Đề tài Hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp độ lệch pha để giải một số bài Toán giao thoa và sóng dừng
I. LỜI MỞ ĐẦU
Trong mấy năm gần đây, trong các kỳ thi, đặc biệt là thi Đại học, thi học sinh giỏi xuất hiện nhiều bài toán về giao thoa sóng và sóng dừng mà nếu giải các bài này một cách nhanh chóng và chính xác thì ta phải lưu ý đến độ lệch pha, hay nói cách khác phải dùng phương pháp độ lệch pha của sóng.
Tuy nhiên, trong quá trình giảng dạy chương trình 12, Chương sóng cơ, tôi nhận thấy, sách giáo khoa (SGK) và đa số sách tham khảo đề cập đến vấn đề độ lệch pha của hai sóng một cách đơn giản, chưa mang tính tổng quát và thống nhất, đôi khi một số sách tham khảo còn trình bày chưa rõ ràng, đặc biệt có sách lại nói sai lệch vấn đề về độ lệch pha.
Bằng sự học hỏi và kinh nghiệm giảng dạy của mình, tôi đã mạnh dạn và kiên trì nghiên cứu những kiến thức độ lệch pha của sóng, từ đó phục vụ cho việc giảng dạy hiệu quả hơn, nâng cao chất lượng dạy và học của trường chúng tôi, giúp học sinh hiểu sâu hơn về chương sóng cơ, một chương được coi là khó đối với học sinh lâu nay, đồng thời mong muốn các đồng nghiệp có thêm tài liệu để phục vụ tốt hơn nữa công tác giảng dạy của mình.
Vì những lí do trên, tôi quyết định chọn đề tài “Hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp độ lệch pha để giải một số bài toán giao thoa sóng và sóng dừng”
II. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU
Ta có thể thấy, SGK cố gắng đưa ra những kiến thức đơn giản nhất cho học sinh. Điều này rất đúng theo tinh thần giảm tải của Bộ GD và ĐT. Tuy nhiên đối với những học sinh học khá trở lên, đặc biệt đối với những em học để thi Đại học và thi Học sinh giỏi thì kiến thức mà SGK cung cấp là chưa đủ, không muốn nói là quá sơ sài. Khi gặp các câu trong đề thi về giao thoa sóng, nếu đề bài cho phương trình sóng tại S1 và S2 là
và ,
trong đó các pha ban đầu của sóng tại S1 và S2 là φ1≠ φ2 ≠ 0 và biên độ A1 ≠ A2 thì học sinh và ngay cả giáo viên cũng lúng túng khi tìm số cực đại và cực tiểu trên S1S2. Khó khăn bởi vì ta không thể dễ dàng viết được phương trình sóng tổng hợp tại M để biện luận cho biên độ sóng tại M cực đại hay cự tiểu. Càng khó khăn hơn nếu ta muốn tìm số điểm dao động với biên độ AM bất kì (Amin < am="">< amax)="" trên="">
Để giải quyết khó khăn này một cách triệt để, nhanh chóng và chính xác, ta nên sử dụng kiến thức về tổng hợp dao động và xét độ lệch qua của hai sóng tới.
