Hướng dẫn học sinh lớp 12 trường THPT nông cống 4 nhận dạng và giải nhanh bài toán về pha dao động của một điểm thuộc đường trung trực của đoạn thẳng nối hai nguồn

Bài toán về pha dao động của một điểm thuộc đường trung trực của đoạnthẳng nối hai nguồn là một bài toán khá đơn giản.. Vì những lí do trên, để giúp các em học sinh có được đầy đủ kiến t

MỤC LỤC

Trang

1 PHẦN MỞ ĐẦU……… 2

1.1 Lý do chọn đề tài……… 2

1.2 Mục đích nghiên cứu……… ……… .3

1.3 Đối tượng nghiên cứu 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu 3

1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm………4

2 PHẦN NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 5

2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 5

2.1.1 Phương trình sóng của điểm M, N thuộc đường trung trực của hai nguồn.5 2.1.2 Điều kiện để M dao động cùng pha, ngược pha với nguồn 5

2.1.3 Điều kiện để M dao động cùng pha, ngược pha với N 5

2.2 Hướng dẫn học sinh nhận dạng và giải nhanh một số bài toán 6

2.3 Một số bài tập vận dụng 13

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm……… …….15

3 PHẦN KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ……… 19

3.1 Kết luận……… 19

3.2 Kiến nghị……….….19

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….… 21

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài.

Từ năm 2007 trở lại đây, bộ môn Vật lí là một trong số các môn học được

Bộ Giáo dục và Đào tạo chọn hình thức kiểm tra và thi theo phương pháp trắcnghiệm khách quan Với hình thức thi này, thời gian trung bình dành cho mỗicâu hỏi và bài tập là rất ngắn ( 1,25 phút) Nếu học sinh không được rèn luyệncác phương pháp suy luận nhanh cũng như cung cấp các công thức tổng quát vàcác công thức hệ quả của mỗi dạng bài tập để tìm ra kết quả nhanh nhất thìkhông thể đủ thời gian để hoàn thành tốt bài làm trong các kì thi và kiểm tra Bài toán về giao thoa sóng cơ học rất thường gặp trong các đề kiểm trađịnh kì và các đề thi quốc gia Chương trình sách giáo khoa Vật lí 12 cơ bản chỉ

đề cập đến sự giao thoa sóng cơ của hai nguồn kết hợp cùng pha ở mức độ sơkhảo, cung cấp những kiến thức cơ bản nhất về lí thuyết giao thoa Còn phươngpháp và kĩ năng để giải nhanh bai toán giao thoa thì hầu như không đề cập đến Trong thực tế giảng dạy và tìm hiểu quá trình học tập của học sinh tôi nhậnthấy đa số học sinh gặp rất nhiều khó khăn khi giải các bài toán về lĩnh vực giaothoa nói chung và giao thoa sóng cơ nói riêng Các bài toán giao thoa vô cùngphong phú, nếu các em không nhận dạng được bài toán và sử dụng công thứchợp lí thì thời lượng dành cho mỗi bài tập là rất nhiều

Bài toán về pha dao động của một điểm thuộc đường trung trực của đoạnthẳng nối hai nguồn là một bài toán khá đơn giản Nhưng rất nhiều giáo viên vàhọc sinh khi giải bài toán này lại không nhận dạng được và không thành lậpcông thức tổng quát để sử dụng cho những bài tiếp theo, vì vậy những học sinh

có mức độ tiếp thu trung bình không thể giải được, còn những học sinh có mứctiếp thu khá thì lại mất nhiều thời gian để giải một bài toán đơn giản, không cóthời để đầu tư vào những bài khó hơn trong đề thi

Vì những lí do trên, để giúp các em học sinh có được đầy đủ kiến thức,nhận dạng và giải nhanh bài toán về pha dao động của một điểm thuộc đườngtrung trực của đoạn thẳng nối hai nguồn, tôi đã nghiên cứu tài liệu và tham khảo

