Vật lý 12 Phân ban: BÀI 21 + 22 : SÓNG CƠ HỌC

BÀI 21 + 22 : SÓNG CƠ HỌC

I / MỤC TIÊU :
Nêu được định nghĩa sóng. Phân biệt được sóng dọc và sóng ngang.
Giải thích được ngun nhân tạo thành sóng.
Nêu được ý nghĩa của các đại lượng đặc trưng cho sóng cơ (biên độ, chu kì,
tần số, bước sóng, vận tốc truyền sóng)
Lập được phương trình sóng và nêu được ý nghĩa của các đại lượng trong
phương trình.
II / CHUẨN BỊ :
 Chậu nước có đường kính 50cm.
 Lị xo để làm TN sóng ngang và sóng dọc.
 Hình vẽ phóng to các phần tử của sóng ngang ở các thời điểm khác nhau.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY  HỌC :

Hoạt động của học sinh

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động 1 :
HS : Trên mặt nước xuất hiện những GV : Ném một viên đá xuống mặt nước.
vòng tròn đồng tâm lồi. Lõm xen kẽ lan


rộng dần tạo thành sóng nước.

GV : Quan sát và nêu nhận xét.

HS : Khi cột A dao động lên, xuống, GV : Tạo sóng nước trong một thiết bị
dao động đó được truyền cho các phần bằng kính, hình hộp chữ nhật.
tử nước từ gần ra xa.

HS : Hình sin .

GV : Mặt cắt của nước có dạng hình gì

HS : Dao động lên xuống tại chổ, cịn ?
các đỉnh sóng chuyển động theo phương
nằm ngang ngày càng ra xa tâm dao GV : Các hạt mạt cưa nổi trên mặt nước
động.

dao động như thế nào ?

Hoạt động 2 :
HS : Quan sát và nêu nhận xét.

GV : GV biểu diễn TN sóg trên mặt

HS : Sóng ngang : là sóng mà các phần nước.
tử của sóng dao động theo phương GV : Hãy nêu nhận xét chuyển động
vuông góc với phương truyền sóng.

của mỗi phần tử của mơi trường ?
GV : Hãy nêu nhận xét chuyển động lan
truyền của sóng.

HS : Quan sát và nêu nhận xét.
HS : Sóng dọc : là sóng mà các phần tử GV : GV biểu diễn TN sóng trên dây lị
của sóng dao động theo phương trùng xo


với phương truyền sóng.

GV : Hãy nêu nhận xét chuyển động
của mỗi phần tử của môi trường ?

Hoạt động 3 :

GV : Hãy nêu nhận xét chuyển động lan

HS : Sóng cơ học được tạo thành nhờ truyền của sóng.
lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử của
môi trường truyền dao động đi, và các GV : Cho học sinh quan sát mơ hình
phần tử càng ở xa tâm dao động cùng trễ biểu diễn vị trí của các phần tử của sóng
pha hơn.

ngang ở những thời điểm liên tiếp.
GV : Nêu nhận xét.

HS : Mặt nước, sợi dây đàn hồi, tấm
kim loại mỏng.

GV : Khi nào một môi trường truyền
sóng ngang ? Cho ví dụ ?

HS : Khơng khí, chất lỏng, dây lị xo bị
nén dãn.

GV : Khi nào một mơi trường truyền

Hoạt động 4 :

sóng dọc ? Cho ví dụ ?

HS : Nêu định nghĩa chu kỳ và tần số.
HS : Nêu định nghĩa biên độ.

GV : Chu kỳ sóng là gì ?
GV : Tần số sóng là gì ?

HS : Bước sóng là khoảng cách giữa hai GV : Biên độ sóng là gì ?
điểm gần nhau nhất trên phương truyền GV : Phân tích hình vẽ 21.4 SGK có thể


sóng có dao động cùng pha.

nhận thấy sau một chu kì dao động,
sóng truyền đi được một khoảng khơng

HS : Hay bước sóng là quảng đường đổi gọi là bước sóng. Nêu định nghĩa.
sóng truyền được trong một chu kỳ.

GV : Tất cả những điểm cách nhau một
bước sóng đều cách vị trí cân bằng một
khoảng bằng nhau (Cùng li độ) và
chuyển động về cùng một phía, nghĩa là
dao động cùng pha. Nêu định nghĩa.

