Trường THPT Tiểu Cần. Giáo án Vật Lí 12 ( Nâng cao ) Ngày soạn: 25/09/2008 Chương III : SĨNG CƠ Tuần dạy: 09 Bài 16: GIAO THOA SĨNG Tiết dạy : 25 I. Mục tiêu: 1.KiÕn thøc - Áp dơng ph¬ng tr×nh sãng vµ kÕt qu¶ cđa viƯc t×m sãng tỉng hỵp cđa hai sãng ngang cïng tÇn sè ®Ĩ dù ®o¸n sù t¹o thµnh v©n giao thoa. - Bè trÝ ®ỵc thÝ nghiƯm kiĨm tra víi sãng níc. - X¸c ®Þnh ®iỊu kiƯn cã v©n giao thoa. - M« t¶ ®ỵc hiƯn tỵng x¶y ra nh thÕ nµo. 2. Kü n¨ng - X¸c ®Þnh ®ỵc vÞ trÝ cđa c¸c v©n giao thoa - Áp dơng gi¶i thÝch hiƯn tỵng giao thoa vµ gi¶i mét sè bµi tËp liªn quan. -Giải thích được hiện tượng vật lí. II.Chn bÞ: 1. Gi¸o viªn: - ThiÕt bÞ t¹o v©n giao thoa sãng níc ®¬n gi¶n cho c¸c nhãm häc sinh. - ThiÕt bÞ t¹o v©n giao thoa sãng níc víi ngn cã tÇn sè thay ®ỉi. - ThiÕt bÞ t¹o nhiƠu x¹ sãng níc. - Nh÷ng ®iỊu cÇn lu ý trong SGV 2.Học sinh: Ơn tập kiến thức về phương trình sóng. III. Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể: 1. Ổn định lớp : Kiểm tra sỉ số. 2.Kiểm tra bài cũ: Học sinh trả lời các câu hỏi sau đây: 1. §iỊu kiƯn cã giao thoa sãng lµ g×? A. Cã hai sãng chun ®éng ngỵc chiỊu giao nhau. B. Cã hai sãng cïng tÇn sè vµ cã ®é lƯch pha kh«ng ®ỉi. C. Cã hai sãng cïng bíc sãng giao nhau. D. Cã hai sãng cïng biªn ®é, cïng tèc ®é giao nhau. 2. ThÕ nµo lµ 2 sãng kÕt hỵp? A. Hai sãng chun ®éng cïng chiỊu vµ cïng tèc ®é. B. Hai sãng lu«n ®i kÌm víi nhau. C. Hai sãng cã cïng tÇn sè vµ cã ®é lƯch pha kh«ng ®ỉi theo thêi gian. D. Hai sãng cã cïng bíc sãng vµ cã ®é lƯch pha biÕn thiªn tn hoµn. 3. Cã hiƯn tỵng g× x¶y ra khi mét sãng mỈt níc gỈp mét khe ch¾n hĐp cã kÝch thíc nhá h¬n bíc sãng? A. Sãng vÉn tiÕp tơc trun th¼ng qua khe. B. Sãng gỈp khe ph¶n x¹ trë l¹i. C. Sãng trun qua khe gièng nh mét t©m ph¸t sãng míi. D. Sãng gỈp khe råi dõng l¹i. 4. Trong hiƯn tỵng giao thoa sãng trªn mỈt níc, kho¶ng c¸ch gi÷a hai cùc ®¹i liªn tiÕp n»m trªn ®êng nèi hai t©m sãng b»ng bao nhiªu? A. b»ng hai lÇn bíc sãng. B. b»ng mét bíc sãng. C. b»ng mét nưa bíc sãng. D. b»ng mét phÇn t bíc sãng. 5. Trong thÝ nghiƯm t¹o v©n giao thoa sãng trªn mỈt níc, ngêi ta dïng ngn dao ®éng cã tÇn sè 50Hz vµ ®o ®ỵc kho¶ng c¸ch gi÷a hai v©n tèi liªn tiÕp n»m trªn ®êng nèi hai t©m dao ®éng lµ 2mm. Bíc sãng cđa sãng trªn mỈt níc lµ bao nhiªu? A. λ = 1mm. B. λ = 2mm. C. λ = 4mm. D. λ = 8mm. Giáo Viên : Nguyễn Thanh Phương. Tổ vật Lí. Trường THPT Tiểu Cần. Giáo án Vật Lí 12 ( Nâng cao ) Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản I.Sự giao thoa của hai sóng mặt nước -Mơ tả thí nghiệm và làm thí nghiệm hình 8.1 2.Biểu thức dao động tại một điểm M trong vùng giao thoa -Ta có nhận xét gì về A, f và ϕ của hai sóng do hai nguồn S 1 , S 2 phát ra? → Hai nguồn phát sóng có cùng A, f và ϕ gọi là hai nguồn đồng bộ. - Nếu 2 nguồn phát sóng có cùng f và có hiệu số pha khơng phụ thuộc thời gian (lệch pha với nhau một lượng khơng đổi) gọi là hai nguồn kết hợp. - Nếu phương trình sóng tại S 1 và S 2 là: u = Acosωt → Phương trình mỗi sóng tại M do S 1 và S 2 gởi đến có biểu thức như thế nào? - Dao động tổng hợp tại M có biểu thức? - Hướng dẫn HS đưa tổng 2 cosin về tích. I.Sự giao thoa của hai sóng mặt nước -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. 