Giáo án Vật lý 12 bài “Giao thoa sóng”

Trường THPT An Lương Giáo án Vật Lí 12 chương trình chuẩn
Trang
1
Năm học:2009-1010 Giáo viên : Hồ Hoài Vũ
BÀI: GIAO THOA SĨNG
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Mơ tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước và nêu được các điều kiện để có sự giao thoa của hai
sóng.
- Viết được cơng thức xác định vị trí của cực đại và cực tiểu giao thoa.
2. Kỹ năng:
-Vận dụng được các cơng thức 8.2, 8.3 Sgk để giải các bài tốn đơn giản về hiện tượng giao thoa.
3. Thái độ:
II. CHUẨN BỊ
1. Thầy: Thí nghiệm hình 8.1 Sgk.
2. Trò : Kiến thức về tổng hợp dao động.
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số, tác phong HS.
2. Kiểm tra bài cũ: Sóng cơ là gì? Phân loại? Bước sóng là gì? Viết phương trình sóng tại một điểm M cách
nguồn một khoảng d. Nhận xét về độ lệch pha của sóng tại M so với sóng tại nguồn ở cùng thời điểm? (5p)
3. Tiến trình bài học
Trường THPT An Lương Giáo án Vật Lí 12 chương trình chuẩn
Trang
2
Năm học:2009-1010 Giáo viên : Hồ Hoài Vũ
TL Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
Hoạt động 1:Tìm hiểu về sự giao thoa của hai sóng mặt nước.
- Mơ tả thí nghiệm và làm thí
nghiệm hình 8.1
- HS ghi nhận dụng cụ thí nghiệm
và quan sát kết quả thí nghiệm.

- HS nêu các kết quả quan sát được
từ thí nghiệm.
- Những điểm khơng dao động nằm
trên họ các đường hypebol (nét
đứt). Những điểm dao động rất
mạnh nằm trên họ các đường
hypebol (nét liền) kể cả đường
trung trực của S
1
S
2
.
- Hai họ các đường hypebol này xen
kẽ nhau như hình vẽ
Lưu ý: Họ các đường hypebol này
đứng n tại chỗ.
I. Sự giao thoa của hai sóng
mặt nước
a. Thí nghiệm: (SGK)
b. Nhận xét: Trong vùng 2 hệ
thống sóng gặp nhau có những
đường cong mà các phần tử
nước dao động với biên độ cực
đại và xen kẽ là những đường
cong mà tại đó các phần tử
nước khơng dao động.Các
đường cong này nằm ổn định
trên mặt nước.
Đó là hiện tượng giao thoa
sóng mặt nước.

Hoạt động 2:Tìm hiểu về cực đại và cực tiểu giao thoa.
- Hướng dẫn HS xây dựng
phương trình sóng tại một
điểm trong vùng giao thoa.
Giả sử có 2 nguồn tạo sóng S
1
và S
2
tạo ra 2 hệ thơng sóng có
phương trình là: u
1
= u
2
=
Acos

t
Gọi M là điểm nằm trong vùng
2 sóng gặp nhau cách nguồn S
1
một khoảng d
1
cách nguồn S
2
một khoảng d
2.
- Viết phương trình sóng tại M
do sóng từ S
1
; S

2
truyền đến ?
- Viết phương trình sóng tổng
hợp tại M?
- Hướng dẫn HS đưa tổng 2
cosin về tích.
cos cos cos cos2
2 2
   
 
 
 
- Dựa vào biểu thức, có nhận
xét về tần số sóng tổng hợp tại
M so với sóng tại nguồn?
cos2
1
1
d
t
u A
T


 
 
 
 
và
cos2

2
2
d
t
u A
T


 
 
 
 
u
M
= u
1
+ u
2
cos2 cos2
cos cos2
1 2
2 1 1 2
( )
2
2
d d
t t
u A A
T T
d d d d

t
A
T
 
 


 
   
   
   
   
 
 
 
 
 
- Sóng tổng hợp tại M cùng tần số
với sóng thành phần.
- Phụ thuộc (d
2
– d
1
) hay là phụ
thuộc vị trí của điểm M.
II. Cực đại và cực tiểu giao
thoa
1. Biểu thức dao động tại một
điểm M trong vùng giao thoa
- Giả sử có 2 nguồn tạo sóng

