Tiết 14: GIAO THOA SÓNG

Chia sẻ: Kata_7 Kata_7 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiểu được các khái niệm nguồn kết hợp, sóng kết hợp, giao thoa, sóng dừng, nút, bụng. - Nắm được điều kiện để có giao thoa và sự phân bố các điểm dao động cực đại và cực tiểu. - Nắm được điều kiện để có sóng dừng và sự phân bố các nút và bụng. * Trọng tâm: * Phương pháp: II. Chuẩn bị: gắn hai viên bi nhỏ, chậu nước. HS xem Sgk.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tiết 14: GIAO THOA SÓNG

Tiết 14: GIAO THOA SÓNG I. Mục đích yêu cầu: - Hiểu được các khái niệm nguồn kết hợp, sóng kết hợp, giao thoa, sóng dừng, nút, bụng. - Nắm được điều kiện để có giao thoa và sự phân bố các điểm dao động cực đại và cực tiểu. - Nắm được điều kiện để có sóng dừng và sự phân bố các nút và bụng. * Trọng tâm: Hiện tượng giao thoa, lý thuyết về giao thoa, sóng dừng * Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm GV: cần rung có hai nhánh, trên hai nhánh được II. Chuẩn bị: gắn hai viên bi nhỏ, chậu nước. HS xem Sgk. III. Tiến hành lên lớp: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Sóng cơ học là gì? Phân loại? Nêu định nghĩa bước sóng? Những điễm nào trên phương truyền sóng sẽ dao động cùng pha? Ngược pha? C. Bài mới. NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP
I. * GV thực hiện thí nghiệm: Dùng một I. Hiện tượng giao thoa: cần rung có hai nhánh gắn với 2 hòn bi nhỏ, Dùng một cần rung có hai nhánh gắn với 2 hòn cho cần chạm vào mặt dưới tại 2 điểm A và bi nhỏ, cho cần chạm vào mặt dưới tại 2 điểm B. Rung và thay đổi dần tần số, đến một lúc A và B. Khi cho cần rung dao động với tần số f, nào đó khi hình ảnh sóng ổn định  cho Hs hòn bi ở A và B tạo ra trên mặt nước hai hệ quan sát và nhận xét hình ảnh của sóng đó. sóng lan truyền theo những đường tròn đồng tâm. Hai hệ thống đường tròn này mở rộng dần ra và đan trộn vào nhau. Khi hình ảnh sóng đã ổn định, chỗ sóng cắt nhau, tạo nên trên mặt nước những nhóm đường cong có dạng những gợn lồi (biên độ dao động cực đại) và những gợn lõm (biên độ dao * GV hỏi HS: Vì cần rung với tần số f, vậy động cực tiểu) nằm xen kẽ và không đổi theo 2 điểm A và B sẽ rung với tần số như thế thời gian (những gợn lồi, lõm đó gọi là vân nào? (cũng rung với tần số f)  vậy 2 sóng giao thoa). do A, B được tạo thành có tần số như thế * Hiện tượng mà ta quan sát được gọi là hiện nào? (cũng rung với tần số f) tượng giao thoa sóng của hai sóng. Hai sóng được tạo thành có pha dao động Hai sóng giao thoa được với nhau gọi là hai sóng kết hợp có cùng chu kỳ và độ lệch pha như thế nào? (cùng pha) không đổi theo thời gian.