2.Biểu thức dao động tại một điểm M trong vùng giao thoa -Vì S 1 , S 2 cùng được gắn vào cần rung → cùng A, f và ϕ. -HS ghi nhận các khái niệm 2 nguồn kết hợp, 2 nguồn đồng bộ và sóng kết hợp. cos2 1 1 d t u A T π λ   = −  ÷   và cos2 2 2 d t u A T π λ   = −  ÷   u = u 1 + u 2 - HS làm theo hướng dẫn của GV, để ý: cos cos cos cos2 2 2 α β α β α β + − + = - HS nhận xét về dao động tại M và biên độ của dao động tổng hợp. - Phụ thuộc (d 2 – d 1 ) hay là phụ thuộc vị trí của điểm M. I.Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 1.Dự đốn hiện tượng. -Gõ cho cần rung nhẹ: +Trên mặt nước xuất hiện những loạt gợn sóng cố định có hình các đường hypebol, có cùng tiêu điểm S 1 và S 2 . Trong đó: * Có những điểm đứng n hồn tồn khơng dao động. * Có những điểm đứng n dao động rất mạnh. 2.Biểu thức dao động tại một điểm M trong vùng giao thoa -Hai nguồn đồng bộ: phát sóng có cùng f và ϕ. -Hai nguồn kết hợp: phát sóng có cùng f và có hiệu số pha khơng phụ thuộc thời gian. -Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra gọi là hai sóng kết hợp. -Xét điểm M trên mặt nước cách S 1 , S 2 những khoảng d 1 , d 2 . + δ = d 2 – d 1 : hiệu đường đi của hai sóng. -Dao động từ S 1 gởi đến M cos2 1 1 d t u A T π λ   = −  ÷   -Dao động từ S 2 gởi đến M cos2 2 2 d t u A T π λ   = −  ÷   -Dao động tổng hợp tại M u = u 1 + u 2 Hay: cos cos2 2 1 1 2 ( ) 2 2 d d d d t u A T π π λ λ   − + = −  ÷   Vậy: -Dao động tại M vẫn là một Giáo Viên : Nguyễn Thanh Phương. Tổ vật Lí. S 1 S 2 S 1 S 2 S 1 S 2 d 2 d 1 M Trường THPT Tiểu Cần. Giáo án Vật Lí 12 ( Nâng cao ) 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 π π λ λ π π λ λ     = − + −  ÷  ÷       − + = −  ÷   3.Vị trí các cực đại và cực tiểu giao thoa - Dựa vào biểu thức, có nhận xét gì về dao động tổng hợp tại M? -Biên độ dao động tổng hợp a phụ thuộc yếu tố nào? -Những điểm dao động với biên độ cực đại là những điểm nào? -Hướng dẫn HS rút ra biểu thức cuối cùng. -Y/c HS diễn đạt điều kiện những điểm dao động với biên độ cực đại. -Những điểm đứng n là những điểm nào? -Hướng dẫn HS rút ra biểu thức cuối cùng. -Y/c HS diễn đạt điều kiện những điểm đứng n. -Quỹ tích những điểm dao động với biên độ cực đại và những điểm đứng n? 2 1 1 hoặc 2 d d k k λ λ   − = +  ÷   III.Hiện tượng giao thoa Đọc sách giáo khoa tìm hiểu về hiện tượng giao thoa. -Qua hiện tượng trên cho thấy, hai sóng khi gặp nhau tại M có thể ln ln hoặc tăng cường lẫn nhau, hoặc triệt tiêu lẫn nhau tuỳ thuộc vào δ hoặc ∆ϕ giữa hai sóng tại M. - Hiện tượng giao thoa: là hiện tượng khi hai sóng kết hợp gặp nhau, có những điểm chúng ln ln tăng cường nhau, có những điểm chúng ln ln triệt tiêu nhau. - Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng. *Điều