Giáo án Tập huấn Vật lý 12 - Bài 16: Giao thoa sóng - Trường THPT chuyên Nguyễn Du

Tröôøng THPT Baùn Coâng Eakar
Giaùo aùn giaûng daïy vaät lyù 12 chöông trình naâng cao 
Giaùo vieân thieát keá : Phaïm Quang Caûnh
Baøi 16: GIAO THOA SOÙNG.
I. Mục tiêu:
· Kiến thức: Áp dụng phương trình sóng và kết quả của việc tìm sóng tổng hợp của hai sóng ngang cùng tần số để dự đoán sự tạo thành vân giao thoa - Bố trí được thí nghiệm kiểm tra với sóng nước - Xác định điều kiện để có vân giao thoa.
· Kĩ năng: Thiết lập công thức, sử dụng đồ thị.
· Liên hệ thực tế: 
II.CHUẨN BỊ CỦA THẦY VÀ TRÒ:
	1. Giáo viên:
	· Thiết bị tạo vân giao thoa đơn giản cho các nhóm Hs.
	· Thiết bị tạo vân giao thoa sóng nước với nguồn dao động có f thay đổi dùng cho Gv.
Phương phaùp daïy hoïc : Thí nghiệm + phát vấn.
2. Học sinh: .
Xem lại: Tổng hợp dao động, phương trình sóng.
III. TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY
-Ổn định tổ chức: 
-Kiểm tra bài cũ: 
HOAÏT ÑOÄNG THAÀY – TROØ
NOÄI DUNG BAØI HOÏC
HĐ1: 
Gv:+Khảo sát hiện tượng khi có sự giao nhau của hai sóng trên mặt nước xuất phát từ hai nguồn dao động cố cùng tần số, biên độ và cùng pha.
	 + Để đơn giản ta giả thiết hai nguồn giống hệt nhau và có pha ban đầu bằng không.
Gv: Vẽ hình và yêu cầu H viết phương trình dao động của nguồn S1, S2 và từ đó viết được phương trình dao động tại M cách S1 là d1 do s1 gây ra và S2 là d2 do s1 gây ra .
Hs: + Viết được phương trình dao động tại M cách S1 là d1 do s1 gây ra và S2 là d2 do s1 gây ra..
	 +Suy ra biểu thức độ lệch pha của hai dao động tại M.
	+ Viết công thức xác định biên độ dao động tổng hợp tại M..
Gv: Dựa vào công thức (1) và (2) suy ra các công thức xác định vị trí các điểm M để tại đó biên độ dao động tổng hợp tại M cực đại hay cực tiểu.
Hs: Thiết lập theo yêu cầu của Gv.
1. Giao thoa của hai sóng:
M
d1
d2
S1
S2
a. Dự đoán hiện tượng:
· Giả sử: u1=u2=Acoswt
· Suy ra: u1M=Acos(wt-)
và u2M=Acos(wt-)
· Độ lệch pha của hai dao động:
Dj = (wt-) - (wt-)
Dj= (1)
· Biên độ dao động tổng hợp tại M:
	A2 = 
	 = 2A2 (1+ cosDj) (2)
· Kết hợp (1) và (2) ta suy ra:
 + M dao động với biên độ cực đại khi:
	cosDj = 1 hay d1-d2 = kl .(3)
 + M dao động với biên độ cực tiểu khi:
	cosDj = -1 hay d1-d2 = (k+ ½)l .(4)
	Trong đó k = 0, ±1, ±2...,
HĐ1: 
Gv:+Khảo sát hiện tượng khi có sự giao nhau của hai sóng trên mặt nước xuất phát từ hai nguồn dao động cố cùng tần số, biên độ và cùng pha.
	 + Để đơn giản ta giả thiết hai nguồn giống hệt nhau và có pha ban đầu bằng không.
Gv: Vẽ hình và yêu cầu H viết phương trình dao động của nguồn S1, S2 và từ đó viết được phương trình dao động tại M cách S1 là d1 do s1 gây ra và S2 là d2 do s1 gây ra .
Hs: + Viết được phương trình dao động tại M cách S1 là d1 do s1 gây ra và S2 là d2 do s1 gây ra..
	 +Suy ra biểu thức độ lệch pha của hai dao động tại M.
	+ Viết công thức xác định biên độ dao động tổng hợp tại M..
Gv: Dựa vào công thức (1) và (2) suy ra các công thức xác định vị trí các điểm M để tại đó biên độ dao động tổng hợp tại M cực đại hay cực tiểu.
Hs: Thiết lập theo yêu cầu của Gv.
