Tài liệu Skkn phương pháp giải đề thi trắc nghiệm chương sóng cơ & sóng âm ôn thi tốt nghiệp và đại học.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Trường THPT Bình Sơn ™ — ˜ – SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI ĐỀ THI TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG SÓNG CƠ & SÓNG ÂM ÔN THI TỐT NGHIỆP VÀ ĐẠI HỌC Người thực hiện : Phạm Ngọc Thành Lĩnh vực nghiên cứu : Quản lý giáo dục Phương pháp dạy học bộ môn : Vật Lí Phương pháp giáo dục Lĩnh vực khác Có đính kèm :  Mô hình  Phần mềm  Phim ảnh Năm học 2011 – 2012 1      Hiện vật khác SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Trường THPT Bình Sơn ™ — ˜ – SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP HỌC TẬP THEO NHÓM Người thực hiện : Lê Thanh Trúc Lĩnh vực nghiên cứu : Quản lý giáo dục Phương pháp dạy học bộ môn : Anh Văn Phương pháp giáo dục Lĩnh vực khác Có đính kèm :  Mô hình  Phần mềm  Phim ảnh Năm học 2011 – 2012 2      Hiện vật khác Sở GD&ĐT Đồng Nai Trường THPT Bình Sơn CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC ›  š œ I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN : 1. Họ và tên : Phạm Ngọc Thành 2. Ngày tháng năm sinh : 05 – 11 - 1979 3. Nam, nữ : Nam 4. Địa chỉ : Thôn 1, Bình Sơn, Long Thành Đồng Nai 5. Điện thoại Cơ quan : 0613533100 ĐTDĐ : 0907312606 6. E-mail : 7. Chức vụ : Giáo Viên 8. Đơn vị công tác : Trường THPT Bình Sơn II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO : - Học vị : Cử nhân Vật Lí - Năm nhận bằng : 2005 - Chuyên ngành đào tạo : Vật Lí III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC : - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm : Dạy vật lí - Số năm có kinh nghiệm : 6 năm - Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây 3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI ĐỀ THI TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG SÓNG CƠ & SÓNG ÂM ÔN THI TỐT NGHIỆP VÀ ĐẠI HỌC Người thực hiện : Phạm Ngọc Thành 4 Lĩnh vực nghiên cứu : Quản lý giáo dục: Phương pháp dạy học bộ môn Phương pháp giáo dục Lĩnh vực khác   P   A - PHẦN MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Hiện nay, khi mà hình thức thi trắc nghiệm khách quan được áp dụng trong các kì thi tốt nghiệp và tuyển sinh đại học, cao đẳng thì yêu cầu về việc nhận dạng để giải nhanh và tối ưu các câu trắc nghiệm, đặc biệt là các câu trắc nghiệm định lượng là rất cần thiết để có thể đạt được kết quả cao trong kì thi. Trong đề thi tuyển sinh ĐH và CĐ năm 2010, năm 2011, môn Vật Lý có những câu trắc nghiệm định lượng khá khó mà các đề thi trước đó chưa có, nếu chưa gặp và chưa giải qua lần nào thì thí sinh khó mà giải nhanh và chính xác các câu này, mặt khác về lý thuyết cung như bài tập về sóng các em còn mơ hồ so với các chương khác nên việc giải đề thi trong chương này còn khó khăn hơn. Để giúp các em học sinh nhận dạng được các câu trắc nghiệm định lượng từ đó có thể giải nhanh và chính xác từng câu, tôi xin tập hợp ra đây các bài tập điển hình trong sách giáo khoa, trong sách bài tập, trong các đề thi tốt nghiệp THPT, thi tuyển sinh ĐH – CĐ trong những năm qua và phân chúng thành những dạng cơ bản từ đó đưa ra phương pháp giải cho từng dạng. Hy vọng rằng tập tài liệu này giúp ích được một chút gì đó cho các quí đồng nghiệp trong quá trình giảng dạy và các em học sinh trong quá trình kiểm tra, thi cử. II. THỰC TRẠNG TRUỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI : 1. Thuận lợi : Trước khi thực hiện đề tài này ở trường THPT Bình Sơn, qua tìm hiểu và trao đổi với đồng nghiệp tôi nhận thấy: - Đa số học sinh ham mê học bộ môn Vật lí, nhưng khi làm các bài tập vật lí các em thường lúng túng trong việc định hướng giải, có thể nói hầu như các em chưa biết cách giải cũng như trình bày lời giải, nhất là nhung câu hỏi trong đề thi tốt nghiệp đại học - Một số học sinh khá giỏi rất có hứng thú tìm tòi lời giải những bài toán nhưng phương pháp đại số thì rất dài và dễ sai xót nên không phù hợp với phương pháp kiểm tra đánh giá theo hình thức trắc nghiệm hiện nay 2. Khó khăn : - Trình độ tiếp thu của học sinh không đồng đều, kiến thức về hình học