Sóng dừng vật lý 12

Ngày soạn : Ngày giảng :

TIẾT 4: SÓNG DỪNG

Bài 9 - SGK lớp 12

A. Mục tiêu

C1. Mô tả được sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi và nêu được điều kiện để có sóng dừng khi đó (xét hai trường hợp: cả hai đầu dây cố định, một đầu dây cố định còn đầu kia tự do).

Mức độ thể hiện cụ thể: [thông hiểu].

 Mô tả hiện tượng sóng dừng trên dây:

Xét một sợi dây đàn hồi PQ có đầu Q cố định. Giả sử cho đầu P dao động liên tục thì sóng tới và sóng phản xạ liên tục gặp nhau và giao thoa với nhau, vì chúng là các sóng kết hợp. Trên sợi dây xuất hiện những điểm luôn luôn đứng yên (gọi là nút) và những điểm luôn luôn dao động với biên độ lớn nhất (gọi là bụng).

Khi có sóng dừng, trên sợi dây xuất hiện các nút và các bụng. Khoảng cách giữa hai bụng sóng liền kề và khoảng cách giữa hai nút sóng liền kề là . Khoảng cách giữa một bụng sóng và một nút sóng liền kề là

 Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định là

chiều dài của sợi dây phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng.

l = k với k = 0, 1, 2,...

 Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do là chiều dài của sợi dây phải bằng một số lẻ lần .

l = (2k + 1), với k = 0, 1, 2,...

C2. Xác định được bước sóng hoặc tốc độ truyền sóng bằng phương pháp sóng dừng

Mức độ thể hiện cụ thể chuẩn: [vận dụng].

Có thể xác định tốc độ truyền sóng trên dây bằng cách sử dụng phương pháp sóng dừng như sau:

- Tạo sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định, hoặc trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do.

- Đo chiều dài dây, căn cứ số nút sóng (hoặc bụng sóng) để tính bước sóng  theo công thức trên.

- Tính tốc độ truyền sóng theo công thức v =

C3. Giải thích được sơ lược hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây

Mức độ thể hiện cụ thể chuẩn: [vận dụng].

Khi cho đầu P của dây dao động liên tục, thì sóng tới từ đầu P và sóng phản xạ từ đầu Q là hai sóng kết hợp, chúng liên tục gặp nhau và giao thoa với nhau. Kết quả là trên sợi dây xuất hiện những điểm luôn luôn đứng yên (nút sóng) và những điểm luôn luôn dao động với biên độ lớn nhất (bụng sóng).

B. Thiết bị dạy học: Các thiết bị thí nghiệm ở hình 9.1 , 9.2 và 9.3 SGK.

C. Gợi ý dạy học

Nội dung I. Sự phản xạ của sóng

Hoạt động 1: Tìm hiểu về sự phản xạ của sóng

Hoạt động của GVHoạt động của HVKết quả mong đợi- GV làm thí nghiệm về sự phản xạ của sóng trên vật cản cố định theo hình 9.1 SGK: tạo biến dạng tại P, i.

- GV yêu cầu HV trả lời câu C1- HV quan sát GV làm thí nghiệm và nêu nhận xét của mình, HV khác bổ sung.

- HV suy nghĩ, trả lời câu C1

- HV nêu được : Biến biến dạng truyền đến đầu Q và phản xạ lại (bị đổi chiều).

- HV xác định được: là đầu dây gắn vào tường- GV phân tích kết quả thí nghiệm, chỉ cho HV biết: biến dạng trong sóng tới; biến dạng trong sóng phản xạ.

- Yêu cầu HV nhận xét về pha của sóng tới và sóng phản xạ- HV nghe thông báo và ghi nhớ về quan hệ giữa sóng phản xạ và sóng tới khi vật cản cố định.Khi vật cản cố định, sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ.- GV làm thí nghiệm với đầu Q tự do theo hình 9.2 SGK, yêu cầu HV quan sát, nhận xét về biến dạng từ Q. - HV quan sát thí nghiệm, nêu nhận xét - HV: Với đầu Q tự do, biến dạng khi phản xạ từ Q không bị đổi chiều.- Yêu cầu HV trả lời câu hỏi C2

- GV phân tích kết quả thí nghiệm, hướng dẫn HV nhận xét về mối quan hệ giữa sóng phản xạ và sóng tới khi vật cản tự do- HV suy nghĩ, trả lời câu C2

- HV trao đổi về mối quan hệ giữa sóng phản xạ và sóng tới khi vật cản tự do- HV: trả lời là đầu dây tự do

- HV nhận xét được: Khi vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ

Nội dung II. Sóng dừng

Hoạt động 2: Tìm hiểu về sóng dừng

Hoạt động của GVHoạt động của HVKết quả mong đợi- GV làm thí nghiệm (hình 9.3 SGK), yêu cầu HV quan sát, mô tả lại hình ảnh vừa quan sát (1). - HV quan sát thí nghiệm; thực hiện yêu cầu của GV. - HV mô tả được hình ảnh vừa quan sát được- GV thông báo cho HV đó là hình ảnh về sóng dừng Nghe giải thích về sự tạo thành sóng dừng.- GV giải thích sự tạo thành sóng dừng. (tham khảo mục III của bài này).- Yêu cầu HV đọc mục II SGK và phát biểu định nghĩa về sóng dừng.- HV đọc SGK, trả lời các câu hỏiPhát biểu (như SGK).+ Công thức tính vị trí các nút, bụng sóng (sợi dây có hai đầu cố định), Q làm gốc toạ độ, trục x hướng từ Q --> P.- HV độc lập suy nghĩ, nêu ý kiến, HV khác góp ý

+ Công thức tính vị trí các nút, bụng sóng (sợi dây một đầu cố định, đầu kia tự do), Q làm gốc toạ độ, trục x hướng từ Q --> P.- Yêu cầu HV nhận xét về điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây trong hai trường hợp nói trên.-HV trao đổi, nêu nhận xétPhát biểu và viết công thức theo SGK.(1) Ghi chú: Gv lưu ý, nếu không đủ điều kiện làm thí nghiệm, GV có thể vẽ hình lên bảng và trình bày diễn biến cùng kết quả của thí nghiệm).

Hoạt động 3: HV làm bài tập ví dụ về sóng dừng

Hoạt động của GVHoạt động của HVKết quả mong đợiBài 2. Một nguồn điểm S phát ra một dao động truyền trên dây với tần số f = 50 Hz và tốc độ v = 10 m/s. Dây được buộc vào điểm cố định A cách S một khoảng SA = 90 cm. Tính số nút sóng trên dây.- HV độc lập suy nghĩ, nêu ý kiến, HV khác góp ý

Từ điều kiện để có sóng dừng: l = k suy ra: k = = 9 múi

Vậy số nút sóng trên dây là 10.D. Hướng dẫn làm bài tập

A. Trả lời các câu C

C1. Là đầu dây gắn vào tường.

C2. Là đầu dây tự do.

B. Trả lời câu hỏi và bài tập

Các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6: Trả lời theo SGK.

7. B. ; 8. D.

9. a) Dây dao động với một múi vậy l = hay  = 2 l .

 = 2 . 0,6 = 1,2 m.

b) Dây dao động với 3 bụng thì: l = 3

hay ' = .

10. Trên dây có 4 nút nghĩa là có tất cả 3 múi (k = 3).

Ta có l = k

Tần số dao động: f = .