Gv: Lê Thị Thanh – Tổ: Lí - Hóa - Công nghệ , Trường THPT Nông Cống 4

các sách bài tập để đưa ra phương pháp giải nhanh bài tập dạng này Phươngpháp này đã được tôi sử dụng trong nhiều năm nay, nó giúp học sinh nhận dạng

và giải nhanh bài toán này, từ đó giúp các em tự tin hơn và có hứng thu hơn khigiải các bài tập vật lí Ở đây tôi xin chia sẻ cùng đồng nghiệp sáng kiến kinh

nghiệm: “ Hướng dẫn học sinh lớp 12 trường THPT Nông Cống 4 nhận dạng

và giải nhanh bài toán về pha dao động của một điểm thuộc đường trung trực của đoạn thẳng nối hai nguồn” Rất mong được quý đồng nghiệp đón nhận và

góp ý để đề tài được hoàn thiện hơn

- Giúp học sinh khắc sâu kiến thức về ý nghĩa vật lí của lí thuyết

- Giúp học sinh nhận dạng được bài toán về pha dao động của một điểm thuộcđường trung trực và biết phương pháp chung để giải bài toán

- Từ phương pháp chung thành lập công thức giải nhanh và rèn luyện cho họcsinh phương pháp nhận dạng và sử dụng công thức để thuận lợi hơn với hìnhthức thi trắc nghiệm, giúp học sinh nâng cao kết quả học tập

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

- Về kiến thức: Phân tích và tìm cách giải nhanh nhất cho các bài toán liên quanđến pha dao động của một điểm thuộc đường trung trực của đường thẳng nối hainguồn

- Về đối tượng học sinh: Các em học sinh ở lớp 12B1, 12B2 khoá 2017 – 2020trường THPT Nông Cống IV

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

- Phương pháp quan sát: Người thực hiện đề tài tự tìm tòi, nghiên cứu, đúc rútkinh nghiệm từ thực tiễn giảng dạy

- Phương pháp trao đổi, thảo luận:

+ Trước khi thực hiện đề tài, thảo luận với học sinh để biết khó khăn của các emkhi giải dạng toán này.

+ Từ kết quả nghiên cứu, tiến hành trao đổi, thảo luận với đồng nghiệp, rút kinhnghiệm để hoàn thiện đề tài

- Phương pháp thực nghiệm: Giáo viên tiến hành dạy thử nghiệm theo phươngpháp đã nghiên cứu

- Phương pháp điều tra: Giáo viên ra các bài tập áp dụng để kiểm tra, đánh giákết quả sử dụng phương pháp mới

1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm.

- Thành lập được công thức giải nhanh cho bài toán về pha dao động của mộtđiểm thuộc đường trung trực của đoạn thẳng nối hai nguồn

- Giúp học sinh khá, giỏi tiết kiệm thời gian giải bài toán, học sinh trung bìnhgiải được bài toán một các dễ dàng

- Xây dựng được hệ thống bài tập về pha dao động của một điểm thuộc đườngtrung trực của đoạn thẳng nối hai nguồn làm tư liệu phong phú cho giáo viên vàhọc sinh trong quá trình giảng dạy và học tập

Gv: Lê Thị Thanh – Tổ: Lí - Hóa - Công nghệ , Trường THPT Nông Cống 4

PHẦN 2: NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.