còn hạn chế, chưa biết vận dụng các hệ thức lượng trong tam giác vuông. - Học sinh chưa có phương pháp tổng quan để giải một bài tập Vật lí, bài tập về dao động điều hòa nói riêng. - Học sinh chưa biết vận dụng liên kết các kiến thức 5 - Nội dung cấu trúc chương trình sách giáo khoa mới hầu như không dành thời lượng cho việc hướng dẫn học sinh giải bài tập hay luyện tập, dẫn đến học sinh không có điều kiện bổ sung, mở rộng và nâng cao kiến thức cũng như rèn kỹ năng giải bài tập dao động điều hòa. III. NỘI DUNG ĐỀ TÀI : 1. Cơ sở lý luận : a. Mục đích nghiên cứu Làm quen với phương pháp giải bài thi trắc nghiệm Tìm cho mình một phương pháp giải nhanh để tạo ra không khí hứng thú và lôi cuốn nhiều học sinh tham gia giải các bài tập lý, đồng thời giúp các em đạt được kết quả cao trong các kỳ thi. Nghiên cứu phương pháp giảng dạy bài tập vật lý với quan điểm tiếp cận mới: “Phương pháp Trắc nghiệm khách quan” Việc nghiên cứu đề tài này nhằm giúp học sinh củng cố được kiến thức, rèn luyện được phương pháp giải bài tập trắc nghiệm, nâng cao chất lượng học tập bộ môn vật lý. b. Đối tượng nghiên cứu. Các tiết bài tập của “Chương II: Sóng cơ và sóng âm” môn vật lí lớp 12 ban cơ bản. Đối tượng sử dụng đề tài: Học sinh học lớp 12 ôn thi tốt nghiệp và thi tuyển sinh đại học, cao đẳng. c. Nhiệm vụ nghiên cứu. Đề tài nêu ra phương pháp giải các dạng bài tập trắc nghiệm bằng cách rút ra các công thức thu gọn rút ra từ cách giải bài tập tự luận, từ đó giúp học sinh hình thành phương pháp luận căn bản để giải quyết nhanh nhất các dạng bài tập trắc nghệm khi tham gia các kì thi tốt nghiệp và đại học, đồng thời phân biệt và áp dụng được trong các điều kiện cụ thể của từng bài tập. Bên cạnh đó, giúp các em rèn luyện kĩ năng làm bài tập trắc nghiệm. 2. Một số biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài : Nghiên cứu lý thuyết. Giải các bài tập vận dụng. Xác định đối tượng học sinh áp dụng đề tài. Đưa ra một số công thức, ý kiến chưa ghi trong sách giáo khoa nhưng được suy ra khi giải một số bài tập điển hình. Kiểm tra sự tiếp thu của học sinh bằng các đề ôn luyện. Đánh giá, đưa ra sự điều chỉnh, bổ sung cho phù hợp. Cuối phần có các câu trắc nghiệm luyện tập là đề thi ĐH – CĐ trong các năm qua. 6 B - NỘI DUNG * Cở sở lí luận và biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài I. Tìm các đại lượng đặc trưng của sóng – Viết phương trình sóng . * Các công thức: s  + Vận tốc truyền sóng: v = t = T = f + Hai điểm trên phương truyền sóng cách nhau một số nguyên lần bước sóng (d = k) thì  dao động cùng pha, cách nhau một số nguyên lẻ nữa bước sóng (d = (2k + 1) 2 ) thì dao động ngược pha. 1 + Năng lượng sóng: W = 2 m2A2. + Tại nguồn phát O phương trình sóng là u O = acos(t + ) thì phương trình sóng tại M OM x trên phương truyền sóng là: uM = acos(t +  - 2  ) = acos(t +  - 2  ). + Độ lệch pha của hai dao động giữa hai điểm cách nhau một khoảng d trên phương 2d truyền sóng là:  =  . * Phương pháp giải: + Để tìm các đại lượng đặc trưng của sóng ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm. Lưu ý: Các đơn vị trong các đại lượng phải tương thích: nếu bước sóng, khoảng cách tính bằng cm thì vận tốc phải dùng đơn vị là cm/s; nếu bước sóng, khoảng cách tính bằng m thì vận tốc phải dùng đơn vị là m/s. + Để viết phương trình sóng tại điểm M khi biết phương trình sóng tại nguồn O thì chủ OM x yếu là ta tìm pha ban đầu của sóng tại M: M =  - 2  =  - 2  Lưu ý: - Nếu M ở trước O theo chiều truyền sóng thì x < 0; M ở sau O theo chiều truyền sóng thì x > 0. - Hàm cos và hàm sin là hàm tuần hoàn với chu kì 2 nên trong pha ban đầu của phương trình sóng ta có thể cộng vào hoặc trừ đi một số chẵn của  để pha ban đầu trong phương trình có trị tuyệt đối nhỏ hơn 2. * Bài tập minh họa: 1. Một người áp tai vào đường ray tàu hỏa nhe tiếng búa gỏ vào đường ray cách đó 1 km. Sau 2,83 s người đó nghe tiếng búa gỏ truyền qua không khí. Tính tốc độ truyền âm trong thép làm đường ray. Cho biết tốc độ âm trong không khí là 330 m/s. 7 2. Trên mặt một chất lỏng có một sóng cơ, người ta quan sát được khoảng cách giữa 15 đỉnh sóng liên tiếp là 3,5 m và thời gian sóng truyền được khoảng cách đó là 7 s. Xác định bước sóng, chu kì và tần số của sóng đó. 3. Tại một điểm trên mặt chất lỏng có một nguồn dao động với tần số 120 Hz, tạo ra sóng ổn định trên mặt chất lỏng. Xét 5 gợn lồi liên tiếp trên một phương truyền sóng, ở về một phía so với nguồn, gợn thứ nhất cách gợn thứ năm 0,5 m. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng. 4. Một sóng có tần số 500 Hz và tốc độ lan truyền 350 m/s. Hỏi hai điểm gần nhất trên  phương truyền sóng cách nhau một khoảng bao nhiêu để giữa chúng có độ lệch pha 4 ? 5. Một sóng âm truyền trong thép với tốc độ 5000 m/s. Biết độ lệch pha của sóng âm đó ở  hai điểm gần nhau nhất cách nhau 2 m trên cùng một phương truyền sóng là 2 . Tính bước sóng và tần số của sóng âm đó.   u  4 cos  4 t   (cm) 4  6. Một nguồn phát sóng cơ dao động theo phương trình . Biết dao động tại hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng cách nhau 0,5 m  có độ lệch pha là 3 . Xác định chu kì, tần số và tốc độ truyền của sóng đó. 7. Một sóng ngang truyền trên sợi dây rất dài có phương trình sóng là: u = 6cos(4t – 0,02x). Trong đó u và x được tính bằng cm và t tính bằng giây. Hãy xác định: Biên độ, tần số, bước sóng và vận tốc truyền sóng. 8. Một sợi dây đàn hồi, mảnh, rất dài, có đầu O dao động với tần số f thay đổi trong khoảng từ 40 Hz đến 53 Hz, theo phương vuông góc với sợi dây. Sóng tạo thành lan truyền trên dây với vận tốc v = 5 m/s. a) Cho f = 40 Hz. Tính chu kỳ và bước sóng của sóng trên dây. b) Tính tần số f để điểm M cách O một khoảng bằng 20 cm luôn luôn dao động cùng pha với dao động tại O. 9. Một mũi nhọn S được gắn vào đầu một lá thép nằm ngang và chạm nhẹ vào mặt nước. Khi lá thép dao động với tần số f = 120 Hz, tạo ra trên mặt nước một sóng có biên độ 0,6 cm. Biết khoảng cách giữa 9 gợn lồi liên tiếp là 4 cm. Viết phương trình sóng của phần tử tại điểm M trên mặt nước cách S một khoảng 12 cm. Chọn gốc thời gian lúc mũi nhọn chạm vào mặt thoáng và đi xuống, chiều dương hướng lên. 10. Một sóng ngang truyền từ M đến O rồi đến N trên cùng một phương truyền sóng với vận tốc v = 18 m/s. Biết MN = 3 m và MO = ON. Phương trình sóng tại O là  uO = 5cos(4 t - 6 ) (cm). Viết phương trình sóng tại M và N. * Đáp số và hướng dẫn giải: 8 d d dvkk 1. Ta có: t = vkk - vth ð vth = d  vkk t = 4992 m/s. 3,5 3,5 2. Khoảng cách giữa 15 đỉnh sóng là 14 ð  = 14 = 0,25 m; v = 7 = 0,5 m/s;  v T = v = 0,5 s; f =  = 2 Hz. 0,5 3. Khoảng cách giữa 5 gợn lồi liên tiếp là 4 ð  = 4 = 0,125 m; v = f = 15 m/s. v 2d   f 4. Ta có:  = = 0,7 m;  =  = 4 ð d = 8 = 0,0875 m = 8,75 cm. 2d  v 5. Ta có:  =  = 2 ð  = 4d = 8 m; f =  = 625 Hz. 2d  2 1  6. Ta có:  =  = 3 ð  = 6d = 3 m; T =  = 0,5 s; f = T = 2 Hz; v = T = 6 m/s.  2x 7. Ta có: A = 6 cm; f = 2 = 2 Hz;  = 0,02x ð  = 100 cm = 1 m; v = f = 100.2 = 200 cm/s = 2 m/s. 1 8. a) Ta có: T = f = 0,025 s;  = vT = 0,125 m = 12,5 cm. 2 .OM 2f .OM f .OM f max OM v v b) Ta có:  = = 2k ð k = v ð kmax = = 2,1; f minOM v kmin = kv = 1,6. Vì k  Z nên k = 2 ð f = OM = 50 Hz. 4cm 9. Ta có: 8 = 4 cm ð = 8 = 0,5 cm. Phương trình sóng tại nguồn S: u = Acos(t + ).  Ta có  = 2f = 240 rad/s; khi t = 0 thì x = 0 ð cos = 0 = cos( 2 );   vì v < 0 ð  = 2 . Vậy tại nguồn S ta có: u = 0,6cos(240t + 2 ) (cm). Tại M ta có: 9  2 .SM   uM = 0,6cos(240t + 2 -  ) = 0,6cos(240t + 2 - 48) = 0,6cos(240t + 2 ) (cm). v.2 10. Ta có:  = vT =  = 9 m. Vì M ở trước O theo chiều truyền sóng nên:  2 .MO    uM = 5cos(4 t - 6 +  ) = 5cos(4 t - 6 + 3 ) = 5cos(4 t + 6 ) (cm). N ở sau O nên:  2 .MO    uN = 5cos(4 t - 6 -  ) = 5cos(4 t - 6 - 3 ) = 5cos(4 t - 2 ) (cm). II. Giao thoa sóng – Sóng dừng. * Các công thức: + Nếu tại hai nguồn S1 và S2 cùng phát ra hai sóng giống hệt nhau có phương trình sóng là: u1 = u2 = Acost và bỏ qua mất mát năng lượng khi sóng truyền đi thì thì sóng tại M (với S1M = d1; S2M = d2) là tổng hợp hai sóng từ S1 và S2 truyền tới sẽ có phương trình là:  (d 2  d1 )  (d 2  d1 )   uM = 2Acos cos(t ). 2 (d 2  d1 )  + Độ lệch pha của hai sóng từ hai nguồn truyền tới M là:  = .  + Tại M có cực đại khi d2 - d1 = k; có cực tiểu khi d2 - d1 = (2k + 1) 2 . + Số cực đại và cực tiểu trên đoạn thẳng nối hai nguồn là số các giá trị của k (k  z) tính theo công thức (không tính hai nguồn): Cực đại:  S1 S 2  S1 S 2  SS S1 S 2 1  1     1 2      2 < k <  2 . Cực tiểu: :  2 2 < k <  2 2 . Với:  = 2 - 1. Nếu hai nguồn dao động cùng pha thì tại trung điểm của đoạn thẳng nối hai nguồn là cực đại. Nếu hai nguồn dao động ngược pha thì tại trung điểm của đoạn thẳng nối hai nguồn là cực tiểu. + Số cực đại và cực tiểu trên đoạn thẳng nối hai điểm M và N trong vùng có giao thoa (M gần S2 hơn S1 còn N thì xa S2 hơn S1) là số các giá trị của k (k  z) tính theo công thức (không tính hai nguồn): S 2 M  S1M  S 2 N  S1 N    Cực đại: + 2 < k < + 2 . S 2 M  S1M 1  S 2 N  S1 N 1    Cực tiểu: - 2 + 2 < k < - 2 + 2 . 10 + Sóng tới và sóng phản xạ nếu truyền theo cùng một phương, thì có thể giao thoa với nhau và tạo ra một hệ sóng dừng. + Trong sóng dừng có một số điểm luôn luôn đứng yên gọi là nút, và một số điểm luôn luôn dao động với biên độ cực đại gọi là bụng.  + Khoảng cách giữa 2 nút hoặc 2 bụng liền kề của sóng dừng là 2 .  + Khoảng cách giữa nút và bụng liền kề của sóng dừng là 4 . + Hai điểm đối xứng nhau qua bụng sóng luôn dao động cùng pha, hai điểm đối xứng nhau qua nút sóng luôn dao động ngược pha.   + Để có bụng sóng tại điểm M cách vật cản cố định một khoảng d thì: d = k 2 + 4 ; k  Z.  + Để có nút sóng tại điểm M cách vật cản cố định một khoảng d thì: d = k 2 ; k  Z.  + Để có bụng sóng tại điểm M cách vật cản tự do một khoảng d thì: d = k 2 ; k  Z.   + Để có nút sóng tại điểm M cách vật cản tự do một khoảng d thì: d = k 2 + 4 ; k  Z. + Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây có chiều dài l:  Hai đầu là hai nút hoặc hai bụng thì: l = k 2 .  Một đầu là nút, một đầu là bụng thì: l = (2k + 1) 4 . * Phương pháp giải: Để tìm một số đại lượng liên quan đến sự giao thoa của sóng, sóng dừng ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm. * Bài tập minh họa: 1. Trong thí nghiệm giao thoa sóng người ta tạo ra trên mặt nước 2 nguồn sóng A, B dao động với phương trình uA = uB = 5cos10t (cm). Vận tốc sóng là 20 cm/s. Coi biên độ sóng không đổi. Viết phương trình dao động tại điểm M cách A, B lần lượt 7,2 cm và 8,2 cm. 2. Trong hiện tượng giao thoa sóng trên mặt nước với hai nguồn cùng tần số 50 Hz. Biết khoảng cách giữa hai điểm dao động cực đại gần nhau nhất trên đường nối hai nguồn là 5 cm. Tính bước sóng, chu kì và tốc độ truyền sóng trên mặt nước. 11 3. Trong thí nghiệm giao thoa sóng, người ta tạo ra trên mặt nước hai nguồn sóng A, B dao động với phương trình uA = uB = 5cos10t (cm). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 20 cm/s. Điểm N trên mặt nước với AN – BN = - 10 cm nằm trên đường dao động cực đại hay cực tiểu thứ mấy, kể từ đường trung trực của AB? 4. Hai nguồn kết hợp A và B cách nhau một đoạn 7 cm dao động với tần số 40 Hz, tốc độ truyền sóng là 0,6 m/s. Tìm số điểm dao động cực đại giữa A và B trong các trường hợp: a) Hai nguồn dao động cùng pha. b) Hai nguồn dao động ngược pha. 5. Ở bề mặt một chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp S1 và S2 cách nhau 20 cm. Hai nguồn này dao động theo phương thẳng đứng có phương trình sóng là u 1 = 5cos40t (mm) và u2 = 5cos(40t + ) (mm). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 80 cm/s. Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn thẳng S1S2. 6. Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A và B cách nhau 20 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình uA = 2cos40πt và uB = 2cos(40πt + π) (uA và uB tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 30 cm/s. Xét hình vuông AMNB thuộc mặt thoáng chất lỏng. Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn BM. 7. Trên một sợi dây đàn hồi có chiều dài 240 cm với hai đầu cố định có một sóng dừng với tần số f = 50 Hz, người ta đếm được có 6 bụng sóng. Tính vận tốc truyền sóng trên dây. Nếu vận tốc truyền sóng là v = 40 m/s và trên dây có sóng dừng với 12 bụng sóng thì chu kỳ sóng là bao nhiêu? 