Sáng kiến kinh nghiệm: Hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp độ lệch pha để giải một số bài toán giao thoa sóng và sóng dừng

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 2 ********** SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỘ LỆCH PHA ĐỂ GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN GIAO THOA VÀ SÓNG DỪNG Người thực hiện : Nguyễn Thọ Tuấn Chức vụ : Giáo viên SKKN thuộc môn : Vật lý THANH HÓA NĂM 2013 MỤC LỤC A. ĐẶT VẤN ĐỀ I. Lời mở đầu II. Thực trạng của vấn đề nghiên cứu III. Phương pháp, đối tượng, thời gian nghiên cứu áp dụng B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. Cơ sở lý thuyết 1. Độ lệch pha của hai dao động 2. Độ lệch pha của hai sóng II. Các bài toán giải bằng phương pháp xét độ lệch pha 1. Bài toán 1: Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại, số điểm dao động với biên độ cực tiểu trên đoạn nối hai nguồn S1, S2 2. Bài toán 2: Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại, số điểm dao động với biên độ cực tiểu trong khoảng giữa hai điểm MN bất kỳ 3. Bài toán 3: Tìm số điểm dao động với biên độ AM bất kì (Amin < AM < Amax) trên S1S2 hoặc trên MN 4. Bài toán 4: Về độ lệch pha trong sóng dừng II. Một số bài tập tự luyện C. KẾT LUẬN I. Kết quả nghiên cứu II. Kiến nghị, đề xuất TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 2 4 5 8 10 12 15 19 21 A­ ĐẶT VẤN ĐỀ I. LỜI MỞ ĐẦU Trong mấy năm gần đây, trong các kỳ thi, đặc biệt là thi Đại học, thi học sinh giỏi xuất hiện nhiều bài toán về giao thoa sóng và sóng dừng mà nếu giải các bài này một cách nhanh chóng và chính xác thì ta phải lưu ý đến độ lệch pha, hay nói cách khác phải dùng phương pháp độ lệch pha của sóng. Tuy nhiên, trong quá trình giảng dạy chương trình 12, Chương sóng cơ, tôi nhận thấy, sách giáo khoa (SGK) và đa số sách tham khảo đề cập đến vấn đề độ lệch pha của hai sóng một cách đơn giản, chưa mang tính tổng quát và thống nhất, đôi khi một số sách tham khảo còn trình bày chưa rõ ràng, đặc biệt có sách lại nói sai lệch vấn đề về độ lệch pha. Bằng sự học hỏi và kinh nghiệm giảng dạy của mình, tôi đã mạnh dạn và kiên trì nghiên cứu những kiến thức độ lệch pha của sóng, từ đó phục vụ cho việc giảng dạy hiệu quả hơn, nâng cao chất lượng dạy và học của trường chúng tôi, giúp học sinh hiểu sâu hơn về chương sóng cơ, một chương được coi là khó đối với học sinh lâu nay, đồng thời mong muốn các đồng nghiệp có thêm tài liệu để phục vụ tốt hơn nữa công tác giảng dạy của mình. Vì những lí do trên, tôi quyết định chọn đề tài “Hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp độ lệch pha để giải một số bài toán giao thoa sóng và sóng dừng” II. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU Ta có thể thấy, SGK cố gắng đưa ra những kiến thức đơn giản nhất cho học sinh. Điều này rất đúng theo tinh thần giảm tải của Bộ GD và ĐT. Tuy nhiên đối với những học sinh học khá trở lên, đặc biệt đối với những em học để thi Đại học và thi Học sinh giỏi thì kiến thức mà SGK cung cấp là chưa đủ, không muốn nói là quá sơ sài. Khi gặp các câu trong đề thi về giao thoa sóng, nếu đề bài cho phương trình sóng tại S1 và S2 là u1 A cos( t 1)và u2 A2 cos( t 2), trong đó các pha ban đầu của sóng tại S1 và S2 là 1≠2 ≠ 0 và biên độ A1 ≠ A2 thì học sinh và ngay cả giáo viên cũng lúng túng khi tìm số cực đại và cực tiểu trên S1S2. Khó khăn bởi vì ta không thể dễ dàng viết được phương trình sóng tổng hợp tại M để biện luận cho biên độ sóng tại M cực đại hay cự tiểu. Càng khó khăn hơn nếu ta muốn tìm số điểm dao động với biên độ AM bất kì (Amin < AM < Amax) trên S1S2. Để giải quyết khó khăn này một cách triệt để, nhanh chóng và chính xác, ta nên sử dụng kiến thức về tổng hợp dao động và xét độ lệch qua của hai sóng tới. III. PHƯƠNG PHÁP, ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG Đề tài được nghiên cứu, trải nghiệm trong quá trình dạy học trên lớp và hướng dẫn học sinh học, làm bài tập ở nhà. Các lớp học sinh được thử nghiệm, nghiên cứu là các lớp Ban Khoa học tự nhiên (KHTN), các lớp Cơ bản A, trong các chủ đề ôn luyện thi Đại học, Cao đẳng và bồi dưỡng đội tuyển thi học sinh giỏi cấp Tỉnh trong những năm gần đây của trường THPT Triệu Sơn 2, Thanh Hoá. Kết quả là các em nắm bài rất tốt và giải rất nhanh phần lớn những bài toán giao thoa sóng và sóng dừng bằng phương pháp độ lệch pha. B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Độ lệch pha của hai dao động Ta hiểu độ lệch pha của hai dao động là hiệu số pha của hai dao động ấy. Giả sử có hai dao động cùng phương, cùng tần số có phương trình lần lượt là : x = A cos(ωt +j1)và x2 = A cos(ωt +j2) Độ lệch pha của hai dao động này là : Δj = pha(1) pha(2=) ( +t j1) (+t j 2) j 1 j 2 ­ Nếu j1 >j2 �Δ > 0, ta nói dao động (1) sớm pha hơn dao động (2). ­ Nếu j1 nguon tai.lieu . vn