Giáo án Vật lý Lớp 12 - Chương II: Sóng cơ và sóng âm - Tiết 18, Bài 9: Sóng dừng

Tiết 18:	SÓNG DỪNG
MỤC TIÊU
Kiến thức: - Mô tả được hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây và nêu được điều kiện để có sóng dừng khi đó.
Giải thích được hiện tượng sóng dừng.
Viết được công thức xác định vị trí các nút và các bụng trên một sợi dây trong trường hợp dây có hai đầu cố định và dây có một đầu cố định, một đầu tự do.
Nêu được điều kiện để có sóng dừng trong 2 trường hợp trên.
Kĩ năng: Giải được một số bài tập đơn giản về sóng dừng.
Thái độ: Nghiêm túc, hứng thú trong học tập.
Năng lực hướng tới
a, Phẩm chất năng lực chung
Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm bản thân và cộng đồng
Năng lực chung: Năng lực tự học; năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tác; Năng lực sử dụng ngôn ngữ; Năng lực tính toán.
b, Năng lực chuyên biệt môn học
Năng lực sử dụng ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực thực hành, thí nghiệm
PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT
Phương pháp
PP dạy học Gợi mở - vấn đáp, PP thuyết trình, PP hoạt động nhóm, PP công tác độc lập
Kĩ thuật dạy học
Kĩ thật dặt câu hỏi, kĩ thuật XYZ
CHUẨN BỊ
Giáo viên: Chuẩn bị các thí nghiệm hình 9.1, 9.2Sgk.
Học sinh: Đọc kĩ bài 9 Sgk, nhất là phần mô tả các thí nghiệm trước khi đến lớp.
D. Tiến trình dạy học:
Tổ chức:
Kiểm tra bài cũ:
- Thế nào là hiện tượng giao thoa sóng? Chữa bài tập 8 SGK/ 45
Bài mới:
Họat động của giáo viên
Họat động của học sinh
Nội dung
HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’)
Mục tiêu:	HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Khi ta nói to ở miệng giếng đồng thời cúi xuống giếng ta nghe thấy 2 lần âm ra ta phát ra. Hiện tượng trên là gì? tại sao xảy ra hiện tượng đó?
- Bài trước ta đã học về hiện tượng giao thoa sóng nhưng giao thoa trong vùng giao thoa rộng. Hôm nay ta
xét một trường hợp đặc biệt là hiện tượng giao thoa xảy ra trên một sợi dây
- HS đưa ra phán đoán
HS định hướng ND
Tiết 18:	SÓNG DỪNG
đàn hồi. Đó là hiện tượng sóng dừng trên dây. Vậy Sóng dừng là gì ta vào bài mới “SÓNG DỪNG”
HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’)
Mục tiêu: - Mô tả được hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây và nêu được điều kiện để có sóng dừng khi đó.
Giải thích được hiện tượng sóng dừng.
Viết được công thức xác định vị trí các nút và các bụng trên một sợi dây trong trường hợp dây có hai đầu cố định và dây có một đầu cố định, một đầu tự do.
Nêu được điều kiện để có sóng dừng trong 2 trường hợp trên.
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực
sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
GV : Trình bày TN
-Tay cầm đầu P của dây mềm dài chừng vài m
,giật mạnh đầu nó lên trên rồi hạ xuống về chổ cũ Þbiến dạng dây hướng lên trên và truyền từ P đến Q .Đến Q nó phản xạ trở lại từ Q đến P nhưng biến dạng của dây hướng xuống dưới
-Nếu cho P dao động điều hòa có sóng hình sin từ P đến Q (sóng tới ) đến Q sóng bị phản xạ
.Sóng phản xạ ngược pha với sóng tới .
- Làm tương tự cho sóng phản xạ trên dây có đầu tự do.
Đặt vấn đề :
-Nếu sóng tới và sóng phản xạ gặp nhau thì có hiện tượng gì xảy ra ? (đó là 2 sóng kết hợp)
HS	: quan sát TN –rút ra các kết luận
Quan sát TN nhận xét
Ghi nhận kết luận
Tiếp thu và phát biểu kết luận
Trả lời vấn đề của GV
-Nếu hai sóng gặp nhau thì hai sóng sẽ giao thoa.
Khi giao thoa sẽ có những điểm	cực	đại	và	những
k
k
điểm cực tiểu.
I- PHẢN XẠ CỦA SÓNG
Phản xạ của sóng trên vật cản cố định :
TN : A
h1
Kết luận :
-Khi phản xạ trên vật cản cố định biến dạng bị đổi chiều .
-Khi phản xạ trên vật cản cố định , sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ .
Phản xạ trên vật cản tự do
TN :
Kết luận :
Khi phản xạ trên vật cản tự do
, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm tới .
II- SÓNG DỪNG
Sóng dừng :
TN :
-Cho đầu P dao động liên tục sóng tới và sóng phản xạ liên tục gặp nhau và giao thoa với
nhau vì chúng là các sóng kết hợp .
B
Nhận xét về khoảng cách giũa các nút và các bụng
-Hướng dẫn HS tự rút ra các công thức
= k l
2
Và :	= (2k +1) l
4
Kết luận và nhận xét chung
Rút ra khái niệm sóng dừng
Tiếp thu và ghi vào vở
Theo sự gợi ý của GV rút a các công thức
= k l
2
và
= (2k +1) l
4
-Ghi nhận kết luận của GV
A
	 B
h2
-Trên dây có những điểm luôn đứng yên (nút) và những điểm dao động với biên độ cực đại ( bụng )
b) Định nghĩa : Sóng dừng là sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút và các bụng .