Hai nguồn phát ra hai sóng kết hợp gọi là hai nguồn kết hợp, hai nguồn này dao động cùng tần số, cùng pha. II. Lý thuyết về giao thoa: II. M d1 Ta biết các dao động tại A và B là các dao động A d2 cùng tần số, cùng pha. Giả sử phương trình dao B động tại A và B cùng là: u = asint. Gọi M là điểm cần khảo sát; khoảng cách AM là d1; BM là d2. Gọi v là vận tốc truyền sóng HS nhân xét: Thời gian để sóng truyền từ A đến M là:  Gọi v là vận tốc truyền sóng (sóng truyền d1 v với cùng một vận tốc không đổi) => Thời Dao động tại M vào thời điểm t sẽ giống  gian để sóng truyền từ A đến M là gì? Thời d1 dao động ở A vào thời điểm gian để sóng truyền từ B đến M? (t  ) v Dao động tại M vào thời điểm t sẽ  Vậy phương trình tại M do A truyền tới  như thế nào với dao động ở A vào thời d 1   d  có dạng: u A  a M sin  t  1   a M sin t  v v    d1 điểm )? (t  v Tương tự, phương trình dao động M do B phương trình tại M do A truyền tới và truyền tới là: 
phương trình tại M do B truyền tới có dạng d 2   d  u B  a M sin  t  2   a M sin t  v v    như thế nào? Dao động tại M có phải là một dao động Dao động tại M là tổng hợp của 2 sóng uA, uB tổng hợp không? (Tại M là một dao động có dạng:  d  d tổng hợp của hai sóng cùng phương cùng u  u A  u B  a M sin t  1   a M sin  t  2  v v   tần số)   Độ lệch pha:   d1  d 2 v  phương trình dao động tổng hợp tại Đặt: d  d 1  d 2 là hiệu đường đi. M: u =? Mặt khác:  = 2p/T và v = l/T Độ lệch pha: j = ? ( =  d 1  d 2 )  v d Vậy:   2   Nhắc lại:  = ? v = ? => j =?  (   2 d )  * HS nhân xét các trường hợp: * Các trường hợp: + d = nl (một số nguyên lần bước sóng) => - Nếu hiệu đường đi d = nl (bằng một số nguyên lần bước sóng) thì j = 2p.n. Hai sóng j =? => nhận xét gì về 2 sóng tới? + d = (2n + 1) l/2 ( 1 số lẻ lần nửa bước tới (A và B) dao động cùng pha. Vân thu được sóng) => j = ? => nhận xét gì về 2 sóng ứng với chỗ hai sóng được tăng cường (gợn lồi), có biên độ của sóng tổng hợp bằng tổng tới A và B?
* HS nhận xét gì về biên độ sóng? (coi như biên độ của hai sóng thành phần. a không đổi trong suốt quá trình truyền) - Nếu hiệu đường đi d = (2n + 1)l/2 (bằng một * HS nhắc lại công thức tính biên độ dao số lẻ lần nửa bước sóng) thì j = (2n+1)p. Hai động tổng hợp? (aM2 = aA2+ aB2 + 2 aAaB sóng tới (A và B) dao động ngược pha. Vân thu cos(jA-jB)) được ứng với chỗ hai sóng triệt tiêu lẫn nhau + Vì dao động cùng pha, nên tại M có aM (gợn lõm), có biên độ của sóng tổng hợp bằng =? 0. (aM = aA + aB = 2a (cực đại))  Tương tự với 2 sóng tới là ngược pha - Quỹ tích những điểm có hai sóng được tăng nhau thì aM =? (aM = aA - aB = 0 (cực tiểu)) cường (vân cực đại) là một họ hyperbol có tiêu  Tại những chỗ sóng có biên độ cực điểm A và B, bao gồm cả đường trung trực AB đại hay cực tiểu thì tại đâu sóng được tăng (các đường vẽ liền nét): những chỗ này môi cường hoặc giảm bớt? Và sẽ cho vân giao trường dao động mạnh nhất. thoa là vân gì? - Quỹ tích những điểm có hai sóng triệt tiêu lẫn nhau (vân cực tiểu) là một họ hyperbol có tiêu điểm A và B, bao gồm cả đường trung trực AB (các đường vẽ chấm): ở đây môi trường không dao động.  HS rút ra định nghĩa về hiện tượng - Tại những điểm khác, biên độ sóng có giá trị giao thoa?
