Giáo án vật lý -Tiết 11:hiện tượng sóng trong cơ học

Chương II: SÓNG CO HOC – ÂM HỌC Tiết 11: HIỆN TƯỢNG SÓNG TRONG CƠ HỌC I. Mục đích yêu cầu: - Hiểu được khái niệm sóng, sóng dọc, sóng ngang. - Nắm được các đặc trưng của sóng: bước sóng, chu kỳ, tần số, vận tốc, biên độ. * Trọng tâm: Định nghĩa sóng; sóng dọc; sóng ngang. Các đặc trưng của sóng: T, f, v, l. * Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng II. Chuẩn bị: HS xem Sgk. III. Tiến hành lên lớp: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Không C. Bài mới. PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG I. Thí dụ: GV thực hiện thí nghiệm: Cho đầu O của một sợi dây OA nằm ngang, dao động lên xuống I. Sóng cơ học trong thiên nhiên: 1. Một số ví dụ: xem sgk trang 28 - Hòn đá ném xuống mặt hồ gây sóng. - Miếng bấc nhấp nhô theo sóng nước. - Nhờ lực liên kết đàn hồi giúp các phần tử của sợi dây, các phần tử dao động có ảnh hưởng gì đến các phần tử kế bên không? (kéo các phần tử kế bên dao động) => Kết quả gì? (sóng được lan truyền dọc theo dây). 2. Giải thích: Giữa các phần tử của vật chất có những lực liên kết. Khi một phần tử dao động, lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử sẽ kéo các phần tử kế bên dao động theo và cứ như vậy dao động được lan truyền ra các phần tử xa hơn và gây nên sóng. * GV rút ra kết luận: Như vậy, ta hiểu Quá trình truyền sóng bao gồm 2 quá trình: + Quá trình dao động của các phần tử của môi trường. + Quá trình lan truyền của các dao động đó. => Từ đó hs có thể định nghĩa sóng cơ học? Và đặc điểm của sóngcơ học? * Sóng ngang: sóng nhỏ lan truyền trên mặt nước, thì các phần tử nước dao động vuông góc với mặt, còn phương truyền sóng thì nằm dọc theo mặt nước. 3. Định nghĩa: Sóng cơ học là những dao động đàn hồi được lan truyền đi trong môi trường vật chất theo thời gian. 4. Đặc điểm: Khi sóng truyền trong môi trường vật chất thì chỉ có trạng thái d thì chỉ có trạng thái dao động (tức là pha dao động), được truyền đi, còn bản thân các phân tử vật chất chỉ dao động tại chỗ. 5. Phân loại sóng: a. Sóng ngang: là sóng mà phương dao động của các phần tử của môi trường vuông góc với * Sóng dọc: khi nén, giãn một lò xo thì sóng nén, giãn cũng truyền dọc theo lò xo. phương truyền sóng. Vd: Sóng nhỏ lan truyền trên mặt nước ao hồ. Sóng lan truyền trên sợi dây đàn khi gẩy… b. Sóng dọc: là sóng mà phương dao động của các phần tử của môi trường trùng với phương truyền sóng. Vd: Sóng khi ta nén, giãn một lò xo. Sóng âm truyền trong không khí. II. GV hướng dẫn: Xét ở hình a, tại thời điểm t = 0, ta thấy A, E, I đang dao động cùng pha: cùng đi qua vị trí cân bằng và đi xuống phía dưới, có 2 điểm C, G đang dao động ngược pha với A, E, I: cùng qua vị trí cân bằng nhưng đi lên. Xét ở hình b, t = T/4, pha dao động ở A lúc t = 0 (hình a) đã được truyền tới B. Lần lượt ở các thời điểm t = T/2, t = 3T/4, t = T, sóng được truyền tới C (hình c), D (hình d), E II. Sự truyền pha dao động – Bước sóng: 1. Khảo sát quá trình truyền sóng trên mặt nước: Ta giả sử cắt mặt nước bằng một mặt phẳng đứng quanh. Vết cắt ta thu được trên P có dạng. (hình e): nghĩa là đang đi qua vị trí cân bằng và chuyển động đi xuống. -> Tóm lại, pha dao động A đã truyền theo