2.1.1 Phương trình sóng của điểm M, N thuộc đường trung trực của hai nguồn.

Giả sử trên mặt chất lỏng

Có hai nguồn phát sóng kết hợp S1,

S2 dao động theo phương trình:

u1 u2 acost

Phương trình sóng tại điểm M trên

đường trung trực của S1S2 cách S1

2.1.2 Điều kiện để M dao động cùng pha, ngược pha với nguồn

Độ lệch pha của sóng tại M và nguồn là:  2 d

2.1.3 Điều kiện để M dao động cùng pha, ngược pha với N

Độ lệch pha của sóng tại M và N là: 2  '

.S2

S1 .

d d’

- Để M dao động cùng pha với N thì:

Vì M dao động ngược pha với

nguồn nên 1

12

Hai nguồn kết hợp A, B đặt cách nhau 20cm trên mặt nước đều dao độngtheo phương trình u a cost, coi biên độ sóng không đổi, bước sóng  3

cm Điểm M nằm trên đường trung trực của AB, dao động cùng pha với cácnguồn A và B, cách A và B một đoạn nhỏ nhất là

Bài toán 3 ( đề tuyển sinh đại học năm 2011)

Ở mặt chất lỏng có hai nguồn sóng A, B cách nhau 18cm, dao động theophương thẳng đứng với phương trìnhu A u B acos 50 t ( với t tính bằng s).Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 50 cm/s Gọi O là trung điểm của AB,điểm M ở mặt chất lỏng nằm trên đường trung trực của AB và gần O nhất saocho phần tử chất lỏng tại M dao động cùng pha với phần tử chất lỏng tại O.Khoảng cách MO là

50 2 

25

v

cm f

Gọi M là một điểm thuộc CO dao

động ngược pha với nguồn

hai điểm khá nhau trên mặt nước cách đều hai nguồn và cách trung điểm O của

AB một khoảng 8cm Số điểm dao động cùng pha với nguồn trên CD là

Gọi M là một điểm thuộc CO

dao động cùng pha với nguồn

 MA k 1,6k

Vì M thuộc CO nên

AO MA AC   6 1,6 k 10

 3,75 k 6,25 k 4,5,6

Trên CO có 3 điểm dao động

cùng pha với nguồn Vậy trên CD có 6 điểm dao động cùng pha với nguồn

 Chọn đáp án D

Bài toán 7 ( đề tuyển sinh đại học năm 2014)

Trong một thí nghiệm giao thoa sóng nước, hai nguồn S1 và S2 cách nhau16cm, dao động theo phương vuông góc với mặt nước, cùng biên độ, cùng pha,cùng tần số 80Hz Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 40cm/s Ở mặt nước, gọi

d là đường trung trực của đoạn S1S2 Trên d, điểm M ở cách S1 10cm; điểm N

dao động cùng pha với M và gần M nhất sẽ cách M một đoạn có giá trị gần giá trị nào nhất sau đây?

Đây là bài toán hai điểm thuộc đường trung trực dao động cùng pha vớinhau nên sử dụng công thức (3).

MI  MS IS12- 12  102  82 6cm

Gọi N là một điểm thuộc d

dao động cùng pha với M

2

NI NS

 Chọn đáp án A

Bài toán 8 ( đề tuyển sinh cao đẳng năm 2014)

Tại mặt một chất lỏng nằm ngang có hai nguồn sóng O1, O2 cách nhau24cm, dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với cùng phương trình

cos

u A t Ở mặt chất lỏng, gọi d là đường vuông góc đi qua trung điểm Ocủa đoạn O1O2, M là điểm thuộc d mà phần tử sóng tại M dao động cùng pha vớiphần tử sóng tại O, đoạn OM ngắn nhất là 9 cm Số điểm cực tiểu giao thoa trênđoạn O1O2 là

A 18 B 16 C.20 D 14

Nhận dạng đề

Đây là bài toán sử dụng hai mảng kiến thức:

d M

.S2

S1 .

.N I

- Hai điểm thuộc đường trung trực dao động cùng pha với nhau nên sử dụngcông thức (3) để tính 

- Số điểm dao động với biên độ cực tiểu trên đoạn thẳng nối hai nguồn:

4 5 cm luôn dao động cùng pha với I Điểm N nằm trên mặt nước và nằm trênđường thẳng vuông góc với AB tại A, cách A một khoảng nhỏ nhất bằng baonhiêu để M dao động với biên độ cực tiểu?