8. Trong một ống thẳng dài 2 m, hai đầu hở có hiện tượng sóng dừng xảy ra với một âm có tần số f. Biết trong ống có hai nút sóng và tốc độ truyền âm là 330 m/s. Xác định bước sóng, chu kì và tần số của sóng. 9. Một sợi dây AB dài 100 cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với một nhánh của âm thoa dao động điều hòa với tần số 40 Hz. Trên dây AB có một sóng dừng ổn định, A được coi là nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là 20 m/s. Tìm số nút sóng và bụng sóng trên dây, kể cả A và B. 10. Một sợi dây AB dài 50 cm. Đầu A dao động với tần số f = 50 Hz. Đầu B cố định. Trên dây AB có một sóng dừng ổn định, A được coi là nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là 1 m/s. Hỏi điểm M cách A 3,5 cm là nút hay bụng thứ mấy kể từ A và trên dây có bao nhiêu nút, bao nhiêu bụng kể cả A và B. * Đáp số và hướng dẫn giải: 2 1. Ta có: T =  = 0,2 s;  = vT = 4 cm;  (d 2  d1 )  (d 2  d1 )    uM = 2Acos cos(t ) = 2.5.cos 4 .cos(10t – 3,85) = 5 2 cos(10t + 0,15)(cm). 1  2. Ta có: 2 = 5 cm ð  = 10 cm = 0,1 m; T = f = 0,02 s; v = f = 5 m/s. 12 2 AN  BN 1  3. Ta có:  = vT = v  = 4 cm. = - 2,5 ð AN – BN = - 2,5 = (-3 + 2 ). Vậy N nằm trên đường đứng yên thứ 4 kể từ đường trung trực của AB về phía A. v 4. Ta có:  = f = 0,015 m = 1,5 cm. AB AB a) Hai nguồn cùng pha: -  < k <  ð - 4,7 < k < 4,7; vì k  Z nên k nhận 9 giá trị, do đó số điểm cực đại là 9. AB  AB  b) Hai nguồn ngược pha: -  + 2 < k <  + 2 ð - 4,2 < k < 5,3; vì k  Z nên k nhận 10 giá trị, do đó số điểm cực đại là 10. SS S1 S 2  2   1 2    2 < k <  2 ð = - 4,5 < k < 5,5; vì k  Z 5. Ta có:  = vT = v.  = 4 cm; nên k nhận 10 giá trị, do đó trên S1S2 có 10 cực đại. 2 BB  AB  BM  AM    6. Ta có:  = vT = v.  = 1,5 cm; + 2 < k < + 2 ð - 12,8 < k < 6,02; vì k  Z nên k nhận 19 giá trị, do đó trên BM có 19 cực đại.  l 7. Ta có: l = 6 2 ð  = 3 = 80 cm = 0,4 m; v = f = 40 m/s; ' l Trên dây có sóng dừng với 12 bụng sóng thì: l = 12 2 ð ’ = 6 = 40 cm = 0,4 m; T’ ' = v' = 0,01 s.   8. Trong ống có hai nút sóng cách nhau 2 ; hai đầu hở là hai bụng sóng cách nút sóng 4  v nên ta có: l =  = 2 m; T = v = 0,00606 s; f =  = 165 Hz. AB v 2 AB  9. Ta có:  = f = 0.5 m = 50 cm. Trên dây có: N = 2 =  = 4 bụng sóng. Vì có 4 bụng sóng với hai nút ở hai đầu nên sẽ có 5 nút (kể cả hai nút tại A và B). 13 v   f 10. Ta có:  = = 0,02 m = 2 cm; AM = 3,5 cm = 7 4 = (2.3 + 1) 4 nên tại M là bụng AB  sóng và đó là bụng sóng thứ 3 kể từ A.Trên dây có N = 2 = 50 bụng sóng và có N’ = N +1 = 51 nút kể cả hai nút tại A và B. III. Sóng âm. * Các công thức: I + Mức cường độ âm: L = lg I 0 . + Cường độ âm chuẩn: I0 = 10-12W/m2. P 2 + Cường độ âm tại điểm cách nguồn âm một khoảng R: I = 4R . v + Tần số sóng âm do dây đàn có chiều dài l phát ra (hai đầu cố định): f = k 2l ; k = 1, âm phát ra là âm cơ bản, k = 2, 3, 4, …, âm phát ra là các họa âm. Tần số sóng âm do ống sáo có chiều dài l phát ra (một đầu bịt kín, một đầu để hở): v f = (2k + 1) 4l ; k = 0, âm phát ra là âm cơ bản, k = 1, 2, 3, …, âm phát ra là các họa âm. * Phương pháp giải: Để tìm một số đại lượng liên quan đến sóng âm ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm. * Bài tập minh họa: 1. Loa của một máy thu thanh có công suất P = 2 W. a) Tính mức cường độ âm do loa tạo ra tại một điểm cách máy 4 m. b) Để tại điểm ấy mức cường độ âm chỉ còn 70 dB, phải giảm nhỏ công suất của loa bao nhiêu lần? 2. Mức cường độ âm do nguồn S gây ra tại điểm M là L; cho nguồn S tiến lại gần M một khoảng D thì mức cường độ âm tăng thêm 7 dB. a) Tính khoảng cách từ S đến M biết D = 62 m. b) Biết mức cường độ âm tại M là 73 dB. Tính công suất của nguồn. 3. Một sóng âm truyền trong không khí. Mức cường độ âm tại điểm M và tại điểm N lần lượt là 40 dB và 80 dB. Biết cường độ âm tại M là 0,05 W/m2. Tính cường độ âm tại N. 4. Ba điểm O, A, B cùng nằm trên một nửa đường thẳng xuất phát từ O. Tại O đặt một nguồn điểm phát sóng âm đẳng hướng ra không gian, môi trường không hấp thụ âm. Mức cường độ âm tại A là 60 dB, tại B là 20 dB. Tính mức cường độ âm tại trung điểm M của đoạn AB. 5. Một nguồn âm S phát ra âm có tần số xác định. Năng lượng âm truyền đi phân phối đều trên mặt cầu tâm S bán kính d. Bỏ qua sự phản xạ của sóng âm trên mặt đất và các 14 vật cản. Tai điểm A cách nguồn âm S 100 m, mức cường độ âm là 20 dB. Xác định vị trí điểm B để tại đó mức cường độ âm bằng 0. 