Giáo án Vật lý 12 bài 9: Sóng dừng

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

NỘI DUNG

“ Kiểm tra bài cũ và đặt vấn đề vào bài giảng mới ”

GV: Hiện tượng giao thoa sóng là gì? Nêu công thức xác định vị trí các cực đại và cực tiểu?

 HS: Trả lời

GV: Nhận xét và đánh giá cho điểm

GV: Đặt vấn đề vào bài giảng mới (Như sgk)

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

NỘI DUNG

Hoạt động 1: “ Đặt vấn đề vào bài giảng mới ”

HS: Lắng nghe nhận thức vấn đề cần nghiên cứu

Hoạt động 2:“Nghiên cứu sự phản xạ của sóng”

GV: Làm thí nghiệm hs quan sát và trả lời câu hỏi của gv nếu cần

HS: Lắng nghe và sẵn sang trả lời câu hỏi của gv

GV: Yêu cầu hs trả lời câu hỏi C₁(sgk)

Trong thí nghiệm vật cản ở đây là gì?

HS: Tại chỗ trả lời.

GV: Nhận xét

HS: Lắng nghe và ghi nhớ

GV: Thuyết trình như sgk để hướng cho hs đi đến khái niệm về phản xạ sóng khi gặp vật cản cố định.

“ Khi cho P dao động điều hòa thì sẽ có sóng hình sin lan truyền từ đầu P đến đầu Q. Đó là sóng tới. Đến Q sóng đó bị phản xạ trở lại. Vì tại Q bị biến dạng trong sóng phản xạ luôn ngược chiều với sóng tới. Nên ta có thể nói sóng phản xạ luôn ngược pha với sóng tới tại đó

HS: Lắng nghe và ghi nhận điều đó.

GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp

“ Nếu vật cản tự do thì sóng tới và sóng phản xạ có ngược pha với nhau không?”

GV: Yêu cầu các nhóm làm thí nghiệm và đưa ra kết quả thí nghiệm của nhóm.

HS: Thực hiện yêu cầu của gv

GV: Yêu cầu 01 hs đại diện cho 01 nhóm lên trình bày.

HS: Thực hiện yêu cầu của gv

GV: Cùng các nhóm còn lại nhận xét

HS: Các nhóm còn lại hợp tác với gv

GV: Trong thí nghiệm nêu trên vật cản là gì?

HS: Trả lời

GV: Nhận xét và khái quát vấn đề

HS: Ghi nhớ

GV: Em hãy nhắc lại điều kiện sóng kết hợp?

HS: Trả lời

GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp

“Khi sóng tới và sóng phản xạ thoả mãn điều kiện sóng kết hợp thì hình ảnh giao thoa trên dây sẽ như thế nào?”

HS: Lắng nghe nhận thức vấn đề nghiên cứu

Hoạt động3:“Nghiên cứu sóng dừng”

GV: Dùng bộ thí nghiệm sóng dừng để hs quan sát hình ảnh giao thoa của hai sóng kết hợp( Sóng tới và sóng phản xạ)

HS: Quan sát và trả lời câu hỏi của gv

GV: Nhận xét và khái quát vấn đề

HS: Ghi nhớ

GV: Chỉ trên hình cho hs các khái niệm về Nút, bụng, vị trí nút, vị trí bụng

HS: Lắng nghe và ghi nhận

GV: Từ hình vẽ thì số nút và số bụng liên hệ với nhau như thế nào?

HS: Quan sát hình vẽ trả lời

GV: Nhận xét và khái quát vấn đề

      Số nút  = số bụng + 1

HS: Lắng nghe ghi nhớ

GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp

HS: Lắng nghe nhận thức vấn đề

GV: Từ hình vẽ, số nút và số bụng trong trường hợp này liên hệ với nhau như thế nào?

HS: Quan sát hình vẽ trả lời

GV: Nhận xét và khái quát vấn đề

      Số nút  = số bụng

HS: Lắng nghe ghi nhớ

I– SỰ PHẢN XẠ CỦA SÓNG

1. Phản xạ của sóng trên vật cản cố định

a. Thí nghiệm

- Dụng cụ thí nghiệm: Gồm sợi dây mềm, dài vài mét.

- Tiến hành: Một đầu sợi dây buộc vào tường. Đầu còn lại cầm ở tay, căng cho dây nằm ngang. Giật mạnh đầu đó lên phía trên, rồi hạ tay về chỗ cũ

b. Nhận xét:

- Dây bị biến dạng hướng lên trên và truyền từ đầu này( Tay) đến đầu kia( Tường). Tới Q( tường) nó phản xạ trở lại(tay), biến dạng của dây hướng xuống.(hv)

- Sóng phản xạ luôn ngược pha với sóng tới tại đó

Vậy: “sóng phản xạ luôn ngược pha với sóng tới tại đó”

2. Phản xạ của sóng trên vật cản tự do

* Thí nghiệm(sgk)

* Nhận xét:

- Dây biến dạng hướng sang phải, khi truyền tới Q, biến dạng cũng phản xạ trở lại, nhưng biến dạng của dây vẫn hướng sang phải

- Sóng phản xạ cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ.

Vậy: “sóng phản xạ luôn cùng pha với sóng tới tại đó”

II–  SÓNG DỪNG

* Thí nghiệm:

Xét sóng dừng trên một sợi dây. Giả sử cho đầu P của dây dao độngliên tục, thì sóng tới và sóng phản xạ liên tục gặp nhau và giao thoa với nhau vì chúng là các sóng kết hợp.

- Kết quả là trên dây xuất hiện những điểm luôn đứng yên gọi là các nút sóng, những điểm luôn dao động với biên độ lớn nhât gọi là các bụng sóng

Vậy: Sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút và các bụng gọi là sóng dừng.

1. Sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định

a. Hai đầu A và P là hai nút dao động.

b. Vị trí các nút:

- Các nút nằm cách đầu A và đầu P những khoảng bằng số nguyên lần nửa bước sóng:

                       \(d = k\frac{\lambda }{2}\)

- Hai nút liên tiếp cách nhau khoảng  \(\frac{\lambda }{2}\).

c. Vị trí các bụng

- Các bụng nằm cách hai đầu cố định những khoảng bằng một số lẻ lần   \(\frac{\lambda }{4}\).

    \(d = (2k + 1)\frac{\lambda }{4} = (k + \frac{1}{2})\frac{\lambda }{2}\)           

- Hai bụng liên tiếp cách nhau khoảng   \(\frac{\lambda }{2}\).

d. Điều kiện có sóng dừng

                \(l = k\frac{\lambda }{2}\)

2. Sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do

a. Đầu A cố định là nút, đầu P tự do là bụng dao động.

b. Hai nút liên tiếp hoặc hai bụng liên tiếp cách nhau khoảng  \(\frac{\lambda }{2}\)

c. Điều kiện để có sóng dừng:

               \(l = (2k + 1)\frac{\lambda }{4}\)