Skkn giúp học sinh học tốt chương sóng cơ và sóng âm thông qua việc giải bài tập

  • Số trang: 16 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 17 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 24000 tài liệu

Mô tả:

Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU I. PHẦN MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài: Nghị quyết TW 2 khóa VIII đã vạch rõ: “…đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục và đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều. Rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học, …”. Đối với môn Vật lý, trong nhiều trường hợp mặc dù người giáo viên có trình bày tài liệu một cách mạch lạc, hợp lôgích, phát biểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng yêu cầu và có kết quả chính xác thì đó chỉ là điều kiện cần chứ chưa đủ để học sinh hiểu và nắm sâu sắc kiến thức . Chỉ thông qua việc giải các bài tập vật lý dưới hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống cụ thể thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện. Đặc biệt, để giải được các bài tập vật lý dưới hình thức trắc nghiệm khách quan học sinh ngoài việc nhớ lại các kiến thức một cách tổng hợp, chính xác ở nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học thì học sinh cần phải rèn luyện cho mình tính phản ứng nhanh trong từng tình huống cụ thể, bên cạnh đó học sinh phải giải thật nhiều các dạng bài tập khác nhau để có được kiến thức tổng hợp, chính xác và khoa học . Chương Sóng cơ học là một chương trong những chương khó trong chương trình vật lý 12 và đây còn là chương chiếm khá nhiều câu hỏi trong các đề thi TN THPT, Đại học – Cao đẳng với nhiều dạng bài tập phức tạp, câu hỏi trắc nghiệm khó. Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn đề tài GIÚP HỌC SINH HỌC TỐT CHƯƠNG SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM THÔNG QUA VIỆC GIẢI BÀI TẬP 1.2. Phạm vi nghiên cứu: Đề tài chỉ nghiên cứu chương “Sóng cơ và sóng âm” thuộc chương trình vật lý lớp 12 THPT chương trình chuẩn. Đề tài đã được nghiên cứu, thực hiện từ năm 2007 đến nay. 1.3. Phương pháp nghiên cứu: 1.3.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu các tài liệu về dạy học nhằm tăng cường tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh. - Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, sách bài tập và sách tham khảo để phân tích cấu trúc lôgic, nội dung kiến thức của chương “Sóng cơ và sóng âm” ở lớp 12 chuẩn THPT. 1.3.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Xây dựng một số phương pháp mẫu để giải bài toán về sóng cơ và sóng âm, từ đó rút ra cách giải nhanh, chính xác phù hợp với hình thức trắc nghiệm khách quan. 1 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU 1.4. Cấu trúc đề tài: gồm 3 phần - Phần mở đầu: gồm 2 trang (từ trang 1 đến trang 2) - Phần nội dung: Chương 1: Cơ sở lý luận (2 trang từ trang 3 đến trang 4) Chương 2: Cơ sở thực tiễn (1 trang, trang 5) Chương 3: Biện pháp, giải pháp (6 trang từ trang 6 đến trang 13) - Phần kết luận: gồm 1 trang (trang 14) 2 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU II. PHẦN NỘI DUNG 2.1. Cơ sở lý luận: 2.1.1. Bàn về tính tích cực của HS và các biện pháp để phát triển tính tích cực trong hoạt động nhận thức của HS khi học chương “Sóng cơ và sóng âm” 2.1.1.1. Bàn về tính tích cực nhận thức của HS Tính tích cực là một phẩm chất vốn có của con người. Hình thành và phát triển tính tích cực xã hội là một trong các nhiệm vụ chủ yếu của giáo dục nhằm đào tạo những con người năng động và góp phần phát triển cộng đồng. Học tập là hoạt động chủ đạo ở lứa tuổi đi học. Tính tích cực trong hoạt động học tập liên quan trước hết với động cơ học tập. Động cơ đúng tạo ra hứng thú. Hứng thú là tiền đề