phương ngang, dọc theo mặt nước. Hay nói cách khác, quá trình truyền sóng là quá trình truyền pha dao động. * Từ hình vẽ, ta thấy A, E, I dao động cùng pha với nhau, và khoảng cách từ A  E hay E  I là 1 bước sóng: l Các điểm A  C cách nhau ½ l thì dao động ngược pha. Tương tự, E  G cách nhau 3/2 l, cũng dao động ngược pha. => HS rút ra định nghĩa về bước sóng? Và các trường hợp của bưiớc sóng khi các điểm trên phương truyền dao độnbg cùng pha và ngược pha? Nhận xét: theo thời gian, từ t = 0  t = T/4  t = T/2  t = 3T/4  t = T, dao động A đã được truyền dần từ A  B  C  D  E. Như vậy, pha dao động truyền theo phương ngang, dọc theo mặt nước. Còn các phần tử nước chỉ dao động thẳng đứng (tại chỗ). 2. Bước sóng: khoảng cách giữa 2 điểm trên phương truyền sóng gần nhau nhất và dao động cùng pha với nhau gọi là bước sóng. Ký hiệu l, đơn vị (m) * Những điểm trên phương truyền sóng cách nhau một số nguyên lần bước sóng thì dao động cùng pha. * Những điểm trên phương truyền sóng cách nhau một số lẻ lần bước sóng thì dao động ngược pha. III. GV nhắc lại: Trở lại phần nguyên nhân gây ra sóng, ta thấy các phần tử dao động với chu kỳ T thì chu kỳ này chính là “chu kỳ sóng” * HS nhắc lại b/t f = ? * GV hướng dẫn: trong sóng nước, vận tốc truyền sóng là vận tốc truyền của một gơn lồi nhất định * Từ định nghĩa khác về bước sóng, HS cho biết l = ? III. Chu kỳ, tần số và vận tốc sóng: 1. Chu kỳ T: chu kỳ sóng là chu kỳ dao động của các phần tử vật chất ở chỗ sóng truyền qua và bằng chu kỳ của nguồn sóng. 2. Tần số f: tần số sóng là tần số dao động của các phần tử vật chất T 1f  3. Vận tốc sóng v: vận tốc sóng là vận tốc truyền pha dao động. 4. Bước sóng l: bước sóng là quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kỳ dao động của sóng. * Hệ thức liên hệ giữa l, v, T (f): f vT.v  IV. GV nhắc lại khi sóng truyền tới một điểm nào đó, nó làm cho các phần tử vật chất ở đó dao động với một biên độ nhất định. * HS nhắc lại năng lượng trong dao động điều hòa E = ? (E = ½ w2A2: năng lượng của IV. Biên độ và năng lượng của sóng: 1. Biên độ sóng: tại một điểm là biên độ dao động của các phần tử vật chất của môi trường tại điểm đó khi có sóng truyền qua. Biên độ là li độ cực đại của phần tử đó ra khỏi vị trí cân một dao động điều hòa tỉ lệ với bình phương biên độ dao động). * GV hướng dẫn HS xem SGK và trả lời theo các ý sau: - Sóng làm cho các phần tử vật chất dao động tức là đã truyền cho chúng một năng lượng và năng lượng đó có tỉ lệ với A2 không? - Ta biết, sóng càng xa nguồn có biên độ càng giảm, vậy năng lượng ở những điểm xa nguồn này sẽ như thế nào? bằng. 2. Năng lượng của sóng: - Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng và năng lượng sóng tại một điểm thì cũng tỉ lệ bình phương với biên độ của sóng tại điểm đó. - Sóng truyền càng xa nguồn thì biên độ càng giảm; do đó, năng lượng càng giảm. D. Củng cố: Nhắc lại: - Sóng là gì? - Trong hiện tượng sóng, chỉ có pha dao động được truyền còn các phần tử vật chất chỉ dao động tại chỗ. - Sóng dọc? Sóng ngang? - Hai cách định nghĩa về bước sóng. Nếu vận tốc sóng là không đổi, thì l = v.T = v/f - Dựa và đồ thị, nhắc lại khi nào thì sóng dao động cùng pha, ngược pha. E. Dặn dò: - Hs xem trước bài “Sóng âm”