HS :

v=

l
= l .f
T

GV : Cần nhấn mạnh ( dựa trên phân
Vận tốc truyền sóng là vận tốc
tích hình 21.3 ) rằng các phần tử của
truyền pha dao động.
mơi trường khơng chuyển động theo
Trong khi sóng truyền đi, các
sóng, chỉ có dao động được truyền đi.
phần tử của sóng vẫn dao động tại
Bởi vậy khi nói vận tốc sóng là nói vận
chỗ.
tốc truyền sóng hay nói chặt chẽ hơn là
Hoạt động 5 :
vận tốc truyền pha dao động.
HS : u0 ( t ) = A sin

2
t
T


t
x 
HS : uM ( t ) = A sin  2   
T 






GV : Hướng dẫn học sinh viết phương
trình sóng tại O ?
GV : Hướng dẫn học sinh viết phương


HS : Học sinh phải nắm vững tại sao trình sóng tại M ?
trong dao điều hịa ta sử dụng hàm cos GV : Lưu ý HS rằng phương trình này
trong khi đó bên sóng ta phải sử dụng có hai biến số x và t, u là một hàm số
sin của cả x và t, có nghĩa là li độ u của

hàm sin.

sóng vừa tuần hồn theo thời gian, vừa
tuần hồn theo khơng gian.
Hoạt động 6 :
d
HS : uP = A sin   t  


GV : Hướng dẫn học sinh viết công

v 

thức 21.4
GV : Nhận xét tính tuần hồn theo thời
gian.

HS : u ( x +  ) = u ( x )

GV : Hướng dẫn học sinh viết cơng
thức 21.6
GV : Nhận xét tính tuần hồn theo
khơng gian.

IV / NỘI DUNG :
1. Hiện tượng sóng :


Sóng cơ học là những dao động cơ học lan truyền trong một mơi trường vật
chất liên tục.
Có 2 loại : sóng ngang và sóng dọc
- Sóng ngang : là sóng mà các phần tử của sóng dao động theo phương
vng góc với phương truyền sóng.
- Sóng dọc : là sóng mà các phần tử của sóng dao động theo phương trùng
với phương truyền sóng.
Giải thích sự tạo thành sóng cơ học :
Sóng cơ học được tạo thành nhờ lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử của
môi trường truyền dao động đi, và các phần tử càng ở xa tâm dao động cùng trễ
pha hơn.
2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng.
a. Chu kỳ, tần số sóng :
Tất cả các phần tử của sóng đều dao động với cùng chu kỳ và tần số, gọi là
chu kỳ và tần số của sóng.
b. Biên độ sóng :
Biên độ sóng tại mỗi điểm trong khơng gian là biên độ dao động của phần tử
mơi trường tại điểm đó.
Trong thực tế, càng ra xa tâm dao động thì biên độ sóng càng nhỏ vì lực cản,

sự lan tỏa năng lượng càng rộng hơn.


c. Bước sóng () :
Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền
sóng có dao động cùng pha.
Hay bước sóng là quảng đường sóng truyền được trong một chu kỳ.
ìï l : ( m)
v ïï
 = v.T = í v : ( m / s )
f ïï
ïïỵ f : ( Hz )

d. Vận tốc truyền sóng :
v=

l
= l .f
T

Vận tốc truyền sóng là vận tốc truyền pha dao động.
Trong khi sóng truyền đi, các phần tử của sóng vẫn dao động tại chỗ.
e. Năng lượng sóng :
Q trình truyền sóng là q trình truyền năng lượng.
3. Phương trình sóng :
a. Lập phương trình :
Xét trường hợp sóng ngang truyền dọc theo một đường thẳng Ox. Bỏ qua
mọi lực cản.
Chọn : - Trục tọa độ Ox là đường truyền sóng.
- Gốc tọa độ O là điểm bắt đầu truyền dao động.

- Chiều dương là chiều truyền sóng.


- Gốc thời gian t = 0 là lúc bắt đầu truyền dao động.
Gs phương trình sóng tại O : u0 ( t ) = A sin

2
t
T

Gọi : + M là một điểm bất kỳ trên đường truyền sóng
+ v là vận tốc truyền sóng.
+ Thời gian sóng truyền từ O đến M : t =

x
v

Phương trình sóng tại M.
uM ( t ) = A sin

2 
x 
t 
T 
v 



t

x 

uM ( t ) = A sin  2    
 T  

b. Một số tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng :
Tính tuần hoàn theo thời gian.
Xét điểm M xác định, trạng thái dao động của M ở các thời điểm t, t + T, t +
2T, ... hồn tồn giống nhau.
Tính tuần hồn theo khơng gian
Xét điểm M có li độ x.
Trên đường truyền sóng, những điểm cách nhau một khoảng bằng một bước
sóng thì có cùng li độ. (cùng trạng thái dao động).
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và các bài tập 1, 2, 3


Xem bài 23