của tự giác. Hứng thú và tự giác là hai yếu tố tâm lý tạo nên tính tích cực. Tính tích cực sản sinh nếp tư duy độc lập. Suy nghĩ độc lập là mầm mống của sáng tạo. Ngược lại, phong cách học tập tích cực, độc lập, sáng tạo sẽ phát triển tự giác, hứng thú, bồi dưỡng động cơ học tập. Tính tích cực học tập biểu hiện ở những dấu hiệu sau: hăng hái trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung các câu trả lời của bạn, thích phát biểu ý kiến của mình trước vấn đề nêu ra; hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề chưa đủ rõ; chủ động vận dụng kiến thức kỹ năng đã học để nhận thức vấn đề mới; tập trung chú ý vào vấn đề đang học; kiên trì hoàn thành các bài tập, không nản trước những tình huống khó khăn… Năng lực nói chung và năng lực sáng tạo nói riêng không phải là bẩm sinh mà được hình thành và phát triển. Muốn hình thành năng lực học tập tích cực, tự lực, sáng tạo phải chuẩn bị cho HS những điều kiện cần thiết để họ thực hiện thành công hoạt động học tập đó. 2.1.1.2. Các biện pháp để phát triển tính tích cực trong hoạt động nhận thức của HS * Đảm bảo cho HS có điều kiện tâm lý thuận lợi để tự lực hoạt động - Xây dựng tình huống có vấn đề: Tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú tìm tòi cái mới. Có thể gợi động cơ, hứng thú học tập bằng những tác động bên ngoài như khen thưởng, nhưng quan trọng nhất, có khả năng làm thường xuyên và có hiệu quả bền vững là sự kích thích bên trong bằng mâu thuẫn nhận thức, mâu thuẫn giữa nhiệm vụ mới phải giải giải quyết và khả năng hiện có của HS còn bị hạn chế, chưa đủ, cần phải cố gắng vươn lên tìm kiếm một giải pháp mới, kiến thức mới. Việc thường xuyên tham gia vào giải quyết những mâu thuẫn nhận thức này sẽ tạo ra thói quen, lòng ham thích hoạt động trí óc có chiều sâu, tự giác, tích cực. - Tạo môi trường sư phạm thuận lợi: HS lâu nay quen học thụ động, ít tự lực suy nghĩ cho nên trong thời gian đầu thường rụt rè, lúng túng, chậm chạp và phạm sai lầm khi thực hiện các hành động học tập. GV phải biết chờ đợi, động viên, giúp đỡ và lãnh đạo lớp học sao cho các HS mạnh dạn tham gia thảo luận, phát biểu ý kiến của riêng mình, nêu thắc mắc lật ngược vấn đề chứ không chỉ chờ sự phán xét của GV. Đặc biệt khắc phục tâm lý sợ mất nhiều thời gian. Hiện 3 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU nay, trong một tiết học 45 phút thường GV nói hết 35 – 40 phút, thời gian dành cho HS nói và tự lực làm việc quá ít. Cần phải dành nhiều thời gian hơn cho HS phát biểu, thảo luận, dần dần tốc độ suy nghĩ và phát biểu sẽ nhanh lên. * Tạo điều kiện để HS có thể giải quyết thành công những nhiệm vụ được giao Vì chúng ta chủ trương thường xuyên đặt HS vào vị trí chủ thể hoạt động nhận thức cho nên sự thành công của họ trong việc giải quyết vấn đề học tập có tác dụng rất quan trọng làm cho họ tự tin, hứng thú, mạnh dạn suy nghĩ để giải quyết vấn đề ngày càng khó hơn. Thực tế dạy học cho biết, nhiều HS tuy không kém thông minh nhưng vì không có kỹ năng, kỹ xảo cần thiết nên thất bại nhiều lần, không dược giúp đỡ kịp thời trở thành tự ti, rụt rè, rối trí mỗi khi được giao nhiệm vụ. Để khắc phục tình trạng trên có thể thực hiện các biện pháp sau đây: - Lựa chọn một lôgic nội dung bài học thích hợp: Phân chia bài học thành những vấn đề nhỏ vừa với trình độ xuất phát của HS sau cho họ có thể tự lực giải quyết được với sự cố gắng vừa phải. - Rèn luyện cho HS kỹ năng thực hiện một số thao tác cơ bản bao gồm thao tác chân tay và thao tác tư duy. Trong học tập vật lý, những thao tác chân tay phổ biến là: Quan sát, sử dụng các thiết bị để đo lường một số đại lượng cơ bản, lắp ráp thí nghiệm…Những thao tác tư duy hay dùng là phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tượng hóa, cụ thể hóa…Những thao tác tư duy thì đặc biệt khó khăn vì GV không quan sát được quá trình HS thực hiện. Cách hướng dẫn có hiệu quả là GV đưa ra những câu hỏi mà muốn trả lời được, HS phải thực hiện một vài thao tac nào đó. Căn cứ vào kết quả trả lời mà biết được HS thực hiện đúng hay không đúng. Nếu HS chưa trả lời được đúng thì GV phải đưa ra những câu hỏi đơn giản hơn, đòi hỏi phải thực hiện ít thao tác hơn. Cứ như thế làm thường xuyên, nhiều lần, HS sẽ tích lũy được kinh nghiệm, thực hiện đúng và nhanh. 