1. Giao thoa của hai sóng:
M
d1
d2
S1
S2
	a. Dự đoán hiện tượng:
· Giả sử: u1=u2=Acoswt
· Suy ra: u1M=Acos(wt-)
và u2M=Acos(wt-)
· Độ lệch pha của hai dao động:
Dj = (wt-) - (wt-)
Dj= (1)
· Biên độ dao động tổng hợp tại M:
	A2 = 
	 = 2A2 (1+ cosDj) (2)
· Kết hợp (1) và (2) ta suy ra:
 + M dao động với biên độ cực đại khi:
	cosDj = 1 hay d1-d2 = kl .(3)
 + M dao động với biên độ cực tiểu khi:
	cosDj = -1 hay d1-d2 = (k+ ½)l .(4)
	Trong đó k = 0, ±1, ±2...,
Gv: Dựa vào công thức (3) và (4) để nhắc lại cho H thấy quỹ tích các điểm nằm trong một mặt phẳng mà hiệu khoảng cách từ điểm đó đến hai điểm cố định là hằng số thì quỹ tích đó là một đường hypebol.
Hs: Dựa vào định nghĩa đường hypebol để tiếp thu.
Gv: Vậy tập hợp các điểm dao động với biên độ cực đại hay cực tiểu với mỗi giá trị xác định của k có hình dạng gì?
Hs: Đường hypebol.
Gv: Dùng hình vẽ ( hình vẽ động càng tốt) chỉ cho H thấy các đường hypebol cực đại và cực tiểu ứng với các giá trị của k và lưu ý cho H các đường hypebol cực đại và cực tiểu gọi là các vân giao thoa.
S1
S2
- 2 - 1 0 1 2 
(Các gợn cực đại)
(Các gợn cực tiểu)
 -2 -1 0 1 
Hình minh hoạ cho các hypebol cực đại và cực tiểu.
Keát luaän : Hieän töôïng hai soùng keát hôïp, khi gaëp nhau taïi nhöõng ñieåm xaùc ñònh, luoân luoân hoaëc taêng cöôøng nhau, hoaïc laøm yeáu nhau ñöôïc goïi laø söï giao thoa soùng.
HĐ 2:
Gv: Làm thí nghiệm được minh hoạ ở hình vẽ bên.
Hs: Quan sát và so sánh kết quả từ thí nghiệm với kết quả thu được từ dự đoán.
 S2
 S1
P
b. Thí nghiệm kiểm tra:
Từ kết quả quan sát thực nghệm và dự đoán từ lý thuyết ta thấy chúng hoàn toàn phù hợp.
HĐ3:
Gv: Phân tích cho H thấy: 
	+Muốn có hiện tượng giao thoa thì độ lệch pha Dj phải là một hằng số, khi đó vị trí các vân giao thoa cố định trên mặt nước.
	+ Nếu độ lệch pha Dj thay đổi thì vị trí các vân cực đại và cực tiểu thay đổi, khi đó ta sẽ không quan sát được giao thoa. 
Gv: Tổng quát lên để có điều kiện về giao thoa.
2. Điều kiện để có hiện tượng giao thoa:
	· Điều kiện để có hiện tượng giao thoa là: Hai sóng xuất phát từ hai nguồn dao động phải cùng phương, cùng tần số và đoä lệch pha không đổi theo thời gian.
 	· Hai nguồn trên là hai nguồn kết hợp, sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra gọi là sóng kết hợp.
HĐ4:
Hs: Nghiên cứu sgk.
3. Ứng dụng: Sgk.
Củng cố dặn dò
Bài tập về nhà: Bài 1trang 1 , 2 , 3 SGK 
	Bài tập thêm:	Mũi nhọn S1 dao động điều hòa với tần số f = 40Hz, biên độ a = 2cm, chạm thẳng đứng vào mặt nước yên lặng tạo ra sóng trên mặt nước. Khoảng cách giữa hai gợn sóng (hai gợn lồi) liên tiếp là 20cm. Xem biên độ sóng không đổi trên mặt nước. 
1.Tìm bước sóng, vận tốc truyền sóng, viết phương trình dao động của S1. Chọn t = 0 khi S1 qua vị trí cân bằng theo chiều dương.
2. Viết phương trình dao động tại M nằm trên mặt thoáng cách S1 một đoạn d = 25cm. Dao động của M lệch pha như thế nào so với nguồn S1.
3. Muõi nhọn S2 dao động điều hòa giống hệt S1 và chạm vào mặt nước tại S2 cách S1 một đoạn 12cm.
 a. Mô tả hình ảnh quan sát được trên mặt nước.
 b. Tính số gợn cực đại (gợn lồi) và số gợn cực tiểu ( gợn lõm) có trong khoảng S1 và S2.
Rút kinh nghiệm: