của môi trường không chuyển động theo sóng, chỉ có dao động được truyền đi Bởi vậy khi nói vận tốc sóng là nói vận tốc truyền sóng hay nói chặt chẽ hơn là vận tốc truyền pha dao động
GV : Hướng dẫn học sinh viết phương
trình sóng tại O ?
GV : Hướng dẫn học sinh viết phương
Trang 5HS : Học sinh phải nắm vững tại sao
trong dao điều hòa ta sử dụng hàm cos
trong khi đó bên sóng ta phải sử dụng
hàm sin
Hoạt động 6 :
HS : uP = A sin
v
d t
HS : u ( x + ) = u ( x )
trình sóng tại M ?
GV : Lưu ý HS rằng phương trình này
có hai biến số x và t, u là một hàm số sin của cả x và t, có nghĩa là li độ u của sóng vừa tuần hoàn theo thời gian, vừa tuần hoàn theo không gian
GV : Hướng dẫn học sinh viết công
thức 21.4
GV : Nhận xét tính tuần hoàn theo thời
gian
GV : Hướng dẫn học sinh viết công
thức 21.6
GV : Nhận xét tính tuần hoàn theo
không gian
IV / NỘI DUNG :
1 Hiện tượng sóng :
Trang 6Sóng cơ học là những dao động cơ học lan truyền trong một môi trường vật chất liên tục
Có 2 loại : sóng ngang và sóng dọc
- Sóng ngang : là sóng mà các phần tử của sóng dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng
- Sóng dọc : là sóng mà các phần tử của sóng dao động theo phương trùng với phương truyền sóng
Giải thích sự tạo thành sóng cơ học :
Sóng cơ học được tạo thành nhờ lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử của môi trường truyền dao động đi, và các phần tử càng ở xa tâm dao động cùng trễ pha hơn
2 Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng
a Chu kỳ, tần số sóng :
Tất cả các phần tử của sóng đều dao động với cùng chu kỳ và tần số, gọi là chu kỳ và tần số của sóng
b Biên độ sóng :
Biên độ sóng tại mỗi điểm trong không gian là biên độ dao động của phần tử môi trường tại điểm đó
Trong thực tế, càng ra xa tâm dao động thì biên độ sóng càng nhỏ vì lực cản,
sự lan tỏa năng lượng càng rộng hơn
Trang 7c Bước sóng ( ) :
Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng có dao động cùng pha
Hay bước sóng là quảng đường sóng truyền được trong một chu kỳ
= v.T = v
f
: ( ) : ( / ) : ( )
m
l
ìï ïïï í ïï ïïî
d Vận tốc truyền sóng :
v = f T
l l
=
Vận tốc truyền sóng là vận tốc truyền pha dao động
Trong khi sóng truyền đi, các phần tử của sóng vẫn dao động tại chỗ
e Năng lượng sóng :
Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng
3 Phương trình sóng :
a Lập phương trình :
Xét trường hợp sóng ngang truyền dọc theo một đường thẳng Ox Bỏ qua mọi lực cản
Chọn : - Trục tọa độ Ox là đường truyền sóng
- Gốc tọa độ O là điểm bắt đầu truyền dao động
- Chiều dương là chiều truyền sóng
Trang 8- Gốc thời gian t = 0 là lúc bắt đầu truyền dao động
Gs phương trình sóng tại O : u0 ( t ) = A sin
T
2
t
Gọi : + M là một điểm bất kỳ trên đường truyền sóng
+ v là vận tốc truyền sóng
+ Thời gian sóng truyền từ O đến M : t = x
v
Phương trình sóng tại M
uM ( t ) = A sin
T
2
v
x t
uM ( t ) = A sin
T
t
2
b Một số tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng :
Tính tuần hoàn theo thời gian
Xét điểm M xác định, trạng thái dao động của M ở các thời điểm t, t + T, t + 2T, hoàn toàn giống nhau
Tính tuần hoàn theo không gian
Xét điểm M có li độ x
Trên đường truyền sóng, những điểm cách nhau một khoảng bằng một bước sóng thì có cùng li độ (cùng trạng thái dao động)
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và các bài tập 1, 2, 3
Trang 9Xem bài 23