2.1.2. Cơ sở lý luận dạy học QTDH là quá trình hoạt động có mục đích, có tổ chức, có kế hoạch. Trong QTDH, mục đích - nội dung - phương pháp có mối quan hệ biện chứng, mục đích nào thì nội dung và phương pháp đó. Căn cứ vào mục đích mà đề ra nội dung và để thực hiện nội dung đó một cách tốt nhất, đạt hiệu quả sư phạm cao nhất thì phải lựa chọn PPDH hợp lý nhất và phải biết vận dụng kết hợp nhiều PPDH với nhau một cách hài hòa. Những cơ sở về lý luận dạy học đã chỉ rõ, một QTDH phải bao gồm trong đó các chức năng cơ bản: củng cố trình độ tri thức xuất phát của HS; xây dựng được tiến trình tiếp thu các tri thức mới; củng cố, ôn luyện và vận dụng các tri thức đã tiếp thu; tổng kết, hệ thống hóa kiến thức và kiểm tra đánh giá trình độ nhận thức, kỹ năng, kỹ xảo của HS. 2.2. Cở sở thực tiễn: 2.2.1. Khái quát tình hình học sinh 4 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU Đa số học sinh, còn lúng túng và phải mất khá nhiều thời gian để giải quyết các bài toán về sóng cơ. Đặc biệt, đối với các bài toán khó trong các đề thi đại học thì các em không biết bắt đầu từ đâu 2.2.2. Thực trạng vấn đề đặt ra Thông qua việc giải bài tập giáo viên giáo viên có thể hệ thống hóa, khắc sâu những kiến thức đã học đồng thời qua đó nhằm bổ sung, mở rộng kiến thức cho học sinh. Bởi trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do các bài tập vật lý đặt ra, học sinh phải sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tượng hóa… để giải quyết vấn đề đặt ra, từ đó giúp phát triển tư duy, tính tích cực của học sinh. Vì vậy có thể nói bài tập vật lý là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, tính kiên trì trong việc khắc phục những khó khăn trong cuộc sống của học sinh. Đặc biệt, để giải được các bài tập vật lý nói chung, bài tập ở chương Sóng cơ và Sóng âm nói riêng, dưới hình thức trắc nghiệm khách quan thì đòi hỏi học sinh ngoài việc nắm vững các kiến thức tổng hợp, chính xác ở nhiều nội dung liên quan, thì học sinh cần phải phản ứng nhanh, nhận dạng được các dạng toán cụ thể thường gặp trong chương, định hướng được cách giải rồi từ đó rút ra được phương pháp chung để giải các bài toán tổng hợp khó hơn, trong thời gian ngắn. Chúng tôi cho rằng, kỹ năng vận dụng kiến thức trong việc giải quyết các bài tập vật lý là thước do mức độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức mà học sinh đã thu nhận được. Bài tập vật lý với chức năng là một phương pháp dạy học có một vị trí đặc biệt trong dạy học vật lý ở trường phổ thông. Tuy nhiên, như đã nói ở trên, rất nhiều học sinh đều cho rằng có nhiều bài toán về sóng cơ trong các đề thi đại học và cao đẳng trong những năm gần đây là rất khó và dài, các em không thể giải quyết trong thời gian ngắn (1,5 phút mỗi câu), thậm chí các em còn chưa kịp hiểu được đề bài, không biết phải bắt đầu từ đâu… 2.2.3. Nguyên nhân của thực trạng Các bài toán về sóng cơ và sóng âm khó thường là những bài có tính tổng hợp cao, cần phải vận dụng nhiều kiến thức tổng quát từ nhiều vấn đề, nhiều chương mới giải được chứ chưa nói đến việc giải nhanh trong vòng 1,5 phút mỗi câu Nhiều học sinh học rất tốt môn vật lý nhưng khi gặp những bài toán như vậy cũng đành “bó tay” vì các em chưa xâu chuỗi được kiến thức liên quan giữa các phần, các chương khác nhau trong chương trình 2.3. Biện pháp, giải pháp: 2.3.1. Phương hướng chung Nhằm giúp học sinh có phương pháp tự học tốt, giảm bớt khó khăn trong quá trình tự học, giải quyết các bài toán về sóng cơ khó một cách nhanh chóng, đáp ứng theo hình thức trắc 5 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU nghiệm khách quan đồng thời nhằm kích thích lòng say mê và yêu thích môn Vật lý, thì việc hệ thống kiến thức theo chủ đề, phân loại các dạng bài tập và phương pháp giải quyết chúng là việc rất cần thiết. 2.3.2. Các biện pháp, giải pháp Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu hệ thống kiến thức theo chủ đề, phân loại và đưa ra cách giải nhanh một số dạng bài toán về sóng cơ và sóng âm sẽ được trình bày sau đây: 2.3.2.1. Hệ thống kiến thức theo chủ đề CHỦ ĐỀ 1: SÓNG CƠ 1. Định nghĩa: Sóng cơ là những dao động cơ lan truyền trong một môi trường (vật chất). 2. Phân loại sóng cơ: - Sóng ngang: Sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền (sóng trên mặt nước, sóng trên dây cao su,…) - Sóng dọc: Sóng có phương dao động trùng với phương truyền (sóng nén dãn lò xo, sóng âm, …) - Sóng ngang chỉ truyền trong chất rắn và trên mặt chất lỏng, sóng dọc truyền cả trong môi trường rắn, lỏng, khí. - Khi sóng truyền thì pha dao động truyền đi và mang theo năng lượng nhưng các phần tử vật chất chỉ dao động tại chỗ. 3. Những đại lượng đặc trưng của sóng - Chu kỳ sóng: Chu kỳ chung của tất cả các phần tử bằng chu kỳ của nguồn dao động. - Tần số sóng: Tần số của tất cả các phần tử bằng tần số của nguồn dao động. Khi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác tần số sóng không đổi - Biên độ sóng: Biên độ dao động của phần tử môi trường. Càng xa tâm biên độ càng giảm. - Bước sóng : Quãng đường sóng truyền được trong một chu kỳ dao động của sóng hay bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động cùng pha nhau (Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp) - Tốc độ truyền sóng: là tốc độ truyền pha dao động ( vận tốc dao động v = u’) V= s     f = const t T - Năng lượng sóng: Năng lượng sóng tỉ lệ với bình phương biên độ dao động. - Những điểm trên phương truyền sóng cách nhau một số nguyên lần bước sóng thì dao động cùng pha nhau: d = k , với k z.  Hai điểm gần nhất, dao động cùng pha cách nhau d =  6 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU - Những điểm trên phương truyền sóng cách nhau một số lẻ nửa bước sóng (số bán nguyên lần bước sóng) thì dao động ngược pha nhau: d =( k + 1 ) , với k  z. 2  Hai điểm gần nhất, dao động ngược pha cách nhau: d =  2 5. Phương trình sóng tại một điểm M Giả sử phương trình sóng tại nguồn O có dạng: u = Acost. Sóng tại điểm M cách O một đoạn OM  x có dạng: t x 2 x uM = Acos 2 (  ) =Acos(t ) T    Vậy sóng tại M vừa có tính tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T, vừa tuần hoàn theo không gian x. CHỦ ĐỀ 2: SÓNG ÂM 1. Định nghĩa: Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường rắn, lỏng, khí. - Trong chất lỏng và chất khí, sóng âm là sóng dọc. - Trong chất rắn sóng âm gồm cả sóng dọc và sóng ngang. 2. Phân loại sóng âm: - Nhạc âm: Những âm có đường biểu diễn là đường cong tuần hoàn, tần số xác định (âm do các nhạc cụ phát ra…) - Tạp âm: Những âm có đường biểu diễn là những đường cong không tuần hoàn, không có tần số xác định (tiếng gõ vào tấm kim loại, tiếng máy nổ,…) 3. Sự truyền âm- vận tốc âm: - Sóng âm truyền trong các môi trường rắn, lỏng, khí không truyền trong chân không. - Vận tốc truyền âm: v = s phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của môi trường. t vrắn  vlỏng vkhí 4. Những đặc trưng của âm: - Độ cao của âm (là đặc trưng sinh lí) phụ thuộc tần số âm (là đặc trưng