Bạn đang xem tài liệu "Đề tài Hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp độ lệch pha để giải một số bài Toán giao thoa và sóng dừng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
xét độ lệch pha như sau: Vì khi M thuộc MN thì: (lấy dấu bằng nếu tính cả M và N). Coi Tương tự như trên ta cũng có: - Số điểm cực đại trên MN là số giá trị của k thỏa: - Số điểm cực tiểu trên MN là số giá trị của k thỏa: Ví dụ 1: Trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp tại S1, S2 cách nhau 30cm dao động theo phương thẳng đứng có phương trình u1 = 4cos10πt (mm) và u2 = 7cos(10πt + π/6) (mm). Biết tốc độ truyền sóng trên bề mặt chất lỏng là 15 cm/s. Gọi O là trung điểm S1S2. a) Tính số điểm dao động cực đại trên đường tròn tâm O và có bán kính 10 cm. b) Xét trên hình chữ nhật S1ABS2, với S1A = 20 cm. Tính số đường dao động cực đại qua đoạn AB. c) Trên đường thẳng đi qua S1 và vuông góc với S1S2, hai điểm I và K nằm cùng phía so với S1, cách S1 lần lượt là IS1 = 5 cm và KS1 = 30 cm. Tính số điểm đao động cực tiểu trên đoạn IK. Giải: S1 S2 M N a) Ta có bước sóng : cm. Một điểm trên S1S2, cách S1S2 các đoạn d1 và d2. Áp dụng công thức (1) trên ta có : Số điểm cực đại trên MN là số giá trị của k thỏa: Với ta được: . Có 13 giá trị của k. Vậy có 13 điểm dao động cực đại trên đường kính MN của đường tròn, tức là có 26 điểm cực đại trên đường tròn. b) Ta có AS1 = 20 cm, AS2 = cm, BS1 = cm và BS2 = 20 cm. Áp dụng xét độ lệch pha: Với ta được: . Có 11 giá trị của k. Vậy có 11 đường dao động cực đại đi qua AB. c) Ta có IS1 = 5 cm, IS2 = cm, KS1 = 30 cm và BS2 = cm. Áp dụng xét độ lệch pha: Số cực tiểu trên IK thỏa mãn: Với ta được: . Có 4 giá trị của k. Vậy có 4 điểm dao động cực tiểu đi qua IK. Ví dụ 2: Có hai nguồn dao động kết hợp S1 và S2 trên mặt nước cách nhau 8 cm có phương trình dao động lần lượt là u1 = 2cos(10pt - p/4) (mm) và u2 = 2cos(10pt + p/4) (mm). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 10 cm/s. Xem biên độ của sóng không đổi trong quá trình truyền đi. Điểm M trên mặt nước cách S1 khoảng S1M = 10 cm và S2 khoảng S2M = 6 cm. Điểm nằm trên đoạn S2M dao động với biên độ cực đại và xa S2 nhất, cách S2 một đoạn bao nhiêu? Giải: - Ta có: vuông tại . - Gọi N là điểm xa nhất trên MS2 mà dao động với biên độ cực đại. Đặt: NS2 = x (x > 0). - Độ lệch pha của hai sóng: + Tại M: . + Tại N: . Do N dao động với biên độ cực đại nên (). Do N gần M nhất nên (dao động tại N nhanh pha hơn tại M). Do đó: Vậy điểm N xa S2 nhất, cách S2 một đoạn bằng 3,07 cm. 3. Bài toán 3: Tìm số điểm dao động với biên độ AM bất kì (Amin < AM < Amax) trên S1S2 hoặc trên MN. Để giải bài toán này, ta cũng xét độ lệch pha như sau: Vì dao động tại M là sự tổng hợp của hai dao động từ S1 và S2 gửi tới nên ta áp dụng công thức tính biên độ trong dao động tổng hợp: Với tính như trên. Biết AM, A1 và A2 thay vào công thức trên, sau đó rút Cho biến thiên như bài toán 1 và 2 ta được giá trị của k cần tìm chính là số điểm dao động với biên độ AM trên S1S2 hoặc MN. Ví dụ 1: Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn kết hợp S1, S2 cách nhau 10 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình lần lượt là u1 = 3cos(40pt + p/6)cm và u2 = 4cos(40pt + 2p/3) (cm). Cho biết tốc độ truyền sóng là 40 cm/s. Một đường tròn có tâm là trung điểm của S1S2, nằm trên mặt nước, có bán kính R = 4 cm. Giả sử biên độ sóng không đổi