6. Mức cường độ âm tại vị trí cách loa 1 m là 50 dB. Một người xuất phát từ loa, đi ra xa nó thì thấy: khi cách loa 100 m thì không còn nghe được âm do loa đó phát ra nữa. Lấy cường độ âm chuẫn là I0 = 10-12W/m2, coi sóng âm do loa đó phát ra là sóng cầu. Xác định ngưỡng nghe của tai người này. 7. Hai họa âm liên tiếp do một dây đàn phát ra có tần số hơn kém nhau 56 Hz. Tính tần số của họa âm thứ ba do dây đàn này phát ra. 8. Một nhạc cụ phát ra âm cơ bản có tần số f = 420 Hz. Một người nghe được âm có tần số lớn nhất là 18000 Hz. Tìm tần số lớn nhất mà nhạc cụ này có thể phát ra để tai người này còn nghe được. 9. Trong ống sáo một đầu kín một đầu hở có sóng dừng với tần số cơ bản là 110 Hz. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 330 m/s. Tìm độ dài của ống sáo. * Đáp số và hướng dẫn giải: I P 2  lg 2 2 4 .4 .10 12 = 10 B = 100 dB. 1. a) Ta có: L = lg I 0 = lg 4R I 0 P P' P P 2 2 4  R I 4  R I 0 - lg 0 = lg P ' ð P ' = 10L - L’ = 1000. Vậy phải giảm nhỏ b) Ta có: L – L’ = lg công suất của loa 1000 lần. P P SM 2 2 2 2 2. a) Ta có: L’ – L = lg 4 ( SM  D) I 0 - lg 4SM I 0 = lg ( SM  D) ( ð SM 2 ) SM  D = 10L’ – L = 100,7 = 5 ð SM = 5.D 5  1 = 112 m. P P 2 2 b) Ta có: L = lg 4SM I 0 ð 4SM I 0 = 10L ð P = 4SM2I010L = 3,15 W. IN IM IN L L 3. Ta có: LN – LM = lg I 0 - lg I 0 = lg I M ð IN = IM.10 N M = 500 W. 2 P P  OB    2 2 4. Ta có: LA = lg 4 .OA I 0 ; LB = lg 4 .OB I 0 ð LA – LB = lg  OA  = 6 – 2 = 4 (B) = lg104 2  OB    ð  OA  = 104 ð OB = 100.OA. Vì M là trung điểm của AB nên: 2  OM  OB  OA OA  OB   2 2 OM = OA + = = 50,5.OA; LA – LM = lg  OA  = lg50,52 15 ð LM = LA - lg50,52 = 6 - 3,4 = 2,6 (B) = 26 (dB). IA IB IA IA 5. LA = lg I 0 = 2; LB = lg I 0 = 0 ð LA – LB = lg I B = 2 ð I B = 102; P 4d A2 IA P I B = 4d B2 = 2  dB     d A  = 102 ð dB = 10dA = 1000 m. I 2  R1  P P    2 2 I 4  R 4  R 1  R2  = 10-4 ð I2 = 10-4I1. 1 ; I = 2 ð 6. Ta có: I1 = 2 I2 104 I1 I1 L2 = lg I 0 = lg I 0 = lg I 0 + lg10-4 = L1 – 4 = 5 – 4 = 1 (B) = 10 (dB). 7. Ta có: kf – (k – 1)f = 56 ð Tần số âm cơ bản: f = 56 Hz ð Tần số họa âm thứ 3 là: f3 = 3f = 168 Hz. 8. Các âm mà một nhạc cụ phát ra có tần số f k = kf; (k  N và f là tần số âm cơ bản). Để 18000 tai người này có thể nghe được thì fk = kf  18000 ð k = f = 42,8. Vì k  N nên = 42. Vậy: Tần số lớn nhất mà nhạc cụ này phát ra để tai người này nghe được là = 42f = 17640 Hz. k fk v 9. Ta có:  = f = 3 m. Đầu kín của ống sáo là nút, đầu hở là bụng của sóng dừng nên  chiều dài của ống sáo là: L = 4 = 0,75 m. IV. MỘT SỐ CÂU TRẮC NGHIỆM LUYỆN TẬP PHẦN * Đề thi ĐH – CĐ năm 2009: 1. Một sóng ngang truyền theo chiều dương của trục Ox, có phương trình sóng là u = 6cos(4t – 0,02x); với u và x tính bằng cm, t tính bằng s. Sóng này có bước sóng là A. 200 cm. B. 159 cm. C. 100 cm. D. 50 cm. 2. Trên một sợi dây đàn hồi dài 1,8 m, hai đầu cố định, đang có sóng dừng với 6 bụng sóng. Biết sóng truyền trên dây có tần số 100 Hz. Tốc độ truyền sóng trên dây là A. 60 m/s. B. 10 m/s. C. 20 m/s. D. 600 m/s. 3. Ở bề mặt một chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp S1 và S2 cách nhau 20 cm. Hai nguồn này dao động theo phương thẳng đứng có phương trình lần lượt là u1 = 5cos40t (mm); u2 = 5cos(40t + ) (mm). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 80 cm/s. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn thẳng S1S2 là A. 11. B. 9. C. 10. D. 8. 16 4. Một sóng âm truyền trong không khí. Mức cường độ âm tại điểm M và tại điểm N lần lượt là 40 dB và 80 dB. Cường độ âm tại N lớn hơn cường độ âm tại M A. 1000 lần. B. 40 lần. C. 2 lần. D. 10000 lần. 5. Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm A. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó ngược pha. B. gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha. C. gần nhau nhất mà dao động tại hai điểm đó cùng pha. D. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha. 6. Sóng truyền theo trục Ox với phương trình u = acos(4t – 0,02x) (u và x tính bằng cm, t tính bằng giây). Tốc độ truyền của sóng này là A. 100 cm/s. B. 150 cm/s. C. 200 cm/s. D. 50 cm/s. 7. Một sóng âm truyền trong thép với tốc độ 5000 m/s. Nếu độ lệch pha của sóng âm đó ở  hai điểm gần nhau nhất cách nhau 1 m trên cùng một phương truyền sóng là 2 thì tần số của sóng bằng A. 1000 Hz B. 2500 Hz. C. 5000 Hz. D. 1250 Hz.  8. Một nguồn phát sóng cơ theo phương trình u = 4cos(4t - 4 ) (cm). Biết dao động tại hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng cách nhau 0,5 m có độ lệch  pha là 3 . Tốc độ truyền của sóng đó là A. 1,0 m/s B. 2,0 m/s. C. 1,5 m/s. D. 6,0 m/s. 9. Một sóng cơ có chu kì 2 s truyền với tốc độ 1 m/s. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên một phương truyền sóng mà tại đó các phần tử môi trường dao động ngược pha nhau là A. 0,5 m. B. 1,0 m. C. 2,0 m. D. 2,5 m. 10. Ở mặt nước có hai nguồn sóng dao động theo phương vuông góc với mặt nước, có cùng phương trình u = Acost. Trong miền gặp nhau của hai sóng, những điểm mà ở đó các phần tử nước dao động với biên độ cực đại sẽ có hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn đến đó bằng: A. một số lẻ lần nửa bước sóng. B. một số nguyên lần bước sóng. C. một số nguyên lần nửa bước sóng. D. một số lẻ lần bước sóng. 11. Trong một ống thẳng, dài 2 m, hai đầu hở, hiện tượng sóng dừng xảy ra với một âm có tần số f. Biết trong ống có 2 nút sóng và tốc độ truyền âm là 330 m/s. Tần số f có giá trị là A. 165 Hz. B. 330 Hz. C. 495 Hz. D. 660 Hz. 12. Một sợi dây đàn hồi, hai đầu cố định có sóng dừng. Khi tần số sóng trên dây là 20 Hz thì trên dây có 3 bụng sóng. Muốn trên dây có 4 bụng sóng thì phải 20 A. tăng tần sồ thêm 3 Hz. B. Giảm tần số đi 10 Hz. 17 C. tăng tần số thêm 30 Hz. 20 D. Giảm tần số đi còn 3 Hz. 13. Tại một điểm M nằm trong môi trường truyền âm có mức cường độ âm là L M = 80 dB. Biết ngưỡng nghe của âm đó là I0 = 10-10 W/m2. Cường độ âm tại M có độ lớn A. 10 W/m2. B. 1 W/m2. C. 0,1 W/m2. D. 0,01 W/m2. * Đề thi ĐH – CĐ năm 2010: 14. Điều kiện để hai sóng cơ khi gặp nhau, giao thoa được với nhau là hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn dao động A. cùng biên độ và có hiệu số pha không đổi theo thời gian. B. cùng tần số, cùng phương. C. có cùng pha ban đầu và cùng biên độ. D. cùng tần số, cùng phương và có hiệu số pha không đổi theo thời gian. 15. Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A và B cách nhau 20 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình uA = 2cos40πt và uB = 2cos(40πt + π) (uA và uB tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 30 cm/s. Xét hình vuông AMNB thuộc mặt thoáng chất lỏng. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn BM là A. 19. B. 18. C. 17. D. 20. 16. Ba điểm O, A, B cùng nằm trên một nửa đường thẳng xuất phát từ O. Tại O đặt nguồn điểm phát sóng âm đẳng hướng ra không gian, môi trường không hấp thụ âm. Mức cường độ âm tại A là 60 dB, tại B là 20 dB. Mức cường độ âm tại trung điểm M của đoạn AB là A. 40 dB. B. 34 dB. C. 26 dB. D. 17 dB. 17. Một sợi dây AB dài 100 cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với một nhánh của âm thoa dao động điều hòa với tần số 40 Hz. Trên dây AB có một sóng dừng ổn định, A được coi là nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là 20 m/s. Kể cả A và B, trên dây có A. 5 nút và 4 bụng. B. 3 nút và 2 bụng. C. 9 nút và 8 bụng. D. 7 nút và 6 bụng. 18. Tại một điểm trên mặt chất lỏng có một nguồn dao động với tần số 120 Hz, tạo ra sóng ổn định trên mặt chất lỏng. Xét 5 gợn lồi liên tiếp trên một phương truyền sóng, ở về một phía so với nguồn, gợn thứ nhất cách gợn thứ năm 0,5 m. Tốc độ truyền sóng là A. 30 m/s. B. 15 m/s. C. 12 m/s. D. 25 m/s. 19. Tại một vị trí trong môi trường truyền âm, khi cường độ âm tăng gấp 10 lần giá trị cường độ âm ban đầu thì mức cường độ âm A. giảm đi 10 B. B. tăng thêm 10 B. C. tăng thêm 10 dB. D. giảm đi 10 dB. 20. Một sóng cơ truyền trong một môi trường dọc theo trục Ox với phương trình u = 5cos(6t - x) (cm) (x tính bằng mét, t tính bằng giây). Tốc độ truyền sóng bằng 1 A. 6 m/s. B. 3 m/s. C. 6 m/s. 1 D. 3 m/s. 21. Khi nói về sóng âm, phát biểu nào sau đây là sai? A. Ở cùng một nhiệt độ, tốc độ truyền sóng âm trong không khí nhỏ hơn tốc độ truyền sóng âm trong nước. B. Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng và khí. 18 C. Sóng âm trong không khí là sóng dọc. D. Sóng âm trong không khí là sóng ngang. 22. Mô ôt sợi dây AB có chiều dài 1 m căng ngang, đầu A cố định, đầu B gắn với mô ôt nhánh của âm thoa dao đô nô g điều hoà với tần số 20 Hz. Trên dây AB có mô ôt sóng dừng ổn định với 4 bụng sóng, B được coi là nút sóng. Tốc đô ô truyền sóng trên dây là A. 50 m/s. B. 2 cm/s. C. 10 m/s. D. 2,5 cm/s. 23. Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn kết hợp A và B dao động đều hòa cùng pha với nhau và theo phương thẳng đứng. Biết tốc độ truyền sóng không đổi trong quá trình lan truyền, bước sóng do mỗi nguồn trên phát ra bằng 12 cm. Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động với biên độ cực đại nằm trên đoạn thẳng AB là A. 9 cm. B. 12 cm. C. 6 cm. D. 3 cm. l 24. Một sợi dây chiều dài căng ngang, hai đầu cố định. Trên dây đang có sóng dừng với n bụng sóng, tốc độ truyền sóng trên dây là v. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp sợi dây duỗi thẳng là v . A. nl nv B. l . l C. 2nv . l D. nv . * Đáp án các câu trắc nghiệm luyện tập phần II: 1 C. 2 A. 3 C. 4 D. 5 D. 6 C. 7 D. 8 D. 9 B. 10 B. 11 B. 12 A. 13 D. 14 D. 15 A. 16 C. 17 A. 18 B. 19 C. 20 C. 21 D. 22 C. 23 C. 24 D. V. BÀI HỌC KINH NGHIỆM : - Trong phần sóng cơ và sóng âm vật lý 12, kiến thức và bài tập cũng rất đa dạng. Ơ đây, tôi chỉ đưa ra một phuong pháp và bài tập đặc trưng. Qua việc đổi mới chương trình vật lý 12, tôi thấy rằng học sinh còn bỡ ngỡ với phương pháp học, chưa có kỹ năng giải bài tập, cho dù đó là những bài tập cơ bản. Vì vậy, người giáo viên cần phải hệ thống hóa kiến thức để đưa ra phương pháp giải bài tập cho học sinh là điều cần thiết. Hơn nữa, theo chương trình trong chương này thì rất ít tiết bài tập, nhất là các lớp không có tiết tự chọn vì vậy cần phải tăng cường cho học sinh làm bài tập ở nhà và giáo viên chỉnh sửa và hướng dẫn phương pháp giải ở những tiết bài tập trên lớp. Với chuyên đề này, tôi chỉ đề cập đến bài tập trong phạm vi nhỏ của chuong sóng cơ và sóng âm, với những kiến thức và bài tập cơ bản, phần dạng bài tập và cách giải. Tuy đề tài này ngắn gọn, đơn giản nhưng áp dụng được trong tình hình thực tế là để làm bài thi trắc nghiệm tốt nhanh các em phải nắm vững cách giải tự luận hiểu rõ phương pháp giải của bài sau đó rút ra được công thức ngắn gọn cho nhất để áp dụng vào bái tập trắc nghiệm, nó sẽ giúp cho học sinh rất nhiều trong việc làm bài thi trắc nghiệm. Trong quá trình giảng dạy bộ môn Vật lí ở trường THPT, việc hình thành cho học sinh phương 19 pháp, kỹ năng giải bài tập Vật lí là hết sức cần thiết, và điều quan trọng nhất là kết quả thi dại học của các em. + Giúp học sinh có thói quen phân tích đầu bài, hình dung được các hiện tượng Vật lí xảy ra trong bài toán sau vận dụng công thức gọn nhất nhanh nhất dể làm bài thi có hiệu quả. + Mặt khác do tính chất đề thi trắc nghiệm rất rộng và rất dài với 40 đến 50 câu hỏi trắc nghiệm trải dài hết chương trình lớp 12 do đó với thói quen ta giải các đề tự luận trong thời gian 60 phút đến 90 phút ta chỉ giải được từ 5 đến 10 bài tập là nhiều. Do đó việc hình thành các công thức thu gọn và kĩ năng giải bài tập trác nghiệm là hết sức cần thiết. Để làm được điều này: - Giáo viên cần tự bồi dưỡng nâng cao nghiệp vụ chuyên môn, thường xuyên trao đổi, rút kinh nghiệm với đồng nghiệp. - Nắm vững chương trình bộ môn toàn cấp học. - Giáo viên cần hướng dẫn học sinh nghiên cứu kỹ các kiến thức cần nhớ để ôn tập, nhớ lại kiến thức cơ bản, kiến thức mở rộng, lần lượt nghiên cứu kỹ các phương pháp giải bài tập sau đó giải các bài tập theo hệ thống lại các công thúc thu gọn để các em ôn tập dễ dàng hơn. Trên cơ sở đó học sinh tự hình thành cho mình kỹ năng giải bài tập trắc nghiệm. Trên dây là một số kinh nghiệm mà bản thân tôi đã rút ra được từ thực tế qua quá trình giảng dạy tự chọn chương dao động điều hòa, lớp 12 ở trường THPT nói chung, cũng là kinh nghiệm rút ra được sau khi thực hiện đề tài này nói riêng. 20