vật lí). Tần số càng lớn âm càng cao và ngược lại. + Âm nghe được (âm thanh) có tần số 16Hz  f  20.000Hz + Siêu âm f  20.000 Hz + Hạ âm f  16 Hz 7 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU - Âm sắc (là đặc trưng sinh lí) giúp phân biệt các âm cùng tần số do các nguồn khác nhau phát ra. Âm sắc liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm (là đặc trưng vật lí). Âm cơ bản là họa âm thứ nhất. Họa âm thứ 2, thứ 3… có tần số gấp 2, 3… tần số của âm cơ bản - Độ to của âm (là đặc trưng sinh lí) phụ thuộc vào mức cường độ âm (đặc trưng vật lí). + Cường độ âm I : là lượng năng lượng mà sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền trong một đơn vị thời gian (W/m2). 2 I1 �A1 � � � ; I 2 �A2 � 2 I1 �R2 � � � I 2 �R1 � với R1, R2 là khoảng cách từ nguốn âm đến điểm đang xét. A1, A2 là biên độ của các âm. + Mức cường độ âm L: dùng để so sánh độ to của âm với độ to của âm chuẩn L = lg I I (Ben –B) hay L = 10.lg (dexiben – dB) I0 I0 + Công suất của nguồn âm: p = I.S = 4R2. I ( S: diện tích mặt cầu bán kính R) 5. Hộp cộng hưởng: là một hộp rỗng, kín xung quanh, có một đầu hở có khả năng cộng hưởng âm cơ bản và một số hoạ âm làm cho âm phát ra to hơn và có âm sắc riêng (khoang miệng, thân kèn…) CHỦ ĐỀ 3: GIAO THOA – NHIỄU XẠ - SÓNG DỪNG SÓNG CƠ, SÓNG ÂM 1. Định nghĩa: * Giao thoa: Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, tăng cường nhau hoặc làm yếu nhau được gọi là sự giao thoa của sóng. * Nhiễu xạ: Hiện tượng sóng khi gặp vật cản thì lệch khỏi phương truyền thẳng của sóng và đi vòng qua vật cản gọi là sự nhiễu xạ của sóng. - Giao thoa và nhiễu xạ là hiện tượng đặc thù của sóng. Nơi nào có giao thoa, nhiễu xạ thì nơi đó có sóng. * Sóng dừng: Sóng có những điểm nút và những điểm bụng cố định trong không gian Sóng dừng là trường hợp riêng của hiện tượng giao thoa 2. Điều kiện để có giao thoa: - Hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn kết hợp có cùng tần số, cùng phương và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. 3. Giải thích hiện tượng giao thoa: - Phương trình sóng tại hai nguồn: u1 = Acos(t + φ1) và u2 = Acos(t +φ2) - Phương trình sóng tại M do hai nguồn truyền tới: U1M = Acos(t + φ1 - 2 d1 2 d 2 ) và u2 = Acos(t + φ2 )   8 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU - Phương trình sóng tổng hợp tại M:  ( d  d )  � � uM = 2Acos � 2 1  cos 2 � �  � �  (d1  d 2 ) 1  2 � t   �  2 � � � � d 2  d1  �   - Biên độ dao động tại M: AM = 2A cos � � 2 � �  - Số cực đại giao thoa (không kể hai nguồn):  - Số cực tiểu giao thoa (không kể hai nguồn):  a  a   � k�   2  2 a 1  a 1    �� k    2 2  2 2 3. Điều kiện để có sóng dừng: - Trường hợp dây có hai đầu cố định: l  k  với k là số bó sóng (nguyên) 2 1   - Trường hợp dây có một đầu cố định: l  (k  )  m với m = 2k +1 lẻ 2 2 4 2.3.2.2. Các dạng toán thường gặp DẠNG 1: Cho khoảng cách  và khoảng thời gian t giữa n ngọn sóng liên tiếp. Tìm vận tốc truyền sóng.   t và T  n 1 n 1 �v   T Ví dụ: Một người ngồi ở biển quan sát thấy trong 27s có 10 gợn sóng đi qua trước mắt mình. Khoảng cách giữa hai gợn ngoài cùng là 90m. Xác định vận tốc truyền sóng. DẠNG 2: Viết phương trình sóng tại điểm M cách nguồn sóng O một khoảng x theo chiều dương Nếu phương trình sóng tại nguồn O là u0 = Acost uM = Acos(t - 2 x )  + Nếu sóng truyền theo chiều âm đến M thì uM = Acos( t  2 x )  Thì phương trình sóng tại M là DẠNG 3: Cho  , f . tìm v Từ  = 2 d suy ra  , sau đó tính v = f  Ví dụ: Hai nguồn A và B trên mặt nước dao động với cùng phương trình u = Acos10t. Người ta đo được khoảng cách giữa hai điểm dao động với biên độ cực đại gần nhau nhất trên đoạn AB bằng 1cm. Tính vận tốc truyền sóng DẠNG 4: Cho phương trình sóng có dạng u = Acos( t - 2d  ), tìm v 9 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Từ  suy ra f = và  Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU  2 2 d 2 d �  sau đó tính v = f   Ví dụ: Sóng truyền trên dây với phương trình u = 8cos  10 t  0,1 x  mm, trong đó x đo bằng cm, t đo bằng giây. Xác định vận tốc truyền sóng trên dây DẠNG 5: Cho f1  f  f2 , tốc độ truyền sóng v và  ( có thể là 2k hay (2k+1) hoặc (2k+1)  ,...), tìm f hoặc . 2 - Từ  suy ra (k) ( bước sóng tính theo k) - Tính f = v = f(k)  - Thay f(k) vào bất phương trình f1  f  f2 tìm được k - Tính f hay  * Tìm f để có thể có sóng dừng: dùng l  k  1  hay l  (k  ) để tìm (k) và f(k) 2 2 2 * Tương tự cho bài toán biết v1 v  v2, biết f và φ, tìm v hay  Ví dụ: Hai nguồn phát sóng S1, S2 trên mặt chất lỏng với cùng tần số f = 50Hz và cùng pha ban đầu. Trên đoạn thẳng S1S2 thấy hai điểm cách nhau 9cm dao động với biên độ cực đại. Biết vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng nằm trong khoảng từ 1,5m/s đến 2,25m/s. Tìm vận tốc truyền sóng trên dây. DẠNG 6: Tìm số cực đại, số cực tiểu giao thoa trên đoạn thẳng nối hai nguồn S 1S2 = a- Số cực tiểu (không kể hai nguồn): * Nếu hai nguồn cùng pha: φ = φ1 – φ2 = 0  số cực đại: a  1 2 a  Số cực tiểu:   �k �  a a �� k    1 2 a  1 2 a  k  * Nếu hai nguồn ngược pha: φ = φ1 – φ2 =   Số cực đại:   �� Số cực tiểu: a a � k�    * Nếu hai nguồn vuông pha: : φ = φ1 – φ2 = a  3 4 a  Số cực tiểu:   �k �  * Cách 2: Lấy 1 2  a 1 a 1  Số cực đại: :   �k �   4  4 2 3 4 AB n  10 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU - Số cực đại (không kể hai nguồn): Nmax = [n] .2 +1 - Số cực tiểu (không kể hai nguồn): Nmin = làm tròn n . 2 Nếu n là số nguyên thì: số cực đại Nmax = n. 2 – 1 Nếu n là số bán nguyên thì: số cực tiểu Nmin = làm tròn n . 2 – 2 * Cách 3: + Hai nguồn cùng pha - Số cực đại: d1 – d2 = k và d1 + d2 = AB với 0 < d1 < AB  k là số cực đại - Số cực tiểu: d1 – d2 = (k + 1 ) và d1 + d2 = AB với 0 < d1 < AB  k là số cực tiểu 2 + Hai nguồn ngược pha - Số cực đại: d1 – d2 = (k + 1 ) và d1 + d2 = AB với 0 < d1 < AB  k là số cực đại 2 - Số cực tiểu: d1 – d2 = k và d1 + d2 = AB với 0 < d1 < AB  k là số cực tiểu + Hai nguồn vuông pha - Số cực đại: d1 – d2 = (k + 1 ) và d1 + d2 = AB với 0 < d1 < AB  k là số cực đại 4 - Số cực tiểu: d1 – d2 = (k + 3 ) và d1 + d2 = AB với 0 < d1 < AB  k là số cực tiểu 4 + Hai nguồn lệch pha nhau π/3: us1= Acos(t) và us2 = Acos( t  - Vị trí các cực đại giao thoa: d1 – d2 = (k + 1 ) 6 - Vị trí các cực tiểu giao thoa: d1 – d2 = (k + 2 ) 3 + Hai nguồn lệch pha nhau /4: us1= Acos(t) và us2 = Acos( t  - Vị trí các cực đại giao thoa: d1 – d2 = (k + 1 ) 8 - Vị trí các cực tiểu giao thoa: d1 – d2 = (k + 5 ) 8 + Hai nguồn lệch pha nhau /6: us1= Acos(t) và us2 = Acos( t  - Vị trí các cực đại giao thoa: d1 – d2 = (k + 1 ) 12 - Vị trí các cực tiểu giao thoa: d1 – d2 = (k + 7 ) 12  ) 3  ) 4  ) 6 11 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU Ví dụ: Tại hai điểm A và B trên mặt chất lỏng cách nhau AB = 21cm có hai nguồn sóng dao động cùng phương trình u = Acos2ft. Biết f = 20Hz và vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng bằng 40cm/s. Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn AB DẠNG 7: Cho hai nguồn sóng A, B tìm số cực đại trên cạnh CD = a I D của hình vuông ABCD (hay trên đường chéo hình vuôngDB) C K a. Tìm số cực đại trên đoạn CD k  a ( 2  1)  (k + 1)  Số cực đại trên IC hay ID là k; hay k+1(2 nguồn ngược pha) A B O  Số cực đại trên CD = 2 số cực đại trên IC b. Tìm số cực đại trên đường chéo DB Ta có: -a < d1 – d2 < a( 2 -1)  chọn k nguyên = số cực đại trên DB c. Tìm số cực đại trên toàn bộ hình vuông ABCD chính là tìm số cực đại trên đoạn AB rồi nhân 2. d. Tìm số cực đại trên đường tròn bao quanh AB cũng