Một số vấn đề khó trong sách giáo khoa vật lý THPT theo chương trình mới

GV: Lê Văn Long
1. Hiện nay chúng ta đang thực hiện giảng dạy theo sách giáo khoa (SGK) được biên soạn
theo chương trình mới. Có rất nhiều điều mới và khó trong nội dung cũng như yêu cầu đổi mới
phương pháp dạy học để nâng cao chất lượng đào tạo, đáp ứng được những tiến bộ của khoa học
kỹ thuật trên thế giới. Điều này đòi hỏi giáo viên cần phải dụng công, đầu từ suy nghĩ mới có thể
hoàn thành tốt nhiệm vụ đào tạo của mình. Bài viết trao đổi những suy nghĩ về một số vấn đề khó
trong SGK vật lý THPT theo chương trình mới.
2. Sai lầm của học sinh khi gặp những vấn đề khó
2.1. Tốc độ trung bình và vận tốc trung bình: Đây là hai khái niệm được trình bày trong
SGK vật lý 10 mà học sinh thường không phân biệt được.
 Tốc độ trung bình:
tb
Δs
v =
Δt
. Trong đó:
Δs
là quảng đường đi được trong khoảng thời
gian
Δt
.
 Vận tốc trung bình:
tb
Δx
v =
Δt
. Trong đó:
Δx

là độ dời trong khoảng thời gian
Δt
.
Với các định nghĩa như trên thì tốc độ trung bình
tb
v 0

, còn vận tốc trung bình
tb
v
thì có thể
dương, âm hoặc bằng 0.
Cần lưu ý: SGK vật lý 10 nâng cao và cơ bản đều dùng chung ký hiệu
tb
v
để chỉ hai khái niệm
khác nhau là vận tốc trung bình và tốc độ trung bình. Điều này gây nhầm lẫn cho người đọc, đặc
biệt trong các trường hợp phải ra đề thi chung cho cả hai chương trình (ví dụ: thi tốt nghiệp phổ
thông và thi đại học, cao đẳng) thì sự đúng sai là khó phân biệt. Vì vậy, ở đây tôi tạm dùng hai ký
hiệu khác nhau là
tb
v
và
tb
v
để phân biệt chúng.
 Ví dụ 1: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với phương trình


x = Acos

ωt + φ
. Biết vận
tốc cực đại v
max
= 50cm/s, gia tốc cực đại a
max
= 250cm/s
2
. Chọn t = 0 khi x = 5cm và vật chuyển
động theo chiều âm của trục Ox.
a. Xác định A,
ω
,
φ
.
b. Tìm tốc độ trung bình trong
 
7π
s
30
đầu tiên.
c. Tìm vận tốc trung bình trong
 
7π
s
30
đầu tiên.
Giải
a. Ta có:



 
max
2
max
ω = 5 rad/s
v = ωA
a = ω A
A = 10 cm


 

 





M
Ộ
T S
Ố

V
Ấ
N Đ
Ề

KHÓ TRONG SÁCH GIÁO KHOA V

Ậ
T LÝ TRUNG
H
Ọ
C PH
Ổ

THÔNG THEO CH
ƯƠ
NG TRÌNH M
Ớ
I

Tại
1
x = 5cm
cosφ =
π
t = 0:
φ =
2
v < 0
3
sinφ > 0



 
 




. Vậy
 
π
x = 10cos 5t + cm
3
 
 
 
.
b. Tính quảng đường vật đi được trong khoảng thời gian
Δt

- Góc quét:
7
π 7π π
Δα = ω.Δt = 5. = = π +
30 6 6
.
- Quảng đường ứng với góc quét
Δα
:
 
A
ΔS = 2A + = 25 cm .
2

- Tốc độ trung bình:
 

tb
25.30
v = = 31,12 m/s .
7
π

c. Vận tốc trung bình:
 
2 0
tb
x - x
0 - 5
v = = = -6,82 cm/s
7π
Δt
30
 
 
 
.
2.2. Giao thoa sóng cơ
 Điều kiện giao thoa sóng cơ: Để có các vân giao thoa ổn định thì phải có sự chồng
chập của hai sóng kết hợp. Hai sóng kết hợp được phát ra từ hai nguồn kết hợp. Đó là hai nguồn:
- Dao động cùng phương, cùng tần số.
- Có hiệu số pha không đổi theo thời gian.
Trong SGK ta chỉ xét sự giao thoa của hai nguồn đồng bộ (hai nguồn kết hợp, cùng pha)
gây ra. Từ đó, suy ra điều kiện về hiệu đường đi để điểm M thuộc vân giao thoa:
 Cực đại: d
2
– d

1
= k (k = 0, ±1, ±2,…).
 Cực tiểu: d
2
– d
1
= (k + 1/2) (k = 0, ±1, ±2,…).
Tuy vậy, trong nhiều để tuyển sinh đại học, cao đẳng gần đây người ta lại đề cập đến sự
giao thoa của hai nguồn kết hợp ngược pha nhau. Vì vậy, học sinh rất lúng túng. Tuy nhiên, khi
tổng hợp hai dao động cùng phương cho trường hợp này ta được kết quả thú vị: Điều kiện cực đại
đối với hai nguồn cùng pha trở thành điều kiện cực tiểu đối với hai nguồn ngược pha và ngược lại.
Đặc biệt cần lưu ý, sóng trên mặt chất lỏng là sóng ngang, còn sóng trong lòng chất lỏng lại
là sóng dọc.
 Ví dụ 2 (Đề thi Đại học 2008): Tại hai điểm A và B trong một môi trường truyền sóng có
hai nguồn kết hợp dao động cùng phương với phương trình
A
u = Asin
ωt
và


B
u = Asin
ωt + π
.
Biết vận tốc và biên độ sóng là không đổi trong quá trình truyền sóng. Phần tử vật chất tại trung
điểm của AB dao động với biên độ
A. A/2 B. 2A C. 0 D. A
Giải
Tại trung điểm của AB: d

2
= d
1
. Mặt khác, hai nguồn ngược pha nên điều kiện cực tiểu giao
thoa là d
2
– d
1
= k (k = 0). Vậy A
TH
= 0.
0
α
M
2
M
0
5
x (cm)
10
 Ví dụ 3 (Đề tuyển sinh đại học 2009): Ở bề mặt một chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết
hợp s
1
và s
2
cách nhau 20cm. Hai nguồn này dao động theo phương thẳng đứng có phương trình
lần lượt là





1
u = 5cos 40
πt mm
và




2
u = 5cos 40
πt + π mm
. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất
lỏng là v = 80cm/s. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên s
1
s
2
là
A. 8 B. 9 C. 10 D.11
Giải
Ta có:  = v. T = 4 (cm). Do hai nguồn ngược pha nên số điểm dao động với biên độ cực đại thỏa
mãn:
- - 0,5 k - 0,5
λ λ
l l
  
-5 - 0,5 k 5 - 0,5 -5,5 k 4,5 k =
     
0, ±1,±2,±3,±4,-5: Có
10 giá trị k nên có 10 điểm dao động với biên độ cực đại trên s

1
s
2
.
 Ví dụ 4: Hai nguồn phát sóng đồng bộ s
1
,

s
2
nằm sâu trong một bể nước cùng dao động với
biên độ A. Hai điểm M và N nằm trong bể nước có cùng hiệu khoảng cách đến s
1
,

s
2
bằng số
nguyên lần bước sóng. Điểm M nằm trên đoạn s
1
s
2
còn điểm N nằm ngoài đoạn s
1
s
2
. Chọn câu
đúng?
A. Các phần tử nước ở M và N đều đứng yên.
B. Các phần tử nước ở M và N đều dao động với biên độ 2A.

C. Phần tử nước ở M dao động với biên độ 2A, còn phần tử nước ở N dao động với biên độ
khác 2A.
D. Phần tử nước ở N dao động với biên độ 2A, còn phần tử nước ở M dao động với biên độ
khác 2A.
Giải
Vì s
1
,

s
2
nằm sâu trong bể nước nên sóng đó là sóng dọc. Sóng truyền từ s
1
tới N và từ s
2
tới
N là các dao động khác phương, không thỏa mãn điều kiện dao thoa nên biên độ tại N khác 2A.
Sóng truyền từ s
1
tới M và từ s
2
tới M là các dao động cùng phương, thỏa mãn điều kiện giao thoa,
có hiệu đường đi bằng một số nguyên lần bước sóng. Vậy phần tử nước tại M dao động với biên
độ 2A.
 Nhận xét: SGK và các tài liệu bồi dưỡng trước đây chỉ xét trường hợp duy nhất đó là sóng
trên mặt nước – sóng ngang. Tại điểm bất kì trên mặt nước các sóng truyền tới đều dao động cùng
phương – phương thẳng đứng, nên đều thỏa mãn điều kiện giao thoa. Tuy nhiên, đây là bài toán
xét các nguồn kết hợp nằm sâu trong bể nước, vì vậy, sóng do chúng tạo ra là sóng dọc, chỉ các
điểm nằm trên đọa thẳng nối hai nguồn mới có sự tổng hợp hai dao động cùng phương, còn các
điểm khác đều dao động khác phương, không thỏa mãn điều kiện giao thoa.

3. SGK theo chương trình mới có rất nhiều ý tưởng mới, thú vị. Tuy nhiên vẫn còn những
khiếm khuyết, sai sót. Những khiếm khuyết này gây ra rất nhiều khó khăn cho việc dạy của giáo
viên, việc học của học sinh và đặc biệt cho những người ra để thi. Vì vậy, những giáo viên trực
tiếp hay gián tiếp khai thác SGk truyền đạt tới học sinh cần dành thời gian, sức lực, tâm huyết
nghề nghiệp, tìm hiểu sâu hơn nữa, khai thác tốt SGK để nâng cao chất lượng dạy học, đáp ứng
yêu cầu ngày càng cao của xã hội.