trung gian. * Hiện tượng giao thoa: Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những điểm cố định mà sóng được tăng cường hoặc bị giảm bớt. III. * GV thực hiện thí nghiệm: Dùng một III. Sóng dừng: sợi dây dẻo, dài. Buộc cố định tại đầu M. Thí nghiệm và hiện tương: Sgk trang 41. kéo thẳng sợi dây và rung mạnh tay ở đầu Dùng một sợi dây dẻo, dài. Buộc cố định tại P. Thay đổi dần tần số rung đến một lúc đầu M. kéo thẳng sợi dây và rung mạnh tay ở nào đó ta thấy trên dây có hình ảnh sóng ổn đầu P. Thay đổi dần tần số rung đến một lúc định. nào đó ta thấy trên dây có những chỗ rung rất * HS nhận xét về hình ảnh sóng trên dây? mạnh (bụng) và những chỗ hầu như không rung * GV hướng dẫn HS giải thích: (nút). - Dạng sóng trên dây là dạng sóng gì? (sóng Giải thích: - Dao động từ P truyền theo sới dây tới M dưới ngang) - Gọi sóng từ P tới M là sóng tới thì sóng từ dạng sóng ngang. Tới M sóng bị phản xạ và M tới P gọi là sóng gì? (sóng phản xạ) truyền ngược trở lại P. - Sóng tới và sóng phản xạ là hai sóng có - Xét tại M, ta thấy M không dao động, nên tại tần số như thế nào? (cùng tần số) M sóng phản xạ có cùng biên độ và ngược pha
- Xét tại M sóng tại đây có dao động với sóng tới không? (M không dao động) - Mà sóng tới và sóng phản xạ là hai sóng có - Vậy, tại M sóng tới và sóng phản xạ có cùng tần số. Nên hai sóng này thỏa điều kiện pha và biên độ như thế nào? (ngược pha và của hai sóng kết hợp biên độ bằng 0) - Kết quả trên sợi dây có sự giao thoa của hai - Vậy sóng tới và sóng phản xạ thỏa điều sóng kết hợp là sóng tới và sóng phản xạ có kiện gì? (hai sóng kết hợp) cùng tần số, biên độ nhưng ngược pha nhau. - Để tại M tạo thành nút, nghĩa là hai sóng Điều kiện để có sóng dừng là: Chiều dài dây: ngược pha nhau thì M và P cách nhau bao  ln 2 nhiêu? (MP = l  n  ) (với n là số bụng hoặc số nút) 2 * Từ những phân tích trên HS rút ra định Định nghĩa: sóng dừng là sóng tới và sóng nghĩa gì về sóng dừng? phản xạ của nó cùng truyền theo một phương và chúng giao thoa với nhau. - Trên phương truyền có những chỗ không * Hs nhận xét biên độ tại các điểm nút, dao động thì gọi là điểm nút, và những chỗ bụng? dao động cực đại thì gọi là điểm bụng. * Chú ý: Ở đây hai sóng thành phần vẫn Định nghĩa khác về sóng dừng: Sóng dừng là truyền đi theo hai chiều khác nhau, nhưng sóng có các nút và các bụng cố định trong sóng tổng hợp “dừng lại” tại chỗ => nên nó không gian.
Đặc điểm của sóng dừng: được gọi là sóng dừng - Biên độ dao động của phần tử vật chất ở * GV hỏi: Quan sát trên phương truyền mỗi điểm là không đổi theo thời gian. sóng ta thấy khoảng cách giữa 2 nút hoặc - K hông truyền tài năng lượng (do đó nó 2 bụng liền nhau là bao nhiêu? (= l/2) không truyền di trong không gian). * Hs nhắc lại, hệ thức liên hệ giữa v, l, f? Ứng dụng: => Đối với sóng dừng, ta biết việc đo l, f là - Quan sát ta thấy khoảng cách giữa 2 nút dễ dàngbằng dụng cụ gì? => xác định v = ? hoặc 2 bụng liền nhau là l/2 - Dùng thước đo khoảng cách giữa 2 nút để suy ra bước sóng l, nếu biết f ta tính được v bằng biểu thức: v = lf - Sóng dừng cho ta một phương pháp đơn giản để xác định v bằng cách đo l, f => v = lf D. Củng cố: Nhắc lại: - Giao thoa sóng? - Độ lệch pha của hai sóng kết hợp truyền theo hai đường đi d1 và d2: d   2  ; vôùi d  d 1  d 2  - Điều kiện để sóng tổng hợp có biên độ cực đại: d = n l; (n = 0, 1, 2, 3…)
- Điều kiện để sóng tổng hợp có biên độ cực tiểu: d = (2n + 1)l/2 ; (n = 0, 1, 2, 3…) E. Dặn dò: - BTVN:5 Sgk trang 43. - Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”