S
1
và S
2
tạo ra 2 hệ thơng sóng
có phương trình là:
u
1
= u
2
= Acos

t
- Gọi M là điểm nằm trong
vùng 2 sóng gặp nhau cách
nguồn S
1
một khoảng d
1
cách
nguồn S
2
một khoảng d
2.
-Phương trình sóng tại M do
sóng từ S
1
; S
2
truyền đến

cos2
1
1
d
t
u A
T


 
 
 
 
và
cos2
2
2
d
t
u A
T


 
 
 
 
- Phương trình sóng tổng hợp
tại M.
u

M
= u
1
+ u
2
= 2A.cos


).(
12
dd 
.cos
)
2
(2
21


dd
T
t


S
1
S
2
S
1
S

2
Trường THPT An Lương Giáo án Vật Lí 12 chương trình chuẩn
Trang
3
Năm học:2009-1010 Giáo viên : Hồ Hoài Vũ
- Biên độ dao động tổng hợp
A
M
phụ thuộc yếu tố nào?
- Hướng dẫn HS xác định
những điểm dao động với biên
độ cực đại, cực tiểu.
- Từ biểu thức tính biên độ
sóng tổng hợp tại M xác định
điều kiện để biên độ cực đại,
cực tiểu?
- Tập hợp các điểm đó là một
hệ hypebol mà hai tiêu điểm là
S
1
và S
2
.Điều đó phù hợp với
kết quả quan sát thực nghiệm.
- Biên độ sóng tại M cực đại khi:
cos
2 1
( )
1
d d






cos
2 1
( )
1
d d



 
Hay
2 1
( )d d
k





 d
2
– d
1
= k (k = 0, 1, 2…)
-Biên độ sóng tại M cực tiểu khi:
cos

2 1
( )
0
d d




Hay
2 1
( )
2
d d
k





 

2 1
1
2
d d k

 
  
 
 

(k = 0,

1,

2…)
Hay:
u
M
= A
M
.cos(
)
)(

21


dd
t


với A
M
= 2A.cos


).(
12
dd 
là

biên độ sóng tổng hợp tại M
Vậy:
- Dao động tại M vẫn là một
dao động điều hồ cùng tần số
với sóng tại nguồn.
2. Vị trí các cực đại và cực
tiểu giao thoa
a. Những điểm dao động với
biên độ cực đại (cực đại giao
thoa).
d
2
– d
1
= k
Với k = 0,

1,

2…
b. Những điểm đứng n, hay
là có dao động bị triệt tiêu
(cực tiểu giao thoa).
2 1
1
2
d d k

 
  

 
 
Với (k = 0, 1, 2…)
c. Với mỗi giá trị của k, quỹ tích
của các điểm M là một hệ
hypebol mà hai tiêu điểm là S
1
và S
2
.
8p Hoạt động 3: Tìm hiểu điều kiện giao thoa sóng- sóng kết hợp.
- u cầu HS đọc SGK và cho
biết điều kiện để 2 sóng gặp
nhau giao thoa được với nhau,
thế nào là 2 sóng kết hợp?
- Thơng báo điều kiện để xảy
ra giao thoa sóng; khái niệm 2
sóng kết hợp.
- Thực hiện theo u cầu GV.
- Ghi nhận các khái niệm.
III. Điều kiện giao thoa sóng
- Sóng kết hợp.
- Điều kiện giao thoa 2 sóng:
hai nguồn sóng phai dao động
cùng phương, cùng tần số(chu
kì) và có độ lệch pha khơng
đổi theo thời gian.
- Hai nguồn đó gọi là 2 nguồn
kết hợp, 2 sóng đó gọi là 2
sóng kết hợp.

- Hiện tượng giao thoa là đặc
trưng của sóng, mọi q trình
sóng đều có thể gây ra hiện
tượng giao thoa và ngược lại.
Trường THPT An Lương Giáo án Vật Lí 12 chương trình chuẩn
Trang
4
Năm học:2009-1010 Giáo viên : Hồ Hoài Vũ
Hoạt động 4:Vận dụng.
- Chứng tỏ rằng khoảng cách
giữa 2 điểm thuộc 2 dãy cực
đại liên tiếp nằm trên đường
nối 2 tâm sóng cách nhau ½
bước sóng?
- Dựa vào điều kiện để điểm M
thuộc dãy cực đại để chứng minh.
Chú ý: Khoảng cách giữa 2
điểm thuộc 2 dãy cực đại liên
tiếp nằm trên đường nối 2 tâm
sóng cách nhau ½ bước sóng.
CỦNG CỐ:
IV. RÚT KINH NGHIỆM
:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….