trong quá trình truyền sóng. Tính số điểm dao động với biên độ 5 cm có trên đường tròn. Giải: Ta có bước sóng : cm. Gọi M là điểm trên S1S2, cách S1S2 các đoạn d1 và d2. Áp dụng công thức độ lệch pha trên ta có: Biên độ trong dao động tổng hợp tại M: Thay AM = 5 cm, A1 = 3 cm và A2 = 4 cm vào trên ta được : Kết hợp với độ lệch pha trên ta rút ra: (cm) + Số điểm có biên độ 5cm trên đoạn thẳng là đường kính vòng tròn trên AB là: -8 £ d2 - d1 £ 8 => => 17 điểm (tính cả biên) => 15 điểm không tính 2 điểm biên Vậy số điểm trên vòng tròn bằng 15.2 + 2 = 32 điểm. Ví dụ 2: Trên mặt nước tại hai điểm S1, S2 người ta đặt hai nguồn sóng cơ kết hợp, dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với phương trình u1 = 6cos(40pt) và u2 = 8cos(40pt ) (u1 và u2 tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 40cm/s, coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Trên đoạn thẳng S1S2, điểm dao động với biên độ 1cm và cách trung điểm của đoạn S1S2 một đoạn gần nhất là 14 mm u - 14 mm t O M aM N Giải: Biên độ sóng tại hai nguồn là a1 = 6 mm, a2 = 8 mm biên độ tại điểm cực đại : a = a1 + a2 = 14 mm.. Gọi M là điểm trên S1S2 có biên độ là aM = 1 cm = 10 mm. Gọi N là trung của điểm S1S2 có biên độ là aN. Vì pha ban đầu của sóng tại S1 và S2 bằng 0 nên độ lệch pha của hai sóng tại N cách hai nguồn d1 = d2 là . Áp dụng công thức tính biên độ dao động tổng hợp: , thay số vào ta suy ra biên độ sóng tại N cực đại aN = a = 14 mm. Vẽ đường tròn lượng giác, trên đường tròn ta thấy độ lệch pha của hai điểm M và N là , với . Gọi d là khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm M và N thì ta có cm. Vậy khoảng cách gần nhất là 0,25 cm. 4. Bài toán 4: Về độ lệch pha trong sóng dừng A 1 2 B C D L E F G H I K Sóng dừng là trường hợp đặc biệt của hiện tượng giao thoa sóng, có bản chất là sự giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ trên cùng một sợi dây. Giả sử ở thời điểm t, sóng tới (1) từ trái sang (nét liền trên hình vẽ), sóng phản xạ (2) từ phải sang(nét đứt trên hình vẽ). Sợi dây có vị trí như hình vẽ nét liền. Hai sóng cùng pha tại A, E, I,... nên chúng tăng cường lẫn nhau và tạo thành các điểm bụng tại A, E, I,... Điểm C, G, L,... lúc này đang là nút. Sau 1/4 chu kì thì mỗi sóng di chuyển được 1/4 bước sóng và tại các điểmA, E, I,... đến vị trí cân bằng, các điểm C, G, L chúng ngược pha nhau nên các điểm này vẫn là nút. Sau 1/4 chu kì tiếp theo, các điểm A, E, I,... lên tới vị trí trên cùng, các điểm C, G, L,... vẫn nằm tại chỗ là nút. Vậy các điểm A, E, I,... luôn là điểm bụng, các điểm C, G, L,... luôn là nút sóng. Một số tác giả viết sách tham khảo quan niệm sai lầm rằng các điểm D và F dao động cùng pha(vì cho rằng chúng dao động cùng biên độ và “giống nhau”), các điểm B và D dao động ngược pha (vì cho rằng chúng dao động cùng biên độ và “ngược nhau”). Quan điểm đúng phải là : - Các điểm A và I (hai điểm bụng không liền kề) dao động cùng pha. - Các điểm B và K dao động cùng pha. - Hai điểm bụng liền kề A và E dao động ngược pha. - Hai điểm B và F dao động ngược pha. - ... Để giải bài toán sóng dừng một cách nhanh chóng và chính xác, ta thường dùng độ lệch pha và mối liên hệ với chuyển động tròn đều. Ví dụ 1: Sóng dừng trên một sợi dây có biên độ ở bụng là 5cm. Hai điểm M, N có cùng biên độ 2,5cm cách nhau d = 20cm, giữa M và N các điểm luôn dao động với biên độ nhỏ hơn 2,5cm. Tính bước