Soạn mới giáo án Vật lí 11 CTST bài 6: Các đặc trưng vật lí của sóng

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu các đại lượng chu kì, tần số và biên độ sóng

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh sóng trên một dây đàn hồi (Hình 6.2a) và hình ảnh sóng trên dây khi vận động viên thực hiện bài tập thể dục (Hình 6.2b) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời nội dung Thảo luận 1 (SGK - tr40)

Quan sát Hình 6.2, thực hiện các yêu cầu sau:

a) Cho biết sóng truyền trên dây là sóng dọc hay sóng ngang.

b) Mô tả chuyển động của từng điểm trên dây.

- GV đặt câu hỏi:

+ Chu kì và tần số sóng là gì?

+ Biên độ sóng là gì?

+ Đỉnh sóng là gì?

- Sau khi HS phát biểu, GV nhận xét và kết luận về các đại lượng chu kì, tần số và biên độ sóng, yêu cầu HS ghi vào vở.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu về bước sóng và tốc độ truyền sóng

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh trạng thái dao động của một số vị trí trên dây tại những thời điểm liên tiếp (Hình 6.3) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời nội dung Thảo luận 2 (SGK – tr40)

Quan sát Hình 6.3, hãy:

a) Chỉ ra những điểm trên dây đang có trạng thái dao động giống nhau tại thời điểm đang xét.

b) So sánh trạng thái dao động của điểm D với trạng thái dao động của nguồn 0 khi .

- GV đặt câu hỏi:

+ Bước sóng và tốc độ truyền sóng là gì?

+ Hãy nêu mối quan hệ giữa các đại lượng đặc trưng của sóng với các đại lượng đặc trưng cho dao động của phần tử môi trường.

- GV tiếp tục yêu cầu HS làm việc theo nhóm, hoàn thành nội dung Thảo luận và Ví dụ (SGK – tr41,42)

Thảo luận 3 (SGK – tr41)

Tốc độ truyền sóng trong môi trường có phụ thuộc tốc độ dao động tại chỗ của các phần tử môi trường không?

Thảo luận 4 (SGK – tr42)

Từ ví dụ về tốc độ truyền sóng âm trong các môi trường rắn, lỏng và khí, hãy rút ra nhận xét và giải thích sự khác nhau này.

Ví dụ (SGK – tr42)

Sóng âm có tần số lớn hơn 20 000 Hz (sóng siêu âm) được sử dụng trong chẩn đoán hình ảnh y khoa (Hình 6.4). Để sóng siêu âm có tần số 1,5.10⁶ Hz có thể truyền xuyên qua mô của cơ thể người và cho hình ảnh rõ nét, bước sóng của sóng siêu âm này không được lớn hơn 1,0 mm. Xác định điều kiện về tốc độ của sóng siêu âm này.

- Sau khi HS phát biểu, GV nhận xét và kết luận về khái niệm bước sóng, tốc độ truyền sóng và rút ra các biểu thức liên quan, yêu cầu HS ghi vào vở.

- Để củng cố kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời nội dung Luyện tập (SGK – tr48)

Một bạn học sinh đang câu cá trên hồ nước. Khi có sóng đi qua, bạn quan sát thấy phao câu cá nhô lên cao 6 lần trong 4 s. Biết tốc độ truyền sóng là 0,5 m/s. Tính khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát thí nghiệm, hình ảnh, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

I. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG

1. Chu kì, tần số, biên độ sóng

*Thảo luận 1 (SGK – tr40)

a) Sóng truyền trên dây là sóng ngang.

b) Mỗi điểm trên dây dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Xét từ nguồn tạo sóng, trạng thái dao động của điểm phía sau tại thời điểm t chính là trạng thái dao động của điểm phía trước tại thời điểm t – Δt trước đó.

*Kết luận:

- Chu kì và tần số của sóng lần lượt là chu kì và tần số của nguồn sóng.

- Biên độ sóng  tại một điểm là biên độ dao động của phần tử môi trường tại điểm đó.

- Những điểm trên phương truyền sóng có li độ cực đại được gọi là đỉnh sóng.

2. Bước sóng và tốc độ truyền sóng

*Thảo luận 2 (SGK – tr40)

a) Những điểm trên dây đang có trạng thái dao động giống nhau:

+ t = T: O và D.

+ : O và D; A và E.

+ : O và D; A và E; B và G.

+ : O và D; A và E; B và G; C và H.

+ t = 2T: O, D và K; A và E; B và G; C và H.

b) Trạng thái dao động của điểm D luôn giống với trạng thái dao động của nguồn O khi  với T là chu kì dao động của nguồn sóng.

*Thảo luận 3 (SGK – tr41)

Tốc độ truyền sóng trong môi trường và tốc độ dao động của các phần tử trong môi trường là hai đại lượng độc lập nhau. Do đó, chúng không phụ thuộc vào nhau.

*Thảo luận 4 (SGK – tr42)

- Tốc độ truyền sóng âm trong chất rắn lớn hơn trong chất lỏng. Tốc độ truyền sóng âm trong chất lỏng lớn hơn trong chất khí.

- Nguyên nhân: Môi trường càng đậm đặc, tốc độ lan truyền tương tác giữa các phân tử của môi trường càng lớn.

*Ví dụ (SGK – tr42)

- Ta có:

Suy ra điều kiện về tốc độ của sóng siêu âm này là:

 m/s.

*Kết luận:

- Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kì dao động, kí hiệu là . Bước sóng cũng chính là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha với nhau.

Trong hệ SI, bước sóng có đơn vị là mét (m).

- Tốc độ truyền sóng được xác định bằng thương số giữa quãng đường sóng truyền đi được và thời gian để sóng truyền đi quãng đường đó.

Trong hệ SI, tốc độ truyền sóng có đơn vị là m/s.

- Khi  thì , ta có:

*Luyện tập (SGK – tr42)

- Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp phao nhô lên chính là chu kì sóng, do đó:  s.

- Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp chính là bước sóng nên m.