kiện để có hiện tượng giao thoa: 3.Vị trí các cực đại và cực tiểu giao thoa Cho học sinh tìm hiểu. cos 2 1 ( ) 1 d d π λ − = → cos 2 1 ( ) 1 d d π λ − = ± Hay 2 1 ( )d d k π π λ − = → d 2 – d 1 = kλ (k = 0, ±1, ±2…) cos 2 1 ( ) 0 d d π λ − = Hay 2 1 ( ) 2 d d k π π π λ − = + → 2 1 1 2 d d k λ   − = +  ÷   (k = 0, ±1, ±2…) - Là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S 1 và S 2 . III.Hiện tượng giao thoa -Cho học sinh đọc sách giáo khoa tìm hiểu về hiện tượng giao thoa. - HS ghi nhận về hiệu số pha hiện tượng giao thoa. +Thế nào là hiện tượng giao thoa? - Nghĩa là mọi q trình sóng đều có thể gây là hiện tượng giao thoa và ngược lại q trình vật lí nào gây được sự giao thoa cũng tất yếu là một q trình sóng. *Điều kiện để có hiện tượng giao thoa: dao động điều hồ với chu kì T. -Biên độ của dao động tại M: cos 2 1 ( ) 2 d d a A π λ − = 3.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 = kλ Với k = 0, ±1, ±2… b. Những điểm đứng n, hay là có dao động triệt tiêu (cực tiểu giao thoa). 2 1 1 2 d d k λ   − = +  ÷   Với (k = 0, ±1, ±2…) c. Với mỗi giá trị của k, quỹ tích của các điểm M được xác định bởi: d 2 – d 1 = hằng số Đó là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S 1 và S 2 . III.Hiện tượng giao thoa - Hiệu số pha giữa hai sóng tại M 2 1 2 1 2 ( ) 2 d d π πδ ϕ ϕ ϕ λ λ − ∆ = − = = - Hiện tượng giao thoa: là hiện tượng khi hai sóng kết hợp gặp nhau, có những điểm chúng ln ln tăng cường nhau, có những điểm chúng ln ln triệt tiêu nhau. - Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng. - Các đường hypebol gọi là vân giao thoa của sóng mặt nước. *Điều kiện để có hiện tượng giao thoa: Hai sóng phải xuất phát từ hai Giáo Viên : Nguyễn Thanh Phương. Tổ vật Lí. Trường THPT Tiểu Cần. Giáo án Vật Lí 12 ( Nâng cao ) Đại diện nhóm trả lời câu hỏi: Hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương dao động và có độ lệch pha khơng thay đổi theo thời gian. Cho học sinh thảo luận nhóm tìm hiểu về điều kiện để có hiện tượng giao thoa. +Điều kiện để có hiện tượng giao thoa là gì? nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương dao động và có độ lệch pha khơng thay đổi theo thời gian. 4.Cũng cố dặn dò hướng dẫn về nhà: -Nhắc lại các nội dung chính của bài. +Làm các bài tập trong sách giáo khoa. +Tiếp nhận nhiệm vụ học tập. -Cho học sinh nhắc lại các nội dung chính của bài. -Nhận xét câu trả lời của học sinh. +Làm các bài tập trong sách giáo khoa và các bài tập tương tự. +Cho học sinh đọc bài trước trong sách giáo khoa:sãng âm và nguồn âm nhạc +Ơn lại các kiến thức sóng Giáo Viên : Nguyễn Thanh Phương. Tổ vật Lí. . - Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng. *Điều kiện để có hiện tượng giao thoa: 3.Vị trí các cực đại và cực tiểu giao thoa Cho học. III.Hiện tượng giao thoa -Cho học sinh đọc sách giáo khoa tìm hiểu về hiện tượng giao thoa. - HS ghi nhận về hiệu số pha hiện tượng giao thoa. +Thế nào