sóng. Giải: 5 Dj M M2 M1 N 2,5 -2,5 -5 + Độ lệch pha giữa M, N xác định theo công thức: . Ta dùng đường tròn biểu diễn độ lệch pha như sau: + Do các điểm giữa M, N đều có biên độ nhỏ hơn biên độ dao động tại M, N nên chúng là hai điểm gần nhau nhất đối xứng qua một nút sóng. + Độ lệch pha giữa M và N dễ dàng tính được : . Vậy bước sóng bằng 120 cm. Ví dụ 2: Một sợi dây AB đàn hồi căng ngang dài 120 cm, hai đầu cố định đang có sóng dừng ổn định. Bề rộng của bụng sóng là 4a. Khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động cùng biên độ a trên cùng một bó sóng bằng 20 cm. Số bụng sóng trên AB là Giải: Dj M M1 N a -2a 2a N1 Từ đề bài ta có biên độ tại bụng sóng là 2a. Áp dụng mối liên hệ với chuyển động tròn đều, ta vẽ được hình như trên. Từ hình vẽ dễ dàng thấy độ lệch pha giữa M và N có cùng biên độ a là cm. Chiều dài dây l = . Vậy trên dây có 6 bụng sóng. Ví dụ 3: Một sợi dây đàn hồi dài 2,4 m, căng ngang, hai đầu cố định. Trên dây đang có sóng dừng với 8 bụng sóng. Biên độ bụng sóng là 4 mm. Gọi A và B là hai điểm trên dây cách nhau 20 cm. Hỏi biên độ của hai điểm A và B hơn kém nhau một lượng lớn nhất bằng bao nhiêu? 4 mm u - 4 mm t O B A aB aA Giải: Bước sóng : Có 8 bụng nên . Độ lệch pha giữa hai điểm A và B là : . Vẽ đường tròn lượng giác, trên đường tròn ta thấy biên độ của hai điểm A và B hơn kém nhau một lượng lớn nhất khi A là nút, tức biên độ sóng tại A là aA = 0. Khi đó biên độ của B là mm. Vậy chúng hơn kém nhau một lượng lớn nhất bằng mm. Ví dụ 4(Đề thi Đại học 2011): Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đang có sóng dừng ổn định. Trên dây, A là một điểm nút, B là một điểm bụng gần A nhất, C là trung điểm của AB, với AB = 10 cm. Biết khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần mà li độ dao động của phần tử tại B bằng biên độ dao động của phần tử tại C là 0,2 s. Tính tốc độ truyền sóng trên dây. Giải: Dj C M B A u Vì khoảng cách giữa một nút sóng và bụng sóng liên tiếp là cm. Theo đề bài, khoảng cách CB là cm. Độ lệch pha giữa C và B là (rad). Khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần mà li độ dao động của phần tử tại B bằng biên độ dao động của phần tử tại C ứng với véc tơ quét được góc (rad). Theo đề bài ta có : s. Vậy tốc độ sóng là = 50 cm/s = 0,5 m/s. Ví dụ 5(Đề Thi Đại học 2012): Trên một sợi dây căng ngang với hai đầu cố định đang có sóng dừng. Không xét các điểm bụng hoặc nút, quan sát thấy những điểm có cùng biên độ và ở gần nhau nhất thì đều cách đều nhau 15cm. Tính bước sóng trên dây. Giải: Abụng u a -a Q P N M Theo đề bài, các điểm M, N, P và Q gần nhau nhất cách đều nhau dao động với cùng biên độ, suy ra độ lệch pha của các điểm này bằng nhau là , do đó, nếu ta vẽ đường tròn thì các điểm M, N, P và Q cách đều nhau trên một vòng tròn. Gọi khoảng cách của các điểm này theo thứ tự lần lượt là: MN = NP = PQ = d = 15 cm, ta có : cm. Vậy bước sóng bằng 60 cm. III. MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 1: Trên bề mặt chất lỏng cho 2 nguồn dao đông vuông góc với bề mặt chất lỏng có phương trình dao động uA = 3cos 10pt (cm) và uB = 5cos (10pt + p/3) (cm). Tốc độ truyền sóng trên dây là 50cm/s. AB = 30 cm. Cho điểm C trên đoạn AB, cách A khoảng 18cm và cách B 12 cm .Vẽ vòng tròn đường kính 10 cm, tâm tại C. Số điểm dao đông cực đại trên đường tròn là A. 7. B. 6. C. 8. D. 4. Câu 2: Có hai nguồn dao động kết hợp S1 và S2 trên mặt nước cách nhau 8cm có phương trình dao động lần lượt là u1 = 2cos(10pt - ) (mm) và u2 = 6cos(10pt + ) (mm). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 10cm/s. Xem biên độ của sóng không đổi trong quá trình truyền đi. Điểm M trên mặt nước cách S1 khoảng S1M=10cm và S2 khoảng S2M = 6 cm. Điểm dao động với biên độ 8 cm trên S2M xa S2 nhất là A. 3,07 cm. B. 2,33 cm. C. 3,57 cm. D. 6 cm. Câu 3 : Ở mặt chất lỏng có hai nguồn sóng A và B cách nhau 20 cm, dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với cúng tần số 20 Hz, cùng biên độ 4 mm nhưng lệch pha nhau . Biết tốc độ truyền sóng là 40 cm/s. Một phần tử ở mặt chất lỏng cách hai nguồn lần lượt những đoạn 7 cm và 16 cm dao động với biên độ A. 8 mm. B. mm. C. 0 mm. D. cm. Câu 4: Hai nguồn phát sóng kết hợp S1, S2 trên mặt nước cách nhau 30 cm phát ra hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số f = 50 Hz và pha ban đầu bằng không. Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng v = 6m/s. Những điểm nằm trên đường trung trực của đoạn S1S2 mà sóng tổng hợp tại đó luôn dao động ngược pha với sóng tổng hợp tại O (O là trung điểm của S1S2) cách O một khoảng nhỏ nhất là A. 5cm. B. 6cm. C. 4cm. D. 2cm. Câu 5: Hai nguồn kết hợp S1, S2 cách nhau một khoảng là 50 mm đều dao động theo phương trình u = acos(200πt) mm trên mặt nước. Biết vận tốc truyền sóng trên mặt nước v = 0,8 m/s và biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Điểm gần nhất dao động cùng pha với nguồn trên đường trung trực của S1S2 cách nguồn S1 là A. 32 mm. B. 28 mm . C. 24 mm. D. 12 mm. Câu 6: Trên mặt nước tại hai điểm S1, S2 cách nhau 8 cm, người ta đặt hai nguồn sóng cơ kết hợp, dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với phương trình u1 = 6cos40pt và u2 = 8cos(40pt ) (uA và uB tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 40 cm/s, coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Số điểm dao động với biên độ 1 cm trên đoạn thẳng S1S2 là A. 16. B. 8. C. 7. D. 14. Câu 7: Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A và B cách nhau 10 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình uA = 3cos40πt và uB = 4cos(40πt) (uA và uB tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 30 cm/s. Hỏi trên đường Parabol có đỉnh I nằm trên đường trung trực của AB cách O một đoạn 10cm và đi qua A, B có bao nhiêu điểm dao động với biên độ bằng 5mm (O là trung điểm của AB) ? A. 13 B. 14 C. 26 D. 28 Câu 8: Trên mặt nước tại hai điểm S1, S2 người ta đặt hai nguồn sóng cơ kết hợp, dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với phương trình uA = uB = 6cos40pt (uA và uB tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 40cm/s, coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Trên đoạn thẳng S1S2, điểm dao động với biên độ 6mm và cách trung điểm của đoạn S1S2 một đoạn gần nhất là A. 1/3cm B. 0,5 cm C. 0,25 cm D. 1/6cm Câu 9: Hai nguồn phát sóng kết hợp A và B trên mặt chất lỏng dao động theo phương trình: uA = acos(100pt); uB = bcos(100pt). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng 1m/s. I là trung điểm của AB. M là điểm nằm trên đoạn AI, N là điểm nằm trên đoạn IB. Biết IM = 5 cm và IN = 6,5 cm. Số điểm nằm trên đoạn MN có biên độ cực đại và cùng pha với I là A. 7. B. 4. C. 5. D. 6. Câu 10: Hai nguồn song kết hợp A và B dao động theo phương trình và. Biết điểm không dao động gần trung điểm I của AB nhất một đoạn .Tìm A. . B. . C. . D. . Câu 11: Tại hai điểm A, B trên mặt chất lỏng có hai nguồn sóng: Coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Biên độ sóng tổng hợp tại trung điểm của đoạn AB là A. 0. B. 5,3 cm. C. 4,5 cm. D. 6 cm. Câu 12: Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp S1, S2 cách nhau 6cm dao động có phương trình (mm). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 0,4 m/s và biên độ sóng không đổi trong quá trình truyền. Điểm gần nhất ngược pha với các nguồn nằm trên đường trung trực của S1S2 cách S1S2 một đoạn A. 6 cm. B. 2 cm. C. 3 cm. D. 18 cm. Câu 13: Ở mặt chất lỏng có hai nguồn sóng A, B cách nhau 16 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình : (với t tính bằng s). Tốc độ truyền sóng ở mặt chất lỏng là 50 cm/s. Gọi O là trung điểm của AB, điểm M ở mặt chất lỏng nằm trên đường trung trực của AB và gần O nhất sao cho phần tử chất lỏng tại M dao động ngược pha với phần tử tại O. Khoảng cách MO là A. cm. B. 4 cm. C. cm. D.cm Câu 14: Tại hai điểm A và B trên mặt chất lỏng cách nhau 15 cm có hai nguồn phát sóng kết hợp dao động theo phương trình: u1 = acos(40pt); u2 = bcos(40pt + p). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng 40 (cm/s). Gọi E, F là hai điểm trên đoạn AB sao cho AE = EF = FB. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đường tròn đường kính EF là A. 12. B. 10. C. 6. D. 8. Câu 15: Trong hiện tượng giao thoa sóng nước, hai nguồn dao động theo phương vuông góc với mặt nước, cùng biên độ A, cùng tần số, ngược pha, được đặt tại hai điểm S1 và S2 cách nhau khoảng d > l. Coi biên độ của sóng là không đổi trong quá trình truyền đi. Phần tử thuộc mặt nước, nằm trên đoạn thẳng nối 2 nguồn, cách trung điểm S1S2 khoảng l/4 dao động với biên độ A. A. B. A. C. 2A. D. 0. Câu 16: Một dây đàn hồi AB đầu A được rung nhờ một dụng cụ để tạo thành sóng dừng trên dây, biết Phương trình dao động tại đầu A là uA= acos100pt. Quan sát sóng dừng trên sợi dây ta thấy trên dây có những điểm không phải là điểm bụng dao động với biên độ b (b0) cách đều nhau và cách nhau khoảng 1m. Giá trị của b và tốc truyền sóng trên sợi dây lần lượt là: A. a; v = 200m/s. B. a; v =150m/s. C. a; v = 300m/s. D. a; v =100m/s. Câu 17: Sóng dừng trên dây nằm ngang. Trong cùng bó sóng, A là nút, B là bụng, C là trung điểm AB. Biết CB = 4 cm. Thời gian ngắn nhất giữa hai lần C và B có cùng li độ là 0,13 s. Vận tốc truyền sóng trên dây bằng A. 1,23 m/s. B. 2,46 m/s. C. 3,24 m/s. D. 0,98 m/s. Câu 18: M, N, P là 3 điểm liên tiếp nhau trên một sợi dây mang sóng dừng có cùng biên độ 4 cm, M và N nằm trên cùng một bó sóng. Biết MN = 2NP = 20 cm và tần số góc của sóng là 10 rad/s. Tốc độ dao động tại điểm bụng khi sợi dây có dạng một đoạn thẳng là A. 40 cm/s. B. 60 cm/s. C. 80 cm/s. D. 120 cm/s. Câu 19: Trên một sợi dây căng ngang đang có sóng dừng ổn định, bước sóng là . A là một điểm bụng dao động với biên độ 2a. Tại thời điểm t, li độ của A là - 2a, khi đó li độ của điểm M trên dây cách A một đoạn là A. a. B. a. C. a. D. - a. Câu 20: Sóng dừng xuất hiện trên sợi dây với tần số f = 5 Hz. Gọi thứ tự các điểm thuộc dây lần lượt là O, M, N, P sao cho O là điểm nút, P là điểm bụng sóng gần O nhất (M, N thuộc đoạn OP). Hai thời điểm liên tiếp, gần nhau nhất để giá trị li độ của điểm P bằng biên độ dao động của điểm M, N lần lượt là 1/20 và 1/15 s. Biết khoảng cách giữa 