là số cực đại trên đoạn AB rồi nhân 2. DẠNG 8: Cho hai nguồn kết hợp A và B, tìm khoảng cách lớn nhất từ C CD đến AB (CD có chung đường trung trực với AB) sao cho trên CD chỉ có k điểm cực đại A 2 Vận dụng phương trình của hyperbol: 2 x y  2 1 2 a b I x D y B a c Với: c2 = a2 + b2 Ví dụ: Tại hai điểm A, B trên mặt nước cách nhau 8cm có hai nguồn kết hợp dao động với phương trình u1 = u2 = acos40t (cm), tốc độ truyền sóng trên mặt nướclaf 30cm/s. Xét đoạn thẳng CD = 4cm trên mặt nước có chung đường trung trực với AB. Khoảng cách lớn nhất từ CD đến AB sao cho trên đoạn CD chỉ có 3 điểm dao động với biên độ cực đại là bao nhiêu? DẠNG 9: Cho hai nguồn kết hợp A, B tìm điểm M trên đường tròn tâm B, bán kính AB có biên độ cực đại (hay cực tiểu) và gần AB nhất M Đây là dạng bài toán tìm số cực đại trên AB Suy ra M thuộc cực đại thứ k (k lớn nhất)  AM – BM = d1 – d2 = k = a – d2, tính được d2 A d1 H B Đặt MH = h, BH = x. Ta có: h2 = a2 – (a – x)2 (1) 2 h2 = d 2 - x2 (2) Giải hệ (1) và (2), tìm được h ngắn nhất 12 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU Ví dụ: Giao thoa sóng nước với hai nguồn giống hệt nhau A, B cách nhau 20cm có tần số 50Hz. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 1,5m/s. Trên mặt nước xét đường tròn tâm A, bán kính AB. Điểm trên đường tròn dao động với biên độ cực đại và cách đường thẳng AB một đoạn ngắn nhất là bao nhiêu? DẠNG 10: Cho hai nguồn kết hợp A, B tìm điểm M trên đường thẳng By vuông góc với AB, có biên độ cực đại và gần B nhất y Tương tự như dạng 9, ta tìm số cực đại trên AB M Suy ra M thuộc cực đại thứ k (k lớn nhất) �MB  MA  k  Ta có: � 2 d1  d 22  a 2 � d1 d2 B A (1) (2) Giải hệ (1) và (2), ta được d2 Ví dụ: Giao thoa sóng nước với hai nguồn A, B giống hệt nhau có tần số 40Hz và cách nhau 40cm. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 0,6m/s. Xét hình vuông ABCD trên mặt nước. Điểm M trên BC dao động với biên độ cực đại và cách B một đoạn gần nhất là bao nhiêu? DẠNG 11: Cho hai nguồn kết hợp A, B tìm điểm M trên đường trung trực của AB dao động cùng pha (hay ngược pha) với trung điểm O của AB và gần O nhất d1 Cách 1: Viết phương trình dao động tổng hợp tại O và tại M rồi áp dụng điều kiện cùng pha để tìm x A M x B O Cách 2: Vì dao động tại M cùng pha với dao động tại O, nên: d1 –  a = k , từ đó suy ra d1 2 x= d12  a2 4 Ví dụ: Cho hai nguồn kết hợp A, B trên mặt nước dao động với phương trình u 1 = u2 = Acos20t và AB = 16cm, tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 40cm/s. Điểm M trên đường trung trực của AB, dao động cùng pha với trung điểm O của AB cách O một khoảng ngắn nhất là bao nhiêu? Ngoài ra, có nhiều dạng toán về sóng cơ khác nhưng có thể áp dụng tương tự như các dạng bài toán đã trình bày ở trên DẠNG12: Cho l, cho f và số điểm nút hay số điểm bụng, tìm v a. Nếu hai đầu dây cố định: l  k  2 - Số điểm bụng = k; Số điểm nút = k + 1 1  b. Nếu một đầu dây cố định, một đầu tự do: l  (k  ) 2 2 - Số điểm bụng = số điểm nút = k + 1 13 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU * Trường hợp hai đầu dây cố định, thay đổi f tìm số điểm bụng mới (k’), hay ngược lại số điểm bụng tăng tìm f’: ta luôn có f  k: f ' k'  f k c. Trường hợp sóng dừng trong ống sáo: - Đối với ống sao một đầu hở: giống như sóng dừng trên dây có một đầu cố định một đầu tự do - Đối với ống sáo hai đầu hở: giống như sóng dừng trên dây hai đầu cố định, tuy nhiên: số nút = k; số bụng = k + 1 Ví dụ: Một dây đàn dài 60cm có sóng dừng với 3 nút không kể hai nút ở hai đầu. Biết dây rung với tần số 20Hz. Xác định tốc độ truyền sóng trên dây. Muốn dây rung với 3 bụng thì phải thay đổi tần số đến giá trị bao nhiêu? DẠNG 13: Sóng dừng trên sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do