A 9,22cm B 2,14 cm C 8,75 cm D 8,57cm

Nhận dạng đề

Gv: Lê Thị Thanh – Tổ: Lí - Hóa - Công nghệ , Trường THPT Nông Cống 4

O

.M

.O2

O1 .

Đây là bài toán sử dụng ba mảng kiến thức:

- Hai điểm thuộc đường trung trực dao động cùng pha với nhau nên sử dụngcông thức (3) để tính 

- Số điểm dao động với biên độ cực tiểu trên đoạn thẳng nối hai nguồn:

Ở mặt chất lỏng có hai nguồn sóng A, B cách nhau 18cm, dao động theophương thẳng đứng với phương trình u A u B acos 100 t ( với t tính bằng s).Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 125 cm/s Gọi O là trung điểm của AB,điểm M ở mặt chất lỏng nằm trên đường trung trực của AB và gần O nhất saocho phần tử chất lỏng tại M dao động cùng pha với hai nguồn Khoảng cách MOlà

A 9 cm B 2 10 cm C 19 cm D 10cm

Bài 2

Ở mặt chất lỏng có hai nguồn sóng A, B cách nhau 24cm, dao động theophương thẳng đứng với tần số 50 Hz Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là6m/s Gọi O là trung điểm của AB, điểm M ở mặt chất lỏng nằm trên đườngtrung trực của AB và gần O nhất sao cho phần tử chất lỏng tại M dao độngngược pha với phần tử chất lỏng tại O Khoảng cách MO là

A 5 6 cm B 6 5 cm C 4 5 cm D 4 6 cm

Bài 3

Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn A, B cách nhau

25 cm dao động cùng pha, cùng tần số 40 Hz, vận tốc truyền sóng trên mặt nước

là 60 cm/s Điểm M nằm trên đường trung trực của AB cách trung điểm I của

AB 16 cm Số điểm dao động cùng pha với nguồn trên đoạn IM là

Ba điểm A, B, C trên mặt nước là ba đỉnh của tam giác đều có cạnh bằng8cm, trong đó A và B là hai nguồn phát sóng giống nhau, có bước sóng 0,8 cm.Điểm M trên đường trung trực của AB, dao động cùng pha với điểm C và gần Cnhất thì cách C một khoảng

A 0,94 cm B 0,81cm C 0,91cm D 0,84cm

Bài 6

Tại mặt một chất lỏng có hai nguồn sóng O1, O2 cách nhau 24 cm, dao độngđiều hòa theo phương thẳng đứng với cùng phương trình u a cost Ở mặtchất lỏng, gọi d là đường vuông góc đi qua trung điểm O của đoạn O1O2, M làđiểm thuộc d mà phần tử sóng tại M dao động ngược pha với phần tử sóng tại O,

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm.

Sau khi nghiên cứu và áp dụng sáng kiến kinh nghiệm cho một nhóm họcsinh lớp 12B2 tôi thu được một số kết quả sau:

- Với bản thân:

+ Nắm vững được các bước làm sáng kiến kinh nghiệm, viết sáng kiến kinhnghiệm và báo cáo một sáng kiến kinh nghiệm trước hội đồng khoa học nhàtrường

+ Khắc phục được một phần khó khăn cho nhiệm vụ dạy học của bản thân tôi tạitrường THPT Nông Cống IV và từ đó có thể nhân rộng ra cho các đồng nghiệptrong bộ môn vật lí

- Với đồng nghiệp: Đề tài sẽ là một nguồn động viên, khích lệ cho những đồng

nghiệp có cùng ý tưởng, cùng đam mê nghiên cứu khoa học thêm tự tin vớinhững tưởng sáng tạo mới của mình

Cụ thể, qua khảo sát một nhóm học sinh lớp 12B1, 12B2 (khoá 2020) trường THPT Nông Cống IV tôi thu được kết quả như sau:

Họ và tên học sinh Số câu đúng Thời gian làm bài

( 6 câu trắc nghiệm là 6 câu đã trình bày ở phần bài tập vận dụng)