2 điểm M,N là 0,2 cm. Bước sóng của sợi dây là A. 5,6 cm B. 4,8 cm C. 1,2 cm D. 2,4 cm. ĐÁP ÁN 1D 2C 3B 4B 5A 6A 7B 8A 9C 10B 11B 12C 13A 14B 15C 16A 17A 18C 19A 20D C. KẾT LUẬN 1. Kết quả nghiên cứu Trên đây là phương pháp xét độ lệch pha để giải một số bài toán giao thao sóng và sóng dừng, mà áp dụng cách thông thường như viết phương trình sóng tổng hợp để xét biên độ thì sẽ rất khó có thể cho lời giải. Với nội dung kiến thức này tôi đã áp dụng vào giảng dạy cho học sinh trường THPT Triệu Sơn 2. Cụ thể là học sinh ở các lớp 12B3, 12B5, 12B7 (khoá học 2011-2012), 12C5, 12C9 (khoá học 2012-2013) đa số các em tiếp thu rất tốt và tự tin áp dụng cách này vào giải các bài tập dạng này. Đặc biệt khi bồi dưỡng đội tuyển dự thi HSG tỉnh và thi vào các trường Đại học, Cao đẳng thì phần lớn các em nắm được kiến thức và giải được bài toán dạng này. Kết quả bước đầu thu được cho thấy tính hiệu quả như sau: Các kĩ năng học sinh nắm được Lớp 12B3, 12B5 và 12B7 Lớp 12C9 và 12C 5 Tổng sĩ số : 138 HS Tổng sĩ số : 96 HS SL % SL % 1. Biết vận dụng độ lệch pha để tìm số điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu trên đoạn nối hai nguồn 98/138 71% 89/96 92,7% 2. Biết vận dụng độ lệch pha để tìm số điểm dao động với biên độ cực đại, số điểm dao động với biên độ cực tiểu trong khoảng giữa hai điểm MN bất kỳ 70/138 50,7% 72/96 75% 3. Biết vận dụng độ lệch pha để tìm số điểm dao động với biên độ AM bất kì (Amin < AM < Amax) trên S1S2 hoặc trên MN 71/138 51,4% 66/96 68,8% 4. Biết vận dụng độ lệch pha để hiểu đúng bản chất và giải một số bài toán thường gặp về sóng dừng 86/138 62% 75/96 78% 2. Kiến nghị, đề xuất Qua quá trình giải dạy, tôi có đề nghị với các cấp quản lí tạo điều kiện để tổ chuyên môn thường xuyên trao đổi phương pháp và trao đổi kinh nghiệm nghiên cứu khoa học để các đồng chí tổ viên được nâng cao trình độ chuyên môn. Mong muốn chút ít kinh nghiệm này của tôi sẽ được các đồng nghiệp và học sinh tham khảo nhằm hiểu sâu hơn nữa kiến thức thuộc chương Sóng cơ, từ đó giúp ích cho quá trình giảng dạy và học tập của các thầy cô và các em học sinh. Tôi rất mong muốn được nhà trường và các cấp quản lí giáo dục quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi có thể mở rộng nghiên cứu, áp dụng, thử nghiệm kinh nghiệm này cho các lớp học khác, khoá học khác trong chương trình Vật lý phổ thông, góp phần cùng toàn trường, toàn ngành và toàn xã hội nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học. Vì điều kiện thời gian nghiên cứu và năng lực còn hạn chế nên trong sáng kiến kinh nghiệm này tôi chưa thể nêu hết các vấn đề. Kính mong người đọc góp ý và bổ sung để tác giả ngày càng hoàn thiện hơn trong phương pháp nghiên cứu khoa học. XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 25 tháng 04 năm 2013 Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác. Người viết Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Thọ Tuấn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Túy, Phạm Quý Tư, Sách giáo khoa vật lý 12 (Nâng cao), Nhà xuất bản Giáo dục. [2] – Sách giáo khoa chương trình Chuẩn, NXB GD. [3] – Các đề thi tuyển sinh đại học, cao đẳng từ năm 2007 đến 2012 [4] – Tạp chí Vật lý và Tuổi trẻ [5] – Đề thi khảo sát đại học của một số trường THPT Chuyên trên cả nước.
File đính kèm:
skkn_huong_dan_hoc_sinh_su_dung_phuong_phap_do_lech_pha_de_giai_mot_so_bai_toan_giao_thoa_va_song_du.doc