Sóng dừng trên một sợi dây có hia đầu cố định
Khoảng cách giữa 2 nút ( hoặc 2 bụng liên tiếp ) bằng l
2
Điều kiện để có sóng dừng
:
= k l	k = 1,2,3,
2
. . . .
k : số bụng	Số nút = k+1
3) Sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định , một đầu tự do:
= (2k +1) l	k= 0,1,2
4
,3 . . . . .
k	: số bụng ( nguyên , không kể l	)
4
số nút = k +1
HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10') Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Câu 1: Hiện tượng sóng dừng xảy ra khi hai sóng gặp nhau
có cùng biên độ.
là hai sóng truyền cùng chiều nhau trên một dây đàn hồi.
có cùng bước sóng.
là hai sóng kết hợp có cùng biên độ truyền ngược chiều nhau trên một dây đàn hồi.
Câu 2: Phát biểu nào sau đầy sai khi nói về sóng phản xa và sóng tới tại các đầu tự do?
Sóng phản xạ có cùng tốc độ truyền với sóng tới nhưng ngược hướng.
Sóng phản xạ có cùng tần số với sóng tới.
Sóng phản xạ ngược pha với sóng tới.
Sóng phản xạ có biên độ bằng biên độ sóng tới.
Câu 3: Trên một sợi dây đàn hồi AB dài 60 cm đang có sóng dừng với hai đầu A và B cố định. Quan sát trên dây AB có 3 bụng sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là 4 m/s thì tần số sóng trên dây là
A. 15 Hz	B.20 Hz	C. 10 Hz	D. 25 Hz.
Câu 4: Bước sóng dài nhất của một sóng dừng có thể tạo ra trên một sợi dây dài 15 cm, hai đầu cố định là
A. 10 cm B. 20 cm C. 30 cm D. 40 cm.
Câu 5: Một dây AB dài 50 cm có đầu B cố định. Tại đầu A thực hiện một dao động điều hòa có tần số f = 100 Hz. Tốc độ truyền sóng trên dây là v = 10 m/s. Số điểm nút, số điểm bụng trên dây (không kể hai đầu dây) là
A. 9 nút; 10 bụng B. 10 nút; 11 bụng
C. 6 nút; 7 bụng D. 6 nút; 5 bụng.
Câu 6: Một sợi dây đàn hồi, một đầu nối với vật cản, đầu kia kiên kết với một bàn rung có tần số rung là 440 Hz. Khi đó xuất hiện sóng dừng trên dây. Tốc độ truyền sóng trên dây là 132 m/s. Người ta đếm được 6 bụng sóng xuất hiện dọc sơi dây. Chiều dài sợi dây là
A. 0,08 m B. 1,20 m C. 0,96 m D. 0,90 m.
Câu 7: Trong thí nghiệm về sóng dừng, trên một sợi dây đàn hồi dài 1,5 m với hai đầu cố định, người ta quan sat thấy ngoài hai đầu dây cố định còn có ba điểm khác trên dây không dao động. Biết khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp sợi dây duỗi thẳng là 0,05
s. Tốc độ truyền sóng trên dây là
A. 3,75 m/s B. 5 m/s C. 30 m/s D. 7,5 m/s.
Câu 8: Một sợi dây AB dài 100 cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với một nguồn dao động điều hòa có tần số thay đổi được. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là 20 cm/s. Khi có sóng dừng trên dây thì đầu A coi là nút. Khi tần số của nguồn thay đổi từ 45 Hz đến 100 Hz thì số lần tối đa ta quan sát được sóng dừng trên dây là
A. 6 B. 8 C. 7 D. 5.
Câu 9: Một sợi dây căng giữa hai điểm cố định cách nhau 75 cm. Người ta tạo sóng dừng trên dây. Hai tần số gần nhau nhất cùng tạo ra sóng dừng trên dây là 150 Hz và 200 Hz. Tần số nhỏ nhất tạo ra sóng dừng trên dây đó là
A. 75 Hz B. 125 Hz C. 50 Hz D. 100 Hz.
Câu 10: Một sợi dây căng giữa hai điểm cố định cách nhau 75 cm. Hai sóng có tần số gần nhau liên tiếp cùng tạo ra sóng dừng trên dây là 15 Hz và 20 Hz. Biết tốc độ truyền của các sóng trên day đều bằng nhau. Tốc độ truyền sóng trên dây là
A. 1,5 m/s B. 5 m/s C. 7,5 m/s D. 15 m/s.
Hướng dẫn giải và đáp án
Câu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Đáp án
D
C
C
C
A
D
B
A
C
C
HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’) Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Chuyển giao nhiệm vụ học tập
GV chia lớp thành nhiều nhóm
( mỗi nhóm gồm các HS trong 1 bàn) và giao các nhiệm vụ: thảo luận trả lời các câu hỏi sau và ghi chép lại câu trả lời vào vở bài tập
So sánh chiều biến dạng của lò xo, chiều chuyển động của sóng trước và sau khi gặp đầu cố định.
Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
HS trả lời.
HS nộp vở bài tập.
HS tự ghi nhớ nội dung trả lời đã hoàn thiện.
Lời giải:
Sau khi gặp đầu cố định thì biến dạng của lò xo bị đổi chiều, chiều chuyển động của sóng ngược lại.
HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’) Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Làm việc cá nhân theo nhóm bằng dụng cụ âm giao thoa, nguồn điện dây cao su....
Phòng thí nghiệm nhà trường các nhóm thiết kế 1 mô hình thí nghiệm sóng dừng