Qua hai bảng số liệu trên ta thấy:

- Đối với nhóm học sinh trung bình:

+ Thời gian làm bài được rút ngắn (chỉ còn khoảng một nửa so với nhóm không

áp dụng đề tài)

+ Số câu đúng được tăng lên đáng kể ( gần gấp đôi so với khi không áp dụng đềtài)

Kết luận

Khi áp dụng đề tài:

- Đối với nhóm học sinh khá giỏi: Rút ngắn thời gian làm bài

- Đối với nhóm học sinh trung bình: Vừa rút ngắn thời gian làm vừa tăng tỉ lệ sốcâu đúng

Gv: Lê Thị Thanh – Tổ: Lí - Hóa - Công nghệ , Trường THPT Nông Cống 4

PHẦN 3: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

3.1 Kết luận.

Việc áp dụng sáng kiến kinh nghiệm này vào quá trình giảng dạy đã thuđược hiệu quả rõ rệt Học sinh hứng thú hơn, tích cực hơn, tự tin hơn và khi làmbài kiểm tra cho kết quả tốt hơn

Sáng kiến kinh nghiệm được nghiên cứu mở rộng từ kiến thức cơ bản củasách giáo khoa Vật lí 12 nên giúp học sinh khi học theo đề tài này dễ dàng hơn Sáng kiến kinh nghiệm này hoàn toàn có thể áp dụng trong phạm vi toàntrường và ở các trường khác với mọi đối tượng học sinh, bởi phương pháp giảibài tập đưa ra trong SKKN ngắn gọn, đơn giản, dễ hiểu nhưng lại hiệu quả, đápứng được yêu cầu của bài thi trắc nghiệm hiện nay

Với hướng nghiên cứu được đề cập đến thì đề tài này hoàn toàn có thể được

mở rộng hơn với những dạng toán tổng quát hơn hoặc khó hơn Đây cũng là nềntảng để tôi có thể mở rộng nghiên cứu phát triển trong các chuyên đề khác củachương trình Vật lí phổ thông

Trong quá trình nghiên cứu đề tài, do còn nhiều khó khăn, hạn chế nên kếtquả chưa được như mong muốn, rất mong nhận được sự đóng góp, chia sẻ củacác đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn

- Đối với tổ chuyên môn

+ Trong quá trình hướng dẫn học sinh sử dụng sáng kiến kinh nghiệm thì nhấtthiết phải bắt học sinh chứng minh được các kết quả mới cho sử dụng, tránh kiểu

học thuộc lòng mà không hiểu bản chất của vấn đề ( khi quên công thức sẽkhông biết cách giải)

- Đối với các cấp quản lí giáo dục

+ Tôi mong muốn một sự đánh giá đúng mức về đề tài để tôi có thể tiếp tụcnghiên cứu, mở rộng đề tài và áp dụng đề tài vào thực tế giảng dạy

+ Tôi kiến nghị Sở giáo dục triển khai rộng rãi những sáng kiến được ngành xếpgiải cho đồng nghiệp trong tỉnh tham khảo, học hỏi cũng như mở mang thêmkiến thức, kĩ năng trong lĩnh vực chuyên môn

Xin trân trọng cảm ơn!

XÁC NHẬN CỦA

THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

Thanh Hóa, ngày 15 tháng 05 năm 2021

Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mìnhviết, không sao chép nội dung của ngườikhác

Lê Thị Thanh

Gv: Lê Thị Thanh – Tổ: Lí - Hóa - Công nghệ , Trường THPT Nông Cống 4

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Nguyễn Thượng

Chung, Tô Giang, Trần Chí Minh, Ngô Quốc Quýnh, Sách giáo khoa vật lí 12,

3 Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Nguyễn Thượng

Chung, Tô Giang, Trần Chí Minh, Ngô Quốc Quýnh, Sách giáo viên vật lí 12,