với hai tần số liên tiếp f k và fk+1. Tìm tần số nhỏ nhất fmin để có thể tạo được sóng dừng f min  f k 1  f k 2 Ví dụ: Một sợi dây đàn hồi có sóng dừng với hai tần số liên tiếp là 30Hz và 50Hz. Dây thuộc loại một đầu cố định hay hai đầu cố định? Tính tần số nhỏ nhất để có sóng dừng trên dây này. DẠNG 14: Sóng dừng trên sợi dây hai đầu cố định với hai tần số liên tiếp fk và fk+1. Tìm tần số nhỏ nhất fmin đề có thể có sóng dừng f min  f K 1  f k DẠNG 15: Cho li độ của hai phần tử bất kỳ A, B và ly độ của trung điểm D của AB ở thời điểm t0. Tìm li độ của D ở thời điểm t1 B’ Đây là dạng bài toán tổng hợp. Có thể vận dụng mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều để O D’ x giải nhanh Ta biết vận tốc truyền sóng là không đổi nên góc AOB cũng không đổi, từ đó tìm được li độ của phần tử D ở A B D A’ thời điểm bất kỳ Ví dụ: Một sóng cơ lan truyền trên một sợi dây với chu kỳ T 0, biên độ A. Ở thời điểm t0 ly độ của các phần tử tại B và C tương ứng là – 12mm và + 12mm; các phần tử tại trung điểm D của BC đang ở vị trí cân bằng. Ở thời điểm t1, ly độ của các phần tử tại B và C cùng là + 5,0mm thì phần tử tại D cách vị trí cân bằng của nó một khoảng bao nhiêu? 2.4. Kết quả đạt được Chúng tôi cho mỗi HS làm bốn bài kiểm tra: ba bài kiểm tra 5 phút và một bài 15 phút. Mục đích của bài kiểm tra nhằm: 14 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU - Đánh giá định tính về mức độ lĩnh hội các khái niệm cơ bản, các hiện tượng, quá trình vật lý, các tính chất vật lý của sự vật. - Đánh giá định lượng mức độ lĩnh hội các công thức, các điều kiện để xảy ra các hiện tượng vật lý, khả năng vận dụng kiến thức để giải thích các hiện tượng vật lý, giải một số bài tập cụ thể trong chương So sánh điểm số của nhóm đối chứng (trước khi tác động) và nhóm thực nghiệm (sau khi tác động) như sau: Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra Nhóm ĐC TN Số bài KT 120 120 Số bài kiểm tra đạt điểm Xi 1 4 0 2 9 0 3 12 7 4 20 13 5 20 24 6 19 20 7 16 19 8 9 14 9 7 12 10 4 11 Sau tác động điểm số từ trung bình trở lên cao hơn nhiều so với lúc đầu chưa tác động. Biểu đồ sau đây thể hiện cụ thể hơn: 15 Giaùo vieân: Nguyễn Bích Lieân Trường THPT chuyên NGUYỄN QUANG DIÊU III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1. Kết luận: Việc hệ thống kiến thức theo chủ đề, phân loại các dạng bài tập và phương pháp giải quyết chúng là việc rất cần thiết. Việc làm này rất có lợi cho học sinh, giúp các em trong thời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải và từ đó có thể phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các dạng bài tập tương tự. Việc phân loại, đề ra phương pháp giải và lựa chọn hệ thống bài tập thích hợp dựa trên cơ sở khoa học chặt chẽ sẽ góp phần nâng cao chất lượng học tập môn Vật lý. Đặc biệt cần chú ý tới việc phát huy khả năng sáng tạo, tìm tòi, tích cực tự lực của mỗi học sinh, chứ không phải là áp đặt cách suy nghĩ của giáo viên đối với học sinh khi giải mỗi bài tập được nêu ra. Đề tài mới chỉ dừng lại ở việc hệ thống kiến thức và phân dạng và cách giải bài tập ở chương Sóng cơ và sóng âm học trong chương trình trình Vật lý 12. Để góp phần nâng cao chất lượng giải bài tập, rèn luyện tư duy Vật lý của học sinh, chúng tôi sẽ tiếp tục phát triển cho các nội dung khác trong chương trình Vật lý phổ thông. 3.2. Kiến nghị: Kết quả tiến bộ của học sinh không chỉ phụ thuộc vào sự phấn đấu, nổ lực của cá nhân học sinh mà còn phụ thuộc rất nhiều vào sự tâm huyết của người giáo viên. Vì vậy, mỗi giáo viên chúng ta cần cố gắng hết mình để khơi dậy tiềm năng sáng tạo của học sinh, giáo dục các em trở thành những người có ích cho bản thân, gia đình và xã hội. Thầy hay gieo kiến thức, Trò giỏi gặt tương lai. 16
- Xem thêm -